Elettrificazioni
Problema elettrostatico delle scariche atmosferiche naturali.
Prefazione
Preambolo iniziale
Cenni sui fulmini e sulle sovratensioni in genere
Un preambolo iniziale: Ci sono fulmini positivi e fulmini negativi. Dal cielo verso terra e da terra verso il cielo…. l’effetto è pressoché uguale…. non si riesce mai a fermare completamente i fulmini; in qualche luogo si devono scaricare e sempre verso la terra.
La protezione dall’esterno consiste in una gabbia metallica che avvolge tutta l’abitazione.
Ovviamente questa soluzione, visto il costo di esecuzione, si può solo fare x impianti industriali oppure x fabbricati di pregio.
Noi, singoli cittadini, possiamo invece rispettare certe regole per impedire o per ridurre gli effetti disastrosi del fulmine e della sovratensione indotta sull’impianto elettrico in genere e sui nostri elettrodomestici.
Il fulmine colpisce il punto più alto del fabbricato abitualmente il palo dell’antenna o similare, che porta la polarità negativa del terreno il più vicino alle nuvole caricate elettrostaticamente.
Idealmente se la nostra abitazione si trovasse nei pressi di una linea elettrica di alta tensione (130000 volt e oltre), ma con un minimo di distanza di sicurezza – almeno 50 metri -, a questa distanza non subiremmo l’effetto del campo elettromagnetico, deleterio x la salute? forse dagli studi fatti risulta non vero (ma x una esperienza mia in un periodo meno recente abitando proprio a pochi metri di distanza da una linea elettrica 132 kv e il letto rivolto da quel lato ho sempre avuto una forte emicrania nelle ore libere che poi sistematicamente x incanto mi passava rientrando al lavoro in ambiente schermato), e ci troveremmo ben distanti dal raggio di azione dell’ionizzazione atmosferica causa di forte sovratensione. Le scariche atmosferiche verrebbero di sicuro e drasticamente dirottate sulla protezione di questa linea elettrica (fune di guardia) scontentano di certo il gestore della rete ma lasciando contenti noi.
Abitualmente il palo dell’antenna TV non viene mai messo realmente a terra con dei cavi elettrici di sezione appropriata, pensando (questo lo condividono anche tanti tecnici del ramo, sbagliando) che se lasciamo isolato il palo metallico il fulmine se ne va da altri aggeggi e non “rompe le palle” a noi.
Sbagliato perché il cavo coassiale dell’impianto Tv , composto da un filo interno detto “anima” e uno esterno detto “calza” sono il nostro piccolo impianto di messa a terra.
Questa calza di rame composta da piccoli fili intrecciati ha una sezione scarsa di ~1 mm quadro e percorre tutta la casa passando dal centralinoTV alle televisioni istallate attraverso le prese tv, nel televisore passa attraverso due fili che sono collegati con dei piccoli condensatori al telaio della televisione e poi con due condensatori in coppia e delle bobinette di sbarramento, attraverso l’alimentatore va direttamente sui due capi della nostra rete di casa a 220 volt (composta da un polo detto “fase” e un altro detto “neutro”); percorrendo poi la rete del gestore fino alla cabina elettrica e si attesta su un trasformatore di tensione 15Kv/380volt (col punto centrale dell’avvolgimento detto collegamento a stella collegato rigidamente a terra). Qui arriva il nostro fulmine ma ormai si è disperso e per di più ha fatto danni su tutti gli altri elettrodomestici. Per inciso, tutti questi danni non ci sarebbero stati, o almeno notevolmente ridotti, se ci fosse stata “la messa a terra del palo a regola d’Arte”, con una appropriata sezione.
Sistemi adottati x prevenzione sovratensioni in campo domestico
Dicevamo un bel impianto di terra: ideale in fase di costruzione del fabbricato usufruire degli scavi acque reflue e fognature x inserire prima di tutto, a contatto del terreno sotto queste tubazioni e ricoperto di terra fertile una corda di rame crudo almeno di 35 mm quadri collegata a delle puntazze di metallo zincato ad ogni angolo della casa e distanti almeno due metri dal fabbricato, costruendo un anello attorno allo stesso.
Ma andiamo per ordine cominciando dal nostro amato Tv che costa tanti soldoni: si collega il nostro palo delle antenne, “metallico e solitamente zincato” con una robusta corda di rame ø = o > di 35 mmq, ben ancorata al palo con un bullone di almeno 12 mm possibilmente di inox o ottone (questi con gli anni si deteriora), prevedendo che detta corda di rame sia ovviamente flessibile, ben isolata, protetta da almeno due guaine isolanti. Si segue un percorso senza curve a 90°, fino al piano terra, evitando di passare vicino ad altre tubazioni elettriche od idrauliche, sanitari e impianti elettrici vari; poi si esce e si va a collegare ad un dispersore di terra singolo (non è importante la quantità puntazze di questa parte di messa a terra, comunque ciò non toglie che se ne possano aggiungerne altre ma rispettando le distanze del gruppo da altre messe a terra) che si collega sempre con un bullone inox del 12 mm. Detta puntazza (almeno 175 cm bene infissa nel terreno possibilmente terra vegetale escludendo la presenza di terreno sabbioso) deve essere differenziata e non deve venire a contatto con la maglia di terra o con dispersori della terra generale del fabbricato (mantenere almeno 6 metri da questa), per impedire che si possano creare dei collegamenti pericolosi o vie di ritorno sul nostro impianto elettrico da parte del fulmine non ancora domato.
Occorre dotare di robusti varistori il centralino tv sulle uscite coassiali e sulla sua alimentazione verso il 220 volt; poi si introducono su tutti i cavi coassiali nuclei di ferrite ben dimensionati, ovviamente con un foro di ø appropriato per calzare esternamente i cavi. Questo va fatto sui cavi dalle antenne, sui cavi che vanno all’impianto tv, su tutti i partitori induttivi ai vari piani, su tutti i cavi in ingresso agli appartamenti e pure sui partitori di smistamento dentro gli appartamenti verso le varie prese e infine su ogni cavo in uscita verso i vari tv, dvd video ecc.
Per ultimo occorre predisporre dei variatori, sempre a tensione nominale 400 volt e almeno 1000A di picco istantaneo, collegati ad una corda di terra; un filtro passa basso sulle alimentazioni dei + importanti elettrodomestici (TV PC Frigo Lavastoviglie ecc.).
Questi elettrodomestici sono provvisti di vari condensatori verso terra, bobine di sbarramento di passaggio, ancora di varistori con tensioni nominali di 220 volt, toroidali in ferrite, dove vengono introdotti i collegamenti della nostra rete verso l’utilizzatore.
Tutti questi dispositivi costringono l’eventuale sovratensione a contrastarsi automaticamente per effetto di un campo magnetico in opposizione creato dal passaggio delle correnti sui due fili dell’alimentazione bloccate dai toroidali, scaricate sull’impianto di terra attraverso i condensatori e per ultimo dai varistori che dovrebbero resistere alle correnti residue (in caso contrario arrivano anche a scoppiare ma nel frattempo il tutto se ne è andato verso la nostra maglia di terra ben dimensionata).
Ritornando al nostro solaio e alla nostra antenna si potrebbe dotare l’anima del nostro cavo coassiale, che scende dalle varie antenne di un partitore resistivo in cascata di circa 4 resistenze tutte di pari resistenza da 1÷5 ohm costruendo una catena lunga almeno 5 cm e bobinette di sbarramento composte da un avvolgimento eseguito su nuclei di ferrite saldate rigidamente alla fine della catena resistiva in serie a due varistori che si collegano alla corda di terra da 35 mmQ.
La caduta del segnale televisivo espresso in millivolt è ininfluente; per quanto riguarda le induttanze, essendo la frequenza del segnale TV altissima, la resistenza è elevatissima e non viene cortocircuitato nessun segnale verso massa; invece le nostre scariche elettrostatiche sulla doppia serie di resistenze di piccola potenza dissipatrice (1/4 di watt) ne causa la distruzione con conseguente isolamento; i varistori garantiscono nel periodo di passaggio della sovratensione una scarica verso massa poi il circuito si interrompe e si isola impedendo che si propaghi sull’impianto Tv, creando un isolamento teoricamente insormontabile da quel lato ed invogliando il transito tra palo, antenna e corda di rame, verso la nostra puntazza singola con resistenza bassissima (ci sarà comunque un travaso di forte corrente rispetto alle elevate tensioni in gioco delle sovratensioni create dal fulmine) e detto circuito è costruito per resistere a dei transitori di corrente di picco altissimi. Sarà pure ininfluente la resistività verso il terreno del nostro dispersore, “anche se supera i 50 ohm”, questo sarà sempre un percorso privilegiato e più redditizio per il nostro fulmine piuttosto che non passare attraverso tutti quei “trappolini” che contrastano il suo avanzamento.
In confronto la via che gli proponiamo è un’autostrada a quattro corsie con la nostra corda di 35 mmQ di rame ben incanalata e senza possibilità che poi cambi idea ed esca altrove di nuovo allo scoperto per creare altri danni.
Il dispersore di terra deve essere ben amalgamato al terreno e possibilmente impedire che nei paraggi si creino della pericolose tensioni di passo (tensioni di passo: considerando un umano adulto quando cammina circa 60 cm “non devono superare i 55 volt pena folgorazioni del malcapitato”); il dispersore non deve essere accessibile dal punto dove finisce la giunzione della corda di rame “in seguito come specificato in precedenza opportunamente isolato dal resto”, deve essere sotto almeno di un metro dal livello del terreno, deve essere distante dagli altri dispersori di almeno 6 metri, e possibilmente sotto una strato di cemento senza troppe armature in ferro “tipo marciapiede” che ne isola parzialmente il contatto “dispersore÷persona”.
L’impianto di terra generale deve consistere di vari dispersori infissi attorno alla casa e collegati fisicamente tra loro con una corda di rame nuda, portando la resistività del nostro impianto ad un massimo di 5 ohm, si può scendere tranquillamente sotto questa resistenza e se poi si arriva a 1 ohm o ancora minore la cosa è ottima, ma non bisogna transigere mai sopra i 20 ohm che comunque è un limite di un impianto molto scadente.
Impianto elettrico inizio
Centralino distribuzione energia
L’impianto elettrico deve essere composto da un centralino di smistamento, dotato di un magnetotermico generale ben dimensionato in base alla nostra potenza impegnata col gestore elettrico, poi dai vari impianti separati, ognuno dotato di un differenziale magnetotermico appropriato ad ogni linea singola o gruppo di linee, è opportuno dotare di riarmo automatico le linee più importanti che devono garantire continuità (tipo frigo congelatore ed eventuali servizi di comandi domotici ecc). Questi accessori “stop&go” in caso di scatto intempestivo o x una sovratensione si richiudono, se invece lo scatto è causato da un malfunzionamento degli utilizzatori si riapre e non si richiude rimanendo in attesa di controllo manuale.
Come avevamo detto in precedenza dobbiamo dotare gli elettrodomestici più importanti di filtri passa basso e scaricatori di protezione.
Ma in primis dopo il nostro magnetotermico generale compatibilmente con le disponibilità si dovrebbe inserire un grosso filtro passa basso al quale demandiamo il compito di bloccare tutte le eventuali anomalie che arrivano dalla linea elettrica del gestore comprese sovratensioni anomale.
Ovviamente potremmo inserire il filtro a monte del nostro interruttore generale demandando l‘eventuale intervento di protezione al generale del gestore, ma la cosa non è consigliabile perché avremmo una parte del nostro impianto con presenza di tensione in caso di apertura dell’interruttore generale in caso di eventuale manutenzione dell’impianto, e per di + andremmo ha coinvolgere il gestore nella non remota possibilità che il filtro si avariasse x un forte intervento di corrente al passaggio della nostra sovratensione.
In seguito tratteremo i seguenti paragrafi:
Separazione degli impianti di terra
impianto generale di terra a norma
impianto di terra separato x eventuali sovratensioni dal tetto
impianto di terra separato x le eventuali sovratensioni in circolo da antenne o altro.
Protezioni sovratensioni
Trasformatori di isolamento
Scaricatori domestici
Filtri di potenza preliminari
Filtri vari di protezione sulle linee interne dell’appartamento
Filtri e scaricatori sugli elettrodomestici
Nuclei di ferrite
Gruppi di continuità e filtri x i nostri device pensanti.
Problemi sugli alimentatori sempre in tensione dei cell. smartphone tablet e vari device pensanti
Considerazioni di problemi pratici, in particolare modo con consigli ed esperienza pratica
4 Responses
Non desistere, continua a mantenere il tuo sito!!!
Ci sono fulmini positivi e fulmini negativi. Dal cielo verso terra e da terra verso il cielo…. non cambia molto ma è più preciso
Che i campi elettrici siano dannosi x la salute è una diceria…. abbiamo fatto decenni immersi e non abbiamo riscontro della dannosità…. ci sono ma non abbiamo prove certe che siano dannosi ma che alcune persone sono più sensibili ad essi
Dividerei in capitoli : descrizione dei fenomeni- effetti- descrizione degli impianti interessati- misure tecniche da prevedere- verifiche e misure- particolarità e consigli pratici