Antenne e fulmini GPF 10262021 Antenne e Fulmini

Antenne e fulmini GPF 10/26/2021 Antenne e Fulmini 1

Antenna • Si indica con questo termine sia il captatore di onde elettromagnetiche sia la struttura metallica posta generalmente sopra un fabbricato a sostegno del captatore • Non interessa a questo riguardo l’antenna singola, posata a terreno e non su un fabbricato 10/26/2021 Antenne e Fulmini 2

Antenna e sostegni • L’antenna intesa come captatore di onde elettromagnetiche si comporta anche come captatore di fulmini • Il sostegno inteso come parte integrante del fabbricato si comporta, nei riguardi di questo, come captatore di fulmini 10/26/2021 Antenne e Fulmini 3

Protezione contro i fulmini • La protezione contro i fulmini viene studiata dal Comitato elettrotecnico italiano ( ente normatore ) che ha emesso al riguardo una serie di Norme – 81 -1 protezione di strutture contro i fulmini – 81 -3 elenco dei Comuni – 81 -4 valutazione del rischio 10/26/2021 Antenne e Fulmini 4

Filosofia della Norma • Non è possibile proteggere al 100% una struttura contro i fulmini • Calcolare la probabilità di fulminazione di una struttura e confrontarla con il numero di fulmini sopportabili • Prendere provvedimenti se la probabilità di fulminazione è maggiore del numero di fulmini sopportabile 10/26/2021 Antenne e Fulmini 5

Tipi di strutture • Ordinarie • Non ordinarie – Di notevole altezza ( > 60 m. ) – Con rischio di esplosione – Con rischio di rilascio di sostanze pericolose – Con impianti interni sensibili – Provvisorie o particolari 10/26/2021 Antenne e Fulmini 6

Procedure della Norma • La Norma CEI 81 -1 presenta una procedura di calcolo semplificata • La Norma CEI 81 -4 presenta una procedura di calcolo analitica 10/26/2021 Antenne e Fulmini 7

Applicabilità alle strutture • La Norma CEI 81 -1 può essere applicata nel caso che: – La struttura sia ordinaria – La struttura non sia un ospedale – Il terreno presenti una resistività superficiale superiore a 5 k. W*m e non sia previsto un costante ed elevato numero di persone nelle vicinanze dei dispersori 10/26/2021 Antenne e Fulmini 8

La Norma CEI 81 -4 può essere applicata sempre 10/26/2021 Antenne e Fulmini 9

Danni prodotti dal fulmine • Perdita di vite umane • Perdita di patrimonio artistico o culturale insostituibile • Perdita di un servizio pubblico essenziale • Danno economico 10/26/2021 Antenne e Fulmini 10

Perdita di vite umane • A causa di incendio – Per fulminazione diretta – Per scariche laterali dovute a sovratensioni dirette o indirette • A causa di tensioni di passo e contatto – Per sovratensioni di origine diretta o indiretta 10/26/2021 Antenne e Fulmini 11

Perdita di patrimonio artistico • A causa di incendio – Per fulminazione diretta – Per scariche laterali dovute a sovratensioni dirette o indirette 10/26/2021 Antenne e Fulmini 12

Perdita di servizio pubblico • A causa di incendio – Per fulminazione diretta – Per scariche laterali dovute a sovratensioni dirette o indirette • Per andata fuori servizio degli apparati – Per sovratensioni di origine diretta o indiretta 10/26/2021 Antenne e Fulmini 13

Danno economico • A causa di incendio – Per fulminazione diretta – Per scariche laterali dovute a sovratensioni dirette o indirette • A causa di tensioni di passo e di contatto – Per sovratensioni di origine diretta o indiretta in presenza di animali 10/26/2021 Antenne e Fulmini 14

Parametri caratteristici • I parametri sono vari e diversi generalmente per la norma 81 -1 e per la norma 81 -4 • Due parametri sono peraltro comuni alle due norme: – Area di raccolta della struttura – Condizioni all’intorno della struttura (coefficiente ambientale) 10/26/2021 Antenne e Fulmini 15

Origine dell’area di raccolta Nuvole 10/26/2021 Antenne e Fulmini Terreno 16

Origine dell’area di raccolta Nuvole 10/26/2021 Antenne e Fulmini Terreno 17

Area di raccolta • La Norma CEI 81 -1 stabilisce il valore dell’area in funzione – Delle dimensioni del fabbricato in pianta – Dell’altezza del fabbricato 10/26/2021 Antenne e Fulmini 18

Area di raccolta di una struttura • E’ rappresentata dalla somma di: – Superficie in pianta della struttura – Superficie in pianta delimitata dalla linea esterna della struttura e da una linea posta a distanza dalla struttura pari a tre volte l’altezza della struttura stessa 10/26/2021 Antenne e Fulmini 19

Planimetria di una struttura composita 10/26/2021 Antenne e Fulmini 20

Area Ac della struttura bassa 10/26/2021 Antenne e Fulmini 21

Area Ac della torretta 10/26/2021 Antenne e Fulmini 22

Area di raccolta complessiva 10/26/2021 Antenne e Fulmini 23

Area di raccolta risultante 10/26/2021 Antenne e Fulmini 24

Coefficiente ambientale (C) Disposizione relativa della struttura In presenza di altre strutture di altezza maggiore o uguale C 0, 25 In presenza di altre strutture più basse 0, 5 Senza altre struttura entro la distanza di 3 H 1 Struttura isolata in cima a collina o montagna 2 10/26/2021 Antenne e Fulmini 25

Numero di fulmini che possono colpire la struttura ogni anno Nd = Nc * Ac * C Dove: Nc = numero di fulmini per km. quadrato/anno del Comune, ricavato da Norme CEI 81. 3 Ac = Area di raccolta in km. quadrati C = Coefficiente ambientale 10/26/2021 Antenne e Fulmini 26

Numero fulmini accettabili Na • Dipendono da: – Tipo di struttura – Rischio di incendio 10/26/2021 Antenne e Fulmini 27

Caratteristiche struttura – Tipo A: grandi alberghi, grandi locali spettacolo, grandi mercati, grandi musei – Tipo B: Civili, piccoli alberghi, prigioni, piccoli stabilimenti, uffici – Tipo C: Chiese, scuole, piccoli mercati, grandi stabilimenti, edifici agricoli – Tipo D: Piccoli locali di pubblico spettacolo, piccoli musei 10/26/2021 Antenne e Fulmini 28

Rischio di incendio • Si distingue in funzione del carico di incendio: – Ridotto: con carico di incendio minore di 20 kg/metro quadrato – Ordinario: con carico di incendio fra 20 e 45 kg/metro quadrato – Elevato: con carico di incendio superiore a 45 kg/metro quadrato 10/26/2021 Antenne e Fulmini 29

Numero di fulmini tollerabili Na Tipo struttura A Rischio ridotto 0, 05 Rischio ordinario 0, 005 Rischio elevato 0, 0005 B 0, 5 0, 005 C 1 0, 01 D 5 0, 05 10/26/2021 Antenne e Fulmini 30

Quando occorre il parafulmine • Il parafulmine occorre quando il numero di fulmini che possono colpire la struttura Nd supera il numero dei fulmini che sono accettabili su quella struttura Na Nd > Na 10/26/2021 Antenne e Fulmini 31

Casi di antenne • La presenza dell’antenna non altera l’area di raccolta • La presenza dell’antenna altera l’area di raccolta 10/26/2021 Antenne e Fulmini 32

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Coefficiente ambientale • C può aumentare se con la nuova altezza per l’antenna il fabbricato in questione passa da più basso delle strutture vicine a più alto • C può diminuire se il fabbricato passa da isolato a fabbricato con strutture vicine comprese entro 3 h 10/26/2021 Antenne e Fulmini 37

Casi quando l’antenna altera (non considerando il coefficiente ambientale) • Il fabbricato è dotato di impianto di protezione contro le scariche atmosferiche • Il fabbricato non è dotato di impianto di protezione contro le scariche atmosferiche 10/26/2021 Antenne e Fulmini 38

Con fabbricato dotato di LPS • Occorre connettere il sostegno al captatore posto in copertura con il più breve percorso possibile, utilizzando i conduttori ammessi per il parafulmine. • Occorre avvertire il cliente di far verificare da un progettista se con le nuove altezze occorra variare qualcosa nell’LPS esterno o interno 10/26/2021 Antenne e Fulmini 39

Fabbricato non dotato di LPS • Si presentano due casi – Eseguendo un calcolo di verifica risulta sempre che Nd < Na: non si fa niente – Se invece Nd > Na allora occorre proteggere dal fulmine il sostegno di antenna. Lo si collegherà a terra con le modalità di esecuzione di un impianto di parafulmine. 10/26/2021 Antenne e Fulmini 40

Materiali da utilizzare in impianti di parafulmine (captatori e calate) • Nastro • Acciaio sezione minima 30 x 2 mm. • Alluminio sezione minima 30 x 2 mm. • Rame sezione minima 20 x 2 mm. • Tondo o corda (non isolata) • Acciaio 50 mmq. • Alluminio 50 mmq. • Rame 35 mmq. 10/26/2021 Antenne e Fulmini 41

Dimensioni minime del dispersore Elettrodo dimensioni Acciaio zincato caldo Acciaio ramato Rame Piastra Spessore mm 3 - 3 Nastro Spessore mm Sezione mmq. 3 100 - 3 50 Tondo Sezione mmq. 50 - 35 Corda Diam filo mm Spesore 1, 8 50 - 1, 8 35 Picchetto a tubo Diam. esterno Spessore 40 2 - 30 3 Picchetto massiccio Diametro 20 15 15 Profilato Spessore mm Dim trasv mm 5 Antenne 50 e Fulmini - 5 50 10/26/2021 42

Attenzione alle calate • • Tenersi distanti da finestre Tenersi distanti da parti metalliche Tenersi distanti da impianti Attenzione ai fissaggi in modo da consentire la dilatazione • Proteggere meccanicamente ed isolare la calata fino a 3 m dal suolo 10/26/2021 Antenne e Fulmini 43

Attenzione ai dispersori • Evitare le tensioni di contatto isolando la calata fino a 3 metri dal suolo, o impedire l’accesso alla calata per mezzo di barriere • Evitare la tensione di passo aumentando la resistività superficiale del suolo all’intorno – Con asfalto di spessore 10 cm – Con ghiaia di spessore 20 cm 10/26/2021 Antenne e Fulmini 44

Valori della resistenza di terra • Secondo il DPR 547 del 27/04/1955 (sicurezza nei posti di lavoro) il valore deve essere non superiore a 20 Ohm • Secondo la norma CEI il valore deve essere coordinato con le protezioni in modo che la tensione di contatto non raggiunga valori pericolosi V=R. I 10/26/2021 Antenne e Fulmini 45

V=R. I • Dove – V = 50 V normalmente – V = 25 V in : • cantieri • locali uso medico • ricoveri animali – I = corrente di soglia del differenziale (da 30 a 1000 m. A cioè da 0, 03 a 1 A) – R può allora variare tra 25/1 = 1 ohm e 50/0, 03 = 1. 666 Ohm 10/26/2021 Antenne e Fulmini 46

Come ottenere una buona terra? • Dispersore verticale o picchetto • Dispersore orizzontale • Dispersore a piastra o a maglia • Plinti di fondazione Il valore dipende dalla resistività del terreno r 10/26/2021 Antenne e Fulmini 47

Calcolo della resistenza Rd • Resistenza di un dispersore verticale: Rd = rm / L rm = Resistività media del terreno in W. m L = lunghezza dell’elemento a contatto in m. 10/26/2021 Antenne e Fulmini 48

Calcolo della resistenza Rd • Resistenza di un dispersore orizzontale Rd = 2. rm / L rm = Resistività media del terreno in W. m L = lunghezza dell’elemento a contatto in m. 10/26/2021 Antenne e Fulmini 49

Calcolo della resistenza Rd • Resistenza di un sistema di elementi magliati Rd = rm / 4. r dove r = raggio del cerchio che circoscrive la maglia in m. 10/26/2021 Antenne e Fulmini 50

Calcolo della resistenza Rd • Ferri delle fondazioni Rd = rm / p. d dove d = V . 1, 57 essendo V il volume del calcestruzzo armato a contatto con il terreno di fondazione in metri cubi 3 10/26/2021 Antenne e Fulmini 51

Calcolo della resistenza Rd • Dispersore a piastre rm p Rd = 4 S dove S superficie di un lato della piastra a contatto con il terreno in metri quadrati 10/26/2021 Antenne e Fulmini 52

Resistenza Rt totale La resistenza totale è data dalla formula: 1 Rt = S i 1 Rd i Quando si può considerare che i vari elementi di Rt non si influenzino a vicenda, siano cioè distanti almeno il doppio della loro dimensione maggiore 10/26/2021 Antenne e Fulmini 53

Determinazione della resistività • Sulla base della natura del terreno • Da misura di resistività eseguita con il metodo Wenner ( a 4 sonde) • Da misure di resistenza applicando la formula al contrario 10/26/2021 Antenne e Fulmini 54

Resistività in funzione della natura del terreno ( valori in W. m) • • • Terreno paludoso Argille e marne Arenarie, gessi, scisti argillosi Calcare quarz. , granito, ghiaia Terreno sabbioso umido 100 • Calcare 150 • 10/26/2021 Terreno sabbioso secco Antenne e Fulmini 200 da 2 a 15 da 3 a 15 da 10 a 50 da 500 da 70 a da 100 a da 150 55 a

Resistività con il metodo Wenner a a a si infiggono 4 elettrodi alla stessa distanza a e si effettua la misura con lo strumento che fornisce una lettura diretta in W della resistenza R La resistività vale : r = 2 p a R 10/26/2021 Antenne e Fulmini (W. m) 56

Resistività con misura di resistenza con dispersore verticale rm = Rd. L con dispersore orizzontale rm = Rd. L/2 si effettua una misura di resistenza e si applica al contrario la formula per ricavare la resistività 10/26/2021 Antenne e Fulmini 57

Tipi di presa di antenna • Secondo Norma CEI 12 -43 – – Totalmente isolate Semi isolate Non isolate con elemento di protezione Non isolate senza elemento di protezione • Tranne che per le prese isolate il connettore esterno della presa, connesso allo schermo del coassiale, deve essere collegato a terra con resistenza inferiore a 5 W 10/26/2021 Antenne e Fulmini 58

Messa a terra e collegamenti equipotenziali • Si omette quando si utilizzano prese totalmente isolate e componenti elettrici di classe II • Il collegamento va effettuato in corrispondenza del terminale di testa • Vanno collegati con sezione almeno 4 mmq: • I conduttori esterni dei cavi coassiali • Gli involucri metallici che contengono apparecchiature alimentate da rete 10/26/2021 Antenne e Fulmini 59

Grazie dell’attenzione 10/26/2021 Antenne e Fulmini 60