Impiantistica e Antincendio

Impianto parafulmine: struttura e funzionamento

Come funziona un impianto parafulmine? Struttura, progettazione, obblighi legati alla normativa e schema

L’impianto parafulmine è un sistema di protezione e prevenzione contro violente scariche elettriche nell’atmosferica che si installa su edifici o strutture per proteggerle da possibili conseguenze negative scaturite da questi fenomeni naturali.

In questo approfondimento capiremo quali sono gli obblighi da rispettare secondo le normative vigenti, come è fatto un impianto parafulmine e come si progetta con il supporto di un software verifica scariche atmosferiche.

Cos’è e come funziona un impianto parafulmine?

Un impianto parafulmine è un sistema complesso, progettato per proteggere gli edifici e le strutture dall’impatto dannoso dei fulmini durante le tempeste elettriche. Esso è formato da diversi componenti che lavorano sinergicamente per garantire la sicurezza.

Al centro di questo sistema si trova il parafulmine, noto anche come terminale o terminale aereo, una struttura metallica, solitamente un’asta o una punta, montata sulla cima dell’edificio o sul tetto. La funzione principale del parafulmine è quella di attrarre i fulmini e fornire loro un percorso alternativo, scaricandoli verso il suolo. I conduttori di collegamento, spesso realizzati in rame o acciaio zincato, sono collegati al parafulmine e guidano la corrente del fulmine verso il sistema di messa a terra. Quest’ultimo è costituito da elettrodi di terra e altri dispositivi che conducono la corrente del fulmine nel terreno, dove viene dissipata in modo sicuro.

Inoltre, il sistema può includere dei terminali pneumatici progettati per ridurre il rischio di danni causati dall’elettricità statica accumulata durante i temporali. L’obiettivo primario di un impianto parafulmine è fornire un percorso a bassa resistenza per la corrente del fulmine, riducendo così il rischio di danni strutturali, incendi e lesioni alle persone all’interno dell’edificio.

La struttura di un impianto parafulmine

Un impianto parafulmine comprende l’insieme di dispositivi necessari per la protezione sia esterna che interna degli oggetti. La protezione esterna opera attraverso dispositivi posizionati nelle vicinanze o direttamente sugli oggetti, che indirizzano l’elettricità del fulmine verso l’impianto di messa a terra. Questi dispositivi includono conduttori metallici, spesso in acciaio zincato o rame, che formano una gabbia di Faraday a maglie larghe attorno ai comignoli, ai tubi di ventilazione o alle cupole di illuminazione. Le aste di intercettazione connesse a queste strutture conducono la corrente elettrica del fulmine ai conduttori sulle pareti dell’edificio, che a loro volta la indirizzano all’impianto di messa a terra per dissipare l’elettricità nel suolo. È importante che i tubi verticali delle antenne del tetto siano collegati all’impianto parafulmine tramite tratte brevi.

La protezione interna è composta da dispositivi che limitano gli effetti della corrente e dei campi elettrici e magnetici dei fulmini sulle strutture metalliche, sugli impianti elettrici ed elettronici all’interno dell’edificio. Il collegamento equipotenziale del sistema parafulmine impedisce gli sbalzi di tensione durante la scarica del fulmine, collegando l’impianto con parti degli impianti elettrici attraverso dispositivi di protezione dalle sovratensioni.

Per proteggere gli impianti ad alta tensione, si installano scaricatori nel sistema di distribuzione elettrica. Tuttavia, se sono presenti impianti e apparecchiature elettroniche sensibili, è necessario integrare la protezione con dispositivi in grado di mantenere le sovratensioni a livelli sicuri per evitare danni a impianti di misurazione, controllo e regolazione, nonché ad apparecchiature come sistemi di riscaldamento, climatizzazione, allarmi e computer.

Impianti parafulmini: progettazione e obbligo

L’articolo 84 del D.L.gs 81/2008 obbliga il datore di lavoro a provvedere affinché gli edifici, gli impianti, le strutture e le attrezzature siano protette dagli effetti dei fulmini, secondo le norme tecniche. La valutazione del rischio da fulmini è un obbligo legislativo anche per tutte quelle attività soggette al controllo dei Vigili del Fuoco la cui norma tecnica verticale prevede la protezione dalle scariche atmosferiche (biblioteche e archivi, musei, distribuzione stradale GPL, ecc.).

Per eseguire una corretta progettazione di un impianto parafulmine è opportuno eseguire prima la valutazione del rischio fulminazione. Ti consiglio, a tal proposito, di affidarti ad un software verifica scariche atmosferiche che ti consente di valutare il rischio, di definire quello potenziale delle strutture e di scegliere in maniera semplice e mirata le misure di protezione dai fulmini direttamente su strutture, zone, linee o impianti.

Un impianto parafulmine efficiente è composto da una protezione esterna (parafulmine/messa a terra) e da una protezione interna (limitatori di sovratensioni). La progettazione deve essere attenta e metodica ed è importante tenere in considerazione diverse variabili:

  • la posizione geografica dell’edificio e il rischio di fulmini nell’area;
  • la tipologia dell’edificio e le attività svolte all’interno;
  • le caratteristiche delle apparecchiature elettriche presenti nell’edificio.

Impianto parafulmine casa

L’installazione di un parafulmine nelle abitazioni private non è un obbligo, ma è una prassi molto consigliata per scongiurare problemi più o meno importanti causati dalle scariche atmosferiche. L’installazione viene fatta sul tetto poiché è la parte più in alto da cui si può intercettare il fulmine prima che si abbatta sulla dimora.

Se invece di una casa indipendente, siamo di fronte ad un caso particolare come quello condominiale, la situazione è ancora più delicata. In un condominio c’è sempre un via vai di figure diverse (oltre i condomini ci possono essere tante altre figure di passaggio), per questo è indispensabile una valutazione del rischio scariche atmosferiche e l’adozione di adeguate misure di protezione. Anche gli amministratori di condominio, quindi, in linea con il testo unico della sicurezza e della norma CEI EN 62305-2, dovranno provvedere alla redazione della valutazione del rischio fulminazione. I danni causati da un fulmine potrebbero essere molteplici e di varia entità: danni strutturali, danni agli impianti elettrici, incendi, danni alle persone, ecc.

È fondamentale, in questi casi, affidarsi a strumenti professionali specifici come il software verifica scariche atmosferiche.

 

Come fare un impianto parafulmine? La progettazione di un impianto esterno

Un impianto parafulmine è composto da diversi componenti:

  • elemento di captazione: solitamente è una struttura metallica come un’asta singola o a più aste collegate che attira il fulmine su di sé;
  • conduttore di discesa: un conduttore di adeguata sezione trasferisce l’energia scaricata verso il terreno. Si utilizzano comunemente barre d’acciaio zincato o trecce di cavi di dimensioni adeguate;
  • dispersore a terra: è progettato in base alle caratteristiche del terreno, facilitando la dispersione dell’energia.

La posizione dei captatori si individua grazie ad uno dei seguenti metodi: della maglia, dell’angolo di protezione, della sfera rotolante. Tutti e 3 i metodi possono essere utilizzati per il dimensionamento del sistema di protezione dai fulmini.

Il metodo della maglia

Il metodo della maglia è adatto alla protezione di superfici piane. La maglia protegge l’intera superficie se vengono soddisfatte le seguenti condizioni:

  • i captatori sono posizionati su linee di gronda, sporgenze o linee di colmo del tetto, se l’inclinazione del tetto supera 1/10;
  • il lato di magliatura della rete di captazione è inferiore al limite;
  • la rete di captazione è sistemata in modo tale che la corrente di fulmine incontri almeno due percorsi metallici differenti fino a disperdersi;
  • nelle strutture con rischio esplosione nessun corpo metallico presente nella struttura da proteggere sporge al di fuori del volume protetto dai captatori;
  • i conduttori di captazione seguono percorsi brevi e rettilinei.

Il metodo dell’angolo di protezione

Questo metodo è adatto a superfici che presentano una forma semplice, comporta limiti nell’altezza del sistema di captatori. Il volume protetto da un’asta verticale viene generato dal semi angolo il quale è dipendente dal livello di protezione e dall’altezza del captatore.

Metodo della sfera rotolante

Il metodo della sfera rotolante è ampiamente impiegato per individuare i punti più vulnerabili agli impatti dei fulmini. Qui vengono posizionati dispositivi di captazione per proteggere gli elementi strutturali, catturando e indirizzando il fulmine verso terra. Se l’edificio è dotato di componenti o rivestimenti metallici come tetti in lamiera o facciate, essi possono essere integrati come parte naturale del sistema parafulmine esterno, rispettando le normative vigenti. Questa integrazione consente significativi risparmi nell’installazione del sistema parafulmine.

Schema di un impianto parafulmine

I conduttori di captazione da installare sul tetto possono essere d’acciaio zincato, oppure di alluminio o di rame. I conduttori vengono posizionati lungo il perimetro del tetto, ad una certa distanza grazie a morsetti speciali. Il collegamento per la messa a terra dell’organo di captazione viene eseguito con un conduttore (discesa) che disegna una curva in modo da non causare scariche.
Ogni edificio deve avere almeno 2 discese verso terra, posizionate in modo tale che un ostacolo improvviso non possa chiudere il circuito verso terra.

Quando si abbatte un fulmine sulle parti del circuito di protezione, queste assumono una tensione molto elevata (riferita al suolo o a una qualsiasi massa metallica interna all’edificio). Così tra la rete di protezione e le altre strutture si verifica una elevata differenza di tensione. Un edificio totalmente “ingabbiato” in una struttura conduttrice collegata con dispersori in diretto contatto con il suolo, è presumibilmente difeso contro una possibile scarica di un fulmine.

Di seguito ti propongo uno schema di un impianto parafulmine.

Schema impianto parafulmine

Impianto parafulmine: la normativa

Nell’ottobre del 1984 è stata pubblicata la prima edizione della norma CEI 81-1, intitolata “Protezione di strutture contro i fulmini“. Essa introdusse, nell’appendice G, un metodo per valutare se fosse necessario adottare misure di protezione per una determinata struttura. Tale valutazione si limitava a calcolare il potenziale numero di fulmini che avrebbero potuto colpire la struttura in questione e confrontarlo con un valore tollerabile predefinito, in base alla sua destinazione d’uso.

Nel 1990, è stata pubblicata la norma CEI 81-3: “Valori medi del numero dei fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato dei Comuni d’Italia, in ordine alfabetico“. Questa norma, successivamente aggiornata nel 1994 e nel 1999, forniva i valori ceraunici (cioè il numero di fulmini per chilometro quadrato per anno) per tutte le regioni d’Italia. Tale valutazione era basata su una mappa elaborata utilizzando dati storici, principalmente forniti da enti come la RAI e l’ENEL, che monitoravano le statistiche relative al numero di fulmini che colpivano le antenne e i tralicci sul territorio nazionale.

Nel 1996 è stata pubblicata la norma CEI 81-4: “Protezione delle strutture contro i fulmini – Valutazione del rischio dovuto al fulmine“. Questa normativa, sebbene fosse stata definita “sperimentale” dalla CEI stessa, introdusse un metodo più avanzato per valutare il rischio derivante dai fulmini. Questo permetteva una selezione più accurata delle misure di protezione da adottare, ampliando così le opzioni rispetto al metodo precedentemente suggerito dalla CEI 81-1.

Nel 2002, fu è stata la prima edizione della guida CEI 81-8: “Guida d’applicazione all’utilizzo di limitatori di sovratensioni sugli impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione”.

Successivamente, nel 2006, il CEI ha pubblicato la prima edizione della serie normativa EN 62305, formata da quattro parti. La nuova serie normativa rivoluzionava il settore riguardante il tema della protezione dei fulmini e abroga norme storiche quali la CEI 81-1 e la CEI 81-4.

Normativa recente sulla protezione dai fulmini

A febbraio del 2013 è entrata in vigore la CEI 81-2, principalmente per i professionisti del settore delle verifiche sugli impianti di protezione dalle scariche atmosferiche, come definito dal Ministero dello Sviluppo Economico ai sensi del d.p.r. 462/01. Questa guida descrive le attività necessarie per condurre tali verifiche, prendendo spunto e rielaborando le indicazioni già presenti nella CEI 81-10/3 (EN 62305-3).

Nel marzo del 2013, il CEI ha pubblicato la seconda edizione della norma CEI 81-10 (EN 62305), integrata con numerose note esplicative dal Comitato Nazionale 81. Questa nuova edizione introdusse diverse novità rispetto alla prima edizione del 2006.

Nel luglio del 2013, ha visto la luce la CEI 81-28, intitolata “Guida alla protezione contro i fulmini degli impianti fotovoltaici“. Questo documento aveva lo scopo di fornire indicazioni su quando, dove e come implementare misure di protezione per i campi fotovoltaici collegati alla rete elettrica del distributore (escludendo i campi stand-alone), così come per quelli installati su edifici (come tetti, facciate, parapetti, ecc.) e su altre strutture come serre, pergole, tettoie, e barriere acustiche.

Pochi mesi dopo, a febbraio del 2014, sono state pubblicate contemporaneamente la guida CEI 81-29, intitolata “Linee guida per l’applicazione delle Norme CEI EN 62305“, e la guida CEI 81-30, intitolata “Protezione contro i fulmini – Reti di localizzazione fulmini (LLS) – Linee guida per l’impiego di sistemi LLS per l’individuazione dei valori di NG“.

 

 

 

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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