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Fulmini come difendersi

Fulmini come difendersi

Gli impianti e le apparecchiature elettriche possono essere colpiti da fulminazione diretta, ma anche dagli effetti del campo elettromagnetico.

 

Ecco come difendere le strutture alberghiere.

Tecnologia più moderna, infrastrutture più evolute, costante disponibilità di attrezzature tecniche e personale sono tutti requisiti che si richiedono a qualsiasi impresa moderna. Proprio per questo, un guasto o il mancato funzionamento di impianti e sistemi possono avere conseguenze di ampia portata, soprattutto nel caso di una struttura alberghiera. La sensibilità sempre più elevata delle apparecchiature elettroniche e la necessità sempre più pressante della costante disponibilità dei sistemi richiedono, oltre ad un’alimentazione elettrica ininterrotta, anche un’efficace protezione contro i fulmini e le sovratensioni.

Già in fase di progettazione è necessario adottare provvedimenti che possano ridurre al minimo il rischio di disturbi, guasti e distruzioni provocati da temporali, scariche o fluttuazioni nella rete di alimentazione. Proteggendo il proprio impianto elettrico secondo un concetto di “zone” è possibile ottenere la necessaria sicurezza.

Le cause delle sovratensioni

Gli impianti e le apparecchiature possono essere colpiti da fulminazione diretta oppure, nel caso più frequente, dagli effetti del campo elettromagnetico provocato da un fulmine caduto a distanza. Le sovratensioni sono impulsi di tensione di breve durata (chiamati anche transitori) che si verificano solo per qualche frazione di secondo con picchi di tensione di diverse decine di kV. 

Se una protezione da sovratensioni sia o meno necessaria è un fattore che dovrebbe essere chiarito prima possibile nella fase di pianificazione di un nuovo impianto all’interno di un edificio o prima dell’installazione di un nuovo sistema elettronico su un impianto già esistente nell’ambito dell’edificio.

Il coordinamento della pianificazione relativamente alla protezione da sovratensioni rientra nelle competenze dell’architetto e del progettista specializzato in tecnica degli edifici, spesso però può essere sensato o necessario aggiungere al gruppo di lavoro un esperto in protezione antifulmine. In questo modo è possibile progettare e realizzare un sistema di protezione ottimale in termini tecnico/economici.

Nonostante il grado di affidabilità dell’alimentazione oggi raggiunto dall’ente erogatore di energia elettrica e dal gestore della rete di alimentazione, a livello di utenza sono necessarie ulteriori misure per soddisfare le elevate esigenze di disponibilità degli impianti e dei sistemi (per es. impianti di telecomunicazioni, centri di calcolo, impianti sportivi).

La disponibilità di gruppi di emergenza o di gruppi di continuità e la realizzazione di fonti separate, funzionanti indipendentemente le une dalle altre, rappresentano una parte delle misure adottate negli impianti di utenza per aumentare l’affidabilità dell’alimentazione. Affinché questi dispositivi possano funzionare anche conformemente alle norme, occorre eliminare tutte le possibili interferenze atmosferiche. Poiché nella tecnologia dei sistemi per edifici vengono impiegati sempre più massicciamente sistemi elettronici delicati, negli ultimi 15 anni il bisogno di protezione degli impianti in questo campo è aumentato considerevolmente.

Un aspetto delle misure risultanti è la protezione di impianti e sistemi elettrici ed elettronici dalle sovratensioni. Importantissima è la protezione a gradini. Solo in questo modo una protezione per un apparecchio o un sistema può essere sicura, dalle correnti dirette di scarica di fulmine, fino al più piccolo picco di tensione.

I dispositivi utilizzati negli impianti per proteggerli dalle sovratensioni si chiamano SPD (Surge Protection Devices). In base ai parametri delle loro prestazioni e dello scopo di impiego, i dispositivi di protezione da sovratensioni si suddividono in scaricatori di corrente da fulmine (SPD classe 1), limitatori di sovratensioni per le installazioni fisse (SPD classe 2) e limitatori di sovratensioni per prese e apparecchi finali (SPD classe 3).

Il primo livello

Gli scaricatori di corrente da fulmine sono in grado di scaricare grandi energie senza produrre guasti o distruzioni. La necessità dell’impiego di scaricatori di corrente da fulmine deriva dall’applicazione della norma europea sulla protezione antifulmine e dalla Guida CEI 81-8. Gli scaricatori di corrente da fulmine devono essere installati il più vicino possibile all’ingresso del sistema elettrico nell’edificio. Essi sono in grado di condurre le correnti da fulmine dirette e limitare la tensione da fulmine ad un livello sopportabile per l’impianto.

Il secondo livello

I limitatori di sovratensioni per le istallazioni fisse rappresentano il secondo livello della protezione a gradini. Essi riducono il livello residuo di sovratensione degli scaricatori di corrente da fulmine a monte. Inoltre, i limitatori di sovratensioni per le installazioni fisse proteggono dalle fulminazioni indirette accoppiate e dalle sovratensioni che si producono all’interno dell’impianto stesso (ad es. in seguito a manovre di commutazione).

Il terzo livello

Il livello di protezione successivo è fornito dai limitatori di sovratensioni per gli apparecchi finali e le prese. Questi limitano ad un livello sostenibile per l’apparecchio finale le grandezze di disturbo che vengono indotte sulle linee di alimentazione degli apparecchi finali o che vengono provocate dagli utenti stessi in seguito a manovre di accensione e spegnimento. Per aumentare la sicurezza di impianti e sistemi contro i guasti provocati dalle correnti da fulmine e sovratensioni è necessario un procedimento che si basi su un concetto.

Questo concetto di protezione riunisce la gestione di tutti passaggi del sistema. La base di questo principio di protezione è rappresentato dalla norma internazionale IEC 61312-1, dove trova il suo fondamento il concetto di protezione da fulminazione a zone. La protezione è raggiunta con la riduzione delle perturbazioni condotte su campo e linee provocate da scariche di fulmini o da manovre di commutazione.

Queste grandezze perturbatrici transitorie devono essere ridotte in modo da garantire la compatibilità elettromagnetica di impianti e sistemi elettrotecnici e informatici. A tale scopo è necessario adottare le seguenti misure:

 

  • creazione di una rete equipoteziale complessa all’interno dell’edificio per evitare differenze di potenziale tra le apparecchiature
  • schermatura elettromagnetica degli edifici, dei locali e delle apparecchiature al fine di ridurre i campi elettromagnetici
  • impiego di schermature delle linee e disposizione controllata dei collegamenti,
  • impiego di dispositivi di protezione da sovratensioni coordinati per impianti a corrente elevata e per sistemi informatici al fine di ridurre i disturbi lungo le linee.

Similmente alla protezione contro le esplosioni, l’edificio o l’impianto vengono divisi in zone a diverso rischio. La base è la protezione antifulmine esterna dell’edificio. Nella zona di protezione antifulmine 0, situata esternamente all’edificio/impianto da proteggere, la fonte di disturbi elettromagnetici da fulminazione agisce senza alcun impedimento.

La zona di protezione antifulmine 0A contraddistingue le aree in cui è possibile una fulminazione diretta.
La zona di protezione antifulmine 0B è quella in cui sono escluse le fulminazioni dirette, ma esiste campo elettromagnetico di fulminazione non attenuato. Grazie ai dispositivi di captazione installati sull’edificio è possibile fare in modo che le sovrastrutture sui tetti si trovino all’interno della zona 0B. Sulla base di aspetti economici e riguardanti la tecnica di protezione vengono quindi definite le zone di protezione da fulminazione interne per gli impianti e i sistemi energetici e informatici.

Le schermature dell’edificio e dei vani interni rappresentano i limiti delle zone di protezione da fulminazione.

L’equipotenzialità

Nell’installazione di limitatori di sovratensione è importante la realizzazione dell’equipotenzialità. Per realizzare una rete magliata a bassa impedenza si ricorre a un’equipotenzialità interconnessa. Sono necessari brevi conduttori di messa a terra per conservare l’efficacia protettiva degli scaricatori. Allo stesso modo, è necessario un conduttore equipotenziale tra gli apparecchi di protezione e utenze finali da proteggere.

Gli apparecchi di protezione

Accanto ai dispositivi modulari di protezione da sovratensioni sono disponibili dei componenti multipolari, che consentono una facile scelta e installazione dei dispositivi di protezione nonché un semplice immagazzinaggio. La costruzione di un sistema di protezione antifulmine e da sovratensioni rappresenta lo stato della tecnica. L’applicazione nella pratica dei corrispondenti principi, come equipotenzialità, schermatura e un sistema completo di protezione antifulmine e da sovratensioni è il presupposto per il perfetto funzionamento senza anomalie di sistemi elettrici ed elettronici complessi.

 

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