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Fulmini e danni alle apparecchiature elettriche ed elettroniche

Domenica, 08 Novembre 2015 00:00
Pubblicato in Osservatorio tecnico

I fulmini per i loro effetti diretti e indiretti sono fra le maggiori cause di guasto per le linee elettriche di media e bassa tensione e costituiscono un rischio elevato per le apparecchiature elettriche ed elettroniche in ambito domestico, commerciale e industriale e per la vita umana.



Per conoscere meglio questo fenomeno e capire il tipo di danni che può causare, abbiamo intervistato Marina Bernardi, Project Manager presso il CESI, il Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano, l’istituto che in Italia si occupa del rilevamento e degli studi sui fulmini.

Che cosa è un fulmine?

Marina Bernardi: Un fulmine si può definire, in modo semplificato, come una scarica elettrica di breve durata, alta intensità di corrente e lunghezza rilevante.

In realtà è un processo fisico complesso, che si sviluppa in presenza di concentrazioni di carica nell’atmosfera dovute a forte ionizzazione locale. Il processo di formazione varia a seconda del tipo di fulmine (nube-nube, nube-suolo ascendente, nube-suolo discendente). Il processo di formazione di un fulmine nube-suolo negativo discendente, ad esempio, consiste in un’iniziale creazione di un canale di aria ionizzata, che si propaga per passi successivi fino a terra, o fino ad incontrare un canale ionizzato ascendente da qualche struttura elevata; all’incontro si genera una corrente che illumina il canale e porta la temperatura dello stesso a circa 30.000K°, provocando un’onda di shock termico nell’aria, percepita da noi come tuono. Successivamente la zona del canale può rimanere attiva e consentire di drenare altre cariche ionizzate, fino allo scocco di successivi passaggi di corrente, detti colpi successivi.

Quali sono le strumentazioni che CESI impiega in Italia per la rilevazione dei fulmini?

MB: In Italia esiste una lunga tradizione di studio dei fulmini, e molte delle tecnologie classiche di analisi sono state applicate a fondo, come gli esperimenti nei laboratori di Alta Tensione (CESI), le misure su torri elevate (RAI e ENEL), i modelli di simulazione (CESI, ENEL, Univ. di Bologna, et al.). Il rilevamento dei fulmini è stato uno dei campi di studio, applicando negli anni 70 e 80 i primi contatori CIGRE-10 e CIGRE-500 (studi ENEL e CESI) e successivamente impiegando i primi rilevatori di tecnologia evoluta, negli anni 90, capaci di rilevare sia il campo magnetico che il campo elettrico emesso dal fulmine. Lo sviluppo della tecnologia è stato notevole e ha consentito a CESI di sviluppare, sin dal 1994, la rete nazionale di rilevamento fulmini (Sistema Italiano Rilevamento Fulmini – SIRF) in grado di monitorare l’intero territorio nazionale con uniforme precisione ed intensità. Tale rete si basa su sensori in grado di captare ogni singolo colpo di fulmine e calcolarne la posizione di impatto al suolo, la corrente e la polarità. Questa rete è in grado inoltre di identificare correttamente i fulmini nube-suolo o nube-nube e di rilevare correttamente il fulmine entro pochi secondi dall’evento stesso.

Come un fulmine può danneggiare le apparecchiature elettriche o elettroniche?

MB: Un fulmine si sviluppa con una o più correnti di alta intensità e la forma d’onda della corrente di fulmine è, nella maggior parte dei casi, di forma impulsiva; i parametri che entrano in gioco nell’interazione diretta tra un fulmine ed una struttura sono quindi essenzialmente riconducibili agli effetti dell’ampiezza di corrente, del passaggio di carica, della generazione di una differenza di potenziale e della generazione di calore. Quando un oggetto o struttura viene colpito direttamente si possono perciò avere, ad esempio, fessurazioni, distacco di pezzi, esplosione ed incendio nel caso di materiali non conduttori, fusione parziale o totale, perforazione, distorsione meccanica nel caso di materiali conduttori.

Quando un oggetto non è colpito direttamente, può tuttavia subire dei danni se il fulmine è caduto vicino, a causa della variazione di campo elettromagnetico sviluppata; questa agisce sui materiali conduttori (circuiti elettronici, impianti elettrici) creando delle differenze di potenziale che possono essere causa di danno per apparecchiature elettriche o elettroniche.

Anche se il campo generato non crea direttamente un danno, esso può concatenarsi a strutture di servizio, come linee elettriche o telefoniche, sulle quali genera una sovratensione; questa sovratensione, percorrendo la linea può arrivare alla apparecchiatura sensibile e causarne il guasto. Allo stesso modo, un servizio che venga colpito direttamente dal fulmine può trasportare la corrente iniettata all’interno della struttura in esame, provocando danni simili a quelli di una fulminazione diretta, oltre a quelli dati da effetti di sovratensioni indotte nei circuiti interni.

Letto 28196 volte Ultima modifica il Mercoledì, 08 Giugno 2016 16:29

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