Verifica rischio di fulminazione

Studio di consulenza e progettazione Impianti Elettrici, Impianti Termotecnici e Prevenzione Incendi
FAVARO dott. ing. GIANCARLO
Via Bassanese, 325 - 31010 Crespignaga di Maser (TV)
tel. 0423-950416 / fax 0423-541060
e-mail: [email protected]
Relazione Tecnica
PROTEZIONE CONTRO I FULMINI
VALUTAZIONE DEL RISCHIO E SCELTA DELLE MISURE DI PROTEZIONE
SECONDO LA NORMA CEI 81-10
Committente:
CAMINETTI MONTEGRAPPA S.p.a.
VIA ANNIBALE DA BASSANO, 7/9 - POVE DEL GRAPPA (VI)
Struttura:
AMPLIAMENTO STRUTTURA PRODUTTIVA
VIA ANNIBALE DA BASSANO, 7/9 - POVE DEL GRAPPA (VI)
Comune:
POVE DEL GRAPPA (VI)
Codice commessa:
2014_002_(A)
Nome file:
VRF01_14_002_(A) rev00.doc
Data:
26 Giugno 2014
Il Tecnico
Ing. Giancarlo Favaro
F:\00ARC2014\2014_002 CAMINETTI MG AMPL\10 (A) PIE PRELIM\00 VRF\VRF01_14_002_(A) rev00.doc
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SOMMARIO
SOMMARIO.......................................................................................................................................3
1.
CONTENUTO DEL DOCUMENTO .......................................................................................5
2.
NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO .............................................................................5
3.
TERMINI E DEFINIZIONI......................................................................................................6
4.
SPIEGAZIONE DEI TERMINI .............................................................................................10
5.
PROCEDURE PER LA GESTIONE DEL RISCHIO ..........................................................16
6.
DETERMINAZIONE DELLE COMPONENTI DI RISCHIO ...........................................20
7.
INDIVIDUAZIONE DELLA STRUTTURA DA PROTEGGERE .....................................22
8.
DATI INIZIALI ........................................................................................................................23
9. CALCOLO DELLE AREE DI RACCOLTA DELLA STRUTTURA E DELLE LINEE
ELETTRICHE ESTERNE..............................................................................................................24
10.
VALUTAZIONE DEI RISCHI...........................................................................................25
11.
SCELTA DELLE MISURE DI PROTEZIONE ...............................................................27
12.
CONCLUSIONI ...................................................................................................................28
13.
APPENDICI..........................................................................................................................29
14.
ALLEGATI...........................................................................................................................32
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1. CONTENUTO DEL DOCUMENTO
Questo documento contiene:
- la relazione sulla valutazione dei rischi dovuti al fulmine;
- il progetto di massima delle misure di protezione da adottare ove necessarie.
2. NORME TECNICHE DI RIFERIMENTO
Questo documento è stato elaborato con riferimento alle seguenti norme CEI:
- CEI EN 62305-1
"Protezione contro i fulmini. Parte 1: Principi generali"
Febbraio 2013;
- CEI EN 62305-2
"Protezione contro i fulmini. Parte 2: Valutazione del rischio"
Febbraio 2013;
- CEI EN 62305-3
"Protezione contro i fulmini. Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone"
Febbraio 2013;
- CEI EN 62305-4
"Protezione contro i fulmini. Parte 4: Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture"
Febbraio 2013;
- CEI 81-3 :
"Valori medi del numero dei fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato
dei Comuni d'Italia, in ordine alfabetico."
Maggio 1999.
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3. TERMINI E DEFINIZIONI
Struttura da proteggere
struttura per cui è richiesta la protezione contro il fulmine in conformità alla Norma.
NOTA La struttura da proteggere può essere una parte di una struttura più grande.
Struttura con rischio di esplosione
struttura che contiene materiali esplosivi solidi o zone pericolose come definite dalla Norma EN 60079-10-1 ed
EN 60079-10-2
Strutture pericolose per l’ambiente
strutture che, in conseguenza di una fulminazione, possono dar luogo ad emissioni biologiche, chimiche e radioattive
(come ad esempio impianti chimici, petrolchimici, nucleari, ecc.).
Ambiente urbano
area con un alta densità di edifici o di abitanti e con edifici alti
NOTA Il ”Centro città” è un esempio di ambiente urbano.
Ambiente suburbano
area con una densità media di edifici
NOTA La ”Periferia” è un esempio di ambiente suburbano.
Ambiente rurale
area con una bassa densità di edifici
NOTA La ”Campagna” è un esempio di ambiente rurale.
Tensione nominale di tenuta ad impulso - Uw
tensione di tenuta ad impulso assegnata dal costruttore ad un’apparecchiatura o ad una parte di essa, per caratterizzare
la capacità di tenuta del suo isolamento contro le sovratensioni
NOTA Per gli scopi della Norma CEI EN 62305, si considera solo la tensione di tenuta fra conduttori attivi e terra.
Impianto elettrico
impianto comprendente componenti elettrici di energia a bassa tensione.
Impianto elettronico
Impianto comprendente componenti elettronici sensibili quali apparati per telecomunicazioni, calcolatori, impianti di
controllo e misura, impianti radio, apparati elettronici di energia.
Impianti interni
impianti elettrici ed elettronici interni ad una struttura.
Linea
linea di energia o telecomunicazione connessa ad una struttura per cui è richiesta la protezione.
Linea di telecomunicazione
linea di trasmissione usata per far comunicare fra loro apparecchiature che possono essere ubicate in strutture separate,
come ad esempio una linea dati o una linea telefonica.
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Linea di energia
linea elettrica di alimentazione delle apparecchiature elettriche ed elettroniche di impianti interni, quale, ad esempio,
una linea di distribuzione energia a bassa o alta tensione.
Evento pericoloso
fulmine sulla od in prossimità della struttura da proteggere, sulla od in prossimità di una linea connessa alla struttura da
proteggere, che può causare danno.
Fulmine su una struttura
fulmine che colpisce una struttura da proteggere.
Fulmine in prossimità di una struttura
fulmine che colpisce tanto vicino ad una struttura da proteggere da essere in grado di generare sovratensioni pericolose.
Fulmine su una linea
fulmine che colpisce una linea connessa alla struttura da proteggere.
Fulmine in prossimità di una linea
fulmine che colpisce tanto vicino ad una linea connessa alla struttura da proteggere da essere in grado di generare
sovratensioni pericolose.
Numero di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione diretta della struttura - ND
numero medio annuo atteso di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione diretta della struttura.
Numero di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione diretta di una linea - NL
numero medio annuo atteso di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione diretta di una linea.
Numero di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione indiretta della struttura - NM
numero medio annuo atteso di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione indiretta della struttura.
Numero di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione indiretta di una linea - NI
numero medio annuo atteso di eventi pericolosi dovuti alla fulminazione indiretta di una linea.
Impulso elettromagnetico del fulmine - LEMP
tutti gli effetti elettromagnetici della corrente di fulmine che possono generare impulsi e campi elettromagnetici
mediante accoppiamento resistivo, induttivo e capacitivo.
Impulso
transitorio dovuto al LEMP che si manifesta come una sovratensione e/o una sovracorrente
Nodo
punto di una linea oltre il quale la propagazione di impulsi si assume trascurabile.
NOTA Esempi di nodo sono la barra di distribuzione a valle di un trasformatore AT/BT su una linea di energia, un multiplexer o
apparato xDSL su una linea di telecomunicazione.
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Danno materiale
danno ad una struttura (o a quanto in essa contenuto) o a un servizio causato dagli effetti meccanici, termici, chimici o
esplosivi del fulmine.
Danni ad esseri viventi
danni, inclusa la perdita della vita, causati ad uomini o animali per elettrocuzione provocata dalle tensioni di contatto e
di passo generate dal fulmine.
Guasto di un impianto elettrico o elettronico
avaria permanente di un impianto elettrico o elettronico dovuta al LEMP.
Probabilità di danno - PX
probabilità che un evento pericoloso possa provocare danno alla struttura da proteggere od al suo contenuto.
Perdita - LX
ammontare medio della perdita (uomini e beni) conseguente ad un determinato tipo di danno dovuto ad un evento
pericoloso, riferito al valore complessivo (uomini e beni) della struttura da proteggere.
Rischio - R
valore della probabile perdita annua (uomini e beni) dovuta al fulmine, riferito al valore complessivo (uomini e beni)
della struttura da proteggere.
Componente di rischio - RX
rischio parziale dipendente dalla sorgente e dal tipo di danno.
Rischio tollerabile - RT
valore massimo del rischio che può essere tollerato nella struttura da proteggere.
Zona di una struttura - ZS
parte di una struttura con caratteristiche omogenee, in cui può essere usato un gruppo unico di parametri per la
valutazione di una componente di rischio.
Sezione di una linea - SL
parte di una linea con caratteristiche omogenee, in cui può essere usato un gruppo unico di parametri per la valutazione
di una componente di rischio.
Zona di protezione - LPZ
zona in cui è definito l’ ambiente elettromagnetico creato dal fulmine.
NOTA I confini di zona di una LPZ non sono necessariamente costituiti da elementi fisici (es. pareti, pavimento e soffitto).
Livello di protezione - LPL
numero, associato ad un gruppo di valori dei parametri della corrente di fulmine, relativo alla probabilità che i correlati
valori massimo e minimo di progetto non siano superati in natura.
NOTA Il livello di protezione è usato per dimensionare le misure di protezione sulla base del corrispondente
gruppo di parametri della corrente di fulmine.
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Misure di protezione
misure da adottare nell’oggetto da proteggere per ridurre il rischio.
Protezione contro il fulmine - LP
sistema completo usato per la protezione contro il fulmine delle strutture, dei loro impianti interni, del loro contenuto e
delle persone, costituito in generale da un LPS e dalle SPM.
Impianto di protezione - LPS
impianto completo usato per ridurre il danno materiale dovuto alla fulminazione diretta della struttura.
NOTA É costituito da un impianto di protezione esterno e da un impianto di protezione interno
Misure di protezione contro il LEMP - SPM
misure usate per la protezione degli impianti interni contro gli effetti del LEMP.
Schermo magnetico
schermo metallico chiuso, continuo o a maglia, che racchiude la struttura da proteggere, o una parte di essa, usato per
ridurre i guasti degli impianti elettrici ed elettronici.
Cavo di protezione contro il fulmine
cavo speciale con isolamento incrementato il cui schermo è in continuo contatto con il suolo sia direttamente che
attraverso la guaina di plastica.
Condotto per la protezione dei cavi contro il fulmine
condotto per cavi avente bassa resistività ed in contatto con il suolo.
Limitatore di sovratensione - SPD
dispositivo che limita le sovratensioni e scarica le correnti impulsive. Contiene almeno un componente non lineare.
Sistema di SPD
gruppo di SPD adeguatamente scelto, coordinato ed installato per ridurre i guasti degli impianti elettrici ed elettronici.
Interfacce di separazione
dispositivi atti ad attenuare gli impulsi condotti sulle linee entranti in una LPZ.
Collegamento equipotenziale - EB
connessioni tra corpi metallici e l’LPS, mediante connessione diretta o limitatore di sovratensione, per ridurre le
differenze di potenziale dovute alle correnti di fulmine.
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4. SPIEGAZIONE DEI TERMINI
Sorgenti di danno
La corrente di fulmine è la principale sorgente di danno. Le seguenti sorgenti sono distinte in base al punto d’impatto
del fulmine (vedere Tabella 1):
S1: fulmine sulla struttura;
S2: fulmine in prossimità della struttura;
S3: fulmine su una linea;
S4: fulmine in prossimità di una linea
Tipo di danno
Un fulmine può causare danni in funzione delle caratteristiche dell’oggetto da proteggere; i più importanti sono: tipo di
costruzione, tipo di servizio e misure di protezione adottate.
Nelle pratiche applicazioni della determinazione del rischio è utile distinguere tra i tre tipi principali di danno che
possono manifestarsi come conseguenza di una fulminazione. Esse sono le seguenti (Tabella 1):
D1: danno ad esseri viventi per elettrocuzione;
D2: danno materiale;
D3: guasto di impianti elettrici ed elettronici.
Il danno ad una struttura dovuto al fulmine può essere limitato ad una parte della struttura o estendersi all’intera
struttura. Esso può anche interessare le strutture vicine o l’ambiente (per esempio emissioni chimiche o radioattive).
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Tipi di perdita
Ciascun tipo di danno, solo o in combinazione con altri, può produrre diverse perdite conseguenti nell’oggetto da
proteggere. Il tipo di perdita che può verificarsi dipende dalle caratteristiche dell’oggetto stesso ed al suo contenuto. I
seguenti tipi di perdita devono essere presi in considerazione (Tab. 1):
L1: perdita di vite umane;
L2: perdita di servizio pubblico;
L3: perdita di patrimonio culturale insostituibile;
L4: perdita economica (struttura, contenuto e perdita di attività).
Tabella 1 – Sorgenti di danno, tipi di danno e tipi di perdita in funzione del punto d’impatto
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Rischio
Il rischio R è la misura della probabile perdita media annua. Per ciascun tipo di perdita che può verificarsi in una
struttura o in servizio deve essere valutato il relativo rischio.
I rischi da valutare in una struttura possono essere:
-
R1: rischio di perdita di vite umane (inclusi danni permanenti);
-
R2: rischio di perdita di servizio pubblico;
-
R3: rischio di perdita di patrimonio culturale insostituibile;
-
R4: rischio di perdita economica.
Per valutare i rischi R devono essere definite e calcolate le relative componenti di rischio (rischi parziali dipendenti
dalla sorgente e dal tipo di danno).
Ciascun rischio R è la somma delle sue componenti di rischio. Nell’effettuare la somma le componenti di rischio
devono essere raggruppate secondo la sorgente di danno ed il tipo di danno.
Componenti di rischio per una struttura dovute alla fulminazione diretta della struttura
RA: componente relativa ai danni ad esseri viventi per elettrocuzione dovuta a tensioni di contatto e di passo all’interno
della struttura ed all’esterno in zone fino a 3 m attorno alle calate. Possono verificarsi perdite di tipo L1 e, in strutture ad
uso agricolo, anche di tipo L4 con possibile perdita di animali.
NOTA: In particolari strutture le persone possono essere danneggiate da fulminazioni dirette (per esempio al livello più elevato di un parcheggio o di
uno stadio).
RB: componente relativa ai danni materiali causati da scariche pericolose all’interno della struttura che innescano
l’incendio e l’esplosione e che possono anche essere pericolose per l’ambiente. Possono verificarsi tutti i tipi di perdita
(L1, L2, L3 ed L4).
RC: componente relativa al guasto di impianti interni causata dal LEMP. In tutti i casi possono verificarsi perdite di tipo
L2 ed L4, unitamente al tipo L1 nel caso di strutture con rischio d’esplosione e di ospedali o di altre strutture in cui il
guasto degli impianti interni provoca immediato pericolo per la vita umana.
Componente di rischio per una struttura dovuta a fulminazione in prossimità della struttura
RM: componente relativa al guasto di impianti interni causata dal LEMP. In tutti i casi possono verificarsi perdite di tipo
L2 ed L4, unitamente al tipo L1 nel caso di strutture con rischio d’esplosione e di ospedali o di altre strutture in cui il
guasto degli impianti interni provoca immediato pericolo per la vita umana.
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Componente di rischio per una struttura dovuta a fulminazione diretta di un servizio connesso alla struttura
RU: componente relativa al danni ad esseri viventi per elettrocuzione dovuta a tensioni di contato all’interno della
struttura. Possono verificarsi perdite di tipo L1 e, in caso di strutture ad uso agricolo, anche perdite di tipo L4 con
possibile perdita di animali.
RV: componente relativa ai danni materiali (incendio o esplosione innescati da scariche pericolose fra installazioni
esterne e parti metalliche, generalmente nel punto d’ingresso della linea nella struttura) dovuti alla corrente di fulmine
trasmessa attraverso la linea entrante. Possono verificarsi tutti i tipi di perdita (L1, L2, L3 ed L4).
RW: componente relativa al guasto di impianti interni causata da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla
struttura. In tutti i casi possono verificarsi perdite di tipo L2 ed L4, unitamente al tipo L1 nel caso di strutture con
rischio d’esplosione e di ospedali o di altre strutture in cui il guasto degli impianti interni provoca immediato pericolo
per la vita umana.
NOTA 1: le linee da considerare in questa valutazione sono solo le linee entranti nella struttura.
NOTA 2: le fulminazioni su o in prossimità di tubazioni non producono danno alla struttura a condizione che esse siano connesse alla barra
equipotenziale della struttura. Se detta barra equipotenziale non è presente deve essere considerato anche questo pericolo.
Componente di rischio per una struttura dovuta a fulminazione in prossimità di una linea connessa alla struttura
RZ: componente relativa al guasto di impianti interni causata da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla
struttura. In tutti i casi possono verificarsi perdite di tipo L2 ed L4, unitamente al tipo L1 nel caso di strutture con
rischio d’esplosione e di ospedali o di altre strutture in cui il guasto di impianti interni provoca immediato pericolo per
la vita umana.
NOTA 1: le linee da considerare in questa valutazione sono solo le linee entranti nella struttura.
NOTA 2: le fulminazioni su o in prossimità di tubazioni non producono danno alla struttura a condizione che esse siano connesse alla barra
equipotenziale della struttura. Se detta barra equipotenziale non è presente deve essere considerato anche questo pericolo.
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Composizione delle componenti di rischio relative ad una struttura
Le componenti di rischio da considerare per ciascun tipo di perdita sono:
R1: rischio di perdita di vita umana:
R1 = RA1 + RB1 + RC1(1) + RM1(1) + RU1 + RV1 + RW1(1) + RZ1(1)
Nota (1): solo nel caso di strutture con rischio di esplosione e di ospedali con apparati elettrici salva vita o di altre strutture in cui guasti di impianti
interni provocano immediato pericolo per la vita umana
R2: rischio di perdita di servizio pubblico:
R2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2
R3: rischio di perdita di patrimonio culturale insostituibile:
R3 =RB3 + RV3
R4: rischio di perdita economica:
R4 = RA4(2) + RB4 + RC4 + RM4 + RU4 + RV4 + RW4 + RZ4
Nota (2): solo in strutture in cui si può verificare la perdita di animali
Le componenti di rischio corrispondenti a ciascun tipo di perdita sono correlati nella Tabella 2.
Tabella 2 – Componenti di rischio da considerare per ciascun tipo di perdita in una struttura
Sorgente di danno
Componente di
rischio
Rischio per ciascun
tipo di perdita
Fulminazione diretta
della struttura
S1
Fulminazione in
prossimità della
struttura
S2
RB
RM
RA
RC
Fulminazione
diretta di una
linea entrante
S3
RU
RV
RW
Fulminazione in
prossimità di una
linea entrante
S4
RZ
R1
*
*
*(1)
*(1)
*
*
*(1)
*(1)
R2
*
*
*
*
*
*
R3
*
*
R4
*(2)
*
*
*
*(2)
**
*
*
(1) Solo nel caso di strutture con rischio di esplosione, di ospedali o di altre strutture, in cui guasti di impianti
interni provocano immediato pericolo per la vita umana.
(2) Soltanto in strutture ad uso agricolo in cui si può verificare la perdita di animali.
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Le caratteristiche della struttura e delle possibili misure di protezione che influenzano le componenti di rischio per una
struttura sono riportate in Tabella 3.
Tabella 3 – Fattori che influenzano le componenti di rischio in una struttura
Caratteristiche della struttura e
degli impianti interni
Misure di protezione
Area di raccolta
RA
RB
RC
RM
RU
RV
RW
RZ
X
X
X
X
X
X
X
X
Resistività superficiale del suolo
X
Resistività della pavimentazione
X
X
Barriere,
isolamento,
cartelli
ammonitori,
equipotenzializzazione del suolo
LPS
X
X
X
X
Equipotenzializzazione con SPD
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Interfacce di separazione
X
X
(c)
X(a)
X
(c)
Sistema di SPD
X
X
Schermatura locale
X
X
Schermatura delle linee esterne
X(b)
X(b)
X
X
X
X
X
Schermatura delle linee interne
X
X
Cablaggio degli impianti interni
X
X
Rete di equipotenzialità
X
X
Misure antincendio
X
X
Rischio d’incendio
X
X
Pericoli particolari
X
X
Tensione di tenuta ad impulso
X
(a) Solo per LPS esterni a maglia.
(b) Dovuto alla presenza di connessioni equipotenziali.
(c) Solo se esse appartengono all’apparato.
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X
X
X
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5. PROCEDURE PER LA GESTIONE DEL RISCHIO
Procedura di base
La decisione di proteggere una struttura o un servizio contro il fulmine e la scelta delle misure di protezione devono
essere effettuate come prescritto dalla CEI EN 62305-1. Deve essere applicata la seguente procedura:
-
identificazione della struttura da proteggere e delle sue caratteristiche;
-
identificazione di tutti i tipi di perdita nell’oggetto e dei corrispondenti rischi R (R1 , R2 , R3 ed R4);
-
determinazione del rischio R per ciascun tipo di perdita;
-
valutazione della necessità della protezione effettuando il confronto tra i rischi R1 , R2 , R3 con il rischio
tollerabile RT;
-
valutazione della convenienza economica della protezione effettuando il confronto tra il costo totale della
perdita con e senza le misure di protezione. In questo caso deve essere effettuata la valutazione della
componente di rischio R4 al fine di determinare detti costi.
Struttura da considerare per la valutazione del rischio
La struttura da considerare comprende:
-
la struttura stessa;
-
gli impianti nella struttura;
-
il contenuto della struttura;
-
le persone nella struttura e quelle nella fascia fino a 3 m all’esterno della struttura;
-
l’ambiente circostante interessato da un danno alla struttura.
La protezione non comprende le linee esterne connesse alla struttura.
NOTA La struttura da considerare può essere suddivisa in più zone.
Rischio tollerabile RT
L’identificazione dei valori di rischio tollerabili RT è responsabilità delle autorità competenti.
Valori rappresentativi di rischio tollerabile RT, quando il fulmine coinvolge la perdita di vite umane o perdite sociali o
culturali, sono riportati nella Tabella 4.
Tabella 4 – Tipici valori di rischio tollerabile RT
Tipo di perdita
RT(anni-1)
L1
Perdita di vite umane o danni permanenti
10-5
L2
Perdita di servizio pubblico
10-3
L3
Perdita di patrimonio culturale insostituibile
10-4
Per quanto riguarda la perdita economica (L4), in linea di principio l’approccio è quello che prevede il confronto
costo/beneficio.
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Specifica procedura per valutare la necessità della protezione
In conformità con la CEI EN 62305-1, nella valutazione della necessità della protezione contro il fulmine di un oggetto
devono essere considerati i rischi R1 , R2 , R3.
Per ciascun rischio considerato devono essere effettuati i seguenti passi:
-
identificazione delle componenti RX che contribuiscono al rischio;
-
calcolo della componente di rischio identificata RX;
-
calcolo del rischio totale R;
-
identificazione del rischio tollerabile RT;
-
confronto del rischio R con quello tollerabile RT.
Se R <= RT la protezione contro il fulmine non é necessaria.
Se R > RT devono essere adottate misure di protezione al fine di rendere R <= RT per tutti i rischi a cui è interessata la
struttura.
Vedi figura 1
Procedura per valutare la convenienza economica della protezione
Oltre alla necessità della protezione contro il fulmine di una struttura o di un servizio, può essere utile valutare i benefici
economici conseguenti alla messa in opera di misure di protezione atte a ridurre la perdita economica L4.
La valutazione della componente di rischio R4 per una struttura permette all’utilizzatore di comparare i costi della
perdita economica con e senza le misure di protezione.
La procedura per accertare la convenienza economica richiede:
-
identificazione delle componenti RX che costituiscono il rischio R4 per una struttura;
il calcolo della componente di rischio identificata RX in assenza di misure di protezione nuove od
addizionali;
-
il calcolo del costo annuo della perdita dovuta a ciascuna componente di rischio RX;
-
il calcolo del costo annuo CL della perdita totale in assenza della misure di protezione;
-
adozione delle misure di protezione scelte;
-
il calcolo della componente di rischio RX in presenza delle misure di protezione scelte;
-
il calcolo del costo annuo della perdita residua dovuta a ciascuna componente di rischio RX nella struttura o
servizio protetto;
-
il calcolo del totale costo annuale CRL della perdita residua in presenza delle misure di protezione scelte;
-
il calcolo del costo annuo CPM delle misure di protezione scelte;
-
confronto dei costi.
Se CL < CRL + CPM, la protezione contro il fulmine può essere ritenuta non conveniente.
Se CL > CRL + CPM, la protezione contro il fulmine può consentire risparmi nell’arco di vita della struttura.
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Figura 1 – Procedura per la valutazione della necessità o meno della protezione e per la scelta delle misure di
protezione
Individuazione della struttura da proteggere
Individuazione dei tipi di perdita relativi alla
struttura da proteggere
Per ciascun tipo di perdita, individuazione e calcolo delle componenti di
rischio RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW, RZ
NO
Struttura protetta
R>RT
SI
E’ installato
l’LPS?
Calcolare nuovi valori
delle componenti di
rischio
SI
Sono installate
SPM?
SI
NO
RA + RB + RU+
(a)
RV >RT
NO
NO
SI
Installare un tipo
adeguato di LPS
Installazione di
adeguate SPM
Installazione di altre
misure di protezione
Nota (a): se RA + RB < RT non è necessario un LPS completo; in questo caso sono sufficienti
SPD conformi alla norma CEI-EN 62305-3
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Misure di protezione
Le misure di protezione sono mirate a ridurre il rischio secondo il tipo di danno.
Le misure di protezione devono essere considerate efficaci solo se esse sono conformi alle prescrizioni delle relative
norme:
-
CEI EN 62305-3 per la protezione contro i danni agli esseri viventi ed i danni materiali nella struttura;
-
CEI EN 62305-4 per la protezione contro i guasti negli impianti elettrici ed elettronici.
Scelta delle misure di protezione
La scelta delle misure di protezione più adatte deve essere effettuata dal progettista in funzione del peso di ciascuna
componente di rischio nel rischio totale R ed in funzione degli aspetti tecnici ed economici delle diverse misure di
protezione.
Devono essere identificati i parametri critici al fine di determinare la misura di protezione più efficace per la riduzione
del rischio R.
Per ciascun tipo di perdita vi è una varietà di misure di protezione che, singolarmente o in combinazione tra loro,
possono realizzare la condizione R <= RT . La soluzione da adottare deve essere scelta tenendo conto degli aspetti
tecnici ed economici. Una procedura semplificata per la scelta delle misure di protezione è illustrata nel diagramma di
flusso riportato in Fig. 1. In ogni caso l’installatore o il progettista dovrebbe identificare le componenti di rischio più
critiche e ridurle tenendo in considerazione anche gli aspetti economici.
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6. DETERMINAZIONE DELLE COMPONENTI DI RISCHIO
Equazioni di base
Ciascuna componente di rischio può essere calcolata mediante la seguente equazione generale:
RX = NX x PX x LX
Il numero NX di eventi pericolosi dipende dalla densità di fulmini al suolo (NG) e dalle caratteristiche geometriche della
struttura da proteggere, dai suoi dintorni, dalla linee connesse e dal suolo.
La probabilità di danno PX dipende dalla caratteristiche della struttura da proteggere, delle linee connesse e dalle misure
di protezione adottate.
La perdita conseguente LX dipende dall’uso a cui la struttura è destinata, la presenza di persone, il tipo di servizio
pubblico, il valore dei beni danneggiati e dalle misure di protezione adottate per limitare l’ammontare della perdita.
Sintesi delle componenti di rischio per una struttura
Le componenti di rischio per le strutture sono sintetizzate nella tabella seguente
Sorgente di danno
Danno
S1
S2
S3
S4
Fulmine sulla
Fulmine in
Fulmine su una
Fulmine in
prossimità
linea entrante
struttura
della struttura
D1
RA = ND x PA x LA
prossimità
di una linea entrante
RU = (NL + NDJ) * PU
* LU
Danno ad esseri
viventi per
elettrocuzione
D2
RB = ND x PB x LB
RV = (NL + NDJ) * PV
* LV
Danno materiale
D3
RC = ND x PC x LC
RM = NM x PM x LM
RW = (NL + NDJ) * PW RZ = NI x PZ x LZ
* LW
Guasti negli
impianti elettrici ed
elettronici
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Suddivisione di una struttura in zone
Per valutare ciascuna componente di rischio, una struttura può essere suddivisa in zone avente caratteristiche omogenee.
Le zone sono definite principalmente da:
-
tipo di suolo o di pavimentazione;
-
compartimentazione antincendio;
-
schermi locali.
Ulteriori zone possono essere definite in funzione di:
-
disposizione degli impianti interni;
-
misure di protezione esistenti o previste;
-
valori delle perdite.
Suddivisione di una linea in sezioni
Nella valutazione delle componenti di rischio dovute a fulmini su una linea o nelle sue vicinanze, la linea può essere
suddivisa in sezioni. Tuttavia una linea può essere, od essere assunta, come un’unica sezione.
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7. INDIVIDUAZIONE DELLA STRUTTURA DA PROTEGGERE
L 'individuazione della struttura da proteggere è essenziale per definire le dimensioni e le caratteristiche da utilizzare
per la valutazione dell'area di raccolta.
La struttura che si vuole proteggere coincide con un intero edificio a sé stante, fisicamente separato da altre costruzioni.
Pertanto, ai sensi dell'art. A.2.1.2 della Norma CEI EN 62305-2, le dimensioni e le caratteristiche della struttura da
considerare sono quelle dell'edificio stesso.
Figura A.4 – Struttura da considerare per la valutazione dell’area di raccolta Ad
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8. DATI INIZIALI
7.1 Densità annua di fulmini a terra
Come rilevabile dalla norma CEI 81-3, la densità annua di fulmini a terra per kilometro quadrato nel comune di POVE
DEL GRAPPA in cui è ubicata la struttura vale:
Nt = 4,0 fulmini/km² anno
7.2 Dati relativi alla struttura
La pianta della struttura è riportata nel disegno (Allegato Disegno della struttura).
La destinazione d'uso prevalente della struttura è: industriale
In relazione anche alla sua destinazione d’uso, la struttura può essere soggetta a:
- perdita di vite umane
In accordo con la norma CEI EN 62305-2 per valutare la necessità della protezione contro il fulmine, deve pertanto
essere calcolato:
- rischio R1;
Le valutazioni di natura economica, volte ad accertare la convenienza dell’adozione delle misure di protezione, non
sono state condotte perché espressamente non richieste dal Committente.
7.3 Dati relativi alle linee elettriche esterne
La struttura è servita dalle seguenti linee elettriche:
- Linea di energia: ENERGIA ELETTRICA
- Linea di segnale: TELEFONICA
Le caratteristiche delle linee elettriche sono riportate nell'Appendice Caratteristiche delle linee elettriche.
7.4 Definizione e caratteristiche delle zone
Tenuto conto di:
- compartimenti antincendio esistenti e/o che sarebbe opportuno realizzare;
-
eventuali locali già protetti (e/o che sarebbe opportuno proteggere specificamente) contro il LEMP (impulso
elettromagnetico);
- i tipi di superficie del suolo all'esterno della struttura, i tipi di pavimentazione interni ad essa e l'eventuale presenza di
persone;
-
le altre caratteristiche della struttura e, in particolare il lay-out degli impianti interni e le misure di protezione
esistenti;
sono state definite le seguenti zone:
Z1: INTERNA
Z2: ESTERNA
Le caratteristiche delle zone, i valori medi delle perdite, i tipi di rischio presenti e le relative componenti sono riportate
nell'Appendice Caratteristiche delle Zone.
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9. CALCOLO DELLE AREE DI RACCOLTA DELLA STRUTTURA E
DELLE LINEE ELETTRICHE ESTERNE
L'area di raccolta AD dei fulmini diretti sulla struttura è stata valutata graficamente secondo il metodo indicato nella
norma CEI EN 62305-2, art. A.2, ed è riportata nel disegno (Allegato Grafico area di raccolta AD).
L'area di raccolta AM dei fulmini a terra vicino alla struttura, che ne possono danneggiare gli impianti interni per
sovratensioni indotte, è stata valutata graficamente secondo il metodo indicato nella norma CEI EN 62305-2, art. A.3,
ed è riportata nel disegno (Allegato Grafico area di raccolta AM).
Le aree di raccolta AL e AI di ciascuna linea elettrica esterna sono state valutate analiticamente come indicato nella
norma CEI EN 62305-2, art. A.4 e A.5.
I valori delle aree di raccolta (A) e i relativi numeri di eventi pericolosi all’anno (N) sono riportati nell'Appendice Aree
di raccolta e numero annuo di eventi pericolosi.
I valori delle probabilità di danno (P) per il calcolo delle varie componenti di rischio considerate sono riportate
nell'Appendice Valori delle probabilità P per la struttura non protetta.
Figura A.1 –Area di raccolta Ad di una struttura
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10. VALUTAZIONE DEI RISCHI
9.1 Rischio R1: perdita di vite umane
9.1.1 Calcolo del rischio R1
I valori delle componenti ed il valore del rischio R1 sono di seguito indicati.
Z1: INTERNA
RA: 2,18E-06
RB: 4,36E-07
RU(IMPIANTO ELETTRICO): 2,72E-06
RV(IMPIANTO ELETTRICO): 5,44E-07
RU(IMPIANTO TELEFONICO): 4,00E-06
RV(IMPIANTO TELEFONICO): 8,00E-07
Totale: 1,07E-05
Z2: ESTERNA
RA: 2,18E-09
Totale: 2,18E-09
Valore totale del rischio R1 per la struttura: 1,07E-05
9.1.2 Analisi del rischio R1
Il rischio complessivo R1 = 1,07E-05 è maggiore di quello tollerato RT = 1E-05, occorre adottare idonee misure di
protezione per ridurlo.
La composizione delle componenti che concorrono a formare il rischio R1, espressi in percentuale del valore di R1 per
la struttura, è di seguito indicata.
Z1 - INTERNA
RD = 24,4894 %
RI = 75,4902 %
Totale = 99,9796 %
RS = 83,3163 %
RF = 16,6633 %
RO = 0 %
Totale = 99,9796 %
Z2 - ESTERNA
RD = 0,0204 %
RI = 0 %
Totale = 0,0204 %
RS = 0,0204 %
RF = 0 %
RO = 0 %
Totale = 0,0204 %
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dove:
- RD = RA + RB + RC
- RI = RM + RU + RV+ RW + RZ
- RS = RA + RU
- RF = RB + RV
- RO = RM + RC + RW + RZ
essendo:
- RD il rischio dovuto alla fulminazione diretta della struttura
- RI il rischio dovuto alla fulminazione indiretta della struttura
- RS il rischio connesso alla perdita di esseri viventi
- RF il rischio connesso al danno fisico
- RO il rischio connesso all’avaria degli impianti interni.
I dati sopra indicati, evidenziano che il rischio R1 per la struttura si verifica essenzialmente nelle seguenti zone:
Z1 - INTERNA (99,9796 %)
- in gran parte per perdita di esseri viventi
- a causa principalmente della fulminazione indiretta della struttura
- il contributo principale al valore del rischio R1 nella zona è dato dalle seguenti
componenti di rischio:
RA = 20,4120 %
Perdita di vite umane per fulminazione diretta della struttura
RU (IMPIANTO ELETTRICO) = 25,4682 %
Perdita di vite umane per fulminazione diretta della linea
RU (IMPIANTO TELEFONICO) = 37,4532 %
Perdita di vite umane per fulminazione diretta della linea
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11. SCELTA DELLE MISURE DI PROTEZIONE
Per ridurre il rischio R1 a valori non superiori a quello tollerabile RT = 1E-05, è necessario agire sulle componenti con
valori di rischio più elevato adottando una o più delle possibili misure di protezione seguenti:
Tenuto conto della fattibilità tecnica, in relazione anche ai vincoli da rispettare, per la protezione della struttura in
esame sono state scelte le misure di protezione seguenti:
- Sulla Linea L1 - ENERGIA ELETTRICA:
- SPD arrivo linea - livello: II
- Sulla Linea L2 - TELEFONICA:
- SPD arrivo linea - livello: II
Non è stata effettuata l'analisi relativa al rischio R4, poiché il committente ha espressamente rinunciato a far valutare
l'opportunità, dal punto di vista economico, di installare misure di protezione finalizzate a ridurre l'entità di eventuali
danni dovuti ai fulmini.
L’adozione di queste misure di protezione modifica i parametri e le componenti di rischio.
I valori dei parametri per la struttura protetta sono di seguito indicati.
Zona Z1: INTERNA
PA = 1,00E+00
PB = 1,0
PC (IMPIANTO ELETTRICO) = 1,00E+00
PC (IMPIANTO TELEFONICO) = 1,00E+00
PC = 1,00E+00
PM (IMPIANTO ELETTRICO) = 1,60E-01
PM (IMPIANTO TELEFONICO) = 4,44E-01
PM = 5,33E-01
PU (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PV (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PW (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PZ (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PU (IMPIANTO TELEFONICO) = 2,00E-02
PV (IMPIANTO TELEFONICO) = 2,00E-02
PW (IMPIANTO TELEFONICO) = 1,00E+00
PZ (IMPIANTO TELEFONICO) = 5,00E-01
rt = 0,01
rp = 0,5
rf = 0,01
h=2
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Zona Z2: ESTERNA
PA = 1,00E+00
PB = 1,0
PC = 0,00E+00
PM = 1,00E+00
rt = 0,00001
rp = 1
rf = 0
h=1
(*) Nel caso di linee con caratteristiche non uniformi lungo il percorso, la probabilità è relativa ad ogni tratto di linea.
Vedasi in proposito l'Appendice Caratteristiche delle linee elettriche.
Rischio R1: perdita di vite umane
I valori delle componenti di rischio per la struttura protetta sono di seguito indicati.
Z1: INTERNA
RA: 2,18E-06
RB: 4,36E-07
RU(IMPIANTO ELETTRICO): 5,44E-08
RV(IMPIANTO ELETTRICO): 1,09E-08
RU(IMPIANTO TELEFONICO): 8,00E-08
RV(IMPIANTO TELEFONICO): 1,60E-08
Totale: 2,78E-06
Z2: ESTERNA
RA: 2,18E-09
Totale: 2,18E-09
Valore totale del rischio R1 per la struttura: 2,78E-06
12. CONCLUSIONI
A seguito dell'adozione delle misure di protezione (che devono essere correttamente dimensionate) vale quanto
segue.
Rischi che non superano il valore tollerabile: R1
SECONDO LA NORMA CEI EN 62305-2 LA STRUTTURA E' PROTETTA CONTRO LE FULMINAZIONI.
In forza della legge 1/3/1968 n.186 che individua nelle Norme CEI la regola dell'arte, si può ritenere assolto ogni
obbligo giuridico, anche specifico, che richieda la protezione contro le scariche atmosferiche.
Crespignaga di Maser, 26 Giugno 2014
il Tecnico
Ing. Giancarlo Favaro
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13. APPENDICI
APPENDICE - Caratteristiche della struttura
Dimensioni: vedi disegno
Coefficiente di posizione: in area con oggetti di altezza uguale o inferiore (CD = 0,5)
Schermo esterno alla struttura: assente
Densità di fulmini a terra (fulmini/km² anno) Nt = 4
APPENDICE - Caratteristiche delle linee elettriche
Caratteristiche della linea: ENERGIA ELETTRICA
Tipo di linea: energia
La linea ha caratteristiche variabili lungo il percorso; essa pertanto è stata divisa in sezioni, ciascuna con caratteristiche
uniformi.
Sezione 1
Tratto di linea interrata
Lunghezza (m) L = 200
Resistività (ohm x m) ρ = 400
Coefficiente ambientale (CE): suburbano
Sezione 2
Trasformatore MT/BT
Sezione 3
Tratto di linea aerea
Lunghezza (m) L = 1200
Coefficiente ambientale (CE): suburbano
Caratteristiche della linea: TELEFONICA
La linea ha caratteristiche uniformi lungo l'intero percorso
Tipo di linea: segnale - interrata
Lunghezza (m) L = 1000
Resistività (ohm x m) ρ = 400
Coefficiente ambientale (CE): suburbano
APPENDICE - Caratteristiche delle zone
Caratteristiche della zona: INTERNA
Tipo di zona: interna
Tipo di pavimentazione: cemento (rt = 0,01)
Rischio di incendio: ordinario (rf = 0,01)
Pericoli particolari: ridotto rischio di panico (h = 2)
Protezioni antincendio: manuali (rp = 0,5)
Schermatura di zona: assente
Protezioni contro le tensioni di contatto e di passo: nessuna
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Impianto interno: IMPIANTO ELETTRICO
Alimentato dalla linea ENERGIA ELETTRICA
Tipo di circuito: Cond. attivi e PE su percorsi diversi (spire fino a 50 m²) (Ks3 = 1)
Tensione di tenuta: 2,5 kV
Sistema di SPD - livello: Assente (PSPD =1)
Impianto interno: IMPIANTO TELEFONICO
Alimentato dalla linea TELEFONICA
Tipo di circuito: Cond. attivi e PE su percorsi diversi (spire fino a 50 m²) (Ks3 = 1)
Tensione di tenuta: 1,5 kV
Sistema di SPD - livello: Assente (PSPD =1)
Valori medi delle perdite per la zona: INTERNA
Rischio 1
Numero di persone nella zona: 30
Numero totale di persone nella struttura: 30
Tempo per il quale le persone sono presenti nella struttura (ore all'anno): 8760
Perdita per tensioni di contatto e di passo (relativa a R1) LA = LU = 1,00E-04
Perdita per danno fisico (relativa a R1) LB = LV = 2,00E-05
Rischi e componenti di rischio presenti nella zona: INTERNA
Rischio 1: Ra Rb Ru Rv
Caratteristiche della zona: ESTERNA
Tipo di zona: esterna
Tipo di suolo: asfalto (rt = 0,00001)
Protezioni contro le tensioni di contatto e di passo: nessuna
Valori medi delle perdite per la zona: ESTERNA
Numero di persone nella zona: 10
Numero totale di persone nella struttura: 10
Tempo per il quale le persone sono presenti nella struttura (ore all'anno): 8760
Perdita per tensioni di contatto e di passo (relativa a R1) LA = 1,00E-07
Rischi e componenti di rischio presenti nella zona: ESTERNA
Rischio 1: Ra
APPENDICE - Aree di raccolta e numero annuo di eventi pericolosi.
Struttura
Area di raccolta per fulminazione diretta della struttura AD = 1,09E-02 km²
Area di raccolta per fulminazione indiretta della struttura AM = 4,58E-01 km²
Numero di eventi pericolosi per fulminazione diretta della struttura ND = 2,18E-02
Numero di eventi pericolosi per fulminazione indiretta della struttura NM = 1,83E+00
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Linee elettriche
Area di raccolta per fulminazione diretta (AL) e indiretta (AI) delle linee:
ENERGIA ELETTRICA
AL = 0,056000 km²
AI = 5,600000 km²
TELEFONICA
AL = 0,040000 km²
AI = 4,000000 km²
Numero di eventi pericolosi per fulminazione diretta (NL) e indiretta (NI) delle linee:
ENERGIA ELETTRICA
NL = 0,027200
NI = 2,720000
TELEFONICA
NL = 0,040000
NI = 4,000000
APPENDICE - Valori delle probabilità P per la struttura non protetta
Zona Z1: INTERNA
PA = 1,00E+00
PB = 1,0
PC (IMPIANTO ELETTRICO) = 1,00E+00
PC (IMPIANTO TELEFONICO) = 1,00E+00
PC = 1,00E+00
PM (IMPIANTO ELETTRICO) = 1,60E-01
PM (IMPIANTO TELEFONICO) = 4,44E-01
PM = 5,33E-01
PU (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PV (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PW (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PZ (IMPIANTO ELETTRICO) = *
PU (IMPIANTO TELEFONICO) = 1,00E+00
PV (IMPIANTO TELEFONICO) = 1,00E+00
PW (IMPIANTO TELEFONICO) = 1,00E+00
PZ (IMPIANTO TELEFONICO) = 5,00E-01
Zona Z2: ESTERNA
PA = 1,00E+00
PB = 1,0
PC = 0,00E+00
PM = 1,00E+00
(*) Nel caso di linee con caratteristiche non uniformi lungo il percorso, la probabilità è relativa ad ogni tratto di linea.
Vedasi in proposito l'Appendice Caratteristiche delle linee elettriche.
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14.ALLEGATI
Fanno parte integrante della presente relazione gli allegati di seguito indicati:
Allegato A - Disegno della pianta della struttura
Allegato B - Disegno area di raccolta Ad
Allegato C - Disegno area di raccolta Am
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il Tecnico
Ing. Giancarlo Favaro
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Allegato - Disegno della struttura
H max = 10 m
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Allegato - Area di raccolta per fulminazione diretta AD
Area di raccolta AD (km²) = 1,09E-02
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Allegato - Area di raccolta per fulminazione indiretta AM
Area di raccolta AM (km²) = 4,58E-01
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