La funzione principale di un sistema di protezione contro i fulmini isolato è quella di intercettare la scarica secondo il principio di Beniamino Franklin, scaricarla lungo l’edificio e trasmetterla al suolo in sicurezza. Al fine di evitare pericolose scariche elettriche tra le parti del sistema di protezione contro i fulmini esterna e le parti conduttrici all’interno della struttura (apparecchiature elettriche ed elettroniche, tubi, condotti di ventilazione, ecc.) in caso di fulminazione diretta, è indispensabile mantenere la distanza di sicurezza s durante la progettazione e l’installazione del sistema di protezione contro i fulmini. La distanza di sicurezza s va calcolata secondo la sezione 6.3 della norma IEC 62305-3 (EN 62305-3).
Tuttavia, è spesso impraticabile mantenere la distanza di sicurezza nelle strutture nuove e in quelle esistenti. Per motivi estetici, l’architettura moderna spesso non consente di utilizzare distanziali in vetroresina come sostegno della calata verso terra. Nei moderni impianti industriali, il tetto è spesso l’ultimo livello di installazione di attrezzature quali impianti di ventilazione e di condizionamento dell’aria, antenne, sistemi di tubazioni e passerelle portacavi. In questo contesto, è indispensabile rispettare l’impianto di protezione contro i fulmini e mantenere le necessarie distanze di sicurezza. La fulminazione diretta delle strutture sporgenti al di sopra del tetto può essere evitata se i captatori sono dimensionati in base al metodo della sfera rotolante e se sono posizionati in modo ideale. Queste strutture sono tipicamente collegate alle attrezzature tecniche dell’edificio. Non è facile scaricare a terra della corrente di fulmine, mantenendo una sufficiente distanza di sicurezza s e garantire al contempo la qualità estetica dell’edificio. I conduttori HVI (High Voltage Insulation, isolamento ad alta tensione) sono la soluzione ideale.
Distanza di sicurezza
Il calcolo della distanza di sicurezza costituisce la base per la decisione se e quale conduttore HVI può essere utilizzato per l’installazione. Di conseguenza, la progettazione di un sistema di protezione dai fulmini isolato si basa sulla distanza di sicurezza. Per essere in grado di adottare le opportune misure di protezione, la distanza di sicurezza deve essere calcolata già in fase di progettazione. Il Capitolo 5.6 fornisce una descrizione dettagliata delle varie opzioni di calcolo per la determinazione della distanza di sicurezza. La lunghezza assoluta del conduttore è determinante per il calcolo della distanza di sicurezza, in particolare in caso di conduttori HVI. Secondo la norma CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3), la distanza di sicurezza s per evitare scariche incontrollate viene calcolata come segue:
s = Distanza di sicurezza
ki = Dipende dalla classe di LPS selezionata
kc = Dipende dalla corrente di fulmine che fluisce attraverso le calate
km = Dipende dal materiale di sicurezza elettrico
l = lunghezza in metri, lungo l’organo di captazione o della calata, dal punto nel quale deve essere calcolato la distanza di sicurezza, fino al prossimo nodo equipotenziale.
La distanza di sicurezza viene determinata mediante la lunghezza (l) del conduttore, la classe di LPS (ki) la distribuzione della corrente di fulmine alle varie calate (kc) e il fattore del materiale (km).
Progettazione e principio di funzionamento della conduttura HVI
Il principio di base delle calate isolate resistenti all’alta tensione è che un conduttore che porta una corrente di fulmine viene rivestito con materiale isolante per garantire la necessaria distanza di sicurezza s dalle altre parti conduttrici della struttura dell’edificio, linee elettriche e gasdotti. In linea di principio, un conduttore isolato resistente all’alta tensione deve soddisfare i seguenti requisiti se viene usato per prevenire situazioni di prossimità inammissibile:
sufficiente resistenza elettrica di isolamento in caso di impulsi di tensione di fulmine lungo tutta la conduttura HVI
prevenzione delle scariche di superficie
sufficiente capacità di condurre la corrente, grazie ad una sufficiente sezione della calata
collegamento della calata al captatore (asta di captazione, conduttore di captazione, ecc.) in grado di trasportare la corrente di fulmine
collegamento al dispersore o al sistema equipotenziale
Se certe condizioni al contorno riguardo l’alta tensione sono soddisfatte, la distanza di sicurezza s può essere mantenuta rivestendo il conduttore con materiali isolanti ad elevata resistenza dielettrica. Tuttavia, bisogna prevenire possibili scariche di superficie. Questo problema non può essere risolto utilizzando un conduttore rivestito con materiali isolanti. Le scariche di superficie tra punti vicini (ad es. tra i supporti di un conduttore metallico di terra e il punto di alimentazione) che possono portare a una scarica disruptiva generale in superficie per una notevole lunghezza del conduttore, possono verificarsi già in caso di impulsi a tensione relativamente bassa.
Le aree in cui il materiale isolante, il metallo (ad alto potenziale di tensione o a terra) e l’aria coincidono sono punti critici, in cui possono verificarsi delle scariche di superficie. Questo ambiente è molto sollecitato in quanto può verificarsi una scarica di superficie e la resistenza elettrica può essere notevolmente ridotta. Bisogna attendersi una scarica di superficie quando la componente normale del campo elettrico E (verticale rispetto alla superficie del materiale isolante) supera la tensione di innesco della scarica di superficie, mentre le componenti tangenti del campo elettrico (parallele alla superficie del materiale isolante) accelerano la propagazione della scarica di superficie (Figura 5.2.4.1).
Figura 5.2.4.1
Formazione di una scarica in superficie su una calata isolata senza rivestimento speciale
La tensione di innesco della scarica di superficie definisce la resistenza dell’intero sistema di isolamento e corrisponde a una tensione di fulmine compresa tra 250 e 300 kV per questo tipo di sistemi.
Cavi coassiali con guaina semiconduttiva
Il cavo coassiale a conduttore singolo sviluppato specificamente (conduttura HVI) permette di evitare la scarica di superficie e scaricare in modo sicuro la corrente al suolo (Figura 5.2.4.2). Le calate isolate con il controllo del campo attraverso una guaina semiconduttiva prevengono la scarica di superficie influenzando in modo specifico il campo elettrico nella zona terminale. Pertanto la corrente viene trasportata entro il cavo speciale e viene scaricata in sicurezza, mentre viene al contempo mantenuta la necessaria distanza di sicurezza s. Si deve osservare che il campo magnetico che circonda la conduttura interna che trasporta la corrente non viene influenzato. Ottimizzando il controllo del campo si è creata una zona terminale del conduttore appositamente adattata. La lunghezza di questa zona terminale dipende dal tipo di conduttura HVI. Questo terminale speciale inizia nel punto di alimentazione (collegamento con il sistema di captazione) e termina con l’elemento di collegamento equipotenziale a una distanza definita (Figura 5.2.4.3).
Figura 5.2.4.2
Componenti di un conduttura HVI Figura 5.2.4.3
Principio di funzionamento di un terminale / controllo di campo
In base alla distanza di sicurezza s necessaria, la massima lunghezza Lmax di tale calata isolata può essere calcolata come segue:
Le condutture HVI sono state adattate per soddisfare le sempre crescenti esigenze dell’ambiente di installazione. Sono disponibili tre tipi di condutture HVI:
conduttura HVI leggera DEHNcon-H
conduttura HVI lunga
conduttura HVI di potenza
Ciascuno di questi tipi di condutture HVI (Figura 5.2.4.4) presenta caratteristiche e spessori diversi e quindi diversi requisiti di installazione. Le condutture HVI sono disponibili con guaina nera e grigia. La guaina grigia aggiuntiva consente un’installazione più estetica della conduttura HVI sul rispettivo edificio. I parametri più importanti delle condutture HVI sono elencate nella Tabella 5.2.4.1.
Le condutture HVI soddisfano i requisiti della norma IEC 62561-2 (EN 62561-2). In seguito saranno descritte in dettaglio le diverse tipologie di condutture HVI.
Conduttura HVI leggera (s ≤ 0,45 m in aria, s ≤ 0,9 m nel caso di materiale solido)
Tubazioni, impianti elettrici e informatici, nonché i sistemi fotovoltaici sono distribuiti su larga scala in tutta la superficie del tetto, a prescindere dal rischio di eventuali fulmini. A causa di questa situazione di montaggio e delle dimensioni dell’edificio, è quasi impossibile mantenere la distanza di sicurezza per mezzo di conduttori non isolati. Tuttavia, secondo la norma, è di importanza fondamentale interconnettere con coerenza il sistema di captazione e mantenere allo stesso tempo le distanze di isolamento.
La conduttura HVI leggera è un sistema per il mantenimento della distanza di sicurezza in caso di sistemi di captazione interconnessi su tetti piani. L’isolamento della conduttura HVI leggera, resistente all’alta tensione, impedisce le scariche di superficie incontrollate, ad esempio attraverso la copertura del tetto verso le parti elettriche o metalliche sottostanti.
Questo sistema differisce significativamente dalle normali condutture HVI, in quanto non viene effettuato alcun collegamento diretto (nessuna terminazione) alla linea equipotenziale dell’edificio. La conduttura HVI leggera (zona di adattamento) viene collegata alla parte inferiore del palo di sostegno tramite dei supporti metallici conduttori, facilitando così l’installazione (Figura 5.2.4.5).
Figura 5.2.4.5
Protezione di un sistema PV con conduttura HVI leggera
È altrettanto importante utilizzare per il calcolo della distanza di sicurezza la lunghezza effettiva della conduttura HVI leggera. In questo contesto, bisogna rispettare anche la lunghezza del conduttore al palo di sostegno fino alla piastra di collegamento (dell’asta di captazione).
DEHNcon-H (s ≤ 0,45 m in aria, s ≤ 0,9 m nel caso di materiale solido)
In particolare negli edifici residenziali e negli edifici bassi, può essere problematico installare conduttori nudi non isolati, a causa della prossimità di altre strutture. In questo caso, è di solito poco pratico mantenere sempre le necessarie distanze di isolamento. In aggiunta alla norma sulla protezione contro i fulmini CEI EN 62305 (CEI 81-10), anche la norma CEI EN 60728-11 (CEI 100-126), che richiede l’integrazione, se possibile, delle strutture portanti delle antenne nell’impianto diprotezione contro i fulmini degli edifici, fornisce informazioni sulle distanze di isolamento. La conduttura DEHNcon-H è la soluzione ideale per questo scopo.
A seconda del campo di applicazione, sono disponibili due tipi di condutture DEHNcon-H (pre-assemblate):
la conduttura leggera DEHNcon-H, HVI I
la conduttura leggera DEHNcon-H, HVI III
La conduttura HVI I leggera DEHNcon-H viene utilizzato se i captatori sono collegati direttamente ai dispersori dell’edificio (Figura 5.2.4.6). La conduttura HVI III leggera DEHNcon-H, con una terminazione da stabilire sul posto viene utilizzato nel caso in cui i captatori vanno collegati ad altri componenti (come per esempio il collegamento alla gronda). La distanza di sicurezza al punto di connessione è s ≤ 0,175 m in aria oppure s ≤ 0,35 in caso di materiale solido (Figura 5.2.4.7).
Figura 5.2.4.6
Collegamento di una conduttura DEHNcon-H (conduttura HVI leggera I) all’impianto di messa a terra Figura 5.2.4.7
Protezione di un edificio residenziale con conduttura DEHNcon-H (conduttura HVI leggera I)
Condutture HVI (s ≤ 0,75 m in aria, s ≤ 1,5 m nel caso di materiale solido)
La conduttura HVI standard offre una vasta gamma di opzioni di installazione. Per esempio, protegge contro le fulminazioni dirette le grandi strutture montate sul tetto, le antenne e i tralicci, nonché le apparecchiature informatiche. Inoltre questa conduttura può essere collegato al sistema dei dispersori. Se questo non è necessario, può essere collegata ai normali impianti di protezione contro i fulmini (anello conduttore ad anello isolato o sollevato). A seconda del campo di applicazione, sono disponibili due tipi di condutture (pre-assemblate):
conduttura HVI I
conduttura HVI III
La conduttura HVI I viene utilizzata se i captatori della protezione esterna sono collegati direttamente ai dispersori dell’edificio (Figura 5.2.4.8).
Figura 5.2.4.8
Protezione di un impianto a biometano con una conduttura HVI I
La conduttura HVI III con una terminazione fissa e un’altra da stabilire sul posto viene usata di solito quando la lunghezza totale non può essere esattamente determinata in fase di progettazione. È utilizzata anche se, ad esempio, alcune parti della struttura da proteggere sono collegate tra loro e al al sistema dei dispersori dell’edificio tramite una conduttore ad anello isolato o sospeso (Figura 5.2.4.9).
Figura 5.2.4.9
Posa di una conduttura HVI III con terminale
È necessario il collegamento al sistema equipotenziale dell’edificio (collegamento equipotenziale funzionale) per stabilire il terminale della conduttura HVI.
Conduttura HVI long (s ≤ 0,75 m in aria, s ≤ 1,5 m nel caso di materiale solido)
A causa della situazione non ben definita e soggetta a cambiamenti, l’esatta lunghezza delle condutture HVI per edifici nuovi o in ristrutturazione spesso può non essere definita al momento della progettazione del sistema di protezione dai fulmini. Pertanto, la conduttura HVI long può essere montata in cantiere ed è disponibile in bobine con una lunghezza di 100 m. L’installatore determina la lunghezza del conduttore, rimuove l’isolante e fissa i terminali in sito.
È necessario il collegamento al sistema equipotenziale dell’edificio (collegamento equipotenziale funzionale) per stabilire il terminale della conduttura HVI long.
Conduttura HVI power (s ≤ 0,9 m in aria, s ≤ 1,8 m nel caso di materiale solido)
La conduttura HVI power è il tipo di conduttura HVI resistente all’alta tensione isolata di maggior potenza. Rispetto alla conduttura HVI normale, permette di mantenere una distanza di sicurezza equivalente di 0,9 m in aria e 1,8 m nel caso di materiale solido. La conduttura power HVI e i relativi componenti sono collaudati per sopportare una corrente di fulmine fino a 200 kA (10/350 μs) e può quindi essere utilizzato per tutte le classi di LPS (I – IV).
Questo tipo di conduttura viene in particolare installata per edifici come ospedali, centri dati e sili, dove vanno mantenute grandi distanze di isolamento a causa delle grandi dimensioni dell’edificio; nello specifico, della sua altezza. Inoltre, esso consente una maggiore lunghezza del percorso verso i dispersori (Figura 5.2.4.10).
La conduttura è installata nel palo di sostegno. Un contatto a molla integrato stabilisce automaticamente un collegamento funzionale della zona terminale alla linea equipotenziale. Il palo di sostegno deve essere collegato al sistema equipotenziale funzionale della struttura.
Principio di funzionamento della zona terminale
Le elevate tensioni impulsive causano delle scariche sul materiale isolante se non vengono adottate ulteriori misure. Questo effetto è noto anche come scarica di superficie. Se viene superata la tensione di innesco della scarica di superficie, inizia una scarica superficiale che può facilmente creare archi elettrici della lunghezza di diversi metri. Per evitare le scariche di superficie, le condutture HVI sono dotate di una speciale guaina esterna che permette di scaricare le elevate tensioni impulsive di fulminazione ad un potenziale di riferimento. Per ragioni funzionali, viene stabilita una connessione nella zona terminale tra la guaina esterna semiconduttiva e il sistema equipotenziale dell’edificio (nessuna tensione di fulmine). Questo collegamento al sistema equipotenziale può essere effettuato ad esempio alle strutture installate sul tetto metallico situate entro il volume protetto dell’impianto di protezione contro i fulmini, alle parti collegate a terra della struttura dell’edificio o delle strutture portanti delle antenne che non conducono la tensione di fulmine, o al conduttore di protezione dell’impianto a bassa tensione. La Figura 5.2.4.3 mostra il principio funzionale di controllo del campo elettrico tramite la guaina semiconduttiva della conduttura HVI.
Non si possono installare parti conduttrici o collegate a terra, come supporti metallici dei conduttori, parti strutturali o armature, nella zona terminale (la zona compresa tra la testa e l’elemento di collegamento del sistema equipotenziale). La Figura 5.2.4.11 mostra la distanza di sicurezza s di forma cilindrica.
Sono disponibili condutture HVI nere e grige. Durante l’installazione degli elementi di collegamento delle condutture HVI è importante rimuovere correttamente l’isolante resistente all’alta tensione. Sono disponibili per questo scopo degli utensili di facile impiego.
Se si usa la conduttura HVI grigia (eccezione: conduttura HVI leggera), rimuovere la guaina grigia per circa 65 mm senza danneggiare la sottostante guaina nera della conduttura. Dopo di che è possibile rimuovere facilmente la guaina esterna e l’isolante PE per 35 mm con l’apposito utensile spellacavi HVI (Figura 5.2.4.12) che assicura di non danneggiare il conduttore di rame sottostante.
L’elemento di connessione viene poi avvitato sulla conduttura. Viene fissato per mezzo di due perni filettati e costituisce un contatto elettrico. Infine viene applicata alla conduttura una guaina termoretraibile autoadesiva per mezzo di un getto di aria calda. La guaina termoretraibile fornisce ulteriore protezione meccanica e protegge la parte terminale della conduttura dalle infiltrazioni di umidità, impedendo così la corrosione interna del conduttore di rame.
Installazione dell’elemento di collegamento EB
Deono essere installati gli elementi di collegamento EB a seconda del tipo di conduttura HVI, delle condizioni di installazione e della lunghezza della zona terminale, in funzione della distanza di sicurezza. Informazioni più dettagliate si possono trovare nelle relative istruzioni di installazione.
Se si usa una conduttura HVI grigia, la guaina grigia aggiuntiva va rimossa in modo da mettere in contatto la guaina semiconduttiva sottostante. Dopo di che può essere installato l’elemento di collegamento EB.
Uso di condutture HVI per la protezione delle strutture montate sul tetto
Le strutture elettriche e metalliche installate sul tetto superano il livello del tetto stesso e sono quindi esposte alle fulminazioni. A causa dei collegamenti conduttivi nella struttura dovute alle tubazioni, ai condotti di ventilazione e alle linee elettriche, possono entrare delle correnti parziali di fulmine all’interno dell’edificio. L’ingresso di correnti di fulmine parziali all’interno dell’edificio viene impedito collegando il sistema di captazione isolato alla calata anch’essa isolata, in modo da assicurare che l’intero impianto elettrico o le strutture metalliche sporgenti dal tetto si trovino all’interno del volume protetto. La corrente di fulmine viene portata oltre la struttura da proteggere e viene distribuita attraverso il sistema dei dispersori.
Installazione di condutture HVI sulle facciate
Non è facile integrare una calata mantenendo la necessaria distanza di sicurezza s e garantire al contempo la qualità estetica dell’edificio. In passato questo obiettivo si otteneva con del cavo tondo fissato da distanziatori DEHNiso. Tale distanza orizzontale spesso non è accettabile, pur essendo necessaria dal punto di vista tecnico. Le condutture HVI possono essere installate direttamente sulle facciate o all’interno di esse, permettendo così varie soluzioni progettuali. Questa tecnologia innovativa combina funzionalità e design e quindi è un aspetto importante dell’architettura moderna. Le conduttore HVI permettono di scaricare facilmente la corrente nel sistema dei dispersori, senza dover mantenere le distanze da parti metalliche ed elettriche.
Uso di condutture HVI per ricetrasmettitori
Le antenne degli impianti di telefonia mobile vengono installate spesso entro spazi in affitto sui tetti degli edifici. L’operatore dell’impianto di telefonia mobile e il proprietario dell’edificio generalmente si accordano sul fatto che l’impianto installato non deve presentare un rischio supplementare per l’edificio.
Per quanto riguarda la protezione contro i fulmini questo significa che in caso di fulminazione del traliccio radio non deve entrare alcuna corrente parziale da fulminazione all’interno dell’edificio, in quanto essa metterebbe in pericolo soprattutto gli impianti elettrici ed elettronici. Per questo motivo il traliccio radio va provvisto di un dispositivo di captazione isolato e di una calata isolata (Figura 5.2.4.13). Grazie a tale struttura, che è fissata al supporto dell’antenna, le aree esposte al vento sono ridotte al minimo (conduttura HVI integrata nel palo di supporto) e sono minimizzate anche le sollecitazioni meccaniche aggiuntive sul supporto dell’antenna (Figura 5.2.4.14).
Figura 5.2.4.13
Integrazione di un’antenna nell’esistente impianto di protezione contro i fulmini tramite conduttura HVI Figura 5.2.4.14
Conduttura HVI installata su un traliccio radio
Uso di condutture HVI per edifici con copertura morbida
A causa del rischio di incendio, i tetti di paglia e le coperture morbide presentano particolari difficoltà nell’installazione di un sistema di protezione contro i fulmini. In caso di impiego di siffatti materiali altamente infiammabili bisogna rispettare delle distanze di isolamento rispetto ad essi. Le condutture HVI sono adatte anche all’installazione su coperture morbide. La prevenzione degli inneschi incontrollati verso le installazioni è assicurata, in quanto la corrente di fulmine viene condotta separatamente all’impianto di terra. Inoltre questa soluzione risponde ai requisiti architettonici. Per ulteriori dettagli sulle coperture morbide si faccia riferimento al capitolo 5.1.5.
Uso di condutture HVI per impianti a rischio di esplosione
I fulmini che cadono sulle strutture e sull’ingresso delle linee di alimentazione, o in loro prossimità, possono danneggiare le strutture stesse o le persone e le apparecchiature in esse contenute, e possono anche provocare degli effetti nelle immediate vicinanze. Vi è un rischio particolarmente elevato nella lavorazione di sostanze infiammabili, come gas, vapori, nebbie o polveri che, quando sono mescolati con l’aria, possono formare una atmosfera infiammabile e provocare un’esplosione in presenza di una fonte di accensione. Dal punto di vista della protezione contro i fulmini, è necessario fornire informazioni più dettagliate su questo argomento per una corretta installazione dei sistemi di protezione. Secondo la normativa tedesca sulla salute e la sicurezza industriale (BetrSichV), l’operatore deve creare un documento sulla protezione contro le esplosioni, dove i rischi potenziali derivanti dalla persistenza ed espansione di atmosfere esplosive vengono valutate e definite in una pianificazione della zona a rischio di esplosione (Ex). Si distinguono le seguenti zone esplosive:
Zona 0
Luogo in cui un’atmosfera esplosiva consistente in una miscela di aria e sostanze infiammabili sotto forma di gas, vapore o nebbia è presente continuamente, per lunghi periodi o frequentemente
Zona 1
Luogo in cui un’atmosfera esplosiva consistente in una miscela di aria e sostanze infiammabili sotto forma di gas, vapore o nebbia ha la probabilità di essere presente di tanto in tanto durante il normale esercizio
Zona 2
Luogo in cui un’atmosfera esplosiva consistente in una miscela di aria e sostanze infiammabili sotto forma di gas, vapore o nebbia non ha molte probabilità di verificarsi durante il normale esercizio, e, qualora si verifichi, sia unicamente di breve durata
Zona 20
Luogo in cui un’atmosfera esplosiva sotto forma di nube di polvere combustibile nell’aria, è presente in permanenza, per lunghi periodi o frequentemente
Zona 21
Luogo in cui un’atmosfera esplosiva sotto forma di nube di polvere combustibile nell’aria, ha la probabilità di essere presente di tanto in tanto durante il normale esercizio
Zona 22
Luogo in cui un’atmosfera esplosiva sotto forma di nube di polvere combustibile nell’aria, non ha molte probabilità di verificarsi durante il normale esercizio, e, qualora si verifichi, sia unicamente di breve durata
La divisione della struttura in zone Ex permette di identificare le possibili fonti di innesco. Nella norma EN 1127-1 o nella norma tedesca TRBS 2152-3, un fulmine è definito come fonte di accensione di un’atmosfera esplosiva. Se un fulmine colpisce un’atmosfera esplosiva si verifica l’innesco. Le correnti elevate di distribuiscono dal punto colpito e possono generare scintille lungo il percorso di scarica. Le fonti di innesco collegate ai fulmini sono, ad esempio:
fusione al punto colpito
riscaldamento dei percorsi di scarica
scarica incontrollata se non viene mantenuta la distanza d’isolamento
tensioni indotte in cavi e linee
fulmini sulle linee che entrano atmosfere potenzialmente esplosive
Se sono installati dei sistemi di protezione dai fulmini sopra o entro una struttura per la quale sono definite delle zone con atmosfere potenzialmente esplosive, essi devono soddisfare i requisiti delle zone in questione. La suddivisione in zone richiesta per questo scopo è compresa nel documento sulla protezione contro le esplosioni secondo la legge tedesca sulla salute e la sicurezza industriale. Nei sistemi Ex con zone Ex 2 e 22, le atmosfere esplosive sono presenti solo in casi rari e imprevedibili. La persistenza di una atmosfera esplosiva suscettibile di ignizione e un fulmine si verifica raramente allo stesso tempo in queste zone. Pertanto in queste zone è consentita l’intercettazione di fulmini (scariche sul sistema di captazione). Tuttavia, le scariche incontrollate derivanti dal fatto che la distanza di sicurezza non viene mantenuta e il surriscaldamento dei percorsi di scarica non sono accettabili né ammessi nelle zone Ex. L’isolamento elettrico del sistema di protezione dai fulmini dalle parti conduttrici della struttura dell’edificio e l’isolamento rispetto alle linee elettriche nell’edificio impediscono le scariche elettriche e quindi prevengono la formazione di pericolose scintille nelle atmosfere potenzialmente esplosive. La conduttura HVI consente di mantenere la distanza di sicurezza e previene il surriscaldamento non ammissibile dei percorsi di scarica. In una calata isolata e resistente all’alta tensione, la corrente di fulmine viene trasportata direttamente al sistema dei dispersori, senza causare scariche elettriche. La conduttura HVI può essere installata direttamente accanto alle parti metalliche della struttura dell’edificio o agli impianti elettrici/elettronici (Figura 5.2.4.15). Se le correnti di fulmine passano attraverso la conduttura HVI, si verifica una differenza di potenziale nella guaina semiconduttiva esterna a causa della corrente di spostamento capacitivo a bassa potenza nei punti di terra che si trovano a una certa distanza. Tanto minore è la distanza tra gli speciali supporti del conduttore (sistema equipotenziale funzionale) e la guaina semiconduttiva, tanto minore sarà questo potenziale. Se si rispettano le istruzioni di installazione per la posa delle condutture HVI nelle zone Ex 1 e 2 oppure 21 e 22, si previene la scarica (arco elettrico) quando la corrente di fulmine passa attraverso il conduttore HVI. Tuttavia gli effetti degli impulsi elettromagnetici dovuti al fulmine non risultano ridotti. Due esempi di come installare le condutture HVI si trovano nelle Figura 5.2.4.16 e Figura 5.2.4.17.
Figura 5.2.4.15
Conduttura HVI installata su un sistema di misura e controllo Figura 5.2.4.16
Versione per l’impiego in aree pericolose 1, facciate metalliche Figura 5.2.4.17
Versione per l’impiego in aree pericolose 2, facciate metalliche
Uso di condutture HVI per impianti a biogas
Quando si pianificano misure di protezione contro i fulmini per un impianto di produzione di biogas, bisogna sviluppare un concetto di protezione antifulmine integrato. In questo contesto, specialmente la protezione dei fermentatori, post-fermentatori e vasche di fermentazione, che tipicamente sono costituiti da recipienti circolari di grande diametro, pone dei problemi. Una cupola (membrana) di materiale simile alla gomma viene collocata nella maggior parte dei casi sulla sommità del fermentatore. A causa del diametro e dell’altezza del fermentatore con la sua membrana, per proteggere l’intero fermentatore dalle scariche dirette devono essere installati dei sistemi di captazione di notevole altezza. In alternativa alle aste di captazione componibili, installate in prossimità di un fermentatore dotato di fondazioni adeguate, è possibile installare dei pali di captazione con conduttura HVI direttamente sul fermentatore (Figura 5.2.4.18). Questi captatori che integrano una conduttura HVI possono essere installate fino ad una lunghezza libera ≤ 8,5 m. Il palo di captazione può essere dotato di una o due condutture HVI. Il numero di condutture da installare dipende dalla lunghezza effettiva della conduttura e dalla distanza di sicurezza. Affinché le condutture HVI possano essere installati in aree esplosive, la guaina esterna della seconda conduttura deve essere inoltre collegata al sistema equipotenziale a distanza ≤ 1000 mm. Informazioni più dettagliate si trovano nelle specifiche istruzioni di installazione.
Figura 5.2.4.18
Protezione di un fermentatore a biogas con un conduttura HVI I
