Il Decreto Legislativo n. 81/2008 s.m.i. all’ Art. 84 prevede che il datore di lavoro provvede affinché gli edifici, gli impianti, le strutture, le attrezzature, siano protetti dagli effetti dei fulmini realizzati secondo le norme tecniche.
Il CEI ha pubblicato la serie di Norme CEI EN IEC 62305 e la raccolta completa delle quattro parti.
CEI EN IEC 62305-1 “Protezione contro i fulmini. Principi generali”
La Norma CEI EN IEC 62305-1 fornisce i principi generali per la protezione delle strutture contro i fulmini, compresi i loro impianti e contenuti, nonché le persone.
CEI EN IEC 62305-2 “Protezione contro i fulmini. Gestione del rischio”
La Norma CEI EN IEC 62305-2 si applica alla gestione del rischio di una struttura dovuto a fulmini a terra. Il suo scopo è quello di fornire una procedura per la valutazione di tale rischio. Una volta che sia stato stabilito un limite superiore tollerabile per il rischio, questa procedura fornisce un mezzo per la selezione di appropriate misure di protezione da adottare per ridurre il rischio al limite tollerabile o al di sotto di esso.
CEI EN IEC 62305-3 “Protezione contro i fulmini – Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per la vita della persone”
La Norma CEI EN IEC 62305-3 fornisce i requisiti per la protezione di una struttura contro i danni materiali mediante un sistema di protezione contro i fulmini (LPS) e per la protezione contro i danni agli esseri viventi causati dalle tensioni di contatto e di passo nelle vicinanze di un LPS (si veda CEI EN IEC IEC 62305-1). La Norma si applica – alla progettazione, installazione, ispezione e manutenzione di un LPS per strutture senza limitazioni di altezza, – alla definizione di misure di protezione i danni agli esseri viventi causati principalmente dalle tensioni di contatto e di passo.
CEI EN IEC 62305-4 “Protezione contro i fulmini – Parte 4: Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture”
La Norma CEI EN IEC 62305-4 fornisce i requisiti per la progettazione, l’installazione, l’ispezione, la manutenzione e la verifica delle misure di protezione dalle sovratensioni (SPM) per i sistemi elettrici ed elettronici, al fine di ridurre il rischio di guasti permanenti dovuti a impulsi elettromagnetici associati al fulmine (LEMP) all’interno di una struttura.
Le Norme contengono modifiche tecniche significative rispetto all’edizione precedente. Le Norme sopra menzionate sostituiscono totalmente le precedenti norme CEI EN 62305.
Struttura da proteggere
Qualsiasi luogo, impianto o edificio idoneo a contenere persone, animali, materiali o impianti.
Struttura con rischio di esplosione
Strutture con aree pericolose classificate in conformità alla Norma IEC 60079-10-1 e IEC 60079-10-2 o materiali solidi esplosivi
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.
LEMP
Impulso elettromagnetico del fulmine, tutti gli effetti elettromagnetici della corrente di fulmine che possono generare impulsi e campi elettromagnetici mediante accoppiamento resistivo, induttivo e capacitivo.
Danni ad esseri viventi
Danni, inclusi decessi, ad esseri viventi a seguito di fulmini.
Danni fisici
Danni ad una struttura (o al suo contenuto) causati dagli effetti meccanici, termici, chimici o esplosivi del fulmine.
Guasto degli impianti interni
Danni agli impianti elettrici ed elettronici dovuti a LEMP.
LPL
Livello di protezione, 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.
Misure di protezione
Misure da adottare nella struttura da proteggere per ridurre il rischio o la frequenza di danno.
LP
Protezione contro il fulmine, 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.
ZS
Zona di una struttura, 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.
SL
sezione di una linea, parte di una linea con caratteristiche omogenee, in cui può essere usato un unico gruppo di parametri per la valutazione di una componente di rischio.
LPS
Sistema di protezione contro il fulmine, impianto completo usato per ridurre il danno materiale dovuto alla fulminazione diretta della struttura.
SPM
Misure di protezione contro il LEMP, misure usate per la protezione degli impianti interni contro gli effetti del LEMP.
SPD
Limitatore di sovratensione, 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.
AD Area di raccolta dei fulmini su una struttura isolata.
ADJ Area di raccolta dei fulmini su una struttura adiacente.
AI Area di raccolta dei fulmini in prossimità di una linea.
AL Area di raccolta dei fulmini su una linea.
AM Area di raccolta dei fulmini in prossimità di una struttura.
B Struttura.
CD Coefficiente di posizione.
CDJ Coefficiente di posizione di una struttura adiacente.
CE Coefficiente ambientale.
CI Coefficiente di installazione di una linea.
CLD Coefficiente dipendente dalla schermatura, dalle condizioni di messa a terra e di separazione di una linea per fulmini sulla linea stessa.
CLI Coefficiente dipendente dalla schermatura, dalle condizioni di messa a terra e di separazione di una linea per fulmini in prossimità della linea stessa.
CT Coefficiente di correzione per un trasformatore AT/BT sulla linea.
D1D Danno ad esseri viventi per fulminazione diretta della persona.
D1T Danno ad esseri viventi per elettrocuzione causata da accoppiamento resistivo ed induttivo.
D2 Danni a causa di scintille pericolose che possono innescare incendi o esplosioni.
D3 Danno da sovratensioni causate da tutte le sorgenti di danno.
F Frequenza di danno
FC Frequenza di danno a seguito di fulminazione diretta della struttura (sorgente di danno S1)
FM Frequenza di danno a seguito di fulminazione indiretta della struttura (sorgente di danno S2)
FT Frequenza di danno tollerabile
FW Frequenza di danno a seguito di fulminazione diretta di una linea (sorgente di danno S3)
FZ Frequenza di danno a seguito di fulminazione indiretta di una linea (sorgente di danno S4)
k Fattore di correlazione tra NG e NSG
KS1 Coefficiente relativo all’efficacia dell’effetto schermante della struttura.
KS2 Coefficiente relativo all’efficacia di uno schermo interno alla struttura.
KS3 Coefficiente relativo alle caratteristiche dei circuiti interni alla struttura.
LX Percentuale media tipica delle perdite conseguenti ad un danno
L1 Percentuale media tipica delle perdite per lesioni ad esseri umani.
L2 Percentuale media tipica delle perdite per danni fisici alla struttura e al suo contenuto (incendio e/o esplosione).
L3 Percentuale media tipica delle perdite per guasto degli impianti elettrici ed elettronici.
LAD Percentuale media tipica di vittime per lesioni dovute alla fulminazione diretta della persona (sorgente di danno S1)
LAT Percentuale media tipica di vittime per lesioni a seguito di elettrocuzione causata da accoppiamento resistivo ed induttivo (sorgente di danno S1)
LB1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a seguito di danni fisici subiti dalla struttura (incendio ed esplosione – sorgente di danno S1)
LB2 Percentuale media tipica di perdite per danni fisici alla struttura (incendio ed esplosione – sorgente di danno S1)
LBT Percentuale media tipica di perdite totali per danni fisici della struttura incluso il danno ambientale (sorgente di danno S1)
LC1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di un guasto agli impianti interni (sorgente di danno S1)
LC2 Percentuale media tipica di perdite per guasto degli impianti interni (sorgente di danno S1)
LD Percentuale media tipica di vittime a causa di lesioni per fulminazione diretta della persona rispetto al numero totale di persone esposte nella zona, a causa di un singolo evento pericoloso
LE Percentuale media tipica di perdite all’esterno della struttura rispetto alla massima perdita nella zona, a causa di un singolo evento pericoloso
LF1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a seguito di incendio o esplosione rispetto al numero totale di persone presenti nella zona, a causa di un singolo evento pericoloso.
LF2 Percentuale media tipica di perdite per incendio ed esplosione in relazione alla massima perdita possibile nella zona, a causa di un singolo evento pericoloso.
LM1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di un guasto agli impianti interni (sorgente di danno S2)
LM2 Percentuale media tipica di perdite per guasto degli impianti interni (sorgente di danno S2)
LO1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di guasto degli impianti interni rispetto al numero totale di persone esposte nella zona, a causa di un singolo evento pericoloso.
LO2 Percentuale media tipica di danni fisici a causa di un guasto agli impianti interni rispetto alla massima perdita possibile nella zona, a causa di un singolo evento pericoloso
LT Percentuale media tipica di vittime per lesioni da elettrocuzione per tensioni di passo e contatto rispetto al numero totale di persone nella zona, a causa di un singolo evento pericoloso.
LUT Percentuale media tipica di vittime per lesioni da elettrocuzione a causa di accoppiamento resistivo e induttivo (sorgente di danno S3)
LV1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di danni fisici alla struttura (incendio o esplosione – sorgente di danno S3)
LV2 Percentuale media tipica di perdite causate da danni fisici alla struttura (incendio o esplosione – sorgente di danno S3)
LVT Percentuale media tipica di perdite totali causate da danni fisici alla struttura incluso il danno ambientale (sorgente di danno S3)
LW1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di guasto degli impianti interni (sorgente di danno S3)
LW2 Percentuale media tipica di perdite causate dal guasto degli impianti interni (sorgente di danno S3)
LZ1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di guasto degli impianti interni (sorgente di danno S4)
LZ2 Percentuale media tipica di perdite per guasto degli impianti interni (sorgente di danno S4)
Nx Numero di eventi pericolosi per anno
ND Numero di eventi pericolosi all’anno per un fulmine sulla struttura (sorgente di danno S1)
NM Numero di eventi pericolosi all’anno per un fulmine vicino alla struttura (sorgente di danno S2)
NDJ Numero di eventi pericolosi all’anno per un fulmine sulla struttura adiacente collegata alla linea (sorgente di danno S3)
NL Numero di eventi pericolosi all’anno per un fulmine sulla linea (sorgente di danno S3)
NI Numero di eventi pericolosi all’anno per un fulmine vicino alla linea (sorgente di danno S4)
NG Densità di fulmini al suolo per anno.
NSG Densità di punti d’impatto di fulmini al suolo per anno
PX Probabilità di danno.
PAD Probabilità che un fulmine sulla struttura colpisca una persona.
Pam Probabilità che un fulmine sulla struttura provochi lesioni ad esseri viventi per tensioni di passo e contatto
PAT Probabilità che un fulmine sulla struttura provochi tensioni di passo e contatto pericolose
PB Probabilità di danno materiale in una struttura (fulmine sulla struttura – S1).
PC Probabilità di guasto degli impianti interni (fulmine sulla struttura – S1).
Pe Probabilità che un’apparecchiatura sia esposta ad un evento pericoloso
PEB Probabilità che si possa generare una scintilla tra elementi conduttivi elettricamente isolati nonostante la protezione tramite EB (equipotenzializzazione al fulmine).
PLD Probabilità che riduce PU, PV e PW dipendente dalle caratteristiche della linea e dalla tenuta all’impulso delle apparecchiature (fulmine sulla linea – S3)
PLPS Probabilità che dipende dal livello di protezione (LPL) dell’impianto di protezione dai fulmini (LPS)
PM Probabilità di guasto degli impianti interni (fulmine in prossimità della struttura – S4)
PMS Probabilità che riduce PM dipendente dalla schermatura, dal cablaggio e dalla tenuta all’impulso delle apparecchiature.
PO Fattore di probabilità dipendente dalla posizione di una persona nell’area esposta
PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso
PQ Probabilità che il valore della carica associata alla corrente che scorre attraverso il dispositivo di protezione da sovratensione (SPD) superi il valore tollerato dall’SPD stesso
PS Probabilità che un fulmine sulla struttura provochi scintille pericolose
PSPD Probabilità che un’apparecchiatura venga danneggiata nonostante la presenza di un sistema coordinato di SPD.
PTWS Probabilità che il sistema di allerta temporali (TWS) non rilevi un evento correlato ai fulmini nell’area prestabilita
PU Probabilità di lesioni ad esseri umani per elettrocuzione (fulmine sulla linea connessa – S3).
PV Probabilità di danno materiale nella struttura (fulmine sulla linea connessa – S3).
PW Probabilità di guasto agli impianti interni (fulmine sulla linea connessa – S3).
PZ Probabilità di guasto degli impianti interni (fulmine in prossimità della linea connessa – S4).
rf Coefficiente di riduzione delle perdite dipendente dal rischio di incendio.
rI Distanza convenzionale per il calcolo dell’area AI
rM Distanza convenzionale per il calcolo dell’area AM
rp Coefficiente di riduzione delle perdite correlato alle misure antincendio.
rt Coefficiente di riduzione associato al tipo di superficie.
R Rischio
RT Rischio tollerabile, valore massimo del rischio che può essere tollerato nella struttura da proteggere.
RAD Componenti di rischio (danno ad esseri viventi per fulminazione diretta di una persona esposta – fulmine sulla struttura – S1)
RAT Componente di rischio (danno ad esseri viventi per elettrocuzione a causa di tensioni di passo e contatto – fulmine sulla struttura – S1).
RB Componente di rischio (danno materiale alla struttura – fulmine sulla struttura – S1).
RC Componente di rischio (guasto di impianti interni – fulmine sulla struttura – S1).
RM Componente di rischio (guasto di impianti interni – fulmine in prossimità della struttura – S2).
RU Componente di rischio (danno ad esseri viventi – fulmine sulla linea connessa – S3).
RV Componente di rischio (danno materiale alla struttura – fulmine sulla linea connessa – S3).
RW Componente di rischio (danno agli impianti – fulmine sulla linea connessa – S3).
RZ Componente di rischio (guasto di impianti interni – fulmine in prossimità di una linea – S4).
RS Resistenza dello schermo per unità di lunghezza del cavo
S Struttura.
S1 Sorgente di danno (fulmine sulla struttura).
S2 Sorgente di danno (fulmine in prossimità della struttura).
S3 Sorgente di danno (fulmine sulla linea).
S4 Sorgente di danno (fulmine in prossimità della linea).
tz Tempo di permanenza delle persone in un luogo pericoloso (ore/anno).
UW Tenuta all’impulso di un’apparecchiatura
wm Lato di maglia.
METODO
La normativa CEI EN IEC 62305-2 specifica una procedura per la valutazione del rischio dovuto a fulminazione e individua le misure di protezione, se necessarie, da realizzare per ridurre il rischio a valori non superiori a quello ritenuto tollerabile dalla norma.
Sorgente di danno, S
La corrente di fulmine è la principale sorgente di danno. Le sorgenti sono distinte in base al punto d’impatto del fulmine.
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SORGENTI DI DANNO |
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S1 Fulminazione diretta della struttura |
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S2 Fulminazione indiretta della struttura |
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S3 Fulminazione diretta della linea entrante |
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S4 Fulminazione indiretta della linea entrante |
Cause di danno, D
Un fulmine può causare danni in diversi modi a seconda delle caratteristiche della struttura che viene valutata. Si possono quindi distinguere quattro cause di danno:
– D1D Elettrocuzione per fulminazione diretta.
– D1T Elettrocuzione per tensioni di passo e contatto.
– D2 Scintille pericolose all’interno della struttura che innescano incendio ed esplosione o che causano effetti meccanici e chimici, o entrambi, che possono anche mettere in pericolo l’ambiente.
– D3 Sovratensioni dovute a tutte le sorgenti di danno che causano guasto degli impianti elettrici ed elettronici interni.
Tipo di perdita, L
Ciascuna causa di danno, sola o in combinazione con le altre, può produrre diversi tipi di perdite nella struttura da proteggere. Il tipo di perdita che ne consegue dipende dalle caratteristiche della struttura stessa e dal suo contenuto. Ai fini della valutazione del rischio si considerano i seguenti tipi di perdita:
– L1 Perdita dovuta a lesioni ad esseri umani. È una conseguenza delle cause D1D, D1T, D2 e anche D3 in strutture in cui il guasto degli impianti interni mette in pericolo la vita umana, ad esempio in strutture con rischio di esplosione e ospedali.
– L2 Perdita dovuta a danni fisici della struttura e del suo contenuto. E’ una conseguenza delle cause D2 e D3 (D3 di solito per strutture con rischio esplosione).
– L3 Perdita dovuta al guasto degli impianti interni; è una conseguenza della causa D3.
La perdita del patrimonio culturale è inclusa nel tipo di perdita L2, la perdita di servizio pubblico è inclusa nei tipi di perdita L2/L3 e nella frequenza di danno.
ll tipo di perdita L3 può compromettere in modo inaccettabile i servizi forniti dai sistemi interni della struttura. In questo caso, il calcolo della frequenza di danno viene eseguito in aggiunta al calcolo del rischio. La frequenza di danno può riguardare perdite puramente economiche o perdite di servizio. Quando il danno ai sistemi interni implica conseguenze per l’ambiente o coinvolge apparecchiature critiche per la sicurezza, le conseguenze delle perdite devono essere affrontate mediante il calcolo del rischio e non della frequenza di danno.
Rischio, R
Il rischio R è la misura della probabile perdita media annua.
Il rischio R deve essere valutato con riferimento alla sicurezza delle persone (tipo di perdita L1) e della struttura incluso il suo contenuto (tipo di perdita L2).
Il rischio è la somma delle componenti di rischio in relazione alla sorgente di danno o al tipo di perdita.
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Calcolo del rischio in relazione alla sorgente di danno |
Calcolo del rischio in relazione al tipo di perdita |
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R = RS1 + RS2 + RS3 + RS4 RS1 = RAT + RAD + RB1 + RB2 + RC1 + RC2 RS2 = RM1 + RM2 RS3 = RU + RV1 + RV2 + RW1 + RW2 RS4 = RZ1 + RZ2 |
R = RL1 + RL2 RL1 = RAT + RAD + RB1 + RC1 + RM1 + RU + RV1 + RW1 + RZ1 RL2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2 |
Rischio tollerabile, RT
La definizione dei valori di rischio tollerabili RT riguardanti le perdite di valore sociale sono stabilite dalla norma CEI EN IEC 62305-2:
– Rischio tollerabile RT = 10-5 anni-1.
Ai fini della valutazione del rischio si deve provvedere a:
– identificare la struttura oggetto di valutazione e le sue caratteristiche;
– identificare le eventuali zone in cui suddividere la struttura;
– determinare, per ciascuna zona, le componenti di rischio RX;
– determinare, per ciascuna zona, il valore del rischio complessivo R come somma delle singole componenti di rischio;
– confrontare, per ciascuna zona, il rischio RL1 e RL2 con quello tollerabile RT.
Il valore tollerabile stabilito dalla norma per RT è 1 x 10-5.
Se RL1 o RL2 > RT devono essere adottate misure di protezione al fine di rendere RL1 e RL2 ≤ RT.
Se RL1 e RL2 ≤ RT la protezione contro il fulmine non è necessaria. Tuttavia può essere opportuno adottare comunque misure di protezione per ridurre la frequenza di danno o se si vuole comunque ridurre le perdite.
Le componenti di rischio sono raggruppate secondo la sorgente di danno, la causa di danno e il tipo di perdita, come si evince dalla tabella successiva.
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Sorgente di danno |
S1 |
S2 |
S3 |
S4 |
|||||
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Causa di danno |
D1T |
D1DC |
D2 |
D3 |
D3 |
D1T |
D2 |
D3 |
D3 |
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Tipo di perdita |
L1 |
L1 |
L1, L2 |
L1a, L2b |
L1a, L2b |
L1 |
L1, L2 |
L1a, L2b |
L1a, L2b |
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Comp. di rischio |
RAT |
RAD |
RB1, RB2 |
RC1, RC2 |
RM1, RM2 |
RU1 |
RV1, RV2 |
RW1, RW2 |
RZ1, RZ2 |
(a) Nel caso di strutture in cui il guasto dei sistemi interni mette in pericolo la vita umana, ad esempio in strutture con rischio di esplosione e ospedali.
(b) Nel caso di strutture con rischio esplosione
(c) Valido solo per le persone esposte su una struttura come parcheggi su un tetto o terrazza, balconi
Ciascuna delle componenti di rischio può essere calcolata mediante la seguente equazione generale:
RX = NX x PX x LX
dove
NX è il numero di eventi pericolosi [Allegato A, CEI EN IEC 62305-2].
PX è la probabilità di danno [Allegato B, CEI EN IEC 62305-2].
LX è l’entità della perdita conseguente [Allegato C, CEI EN IEC 62305-2].
Componente di rischio, RAT (S1, D1T, L1)
Componente relativa alla fulminazione diretta della struttura che provoca vittime per lesioni da elettrocuzione dovute a tensioni di contatto e di passo all’interno della struttura e all’esterno in zone fino a 3 m attorno ai conduttori di discesa per fulminazione diretta della struttura.
RAT = ND x PAT x PP x LAT
dove:
– RAT Componente di rischio (S1, D1T, L1);
– ND Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della struttura [§ A.2.4, CEI EN IEC 62305-2].
– PAT Probabilità che un fulmine sulla struttura provochi tensioni di passo e contatto pericolose [§ B.2, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un posto pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2].
– LAT Percentuale media tipica di vittime per lesioni da elettrocuzione per accoppiamento resistivo ed induttivo [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
Componente di rischio, RAD (S1, D1D, L1)
Componente relativa alla fulminazione diretta della struttura che causa lesioni (inclusa la morte) ad esseri viventi per elettrocuzione dovuta a fulminazione diretta della persona.
RAD = ND x PAD x PP x LAD
dove:
– RAD Componente di rischio (S1,D1D,L1);
– ND Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della struttura [§ A.2.4, CEI EN IEC 62305-2].
– PAD Probabilità che un fulmine sulla struttura colpisca una persona [§ B.3, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2]
– LAD Percentuale media tipica di vittime per lesioni da elettrocuzione causata per fulminazione diretta della persona [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
Componente di rischio, RB (S1, D2, L1 e L2)
Componente relativa alla fulminazione diretta della struttura che causa scariche pericolose all’interno di essa, le quali sono in grado di innescare un incendio o un’esplosione o provocare effetti meccanici o chimici che possono causare lesioni alle persone (L1), danni alla struttura e pericolo per l’ambiente (L2).
RB = RB1 + RB2 = ND x PB x (PP x LB1 + LB2)
dove:
– RB Componente di rischio (S1, D2, L1 + L2).
– RB1 Componente di rischio (S1, D2, L1).
– RB2 Componente di rischio (S1, D2, L2).
– ND Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della struttura [§ A.2.4, CEI EN IEC 62305-2].
– PB Probabilità di danno materiale in una struttura (fulmine sulla struttura) [§ B.4, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2].
– LB1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di danni materiali alla struttura (incendio ed esplosione) [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
– LB2 Percentuale media tipica di perdite per danni fisici alla struttura (incendio ed esplosione) [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
Componente di rischio, RC (S1, D2, L1 e L2)
Componente relativa alla fulminazione diretta della struttura che provoca il guasto di impianti interni causato dal LEMP (impulso elettromagnetico del fulmine). La perdita può verificarsi generalmente nel caso di strutture con rischio di esplosione e di ospedali o altre strutture in cui il guasto degli impianti interni comporta lesioni a esseri umani (L1) o danni materiali alla struttura (L2) o pericolo per l’ambiente (L1 e L2).
RC = RC1 + RC2 = ND x PC x Pe x (Pp x LC1 + LC2)
dove:
– RC Componente di rischio (S1, D3, L1 + L2);
– RC1 Componente di rischio (S1, D3, L1).
– RC2 Componente di rischio (S1, D3, L2).
– ND Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della struttura [§ A.2.4, CEI EN IEC 62305-2].
– PC Probabilità di guasto di un impianto interno (fulmine sulla struttura) [§ B.5, CEI EN IEC 62305-2].
– Pe Probabilità che un’apparecchiatura sia esposta ad un evento pericoloso [§ B.12, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2].
– LC1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di un guasto agli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
– LC2 Percentuale media tipica di perdite per guasto degli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
Componente di rischio, RM (S2, D3, L1 e L2)
Componente relativa alla fulminazione indiretta della linea che provoca guasto di impianti interni causata dal LEMP (impulso elettromagnetico del fulmine). La perdita può verificarsi generalmente nel caso di strutture con rischio di esplosione e di ospedali o altre strutture in cui il guasto degli impianti interni comporta lesioni a esseri umani (L1) o danni materiali alla struttura (L2) o pericolo per l’ambiente (L1 e L2).
RM = RM1 + RM2 = NM x PM x Pe x (Pp x LM1 + LM2)
dove:
– RM Componente di rischio (S2, D3, L1 + L2);
– RM1 Componente di rischio (S2, D3, L1).
– RM2 Componente di rischio (S2, D3, L2).
– NM Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione in prossimità della struttura) [§ A.3, CEI EN IEC 62305-2];
– PM Probabilità di guasto di un impianto interno (fulmine in prossimità della struttura) [§ B.6, CEI EN IEC 62305-2];
– Pe Probabilità che un’apparecchiatura sia esposta ad un evento pericoloso [§ B.12, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2].
– LM1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di un guasto agli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2]
– LM2 Percentuale media tipica di perdite per guasto degli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2]
Se si vuole tener conto delle tensioni indotte da un fulmine a terra in prossimità della struttura, usando gli effetti schermanti delle eventuali strutture esistenti in zona, il valore di NM può essere moltiplicato per il coefficiente ambientale CE [§ A.3, CEI EN IEC 62305-2]
Nei sistemi di alimentazione, gli eventi pericolosi NM possono essere solitamente trascurati a causa dell’uso di edifici in cemento con maglia di armatura densa [§ A.3, CEI EN IEC 62305-2]
Componente di rischio, RU (S3, D1, L1)
Componente relativa alla fulminazione diretta della linea che provoca vittime per lesioni da elettrocuzione a causa di tensioni di contatto all’interno della struttura dovute alla corrente di fulmine iniettata nella linea entrante.
RU = (NL + NDJ) x PU x Pp x LUT
dove:
– RU Componente di rischio ( S3, D3, L1);
– NL Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta di una linea [§ A.4, CEI EN IEC 62305-2].
– NDJ Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della struttura all’estremità della linea [§ A.2.5 della CEI EN IEC 62305-2].
– PU Probabilità di lesioni a esseri umani per elettrocuzione (fulmine sulla linea in ingresso) [§ B.7, CEI EN IEC 62305-2].
– LUT Percentuale media tipica di vittime per lesioni da elettrocuzione a causa di accoppiamento resistivo e induttivo [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
Componente di rischio, RV (S3, D2, L1 e L2)
Componente relativa alla fulminazione diretta della linea che provoca 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. Tali scariche pericolose sono in grado di innescare un incendio o un’esplosione o provocare effetti meccanici o chimici che possono causare lesioni alle persone (L1), danni alla struttura e pericolo per l’ambiente (L2).
RV = RV1 + RV2 = (NL + NDJ) x PV x (Pp x LV1 + LV2)
dove:
– RV Componente di rischio (S3, D2, L1+L2).
– RV1 Componente di rischio (S3, D2, L1).
– RV2 Componente di rischio (S3, D2, L2).
– NL Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta di una linea [§ A.4, CEI EN IEC 62305-2].
– NDJ Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della struttura all’estremità della linea [§ A.2.5, CEI EN IEC 62305-2].
– PV Probabilità di danno materiale nella struttura (fulmine sul servizio connesso) [§ B.8, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2].
– LV1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di danni fisici alla struttura [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
– LV2 Percentuale media tipica di perdite causate da danni fisici alla struttura [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2].
Componente di rischio, RW (S3, D3, L1 e L2)
Componente relativa alla fulminazione diretta della linea che provoca guasto di impianti interni causati da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla struttura. La perdita può verificarsi generalmente nel caso di strutture con rischio di esplosione e di ospedali o altre strutture in cui il guasto degli impianti interni comporta lesioni a esseri umani (L1) o danni materiali alla struttura (L2) o pericolo per l’ambiente (L1 e L2).
RW = RW1 + RW2 = (NL + NDJ) x PW x Pe x (Pp x LW1 + LW2)
dove:
– RW Componente di rischio ( S3, D3, L1+L2).
– RW1 Componente di rischio (S3, D3, L1).
– RW2 Componente di rischio (S3, D3, L2).
– NL Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della linea [§ A.4, CEI EN IEC 62305-2].
– NDJ Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione diretta della struttura all’estremità della linea [§ A.2.5, CEI EN IEC 62305-2].
– PW Probabilità di guasto di un impianto interno [§ B.9, CEI EN IEC 62305-2].
– Pe Probabilità che un’apparecchiatura sia esposta ad un evento pericoloso [§ B.12, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2].
– LW1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di guasto degli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2]
– LW2 Percentuale media tipica di perdite causate dal guasto degli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2]
Componente di rischio, RZ (S4, D3, L1 e L2)
Componente relativa alla fulminazione indiretta della linea che provoca guasto di impianti interni causata da sovratensioni indotte sulla linea e trasmesse alla struttura.
La perdita può verificarsi generalmente nel caso di strutture con rischio di esplosione e di ospedali o altre strutture in cui il guasto degli impianti interni comporta lesioni a esseri umani (L1) o danni materiali alla struttura (L2) o pericolo per l’ambiente (L1 e L2).
RZ = RZ1 + RZ2 = NI x PZ x Pe x (Pp x LZ1 + LZ2)
dove:
– RZ Componente di rischio (S4,D3,L1 + L2).
– RZ1 Componente di rischio (S4, D3, L1).
– RZ2 Componente di rischio (S4, D3, L2).
– NI Numero di eventi pericolosi all’anno per fulminazione in prossimità di una linea [§ A.5, CEI EN IEC 62305-2].
– PZ Probabilità di guasto di un impianto interno [§ B.10, CEI EN IEC 62305-2].
– Pe Probabilità che un’apparecchiatura sia esposta ad un evento pericoloso [§ B.12, CEI EN IEC 62305-2].
– PP Probabilità che una persona si trovi in un luogo pericoloso [§ B.11, CEI EN IEC 62305-2].
– LZ1 Percentuale media tipica di vittime per lesioni a causa di guasto degli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2]
– LZ2 Percentuale media tipica di perdite per guasto degli impianti interni [§ C.2, CEI EN IEC 62305-2]
Esito della valutazione
Una volta noti i valori di rischio di ogni zona della struttura bisogna verificare che essi siano inferiori ai rischi tollerabili.
Struttura protetta
Se per ogni zona della struttura risulta RL1 ≤ RT e RL2 ≤ RT la struttura oggetto di verifica può considerarsi “Protetta”.
Struttura NON protetta
Se per almeno una zona della struttura risulta RL1 > RT o RL2 > RT devono essere adottate misure di protezione al fine di ridurre il rischio ad un valore tollerabile.
La frequenza di danno F è il numero di volte in un anno che un fulmine può causare un danno ad una apparecchiatura di un impianto interno e si valuta secondo la formula:
F = FC + FM + FW + FZ
dove:
– FC Frequenza di danno per fulmini sulla struttura (sorgente S1).
– FM Frequenza di danno per fulmini vicino alla struttura (sorgente S2).
– FW Frequenza di danno per fulmini sulle linee entranti nella struttura (sorgente S3)
– FZ Frequenza di danno per fulmini vicino alle linee entranti nella struttura (sorgente S4)
Di seguito si riportano le formule per il calcolo delle componenti della frequenza di danno:
FC = ND x PC x Pe
FM = NM x PM x Pe
FW = (NL x NDJ) x PW x Pe
FZ = NI x PZ x Pe
Il significato di tali coefficienti è riportato nei paragrafi precedenti.
La frequenza di danno tollerabile FT è il massimo valore della frequenza di danno che può essere tollerato dagli impianti interni. Fissare i valori di FT è responsabilità del proprietario o del gestore della struttura tenendo presente che la norma suggerisce i seguenti valori tollerabili:
FT = 0,1 [anno]-1 per impianti interni critici nello svolgimento della loro funzione in relazione all’indisponibilità di servizio richiesta
FT = 1 [anno]-1 per impianti interni non critici
Se il valore di F risulta essere superiore al valore FT stabilito, la frequenza di danno risulta essere non rispettata e, in tal caso, dovrebbero essere adottate misure di protezione contro le sovratensioni al fine di ridurre il valore della frequenza di danno al di sotto del valore tollerabile.
Descrizione del metodo della frequenza di danno
Ai fini della valutazione della frequenza di danno si deve provvedere a:
– identificare la struttura oggetto di valutazione e le sue caratteristiche;
– identificare le eventuali zone in cui suddividere la struttura;
– determinare, per ciascuna zona, le componenti della frequenza di danno FX;
– determinare, per ciascuna zona, la frequenza di danno F come somma delle singole componenti della frequenza di danno;
– confrontare, per ciascuna zona, la frequenza di danno calcolata per la zona con quella tollerabile FT stabilita per la zona in esame.
Se F > FT per almeno una zona, devono essere adottate misure di protezione al fine di rendere F ≤ FT per tutte le zone della struttura.
Se F ≤ FT per tutte le zone della struttura, non sono richieste ulteriori misure di protezione per ridurre la frequenza di danno.
I FULMINI
I fulmini sono originati da enormi differenze di potenziale che si vengono a creare all’interno delle nubi temporalesche denominate cumulonembi.
La differenza di potenziale che si viene a creare in questo tipo di sistemi è causata dall’accumulo di cariche tra le diverse zone della nube.
All’interno dei cumulonembi insorgono infatti intense turbolenze, causate da correnti ascendenti e discendenti, che accumulano le gocce di acqua più piccole e i cristalli di ghiaccio alla sommità del cumulonembo mentre le gocce divenute ormai grandi, o i chicchi di grandine, si concentrano alla base.
Le particelle di acqua e di ghiaccio più piccole tendono a caricarsi positivamente, viceversa quelle di maggiori dimensioni negativamente, ragion per cui la base del cumulonembo assume una carica negativa, la sommità positiva.
La base negativa induce, per contro, un’ulteriore carica positiva al suolo.
Quando la differenza di potenziale arriva a milioni di Volt, scatta una gigantesca scarica elettrica, il fulmine appunto, che equilibra il sistema.
Le nubi temporalesche si trovano per lo più ad un’altitudine di 8-10 chilometri, anche se tale dato può variare a seconda delle condizioni geografiche e climatiche.
I fulmini che si originano nelle nuvole si distinguono a loro volta in vari categorie: quelli che si scatenano all’interno di una nuvola, quelli che si trasmettono da una nuvola all’altra e quelli che si scaricano al suolo. Questi ultimi costituiscono una piccola percentuale della totalità fulmini (circa il 10%), ma sono proprio quelli che, ovviamente, hanno il maggiore impatto sull’incolumità delle persone e, in generale, sulle attività umane. A seconda dell’orografia del territorio e della presenza di elementi puntiformi, il fulmine può essere discendente (dalla nube alla terra) o ascendente (dalla terra alla nube).
Scariche atmosferiche e propagazione della corrente di fulmine
Può destare sorpresa che i fulmini colpiscano la superficie terrestre circa 100 volte al secondo (circa 8,6 milioni di volte al giorno) e l’Italia, ad esempio, secondo i dati del Sistema Italiano di Rilevamento dei Fulmini (SIRF) presso il CESI (Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano) di Milano, è colpita da circa 750.000 fulmini ogni anno.
I fulmini possono raggiungere, anche se per brevissimo tempo, temperature elevatissime, fino a 30.000°C, più di quattro volte la temperatura della superficie del sole; inoltre, il valore di picco della corrente può arrivare a 350.000 A con una tensione tra nuvola e terra, prima dell’innesco della scarica, di qualche centinaio di milioni di Volt.
Oggi in Italia è possibile determinare il punto d’impatto di un fulmine con una precisione dell’ordine di circa. cinquecento metri grazie al sistema di rilevamento dei fulmini SIRF, realizzato all’inizio degli anni sessanta. Le stazioni di misurazione distribuite sul territorio italiano sono sincronizzate e registrano l’istante in cui l’onda elettromagnetica della scarica del fulmine giunge in corrispondenza del rispettivo ricevitore.
Il punto d’impatto del fulmine viene calcolato in base alla differenza dei diversi tempi di rilevamento dell’onda.
Mentre i fulmini nube-nube provocano un pericolo per i sistemi elettrici ed elettronici a causa dei campi elettromagnetici impulsivi (LEMP), i fulmini che colpiscono il terreno, i più pericolosi, producono una compensazione della differenza di potenziale tra le cariche elettriche delle nubi e le cariche al suolo.
Un fulmine può provocare danni alla salute in forma diretta, se il corpo viene colpito direttamente dalla scarica, oppure indiretta, se viene colpito dalla corrente di ritorno nel terreno.
I danni più gravi sono quelli derivanti dalla fulminazione diretta, e in certi casi possono provocare la morte. Se, ad esempio, la corrente passa per il cuore può provocare un arresto cardiaco, mentre se attraversa i centri nervosi o respiratori può portare alla morte per arresto respiratorio.
Possono causare la morte, o ferite gravi, anche le bruciature conseguenti alla fulminazione.
Altri effetti indiretti dei fulmini possono essere gli incendi e la caduta di alberi.
Danni meno gravi possono essere rappresentati da paralisi, amnesie e perdita di conoscenza per periodi compresi fra pochi minuti e alcune ore; in determinate condizioni, il bagliore del fulmine (il lampo) può causare anche disturbi alla vista e l’onda d’urto (il tuono) danni all’udito.