Cosa sono le tensioni di contatto e di passo causate dai fulmini? Come proteggere le persone

Le tensioni di passo e di contatto derivano dalla dispersione della corrente di fulmine, condotta a terra dal sistema di protezione contro i fulmini.

Lo standard UNE 21186:2011 stabilisce una serie di misure di protezione per evitare danni alle persone. In Aplicaciones Tecnológicas siamo esperti nella protezione contro le tempeste elettriche, offrendo servizi e prodotti Smart Lightning avanzati che garantiscono la protezione di persone, attrezzature e beni.

Quando un parafulmine intercetta un fulmine, la sua corrente viene condotta a terra, dove tende a dissiparsi radialmente dal punto di impatto, sia in superficie che penetrando nel terreno. Il passaggio di corrente genera un gradiente di potenziale nel terreno dipendente dalla resistività e dalle caratteristiche del terreno.

Questa dispersione di corrente può causare danni, anche mortali, a causa della tensione di calpestio e di contatto a persone e animali nelle vicinanze dell'impianto di protezione contro i fulmini.

Tensioni di passo e di contatto: cosa sono?

Le tensioni di gradino si generano quando ci sono due punti di contatto con il terreno e ognuno di essi è a potenziale diverso. La differenza di potenziale fa sì che parte della corrente attraversi l'elemento in questione, che può essere una persona o un animale. La differenza di potenziale entro pochi centimetri può essere molto elevata quando la corrente del fulmine è diffusa nel terreno.

Le tensioni di contatto, invece, si verificano quando una parte di una persona o di un animale è in contatto con un punto attraversato dalla corrente del fulmine e anche con il terreno. In questo modo parte della corrente di fulmine attraversa il corpo.

Di conseguenza, in entrambi i casi, la persona o l'animale può essere danneggiato da una scossa elettrica. Gli effetti possono quindi essere devastanti, soprattutto in aree a bassa resistività dove i gradienti potenziali sono molto più elevati.

La messa a terra degli impianti di protezione contro i fulmini è progettata per favorire la dispersione rapida ed efficiente della corrente, riducendo al minimo le sovratensioni e le correnti di ritorno. Tuttavia, anche quando il sistema di protezione contro i fulmini è perfettamente installato, non può essere evitato un certo rischio di tensioni da contatto e da calpestio per le persone nelle vicinanze.

Misure di protezione contro le tensioni di passo e di contatto

La norma spagnola UNE 21186:2011 fa riferimento alla protezione contro i fulmini mediante terminale aereo Early Streamer Emmision (noto anche con l'acronimo ESE). Il documento indica disposizioni delle condizioni minime per garantire una protezione statisticamente efficace1.

L'allegato normativo D della norma UNE 21186:2011 si occupa della protezione delle persone contro le scosse elettriche causate da tensioni di passo e di contatto.

Lo standard considera il rischio basso (mai zero, ma tollerabile) se la probabilità che le persone si trovino nel luogo del downburst quando c'è un temporale è bassa, il che è più comune. Analogamente, considera tollerabile il rischio se i conduttori naturali della struttura assicurano la continuità elettrica (tra più colonne di una struttura metallica o tra più pilastri in acciaio interconnessi). Ulteriore condizione per un rischio tollerabile è che la resistenza dello strato superficiale del terreno, fino a 3 metri di distanza dalla calata, non sia inferiore a 100 kΩ, che si ottiene se sono presenti almeno 5 cm di asfalto o 15 cm di ghiaia sul terreno sopra la presa di terra.

Se il terreno non è asfaltato e la probabilità che ci siano persone in prossimità del pluviale è ritenuta elevata, è opportuno utilizzare un cartello per avvertire del pericolo. Inoltre, può essere posato un tubo di protezione in polietilene reticolato per evitare tensioni di contatto e intorno al pluviale (3 metri) possono essere installate reti di equipotenzializzazione per evitare tensioni di passo.

Inoltre, nella norma, il rischio relativo al danno agli esseri viventi dovuto alle tensioni di contatto e di passo è considerato una componente all'interno del calcolo del rischio della struttura.

L'allegato A, UNE 21186:2011 stabilisce i valori di probabilità che una scarica nella struttura causi danni agli esseri viventi a causa di entrambi i tipi di sollecitazioni. I valori di probabilità tengono conto di diversi aspetti previsti nell'allegato D sopra illustrato, quali l'isolamento elettrico dei conduttori, l'equipotenzialità della terra ei segnali di allarme.

La probabilità di danni agli esseri viventi da tensioni di passo e contatto è considerata trascurabile quando la corrente è distribuita su più percorsi (ad esempio in una struttura metallica), o se sono state adottate restrizioni fisiche.

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Riferimenti

Associazione spagnola per la standardizzazione. UNE 21186:2011 Protezione contro i fulmini: Parafulmine con dispositivo di accensione. (2019).