Fulminazioni in edilizia

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1 Fulminazione in Fulminazioni in edilizia Edilizia Dr. Paolo Giglioni

2 Scariche Atmosferiche Volgarmente dette Fulmini, sono fenomeni fisici che possono produrre scariche con una intensità di corrente elevata fino 200 ka in tempi rapidissimi. Questa energia sviluppata in un lasso di tempo così breve ha un potere distruttivo enorme che può colpire non solo strutture ed impianti ma anche vite umane ed animali. Con conseguenze drammatiche

3 Scariche Atmosferiche Per Prevenire questi fenomeni si rende necessario uno studio approfondito e il rilievo dei fulmini a terra con strumenti sensibili al campo elettromagnetico prodotto dalla corrente di fulmine

4 Fulminazione In Edilizia In cantiere le strutture metalliche allestite come ponteggi, baracche, depositi, gru, silos sono a rischio di essere colpite dai fulmini. Ai sensi degli artt. 80 e 84 del D.Lgs. n. 81/2008 e s.m.i. il datore di lavoro prende le misure necessarie affinché i lavoratori siano salvaguardati da tutti i rischi di natura elettrica connessi all impiego dei materiali, delle apparecchiature e degli impianti elettrici messi a loro disposizione, tra i quali quelli derivanti dalla fulminazione diretta e indiretta, eseguendo a tali scopi una specifica valutazione dei rischi. Inoltre il datore di lavoro deve provvedere affinché gli edifici, gli impianti, le strutture, le attrezzature, siano protetti dagli effetti dei fulmini realizzati secondo le norme tecniche.

5 Fulminazione In Edilizia Secondo l art.84 del D.Lgs.81/08 il datore di lavoro provvede affinché gli impianti, le strutture e le attrezzature siano protetti dagli effetti dei Fulmini

6 Fulminazione In Edilizia La necessità o meno di proteggere dai fulmini le strutture di cantiere deve essere sempre predeterminata tramite una corretta valutazione del rischio

7 Fulminazione In Edilizia Tale rischio va valutato e calcolato. Non sempre, infatti, e necessario predisporre un impianto di protezione contro le scariche atmosferiche, poiché la struttura può risultare autoprotetta. Se dal calcolo risulta che il rischio sia inferiore a quello tollerato dalla norma, la struttura non va protetta

8 Fulminazione In Edilizia Nel qual caso è necessario tenere in cantiere una relazione tecnica di verifica dell autoprotezione a firma di un tecnico abilitato

9 Fulminazione In Edilizia. Per effettuare la valutazione e la gestione dei rischi da fulminazione le norme CEI di riferimento sono: CEI EN (CEI 81-10), CEI EN o CEI 81-10/1 Principi generali CEI EN o CEI 81-10/2 Valutazione rischio CEI EN o CEI 81-10/3 Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone CEI EN o CEI 81-10/4 Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture

10 CEI EN fulminazione diretta e indiretta

11 Fulminazione In Edilizia Prima di valutare il rischio da fulmine è necessario: 1) individuare tutte le strutture tra loro indipendenti (fisicamente separate); 2) suddividere tali strutture indipendenti in: a) strutture adibite a servizi di cantiere (es.: baracche, tettoie, depositi) nelle quali si riscontra generalmente un carico di incendio non nullo, da classificare secondo: la destinazione d uso (industriale); il numero di persone nella o in prossimità della struttura, tempo di permanenza e caratteristiche del suolo e della pavimentazione; la probabilità di danno ad esseri viventi; il carico d incendio; le caratteristiche del suolo e della pavimentazione; b) strutture metalliche all aperto (ad esempio gru, ponteggi, tettoie), che presentano rischio di incendio nullo.

12 Fulminazione In Edilizia Le norme citate sono complesse e non di semplice applicazione, pertanto per i cantieri si consigliano due possibili soluzioni: 1. utilizzo di software dedicato (ve ne sono di semplici che redigono anche una relazione sintetica); 2. utilizzo di un metodo semplificato previsto dalla Guida CEI 64 17, che mette a disposizione tabelle ed esempi

13 Valutazione di rischio fulminazione secondo guida CEI La Guida mette a disposizione tabelle ed esempi, nonché un esempio di relazione finale. E richiesta comunque una conoscenza minimale di concetti sul rischio Fulminazione indicati nella EN Esempio di grafico proposto dalla guida CEI 64-17

14 Esempio di valutazione di rischio fulminazione con software SPIN di Tuttonormel

15 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? Il Rischio relativo al fulmine che colpisce una struttura metallica si riferisce alla perdita di vite umane (rischio R₁), a causa di tensioni di contatto e di passo Le strutture metalliche qui considerate presentano per definizione un rischio di incendio nullo. Per tali ragioni l incendio non è considerato una causa di danno per le persone. La norma trascura tale rischio solo se nei pressi della struttura (covenzionalmente fino ai 3 m), la probabilità che siano presenti persone o la durata della loro presenza è molto bassa.

16 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? Nella valutazione del rischio dobbiamo tendere a favore della sicurezza, cioè assumere che in prossimità di un ponteggio o di una gru in un cantiere edile, la probabilità non sia molto bassa. In tal senso il terreno su cui poggia il ponteggio o la gru deve avere elevata resistività superficiale in modo che le tensioni di contatto e di passo diventino trascurabili. La norma CEI 81-10/3 art. 8 ha assunto come limite la resistività superficiale di 5 kω m, al di sopra di tale valore non occorre alcun collegamento a terra.

17 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? Un terreno asfaltato (5 cm) o ricoperto di uno strato di Ghiaia ( 15 cm), è appunto in queste condizioni ; lo stesso dicasi per terreno roccioso, ad esempio BASALTO, PORFIDO, ecc. Se il terreno ha una resistività superficiale inferiore a 5 kω m, bisogna calcolare il rischio R₁ secondo la procedura di cui alla Norma CEI 81 10/2

18 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? La Procedura per calcolare il Rischio prevede la sommatoria di diversi Rischi Parziali chiamati COMPONENTI DI RISCHIO. Nel caso specifico, l unica componente di Rischio presente, è quella relativa alle tensioni di contatto e di passo (Componente A) per Fulminazione diretta della struttura. La componente di rischio Rᴀ vale : Rᴀ = Nᴅ Pᴀ ra Lt Nᴅ è la frequenza di fulminazione diretta della struttura (fulmini/anno); Pᴀ è la probabilità di danno ad esseri viventi ; ra è il coefficiente di riduzione secondo il tipo di suolo ; Lt è il valore della perdita media annua relativa per tensioni di contatto e di passo.

19 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? La Frequenza di fulminazione Nᴅ Dipende dall ubicazione della struttura, secondo il coefficiente di posizione Cd. Dal valore di fulmini a terra all anno ed al Km quadrato (Nᵻ) e della geometria della struttura, è quindi diversa per i Ponteggi e le Gru.

20 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? La Probabilità Pᴀ che un fulmine causi danno ad esseri viventi per tensioni di contatto e di passo vale : 1 se non sono state prese misure di protezione ; 0,01 se la struttura metallica è isolata (ad esempio con almeno di 3 mm di polietilene reticolato) oppure è presente una equipotenzializzazione del suolo per una fascia di 3 m intorno alla struttura ( ad esempio con una maglia 1 x 1 m).

21 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? Il coefficiente di riduzione del rischio ra varia a seconda del tipo di suolo presente nella fascia di 3 m intorno alla struttura. In particolare varia con il valore della resistenza di terra dell elettrodo di prova specificato dalla norma.

22 Quando è necessario la protezione contro i Fulmini? Valore delle Perdite Il valore delle perdite (Lᵻ) indica l ammontare medio relativo alla perdita di vite umane dovute a tensioni di contatto e di passo su base annua. Il valore della perdita media annua relativa per tensioni di contatto e di passo, riportato dalla norma per le persone ubicate all esterno di una struttura, è Lᵻ = 0,01

23 Alcuni Esempi : Ponteggio Si consideri un PONTEGGIO (forma a L) addossato ad un edificio ubicato nel comune di Bologna (Nt 2,5 fulmini/km² anno) avente le seguenti dimensioni, Fig.2 : Larghezza 2 m ; Lunghezza 150 m ; Altezza 35 m. Il coefficiente di posizione vale Cd = 0,5 in quanto il ponteggio è addossato all edificio in costruzione di altezza uguale o inferiore. Non sono presenti misure di protezione contro le tensioni di passo e di contatto ( Pa = 1) ed il suolo circostante è asfaltato (ra = 0,01).

24 SOLUZIONE Il rischio calcolato (Rᴀ = 8,36 X 10 ⁹) risulta inferiore al limite tollerato dalla Norma (Rᴛ = 10 ⁵) e pertanto non occorre adottare misure di protezione. La Figura illustra come varia l altezza del Ponteggio (larghezza di 2 m, lunghezza di 150 m) oltre la quale, al cambiare del tipo di suolo e del valore di Nᴛ, occorre adottare misure di protezione.

25 Alcuni esempi : GRU Si consideri una Gru in un cantiere edile ubicato nel comune di Roma (Nt =4 fulmini/km² anno) con le seguenti dimensioni : Larghezza del braccio 1,5 m ; Lunghezza del braccio 52 m ; Altezza 40 m. Le strutture circostanti la gru sono di altezza inferiore, pertanto il coefficiente di posizione vale Cd = 0,5. Non sono presenti misure di protezione contro le tensioni di passo e di contatto (Pᴀ = 1) ed i suolo circostante la gru è vegetale (ra =0,01). Si assume un valore per le perdite di vite umane pari a Lᵻ = 0,01. Il rischio calcolato (Rᴀ = 1,16 X 10 ⁵) supera il limite tollerato dalla norma (Rᴛ = 10 ⁵) e pertanto occorre adottare le misure di protezione.

26 Conclusioni La figura sottostante illustra come varia l altezza della Gru (larghezza del braccio 1,5 m, lunghezza del braccio 52 m) oltre la quale, al cambiamento del tipo di suolo e del valore Nᵻ, occorre adottare misure di protezione.

27 Impianto contro le Scariche Atmosferiche Nei casi del tutto eccezionali in cui occorre la protezione contro i fulmini e nell ipotesi di resistività del terreno fino a 500 Ω m devono essere collegati all impianto di terra per la protezione contro i contatti diretti, anzi quest ultimo impianto se ha le caratteristiche indicate, inclusi i ferri del cemento armato.

28 Impianto contro le Scariche Atmosferiche Il Ponteggio deve essere collegato almeno in due punti (calate), meglio se ogni 20 m di lunghezza. I dispersori devono essere in totale almeno due, ciascuno costituito da : Un picchetto di 2,5 m di lumghezza oppure Un conduttore interrato orizzontalmente lungo 5 m. Il collegamento al dispersore può essere realizzato con corda in rame da 50 mm² o con un tondino di acciaio zincato con diametro di 10 mm. I dispersori sono collegati tra loro per mezzo della struttura metallica

29 Gru La messa a terra della Gru, ai fini della protezione delle persone contro i fulmini, può essere realizzata agli estremi opposti del basamento. Per le gru mobili su rotaia si collegano a terra le rotaie Le caratteristiche dei dispersori e dei conduttori sono simili a quelle dei ponteggi

30 Le Verifiche ai sensi del DPR 462/01 Il datore di lavoro deve denunciare entro 30 giorni dalla messa in servizio l impianto mediante invio della Dichiarazione di conformità e far sottoporre a verifica periodica i seguenti Impianti : Impianti di terra Denuncia alla ASL, all Inail VERIFICA PERIODICA Dispositivi di Protezione contro le scariche atmosferiche (LPS) Stessa procedura degli impianti di terra Impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione Denuncia alla ASL VERIFICA PERIODICA

31 PERIODICITA DELLE VERIFICHE Impianti di terra LPS Luogo Ordinario ogni 5 anni Locali ad uso medico,m.a.r.c.i., cantieri edili, ogni 2 anni LPS stesso iter degli Impianti di terra

32 Omologazione e soggetti verificatori delle Periodiche Gli Impianti di Messa a terra ; vengono omologati dall installatore con il rilascio della dichiarazione di conformità; Le Verifiche periodiche vengono effettuate dall ASL oppure da un Organismo Abilitato dal Ministero dello Sviluppo Economico

33 Riferimenti Legislativi Obblighi del datore di lavoro Art.64 c.1 lett.c D.Lgs. 81/08 Il datore di lavoro.provvede affinchè i luoghi di lavoro, gli impianti e i dispositivi vengano sottoposti a regolare manutenzione tecnica Art. 80 c.1 D.Lgs.81/08 Il datore di lavoro prende le misure necessarie affinche' i materiali, le apparecchiature e gli impianti elettrici messi a disposizione dei lavoratori siano progettati, costruiti, installati, utilizzati e manutenuti in modo da salvaguardare i lavoratori da tutti i rischi di natura elettrica Art.81 c.3 D.Lgs.81/08 A seguito della valutazione del rischio elettrico il datore di lavoro adotta le misure tecniche ed organizzative necessarie ad eliminare o ridurre al minimo i rischi presenti, ad individuare i dispositivi di protezione collettivi ed individuali necessari alla conduzione in sicurezza del lavoro ed a predisporre le procedure di uso e manutenzione atte a garantire nel tempo la permanenza del livello di sicurezza raggiunto con l'adozione delle misure di cui al comma 1. Art.86 D.Lgs 81/08 1. Ferme restando le disposizioni del decreto del Presidente della Repubblica 22 ottobre 2001, n. 462, il datore di lavoro provvede affinche' gli impianti elettrici e gli impianti di protezione dai fulmini, siano periodicamente sottoposti a controllo secondo le indicazioni delle norme di buona tecnica e la normativa vigente per verificarne lo stato di conservazione e di efficienza ai fini della sicurezza. 2. Con decreto del Ministro del lavoro e della previdenza sociale e del Ministro della salute vengono stabilite, sulla base delle disposizioni vigenti, le modalità ed i criteri per l'effettuazione delle verifiche di cui al comma L'esito dei controlli di cui al comma 1 deve essere verbalizzato e tenuto a disposizione dell'autorità di vigilanza.

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