Impianti di Protezione dalle Scariche Atmosferiche

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1 FACOLTÁ DI INGEGNERIA UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA Impianti di Protezione dalle Scariche Atmosferiche Prof. Roberto Mugavero tel/fax

2 Scariche Atmosferiche Consideriamo due corpi conduttori vicini e con cariche di segno opposto. Se tra i due corpi è presente materiale isolante, le cariche, pur attraendosi, non possono incontrarsi. Ma ogni materiale isolante possiede un limite. Se le cariche aumentano, aumenta anche il loro effetto, ovvero la differenza di potenziale tra i due corpi, ed esse finiscono col perforare l'isolante. Questo meccanismo si verifica, durante i temporali, tra nuvole (normalmente nembi o cumuli distanti tra i 300 e i 1000 metri dal suolo) e terra, con l'aria come materiale isolante interposto.

3 Scariche Atmosferiche Prima di tutto bisogna analizzare la genesi delle cariche all'interno delle nuvole le differenze di carica si formano per lo scontro, dentro il cumulonembo temporalesco, tra cristalli di ghiaccio che salgono e chicchi di grandine che precipitano verso il basso. I chicchi strappano ai cristalli elettroni (che hanno carica negativa) e si caricano negativamente. I cristalli acquistano, invece, carica positiva.

4 Scariche Atmosferiche In circa l'85% dei casi sono le cariche negative a portarsi nella parte inferiore delle nuvole e a richiamare quelle positive sulla superficie terrestre per induzione elettrostatica. Se la differenza di potenziale tra nuvola e terra supera Se la differenza di potenziale tra nuvola e terra supera un valore compreso tra gli 80 milioni e il miliardo di volt, l'aria viene perforata dalle cariche elettriche e si ha il fulmine, con una corrente che ha un valore medio di ampere e un valore limite pari a ampere.

5 Scariche Atmosferiche La perforazione dell'aria non è istantanea; dalla nuvola parte una scarica iniziale (detta "scarica pilota" o "scarica leader ) non visibile, che procede a scatti con una velocità di 100 chilometri al secondo, dalla terra parte una scarica di segno opposto, detta di richiamo. Al momento dell'incontro tra le due scariche si ha il fulmine, una scarica finale chiamata scarica di ritorno. Al suo interno il fulmine può sviluppare una temperatura di gradi centigradi. La corrente raggiunge il picco massimo in un tempo brevissimo pari a qualche microsecondo, mentre globalmente il fenomeno può durare tra qualche decina e qualche centinaia di microsecondi.

6 Scariche Atmosferiche Esistono quattro tipi di fulmine: negativo discendente quando la scarica leader ha carica negativa e parte dalla nube verso terra, positivo discendentequando la scarica leader ha carica positiva, positivo (o negativo) ascendentequando ha carica positiva (o negativa) va dalla terra alla nube. La propagazione del fulmine può essere tra nube e terra, tra terra e nube, all interno della stessa nube, tra due nubi distanti o tra nube ed aria. II colore del fulmine è indice dell'umidità dell'aria più è rossastro e più umidità vi è nell'aria. Se il fulmine appare di colore bianco vuole dire che l'aria è particolarmente secca e si corre pericolo di incendi.

7 Scariche Atmosferiche

8 Normativa L'obbligo di proteggere una struttura contro le scariche atmosferiche è stabilito dal Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco, il quale per decidere sulla necessità di effettuare tale protezione si basa su due criteri fondamentali: D.P.R. n. 689 del ; Norma CEI EN

9 D.P.R. n. 689 del Il primo criterio è quello di esaminare se la struttura rientra tra quelle elencate nelle seguenti tabelle contenute nel riferimento normativo D.P.R.: Tabella A Aziende e lavorazioni nelle quali si producono, si impiegano, si sviluppano e si detengono prodotti infiammabili, incendiabili o esplodenti. Tabella B Aziende e lavorazioni che per dimensioni, ubicazione ed altre ragioni presentano, in caso di incendio, gravi pericoli per la incolumità dei lavoratori

10 D.P.R. n. 689 del Tabella A

11 D.P.R. n. 689 del

12 D.P.R. n. 689 del

13 D.P.R. n. 689 del

14 D.P.R. n. 689 del

15 D.P.R. n. 689 del

16 D.P.R. n. 689 del Tabella B

17 Norma CEI EN 62305

18 Norma CEI EN : Definizioni Un L.P.S. (Lightning Protection System) è l'intero sistema usato per proteggere una struttura contro gli effetti del fulmine. Esso è costituito da impianti di protezione sia esterni che interni. La norma è applicabile esclusivamente a: strutture (inclusi gli impianti), il contenuto e le persone; servizi entranti nella struttura, come linee di telecomunicazione; alimentazione elettrica e tubazioni metalliche.

19 Norma CEI EN : Definizioni Il fulmine, considerato sorgente di danno, può interagire con la struttura in quattro diverse modalità: S1 : scariche da fulmine dirette sulla struttura da proteggere S2: scariche indirette (scariche nel terreno adiacente alla struttura da proteggere) S3: scariche dirette su linee entranti in vicinanza S4: scariche in prossimità di linee entranti

20 Norma CEI EN : Definizioni

21 Norma CEI EN : Definizioni Una volta interagito, il fulmine può causare tre diverse tipologie di danno: LEMP : Lightning ElettroMagnetic - Pulse

22 Norma CEI EN : Definizioni Ciascun tipo di danno, solo o in combinazione con altri, può produrre differenti perdite nell oggetto da proteggere. Il tipo di perdita che può verificarsi dipende dalle caratteristiche dell oggetto stesso.

23 Norma CEI EN : Definizioni Danni e perdite in una struttura in funzione dei diversi punti d'impatto del fulmine

24 Norma CEI EN : Definizioni A questo punto possono essere definiti i quattro diversi Rischi da analizzare per la progettazione del L.P.S. Tipi di perdite Tipi di rischio L1: Perdita di vite umane Rischio 1 L2: Perdita di servizio pubblico Rischio 2 L3: Perdita di patrimonio culturale Rischio 3 L4: Perdita economica Rischio 4

25 Norma CEI EN : Definizioni La presente norma prevede quattro livelli di protezione (da I a IV). Per ciascun LPL è fissato un insieme di valori massimi di alcuni parametri della corrente di fulmine

26 Norma CEI EN : Definizioni L.P.Z. Lightning Protection Zone Zone esterne alla struttura LPZ 0 : zona esposta ai campi elettromagnetici di un fulmine senza attenuazione e sottoposta alla corrente impulsiva di scarica piena o parziale. È suddivisa in: -LPZ 0 A zona esposta a scariche dirette. Il pericolo è costituito da impulsi di scarica diretta e dall'interno del campo elettromagnetico del fulmine. -LPZ 0 B zona protetta contro la scarica diretta. Esposta al pericolo di impulsi di scariche parziali da fulmine ed al campo elettromagnetico non attenuato del fulmine.

27 Norma CEI EN : Definizioni L.P.Z. Lightning Protection Zone Zone interne alla struttura (protette da scarica diretta) LPZ 1 : correnti impulsive ridotte per la ripartizione della corrente e da SPD ai confini della zona stessa. Il campo elettromagnetico può essere ridotto con schermi LPZ 2..n : correnti impulsive ulteriormente ridotte per suddivisione della corrente e da SPD ai confini delle zone. Il campo del fulmine è normalmente ridotto da schermatura

28 Norma CEI EN : Obbligo della protezione Il L.P.S. dovrà essere predisposto: In presenza di Rischio R1, R2 o R3 disposizione obbligatoria In presenza di Rischio R4 disposizione facoltativa Tuttavia il L.P.S. è sempre consigliabile in quanto: -il committente in caso di danno può contestare il progetto; -si può scegliere l'impianto di protezione più conveniente.

29 Norma CEI EN : Obbligo della protezione Comunque la protezione contro i fulmini è necessaria se il rischio R (R1, R2 ed R3) risulta superiore al livello di rischio tollerabile R t In questo caso devono essere adottate misure di protezione al fine di ridurre il Rischio R (R1,R2 ed R3) al valore di rischio tollerabile R t

30 Norma CEI EN : Rischio

31 Norma CEI EN : 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 3m all esterno della struttura; l ambiente circostante interessato da un danno alla struttura. La protezione non comprende i servizi esterni connessi alla struttura

32 Norma CEI EN : Rischio I valori tipici di Rischio tollerabile per ciascun tipo di danno sono i seguenti riportati in tabella:

33 Norma CEI EN : Rischio Le componenti R x per ciascuna perdita possono essere riassunte di seguito

34 Norma CEI EN : Rischio R a componente relativa ai danni ad esseri viventi dovuti a tensioni di contatto e di passo in zone fino a 3m all esterno della struttura. R b 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. R c componente relativa al guasto di impianti interni causata dal LEMP. R m componente relativa al guasto di impianti interni causata dal LEMP.

35 Norma CEI EN : Rischio Ru componente relativa ai danni ad esseri viventi dovuti a tensioni di contatto all interno della struttura dovute alla corrente di fulmine iniettata nella linea entrante nella struttura. 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 il servizio entrante. Rw componente relativa al guasto di impianti interni causata da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla struttura.

36 Norma CEI EN : Rischio Rz componente relativa al guasto di impianti interni causata da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla struttura.

37 Norma CEI EN : Rischio Il valore del Rischio totale, che deve essere confrontato con i valori standard tolleranti, si ottiene dalla somma delle componenti R x. A secondo del tipo di perdita che si vuole studiare si prendono in esame solo alcune componenti R x.

38 Norma CEI EN : Rischio Ciascuna componente di rischio R x può essere calcolata mediante la seguente equazione generale: R x = N x x P x x L x

39 Norma CEI EN : Rischio N X é il numero di eventi pericolosi; N Da è il numero di eventi pericolosi sulla struttura adiacente; P X é la probabilità di danno alla struttura; L X é la perdita conseguente; r x è il fattore di riduzione dell perdita; h x è il fattore di incremento della perdita.

40 Norma CEI EN : Rischio Il calcolo del numero di eventi pericolosi è illustrato nell Appendice A della norma. La frequenza media N D di fulmini che colpiscono direttamente la struttura è espressa con la seguente formula: N D = N t C A d 10-6 [fulmini/anno]

41 Norma CEI EN : Rischio -N t è la densità annuale di fulmini (fulmini/km 2 anno) al suolo relativa alla zona ove è situata la struttura; I principali valori di N t per le città italiane sono:

42 Norma CEI EN : Rischio

43 Norma CEI EN : Rischio A d è l area di raccolta della struttura isolata L'area di raccolta A d di una struttura isolata è l'area della superficie ottenuta dall'intersezione fra il piano di terra e la retta con pendenza 1/3 che passa per le parti più elevate della struttura (toccandole) e ruota attorno ad essa. A d viene calcolata seguendo le formule illustrate nell Allegato A.

44 Norma CEI EN : Rischio Area di Raccolta A d

45 Norma CEI EN : Rischio Per una superficie parallelepipeda avremo pertanto: A d = L W + 6 H (L + W) + 9 π H 2 dove L, W ed H sono rispettivamente la lunghezza L, la larghezza W, e l'altezza H dell'edificio.

46 Norma CEI EN : Rischio La determinazione del coefficiente ambientale C è funzione delle strutture che circondano l'edificio in questione. C = 0,25 se l'edificio è situato in un'area con presenza prevalente di strutture di altezza uguale o maggiore C = 0,5 se l'edificio è situato in un'area con presenza prevalente di strutture più basse C = 1 se l'edificio è isolato e non esistono altre strutture o oggetti entro una distanza pari a tre volte l'altezza della struttura C = 2 se la struttura è isolata sulla cima di una collina o di una montagna.

47 Norma CEI EN : Rischio Il numero medio annuo N Da di eventi pericolosi dovuti a fulmini su una struttura nelle vicinanze può essere valutato come il prodotto: N Da = N t A d C C t 10 6 C t é il coefficiente di correzione per la presenza di un trasformatore AT/BT sulla linea cui la struttura è connessa, installato tra il punto d impatto e la struttura. Questo fattore si applica alle sezioni di linea a monte del trasformatore rispetto alla struttura.

48 Norma CEI EN : Rischio N M può essere calcolato come il prodotto: N M = N t (A m A d x C) 10 6 A m é l area di raccolta dei fulmini in prossimità della struttura (m 2 ) L area di raccolta A m si estende fino ad una distanza di 250 m dal perimetro della struttura. Per un servizio con una sola sezione, N L può essere calcolato con la seguente relazione: N L = N t A l C C t 10 6 A l é l area di raccolta dei fulmini che colpiscono il servizio (m 2 )

49 Norma CEI EN : Rischio Per un servizio con una sola sezione (aereo, interrato, schermato, non schermato, ecc.), il valore di N I può essere calcolato con la seguente relazione N I = N t x A i C e C t A i é l area di raccolta dei fulmini al suolo in prossimità del servizio(m 2 ) -C e é il coefficiente ambientale

50 Norma CEI EN : Rischio

51 Norma CEI EN : Rischio I valori di P a, P b, P c, P m, P w, ecc relativi alle probabilità di danno alla struttura, assumono valori caratteristici in base a valutazioni tecniche ed al livello di protezione del L.P.S che si deve installare. Queste grandezze sono tutte riportate nell Allegato B della norma.

52 Norma CEI EN : Rischio L ammontare delle perdite L X dovrebbe essere valutato e definito dal progettista della protezione contro il fulmine (o dal proprietario della struttura). Tipici valori medi sono riportati nell Allegato C della norma ma sono da considerarsi puramente indicativi. Differenti valori possono essere stabiliti dai Comitati Nazionali.

53 Norma CEI EN : Rischio Per quanto riguarda i coefficienti di riduzione (r x ) e di incremento (h x ) di perdita, possono essere utilizzati i seguenti riportati nelle tabelle.

54 Norma CEI EN : Rischio

55 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Scelta dell Impianto di Protezione Per la scelta dell impianto di protezione si deve tenere in considerazione il livello di protezione (da I a IV) che il progettista ha optato a seguito della valutazione del rischio R e dell analisi dei diversi parametri legati alla corrente di fulmine.

56 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Scelta dell Impianto di Protezione L Impianto di protezione scelto sarà quindi caratterizzato da appropriati parametri in funzione del livello di protezione adottato: parametri del fulmine; raggio della sfera rotolante, dimensione del lato di maglia e angolo di protezione; distanza tipica tra le calate e tra i conduttori ad anello; distanza di sicurezza per evitare le scariche pericolose; lunghezza minima degli elementi del dispersore.

57 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche L impianto di protezione contro le scariche atmosferiche (LPS -Lightning Protection System) non impedisce ovviamente la scarica, ma, adeguatamente collegato a un idoneo impianto di terra, capta il fulmine riducendone gli effetti dannosi. L'impianto di protezione baseè costituito dall'insieme degli elementi atti alla captazione, all'adduzione, e alla dispersione nel terreno della corrente del fulmine quindi l'impianto sarà formato da: -organi di captazione; -organi di discesa (calate); -dispersori.

58 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS - Lightning Protection System L' impianto di protezione contro i fulmini si divide essenzialmente in due categorie: - LPS esterno - LPS interno

59 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS - Lightning Protection System Nell'impianto esterno i captatorihanno la funzione di creare un volume protetto ovvero una zona che non può essere colpita da fulmini. L'impianto può essere di tre tipologie diverse: 1 Impianto ad aste verticali; 2 Impianto a funi; 3 Impianto a maglia o a gabbia di Faraday.

60 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche I componenti del sistema di captatori installati su una struttura devono essere posizionati in corrispondenza degli spigoli, dei punti esposti e dei bordi (in particolare quelli ai livelli più elevati delle facciate) secondo uno o più dei seguenti metodi: metodo dell angolo di protezione; metodo della sfera rotolante; metodo della maglia.

61 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Il metodo dell angolo di protezione è adatto per edifici di forma semplice, ma comporta limiti nell altezza del sistema di captatori come indicato nella Tabella. Il metodo della maglia è adatto alla protezione di superfici piane. Il metodo della sfera rotolante è adatto in ogni caso.

62 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Valori massimi per ciascun metodo di posizionamento e livello di protezione

63 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Con il metodo della sfera rotolanteil posizionamento del captatore è corretto se nessun punto della struttura da proteggere viene in contatto con una sfera, il cui raggio r dipende dalla classe dell LPS, che rotola sul terreno intorno e sulla struttura in tutte le direzioni possibili. Per la protezione di superfici piane, si assume che una magliaprotegge l intera superficie se vengono soddisfatte diverse condizioni, tra le quali si possono citare le seguenti: - captatori posizionati su linee di gronda del tetto; - captatori posizionati sulle sporgenze del tetto; -captatori posizionati sulle linee di colmo del tetto, se l inclinazione del tetto supera 1/10.

64 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche

65 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto ad aste verticali e a funi Questo tipo di impianto è adatto a strutture di piccola superficie, per quanto riguarda il tipo ad aste verticali, ed a strutture strette e di notevole lunghezza, per il tipo a funi. Come tutti i tipi di impianti di protezione di base è costituito dall'insieme degli elementi atti alla captazione, all'adduzione ed alla dispersione nel terreno della corrente del fulmine. Sulla struttura da proteggere vengono installati degli organi di captazione costituiti da aste verticali o da funi.

66 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto ad aste verticali e a funi

67 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto ad aste verticali e a funi Se si usano più organi di captazione, i volumi protetti vengono determinati inizialmente ponendo in ogni caso H p=h c e ritenendo acquisiti tali volumi solo in quanto risultino dalla sovrapposizione di almeno due volumi elementari. Per i volumi che non risultino dalla sovrapposizione di almeno due volumi elementari si rideterminano i volumi protetti ponendo H p secondo le indicazioni della precedente tabella.

68 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto ad aste verticali e a funi Per quanto riguarda gli organi di discesa o calate per ogni asta deve essere prevista almeno una calata e per ogni fune almeno una calata per entrambe le estremità. Per quanto riguarda i dispersori utilizzati essi sono dello stesso tipo utilizzato per gli impianti a gabbia di Faraday

69 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Come negli altri tipi, gli impianti a Gabbia di Faraday, sono costituiti da organi di captazione, organi di discesa o calate e dispersori. Per quanto riguarda gli organi di captazioneve ne sono di due tipi: - normali ovvero quelli installati appositamente; -naturali.

70 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Organi di captazione normali: sono costituiti da elementi metallici sotto forma di corde, piattine e tondini. Tali elementi devono essere posati sugli spigoli perimetrali della struttura da proteggere, sugli spigoli perimetrali delle parti sporgenti dal tetto, sulle linee di colmo se la pendenza è superiore ad un decimo. La superficie delimitata dal contorno periferico della struttura deve essere suddivisa in maglie la cui dimensione è funzione della categoria da proteggere (la dimensione caratteristica diminuisce all'aumentare della categoria).

71 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Le dimensioni minime degli organi di captazione sono fornite dalla EN Parte 3 in funzione del materiale e del tipo di organo di captazione utilizzato (vedere Tabella più avanti)

72 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Questi conduttori costituenti le maglie devono essere sempre saldamente ancorati in modo da evitare rotture o disancoraggi mediante staffe apposite e senza interposizione di materiale isolante. Se la copertura della struttura è in materiale infiammabile i conduttori devono essere sollevati da terra di almeno 10 cm., le giunzioni devono essere ridotte al minimo indispensabile e possono essere realizzate in vari modi purché siano garantiti 20 mm di sovrapposizioni ed almeno 200 mm 2 di contatto.

73 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Inoltre le giunzioni devono essere effettuate in modo da evitare l allentamento e la corrosione delle stesse dovuta al contatto tra materiali diversi, usando morsetti di materiale più nobile di quello dei conduttori.

74 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Organi di captazione naturali: sono elementi metallici preesistenti nella struttura da proteggere o nelle sue vicinanze, possono essere considerati tali nel caso in cui le coperture metalliche presentino continuità tra le varie parti; le parti metalliche quali grondaie, ornamenti, ringhiere devono avere una sezione almeno pari di quella richiesta per gli elementi normali. Si può concludere che gli organi di captazione naturali devono, o per qualità proprie o mediante organi aggiuntivi, rispondere alle condizioni imposte agli organi normali.

75 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Captatore isolato dalla struttura posizionato con il metodo della sfera rotolante e dell angolo di protezione

76 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Captatore non isolato dalla struttura posizionato con il metodo della maglia e dell angolo di protezione

77 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Anche per quanto riguarda gli organi di discesa o calate essi possono essere: -normali -naturali

78 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Organi di discesa normali: le calate sono costituite da elementi metallici uguali a quelli degli organi di captazione, di stesse dimensioni, e posate secondo le seguenti modalità di installazione: - devono essere disposte lungo la periferia della struttura e collegati agli organi di captazione in corrispondenza dei nodi e vicino agli angoli della struttura; - Il percorso delle calate deve essere possibilmente rettilineo e distante da porte e finestre, qualora per ragioni estetiche si dovessero rendere invisibili i conduttori di discesa, questi possono essere posati in tubi di plastica sotto intonaco;

79 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday -devono essere interconnesse tra di loro mediante conduttori ad anello preferibilmente chiuso in modo tale che la distanza tra ogni anello e tra ogni calata non superi i valori riportati in tabella. Infine su ciascuna calata in prossimità del dispersore deve essere predisposta una giunzione apribile per consentire misure e verifiche del caso.

80 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Gli elementi metallici della struttura possono essere utilizzati come organi di discesa naturalipurché siano collegati tra loro in modo durevole ed al resto dell'impianto ed abbiano sezione trasversale almeno pari a quella delle calate normali. Nelle strutture metalliche o in cemento armato non è in genere necessario installare gli appositi conduttori ad anello di interconnessione delle calate potendo assolvere a questa funzione le travature orizzontali o i solai metallici in cemento armato.

81 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday:valori per captatori e calate

82 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Impianto a Gabbia di Faraday Dispersori: per la dispersione del fulmine nel terreno possono essere utilizzati dispersori di due tipi : Dispersore di tipo A; Dispersore di tipo B.

83 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Dispersore di tipo A : Questo tipo di dispersore comprende elementi orizzontali o verticali, installati all esterno della struttura da proteggere e collegati a ciascuna calata. Il numero totale degli elementi del dispersore non dovrà essere inferiore a due. La lunghezza di ciascun elemento del dispersore alla base della calata non dovrà essere inferiore a: l1 per elementi orizzontali; 0,5 l1 per elementi verticali (o inclinati); l1 è la lunghezza minima degli elementi orizzontali del dispersore.

84 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Per dispersori composti da elementi verticali od orizzontali, deve essere considerata la lunghezza totale.

85 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Dispersore di tipo B: A questo tipo di dispersore appartengono sia il dispersore ad anelloesterno alla struttura in contatto col suolo per almeno l 80 % della sua lunghezza totale, sia il dispersore di fondazione. Questo tipo di dispersore può anche essere magliato.

86 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Per il dispersore ad anello(o per il dispersore di fondazione), il raggio r e del cerchio equivalente all area racchiusa dall anello (o dal dispersore di fondazione) non deve essere inferiore al valore l1, essendo l1 rappresentato in funzione delle classi I, II, III e IV del LPS. Quando il valore richiesto di l1 è maggiore del valore di r e, devono essere aggiunti ulteriori elementi radiali o verticali (o inclinati) le cui singole lunghezze l r (orizzontale) e l v (verticale) sono date da: -l r = l1 r e -l v = (l1 re)/2

87 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Il numero degli elementi non deve essere inferiore al numero delle calate con un minimo di due. Gli elementi aggiunti dovrebbero essere connessi al dispersore ad anello in corrispondenza delle calate e, per quanto possibile, equidistanti. Quando risulti impossibile l'installazione di tutti o di parte dei conduttori radiali i tratti mancanti devono essere sostituiti da picchetti con profondità complessiva pari alla metà della lunghezza dei tratti mancanti ed infissi agli estremi dei tratti installati.

88 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Installazione Il dispersore ad anello esterno di tipo Bdovrebbe preferibilmente essere interrato ad una profondità di almeno 0,5 m e possibilmente a circa 1 m dai muri. Gli elementi orizzontali del dispersore di tipo Adevono di preferenza essere installati al di fuori della struttura da proteggere ad una profondità di almeno 0,5 m e distribuiti il più uniformemente possibile e distanziati tra loro per ridurre al minimo gli effetti dell accoppiamento elettrico nel suolo. Gli elementi del dispersore interrati devono essere installati in modo tale da permetterne la verifica durante la costruzione.

89 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche

90 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS Interno Quando l'lps esterno viene colpito da un fulmine, per un brevissimo istante l'impianto parafulmine si porta a un potenziale molto elevato con altrettanto elevate correnti in gioco. Questo crea una considerevole differenza di potenziale tra LPS e struttura protetta, accompagnata da fenomeni di induzione elettromagnetica (LEMP).

91 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS Interno II fenomeno dell'induzione elettromagnetica si ha quando un circuito, percorso da corrente, genera una tensione su un circuito vicino senza una connessione fisica, ma solo per via magnetica. Perché ciò accada dobbiamo trovarci in presenza di due condizioni: la corrente è variabile e, di conseguenza, è variabile il campo magnetico generato dal primo circuito. Il flusso magnetico variabile generato dal primo circuito si concatena, almeno in parte, al secondo.

92 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS Interno Come conseguenza si possono avere sovratensioni e scariche elettriche all'interno della struttura protetta, anche se questa non è stata colpita direttamente dal fulmine. Se nelle sue vicinanze si trovano delle masse metalliche a potenziale zero possono verificarsi delle scariche sulle medesime.

93 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS Interno Per evitare tale eventualità è necessario rendere l'impianto di protezione base equipotenziale con le suddette masse. Quindi devono essere collegati all'impianto di base le Quindi devono essere collegati all'impianto di base le parti metalliche sporgenti dalla struttura quali ad esempio antenne, gronde e ringhiere.

94 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS interno Oltre alle strutture esterne dell edificio da proteggere è necessario predisporre un impianto di messa a terra equipotenziale anche per tutte le apparecchiature interne soggette indirettamente all azione del LEMP: Schermatura degli apparati e/o dei locali con l'uso dei ferri d'armatura, reti elettrosaldate, messa a terra tramite le terre di fondazione, collegamento a terra dei ferri nelle singole solette, ecc ; Protezione con sistemi di SPD contro gli impulsi trasmessi agli apparati tramite le linee di alimentazione e di telecomunicazione.

95 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS Interno L'insieme degli elementi atti a realizzare l'equipotenzialità viene detto impianto di protezione integrativo, il quale è costituito dai seguenti elementi: - Nodi di equipotenzialità; - Conduttori di equipotenzialità; - Limitatori di tensione SPD.

96 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche Limitatori di tensione S.P.D.

97 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS interno La protezione contro il LEMP si basa sul concetto di zona di protezione (LPZ): queste zone sono volumi ideali definiti, in cui la severità del LEMP è compatibile con il livello di tenuta degli impianti interni al volume

98 Impianti di Protezione contro le Scariche Atmosferiche LPS interno