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Cos’è il rischio di fulminazione e come si valuta

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In questo articolo spieghiamo cosa si intende per rischio fulminazione, come effettuare la valutazione obbligatoria del rischio da fulminazione ed il calcolo del rischio fulmini. Inoltre, una panoramica sui sistemi di protezione da scariche atmosferiche e alcune pubblicazioni utili per approfondire la normativa tecnica di riferimento e orientare la valutazione del rischio di fulminazione in azienda.

Rischio fulminazione: i riferimenti nel D.Lgs. n.81/08

La fulminazione è un rischio rientrante nel capo III del Titolo III del D.Lgs 81/2008 dedicato agli “Impianti ed apparecchiature elettriche”.

L’articolo 80 stabilisce che tra gli obblighi del datore di lavoro rientrino anche tutte le misure per la salvaguardia dei lavoratori dai “rischi di natura elettrica connessi all’impiego dei materiali, delle apparecchiature e degli impianti elettrici messi a loro disposizione ed, in particolare, quelli derivati da (…) fulminazione diretta ed indiretta (…)”.

L’articolo 84 va ancor più nello specifico: “Il datore di lavoro provvede affinché gli edifici, gli impianti, le strutture, le attrezzature, siano protetti dagli effetti dei fulmini realizzati secondo le norme tecniche”.

Controlli sui sistemi di protezione da scariche atmosferiche

Da considerare che i sistemi di protezione da scariche atmosferiche, oltre ai controlli effettuati ai sensi del D.Lgs 81/08, devono essere sottoposti alla prima verifica e alle verifiche periodiche ai sensi del DPR 462/2001 “Regolamento di semplificazione del procedimento per la denuncia di installazioni e dispositivi di protezione contro le scariche atmosferiche, di dispositivi di messa a terra di impianti elettrici e di impianti elettrici pericolosi”.

Fulminazione e rischi per la salute

Si sottolinea come non sia un rischio da sottovalutare, rappresentando questi elementi scariche elettriche con una temperatura che può raggiungere i 30.000°C, una corrente di 35.000 ampere (A) e una tensione di 100.000.000 volt (V).

Tale rischio diviene rilevante pensando che nel nostro corpo, fisiologicamente, scorrono correnti elettriche indispensabili per la vita di tutti i giorni. Il sistema nervoso emana costantemente impulsi elettrici agli altri distretti, contrazioni muscolari, polarizzazioni cellulari, attività cardiaca e circolatoria sono solo alcuni dei sistemi elettrici contenuti nel corpo umano.  Ed è dalla potenziale interferenza tra correnti interne ed esterne all’organismo che nasce il rischio di fulminazione diretta e/o indiretta per l’uomo.

Da qui diviene chiara l’importanza di una buona valutazione del rischio.

La valutazione del rischio di fulminazione

In questa parte vedremo come effettuare il calcolo del rischio fulminazione, di quali rischi si compone il rischio fulmini e le sue principali componenti, e come valutare le risultanze della valutazione e gestire il rischio, raffrontandolo al rischio “tollerabile”.

Calcolo rischio fulminazione

Gli elementi che devono essere considerati nella valutazione del rischio fulminazione sono principalmente tre.

Il livello di rischio sarà infatti dato dal numero annuo di fulmini che interessano la struttura (N), dalla probabilità di danno (P) e dalla perdita conseguente al danno (L).

R = N x P x L

a) Numero annuo di fulmini sulla struttura: come calcolarlo?

Fino ad alcuni anni fa tale dato poteva essere estrapolato tramite la Guida CEI 81-30 che affrontava la “protezione contro i fulmini – reti di localizzazione fulmini (LLS) – linee guida per l’impiego di sistemi LLS per l’individuazione dei valori di Ng”, che indicava i valori medi di fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato in tutti i comuni italiani. Tale valutazione oggi viene effettuata tramite il database SIRF (Sistema italiano rilevamento fulmini), raggiungibile al seguente link: https://www.fulmini.it/.

b) Tipologie di fulmini e probabilità di danni alle strutture

I fulmini possono essere distinti in diretti verso la struttura ed indiretti, che possono colpire in prossimità delle stesse strutture. Anche i danni determinati da un fulmine sono distinti in tre tipologie:

  • D1: danno ad esseri viventi per elettrocuzione;
  • D2: danno materiale;
  • D3: guasto di impianti elettrici ed elettronici.

c) Tipologie di perdite da rischio fulmini

Dalla norma CEI EN 62305-2 sono presi in considerazione quattro tipologie di perdita:

  • L1: perdita di vite umane o invalidità permanenti;
  • L2: perdita di servizio pubblico;
  • L3: perdita di patrimonio culturale insostituibile;
  • L4: perdita economica.

Fulminazione: tutti i rischi da valutare

Il rischio da valutare non è unico, ma costituito da una serie di componenti del rischio che riguardano:

  • fulminazione diretta della struttura;
  • fulminazione in prossimità della struttura;
  • fulminazione diretta di una linea connessa alla struttura; fulminazione in prossimità di una linea connessa ad una struttura.

Dalla somma di tali elementi uscirà il relativo rischio, che può essere:

  • R1: rischio di perdita di vite umane, inclusi i danni permanenti;
  • R2: rischio di perdita di servizio pubblico;
  • R3: rischio di perdita di patrimonio culturale insostituibile;
  • R4: rischio di perdita economica.

Risultanze della valutazione: come gestire il rischio fulminazione

Dalla matrice e, quindi dal processo valutativo, si ottengono delle classi di rischio specifiche che possono andare da un rischio molto basso ad uno elevato.

Da tale risultato va poi ad essere programmata la gestione globale del rischio, come da seguente tabella:

RISCHIO MOLTO ALTONon accettabile: rischio inaccettabile a prescindere dai vantaggi ottenibili che, di fatto, vieta di effettuare il lavoroSono necessari consistenti miglioramenti per il controllo dei rischi così da ridurli ad un livello tollerabile o accettabile. L’attività lavorativa dovrebbe essere fermata fino all’applicazione di misure che consentano di ottenere una riduzione del livello di rischio. Se la riduzione dei rischi non è possibile il lavoro dovrebbe rimanere proibito.
RISCHIO ALTOAccettabile: rischio che dovrebbe essere ridotto per quanto sia possibile tenendo conto del rapporto costo/beneficioConsiderevoli sforzi devono essere fatti per ridurre il rischio. Le misure di riduzione dei rischi devono essere implementate urgentemente in un definito periodo di tempo e potrebbe essere necessario valutare la sospensione o riduzione delle attività, oppure l’applicazione provvisoria di misure per il controllo dei rischi finché il piano di miglioramento non è completato. Considerevoli risorse dovrebbero essere assegnate per le misure addizionali. Devono essere introdotte delle misure per garantire il mantenimento dei controlli, in particolare se a questo livello di rischio sono associate conseguenze estremamente gravi.
RISCHIO MEDIOAccettabile: rischio che dovrebbe essere ridotto per quanto sia possibile tenendo conto del rapporto costo/beneficioDeve essere valutato se il rischio può essere, ma deve essere considerato il costo delle misure addizionali per la riduzione del rischio. Le misure di riduzione del rischio devono essere implementate entro un periodo di tempo definito. Devono essere introdotte delle misure per verificare che i controlli sono mantenuti, particolarmente se al livello di rischio sono associate gravi conseguenze.
RISCHIO BASSOAccettabile: rischio che dovrebbe essere ridotto per quanto sia possibile tenendo conto del rapporto costo/beneficioNon sono richiesti ulteriori controlli, a meno che essi non possano essere implementati con costi contenuti (in termini economici, di tempo e di risorse). Le azioni necessarie per ridurre ulteriormente questi rischi hanno bassa priorità di realizzazione. Dovrebbero essere attuati provvedimenti per garantire l’applicazione delle misure di controllo.
RISCHIO MOLTO BASSOAccettabile: rischio insignificante, o per le caratteristiche proprie, o in seguito all’applicazione delle misure di sicurezza previsteNon si rendono necessarie ulteriori misure, oltre a garantire il mantenimento nel tempo dei controlli.
Tabella 1: Classi di rischio fulminazione

Fulminazione e rischio “tollerabile”

Tali risultanze devono essere raffrontate con il “rischio tollerabile”. Se il rischio valutato è uguale o inferiore al rischio tollerabile la protezione contro il fulmine non è necessaria; se, di converso, il rischio valutato è maggiore al rischio tollerabile è necessaria l’adozione di sistemi di protezione.

Valori rappresentativi del rischio tollerabile indicati anche dall’INAIL sono riportati di seguito in tabella:

Tipi di perditaRischio tollerabile
L1Perdita di vite umane, inclusi danni permanenti10-5/anno
L2Perdita di servizio pubblico10-3/anno
L3Perdita di patrimonio culturale insostituibile10-3/anno

Sistemi di protezione da scariche atmosferiche

In questa parte vedremo cosa si intende per sistemi di protezione da fulmini, le tipologie (LPS esterno ed interno) ed il loro funzionamento rispetto agli SPD

Cosa sono gli Impianti LPS

Gli impianti e i sistemi di protezione contro i fulmini, denominati con l’acronimo “LPS” (LPS – Lightning Protection System) , proteggono le persone presenti negli edifici da eventuali danni o dalla morte e le strutture da incendi e da danni statici.

Un sistema di protezione contro i fulmini è costituito da una protezione esterna (LPS esterno) e da una interna (LPS interno).

Come funziona il LPS esterno

Il primo è costituito da captatori ad asta (parafulmine) o a maglia (gabbia di Faraday) collegati all’impianto di terra; la loro funzione è di creare un volume protetto, ovvero una zona che non può essere colpita da fulmini.

Come funziona la protezione esterna da scariche atmosferiche

Le funzioni della protezione contro i fulmini esterna sono quindi:

  • intercettare le fulminazioni dirette con un sistema di captatori;
  • condurre la corrente di fulmine in modo sicuro verso terra con un sistema di calate;
  • distribuire la corrente di fulmine nella terra attraverso il sistema di dispersori.

Come funziona la protezione dai fulmini con LPS esterno

Quando l’LPS esterno viene colpito da un fulmine si crea per un breve periodo una differenziale di potenziale tra LPS e struttura protetta, con presenza anche di fenomeni di induzione elettromagnetica. Da ciò possono derivare sovratensioni e scariche elettriche all’interno della struttura. Eventi però evitabili con la presenza dell’LPS interno costituito da collegamenti equipotenziali e limitatori/scaricatori di sovratensione.

Rischio fulmini: come funziona l’LPS interno

L’LPS interno è anche classificato, in funzione delle modalità di collegamento in protezioni

  • in serie: vi troviamo trasformatori, filtri, stabilizzatori e gruppi di continuità che devono essere dimensionati in base alla potenza dell’installazione da proteggere
  • in protezioni in parallelo: il più utilizzato si adatta meglio alla potenza dell’installazione stessa.

SPD (Surge Protective Device) e fulmini

Qui troviamo gli SPD (Surge Protective Device), o limitatori di sovratensione, differenziabili tra

  • scaricatori di sovratensione per cabine MT/BT
  • scaricatori per basse tensioni utilizzabili nei quadri di distribuzione.

Cosa sono gli SPD?

Il principio di funzionamento di tali dispositivi si basa sulla capacità di innescare un arco elettrico tra una parte dell’impianto e l’impianto di terra quando si manifesta una sovratensione, e di ripristinare l’isolamento quando l’impulso di tensione si annulla.

Per collegare in modo corretto gli scaricatori la norma impone che il conduttore di protezione di terra dell’edificio raggiunga direttamente il quadro elettrico.

Quali tipi di SPD esistono?

Occorre sottolineare come la scelta ottimale degli SPD costituisca un compito rilevante che richiede conoscenze specifiche.

La classificazione degli SPD è la seguente:

  • di tipo 1, scaricatori di corrente di fulmine;
  • di tipo 2, limitatori di sovratensioni, indicati per le installazioni fisse;
  • di tipo 3, limitatori di sovratensioni, protezione degli appareccchi finali.

Rischio fulmini: strumenti e pubblicazioni

Di seguito riportiamo le principali pubblicazioni di riferimento per la valutazione e gestione del rischio fulmini e la normativa CEI di riferimento.

Rischio fulminazione: da Inail tre pubblicazioni

L’INAIL ha affrontato la tematica del rischio fulminazione attraverso tre pubblicazioni:

Rischio fulminazione normativa tecnica

La norma tecnica di riferimento è la CEI EN 62305 del 2013 ed è composta da quattro parti:

  • CEI EN 62305-1 dedicata ai principi generali;
  • CEI EN 62305-2 sulla valutazione del rischio fulminazione;
  • CEI EN 62305-3 sul danno materiale alle strutture e pericolo per le persone;
  • CEI EN 62305-4 dedicata agli impianti elettrici ed elettronici nelle strutture.

Da evidenziare anche la presenza della Guida tecnica CEI 81-2 sulla “verifica delle misure di protezione contro i fulmini”.

Impianti messa a terra e protezione fulmini: aggiornamento delle verifiche

Nicholas Giralico e Alfredo Gabriele Di Placido

Tecnici della Prevenzione nell'ambiente e nei luoghi di lavoro