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Calcolo del volume protetto con i terminali d'aria Early Streamer Emission (ESE): due modi validi con risultati identici

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Calcolo del volume protetto con i terminali d'aria Early Streamer Emission (ESE): due modi validi con risultati identici

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La protezione dai fulmini negli edifici è fondamentale per evitare danni personali, materiali ed economici. Un terminale aereo ad emissione precoce di corrente è un dispositivo ad alta tecnologia che risponde all'avvicinarsi di un fulmine, anticipando la cattura di altri elementi all'interno della sua zona di protezione, per condurre la corrente di scarica in modo sicuro verso la messa a terra. Per svolgere le loro funzioni, devono essere installati dopo aver calcolato il loro raggio di protezione in modo da proteggere gli elementi desiderati, operazione che può essere effettuata con due metodi diversi ma con risultati identici: quelli proposti dalla norma UNE21186 e dal Codice Tecnico delle Costruzioni (CTE). Tuttavia, un'interpretazione errata di quest'ultimo può essere pericolosa.

L'attuale Codice Tecnico dell'Edilizia (CTE) include, fin dalla sua pubblicazione nel 2006, una sezione (SUA 8) sulla protezione contro i fulmini, con un calcolo di base del rischio e una serie di istruzioni per l'installazione. Include anche un metodo per calcolare il volume protetto da un terminale ad aria Early Streamer Emission (ESE). Si tratta di un metodo grafico che si differenzia dal metodo di calcolo previsto dalla norma internazionale per questo tipo di parafulmine (UNE21186 - Protezione contro i fulmini): Lightning Protection with Early Streamer Emission lightning protection systems), dove viene proposto un metodo analitico mediante una formula.

Tuttavia, i risultati sono identici per qualsiasi scaricatore, altezza e livello di protezione. Non esiste un raggio di protezione secondo il Codice Tecnico dell'Edilizia (CTE) e uno diverso secondo la norma UNE21186, nonostante compaia in molte documentazioni e misurazioni commerciali. Questa confusione deriva dall'errata interpretazione del Codice Tecnico dell'Edilizia (CTE). Questa interpretazione errata, tuttavia, è pericolosa, in quanto presuppone che la protezione antifulmine sia massima a livello del tetto, il che non è vero, e può quindi lasciare senza protezione aree particolarmente vulnerabili.

Cosa dice il Codice Tecnico dell'Edilizia (CTE)

La confusione sulle apparenti differenze tra i due metodi ha origine nel punto B.1.1.2 della SUA 8 del Codice Tecnico delle Costruzioni (CTE), che recita:

a) Sotto il piano orizzontale situato 5 metri sotto il punto, il volume protetto è quello di una sfera il cui centro è situato sulla verticale di un punto a distanza D e il cui raggio è:

R = D+ΔL

dove

R è il raggio della sfera in metri che definisce l'area protetta.

Questo R viene confuso con il raggio di protezione quando, come spiegato, è il raggio della sfera che definisce il volume protetto. Si guarda solo alla formula, ignorando la frase che la introduce e quella che la segue nella parte b:

b) al di sopra di questo piano, il volume protetto è quello di un cono definito dal punto di prelievo e dal cerchio di intersezione tra questo piano e la sfera.

Inoltre, questo R viene preso come raggio per qualsiasi altezza, come se il volume protetto fosse un cilindro attorno all'asse dello scaricatore. Ovviamente non è così. Al punto b) è chiaro che al di sopra di h=5 m il volume protetto è un cono. E, come indicato al punto a), al di sopra di tale piano è una sfera.

Cosa dice la norma UNE21186

La norma UNE21186 - Protezione contro i fulmini: Sistemi di protezione contro i fulmini a emissione di correnti precoci specifica un metodo analitico per il calcolo del volume protetto utilizzando la seguente formula:

Il risultato dell'applicazione di questa formula è identico al metodo grafico del Codice Tecnico delle Costruzioni (CTE), con un'unica eccezione: la norma considera non protetti gli oggetti che si trovano a meno di 2 metri (in altezza) dal parafulmine, ma il Codice Tecnico delle Costruzioni (CTE) non riporta questa indicazione.

Secondo la norma UNE21186, inoltre, il calcolo del raggio di protezione non può essere applicato a tempi di anticipo superiori a 60µs, anche se in laboratorio è stato ottenuto un risultato superiore.

Quale raggio può proteggere un terminale ad aria ESE? Un esempio grafico

Il raggio di protezione di una PDC/un terminale ad aria ESE dipende dal suo tempo di anticipo, dal Livello di Protezione richiesto dalla struttura e dall'altezza del punto rispetto all'oggetto da proteggere. Per dislivelli inferiori a 5 metri, il raggio di protezione diminuisce molto rapidamente, per cui è necessario prestare particolare attenzione alla protezione di oggetti sul tetto e agli angoli dell'edificio.

Nell'esempio seguente, il calcolo del rischio ha determinato che l'edificio richiede il livello di protezione 3 (D = 45 m) e la distanza dal punto più lontano è di 57 metri. In base all'interpretazione errata, sarebbe necessario un parafulmine di ΔL = R-D = 57-45 = 13 m. Pertanto, sarebbe sufficiente un parafulmine di Δt = 15µs.

Ma questo non è ciò che specifica il Codice Tecnico delle Costruzioni (CTE). Il modo corretto di effettuare il calcolo con metodi grafici è il seguente:

"sfera il cui centro si trova sulla verticale della punta a una distanza D e il cui raggio è: R = D + ΔL"

Nella figura seguente è evidente che con lo scaricatore da 15µs l'edificio non è protetto; è necessario uno scaricatore con un tempo di anticipo maggiore, ad esempio 30µs:

La copertura del parafulmine è, come indicato nel Codice Tecnico delle Costruzioni (CTE), la sezione circonferenziale al suolo per h>5m, e un cono sopra questo piano.

Noi di Aplicaciones Tecnológicas consigliamo sempre di installare il terminale aereo in modo che si trovi a 6 metri di altezza dal tetto, per proteggere gli oggetti sul tetto e gli angoli del tetto, che sono i più esposti ai fulmini. Come si può vedere nell'illustrazione precedente e nella tabella seguente, con una differenza inferiore a 5 metri il raggio di protezione diminuisce notevolmente, e a partire da questa altezza l'aumento non è molto significativo.

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