Nuove norme sulla protezione contro i fulmini

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1 Nuove norme sulla protezione contro i fulmini Pubblicato il: 31/05/2006 Aggiornato al: 31/05/2006 di Gianfranco Ceresini Nello scorso mese di aprile sono state pubblicate dal CEI le attese nuove norme europee riguardo alla protezione contro i fulmini. La nuova serie di Norme CEI 62305/1-4 è composta da quattro parti: principi generali, valutazione del rischio, danno materiale alle strutture e pericolo per le persone, impianti elettrici ed elettronici nelle strutture. 1. Generalità Nello scorso mese di aprile sono state pubblicate dal CEI le attese nuove norme europee riguardo alla protezione contro i fulmini. La nuova serie di Norme CEI EN 62305/1-4 è composta dalle seguenti quattro parti: CEI EN Protezione contro i fulmini. Principi generali CEI EN Protezione contro i fulmini. Valutazione del rischio CEI EN Protezione contro i fulmini. Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone CEI EN Protezione contro i fulmini. Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture Questa serie di norme si applicherà all esecuzione di nuove realizzazioni delle misure di protezione contro il fulmine per le strutture e i servizi ad esse connessi, oltre alle trasformazioni radicali di quelle già esistenti. La serie di Norme CEI EN 62305/1-4 sostituisce quindi i seguenti documenti normativi: Norma CEI 81-1 Protezioni delle strutture contro i fulmini Norma CEI 81-4 Protezioni delle strutture contro i fulmini. Valutazione del rischio dovuto al fulmine Guida CEI 81-8 Guida d applicazione all utilizzo di limitatori di sovratensione sugli impianti utilizzatori di bassa tensione. Le Norme CEI 81-1 e CEI 81-4, nonché la Guida CEI 81-8, rimangono in vigore contemporaneamente alla serie di Norme CEI EN 62305/1-4, ma non oltre il 1 febbraio Questo periodo di contemporanea validità ha lo scopo di consentire la realizzazione delle misure di protezione in corso di esecuzione. Le misure di protezione previste secondo le precedenti Norme CEI 81-1 e 81-4 e la Guida CEI 81-8 sono in genere ritenute egualmente idonee agli effetti della sicurezza. Le nuove norme precisano che per le strutture con rischio di esplosione, gli ospedali e le altre strutture in cui guasti di impianti interni possono provocare immediato pericolo per la vita umana, in cui non sia già stato installato un impianto di protezione contro i fulmini (LPS) realizzato in conformità alle precedenti Norme CEI 81-1, l idoneità delle misure di protezione deve essere verificata in conformità alla nuova Norma. 1

2 2. CEI EN (CEI 81/10-1) Protezione contro i fulmini. Principi generali Questa parte definisce i principi generali alla base della protezione contro i fulmini di strutture (inclusi gli impianti, il contenuto e le persone) e degli impianti in esse entranti. Si mettono in evidenza i possibili effetti che un fulmine può causare alla struttura colpita in base alle caratteristiche della struttura stessa. I criteri per la progettazione, l installazione e la manutenzione delle misure di protezione contro il fulmine sono considerati in tre gruppi separati: il primo gruppo, relativo alle misure di protezione atte a ridurre il rischio sia di danno materiale che di pericolo per le persone, é riportato nella Norma CEI EN ; il secondo gruppo, relativo alle misure di protezione atte a ridurre i guasti di impianti elettrici ed elettronici presenti nella struttura, é riportato nella Norma CEI EN ; il terzo gruppo, relativo alle misure di protezione atte a ridurre i danni materiali e i guasti dei servizi entranti nella struttura (principalmente linee elettriche e di telecomunicazione), é riportato nella norma EN (in preparazione). 2

3 3. CEI EN (CEI 81/10-2) Protezione contro i fulmini. Valutazione del rischio Questa parte fornisce la procedura per la determinazione del rischio dovuto a fulmini a terra in una struttura. Tale procedura consente di stabilire se la protezione della struttura sia necessaria o meno e, in caso affermativo, di individuare le misure più idonee da adottare secondo le modalità richieste dalla norma impiantistica. I fulmini a terra sono pericolosi per le strutture e per i servizi. Il pericolo per la struttura può consistere in: danno alla struttura ed al suo contenuto, guasti dei relativi impianti elettrici ed elettronici, danno agli esseri viventi all interno o in prossimità della struttura. Gli effetti consequenziali dei danni e dei guasti possono estendersi ai dintorni della struttura o possono interessare l ambiente. Il pericolo ai servizi può consistere in: danni al servizio stesso, guasti dei relativi apparati elettrici ed elettronici. Per ridurre la perdita dovuta al fulmine può essere necessario adottare misure di protezione. Se esse siano necessarie e quali caratteristiche debbano avere deve essere determinato attraverso la valutazione del rischio. Il rischio, definito nella Norma CEI EN come la probabile perdita media annua dovuta al fulmine in una struttura e in un servizio, dipende da: il numero annuo di fulmini che interessano la struttura ed il servizio; la probabilità che un fulmine che interessi la struttura o il servizio provochi danno; l ammontare medio della perdita conseguente. I fulmini che interessano la struttura possono essere divisi in: fulmini diretti sulla struttura, fulmini che colpiscono in prossimità della struttura e/o in prossimità di un servizio ad essa relativo (linee di energia e di telecomunicazione, altri servizi). I fulmini che interessano il servizio possono essere divisi in: fulmini diretti sul servizio, fulmini che colpiscono in prossimità del servizio o una struttura connessa al servizio stesso. I fulmini che colpiscono la struttura o il relativo servizio possono causare danni materiali e pericolo per gli esseri viventi. I fulmini che colpiscono in prossimità della struttura o del servizio ed i fulmini sulla struttura o sul servizio possono causare guasti agli impianti elettrici ed elettronici dovuti alle sovratensioni derivanti dall accoppiamento resistivo e induttivo di questi impianti con la corrente di fulmine. Inoltre i guasti prodotti dalle sovratensioni da fulmine nelle installazione degli utenti e nelle linee di energia possono anche generare sovratensioni di origine interna (sovratensioni di manovra) nelle installazioni. 3

4 Il numero di fulmini che interessano la struttura ed il servizio dipende dalle dimensioni e dalle caratteristiche della struttura e del servizio, dalle caratteristiche ambientali della struttura ed del servizio, nonché dalla densità di fulmini al suolo della zona in cui la struttura ed il servizio sono ubicati. La probabilità di danno da fulmine dipende dalla struttura, dal servizio, dalle caratteristiche della corrente di fulmine, nonché dal tipo e dall efficienza delle misure di protezione adottate. L ammontare medio annuo delle perdite conseguenti dipende dall entità dei danni e dai conseguenti effetti che possono derivare dalla fulminazione. L effetto delle misure di protezione dipende dalla qualità di ciascuna misura di protezione e può ridurre le probabilità di danno o l ammontare delle perdite conseguenti. Quando si desideri evitare comunque possibili rischi, la decisione di adottare misure di protezione contro il fulmine può essere presa indipendentemente dal risultato di qualsivoglia valutazione del rischio. 4

5 4. CEI EN (CEI 81/10-3) Protezione contro i fulmini. Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone Questa terza parte tratta della protezione contro i fulmini di una struttura per limitare i danni materiali e i danni agli esseri viventi. Sono forniti i criteri per la realizzazione dell impianto di protezione contro i fulmini (LPS). Vengono fornite le prescrizioni per il progetto, l'installazione, la verifica e la manutenzione di LPS per strutture, senza limitazioni in altezza e la messa in atto di misure di protezione contro i danni agli esseri viventi causati dalle tensioni di contatto. L LPS è normalmente composto da un impianto di protezione esterno e da un impianto di protezione interno. L impianto di protezione esterno ha lo scopo di: a. intercettare i fulmini diretti sulla struttura (con un sistema di captatori); b. condurre a terra senza danni la corrente di fulmine (con un sistema di calate); c. disperdere a terra la corrente di fulmine (con un sistema di dispersori). L impianto di protezione interno ha lo scopo di prevenire le scariche pericolose nella struttura utilizzando connessioni equipotenziali o distanze di sicurezza (e quindi isolamento elettrico) tra i componenti dell LPS esterno ed altri elementi metallici interni alla struttura. Le principali misure di protezione contro i danni agli esseri viventi dovuti alle tensioni di contatto e di passo hanno lo scopo di: 1. ridurre la corrente pericolosa che può fluire nel corpo mediante l isolamento delle parti conduttrici esposte e/o incrementando la resistività superficiale del suolo; 2. ridurre la possibilità che si manifestino pericolose tensioni di contatto e di passo utilizzando barriere e/o cartelli ammonitori. La classe e l ubicazione di un LPS dovrebbe essere accuratamente analizzato durante il progetto iniziale di una nuova struttura, per sfruttare al massimo il vantaggio di utilizzare le parti metalliche della struttura stessa. In questo modo è reso più facile il progetto e la costruzione di una impianto integrato, il miglioramento estetico complessivo e può essere incrementata, con minor costo e difficoltà, l efficacia dell impianto di protezione. Una volta iniziati i lavori di costruzione può essere infatti impossibile l accesso al suolo e l uso appropriato dei ferri di armatura delle fondazioni per realizzare un efficace sistema di dispersori. La natura e la resistività del suolo dovrebbe essere considerata sin dai primi stadi del progetto. Questa informazione è fondamentale per il progetto del sistema di dispersori e può influenzare il progetto delle fondazioni della struttura. Al fine di ottenere il miglior risultato con il minimo costo sono quindi raccomandabili frequenti consultazioni tra il progettista dell LPS, gli installatori, gli architetti ed i costruttori. Se l impianto di protezione dovesse essere installato su una struttura esistente, dovrebbero essere fatti tutti gli sforzi per garantire che esso soddisfi i principi di questa Norma. La classe e l installazione dell LPS dovrebbero tenere conto delle caratteristiche della struttura esistente. 5

6 5. CEI EN (CEI 81/10-4) Protezione contro i fulmini. Impianti elettrici ed elettronici interni alle strutture Questa ultima parte fornisce informazioni sul progetto, l installazione, l ispezione, la manutenzione e la verifica del sistema di misure di protezione contro gli effetti elettromagnetici associati al fulmine sugli impianti elettrici ed elettronici interni alle strutture, al fine di ridurre il rischio di danni permanenti. Il fulmine come sorgente di danno è un fenomeno di energia estremamente elevata. La scarica di fulmine rilascia un energia di molte centinaia di mega-joule. Se si confronta con i millijoule di energia che possono essere sufficienti a danneggiare gli apparati elettronici sensibili e gli impianti elettronici, è evidente come siano necessarie misure di protezione addizionali per proteggere questi apparati. Sono particolarmente importanti gli impianti elettrici ed elettronici utilizzati per l immagazzinamento e l elaborazione dei dati e quelli per il controllo e la sicurezza nelle installazioni caratterizzate da considerevoli costi d investimento, dimensioni e complessità (per le quali il disservizio è un evento del tutto indesiderabile per motivi di sicurezza e di costi). Come indicato nella norma CEI EN , il fulmine può provocare diversi tipi di danno in una struttura: D1 danno agli esseri viventi a causa delle tensioni di passo e di contatto; D2 danno materiale dovuto agli effetti (meccanici, termici, chimici ed esplosivi) della corrente di fulmine; D3 danno agli impianti elettrici ed elettronici dovuto al LEMP (impulso elettromagnetico connesso al fulmine). I guasti permanenti agli impianti elettici ed elettronici possono essere causati dall impulso elettromagnetico connesso al fulmine (LEMP) tramite: a. gli impulsi condotti trasmessi agli apparati attraverso i conduttori; b. gli effetti del campo elettromagnetico irradiato direttamente sull apparato stesso. Gli impulsi che interessano la struttura possono essere generati internamente o esternamente ad essa: gli impulsi esterni alla struttura sono generati dai fulmini che colpiscono le linee entranti o il suolo nelle loro vicinanze, e sono trasmessi agli impianti elettrici ed elettronici attraverso le linee stesse; gli impulsi interni alla struttura sono generati dai fulmini che colpiscono la struttura o il suolo vicino ad essa. L accoppiamento può avvenire con meccanismi diversi: accoppiamento resistivo (per esempio l impedenza di terra del sistema di dispersori o la resistenza dello schermo di un cavo); accoppiamento induttivo (per esempio dovuto alle spire negli impianti elettrici ed elettronici o all induttanza delle connessioni); accoppiamento elettrostatico (per esempio dovuto all effetto antenna). Gli effetti dell accoppiamento elettrostatico sono generalmente molto ridotti in confronto a quelli dovuti all accoppiamento induttivo e possono essere ignorati. Il campo magnetico irradiato può essere generato: 6

7 dall intera corrente che fluisce nel canale del fulmine, da una frazione di corrente di fulmine che scorre nei conduttori, per esempio nelle calate di un LPS esterno secondo la CEI EN o nello schermo esterno della struttura. Queste nuove norme avranno anche influenza sulla Norma CEI 64-8 relativa alla sicurezza degli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione. Ricordiamo che, in base alla norma CEI 64-8, progettisti e installatori sono tenuti alla valutazione del rischio da sovratensioni ed all allestimento delle eventuali (se dovute) misure di protezione. 7