Fibre ottiche: le attività del CT86

Carlo Alberto Nucci, Presidente CEI CT 81

Marina Bernardi, Vice Presidente CEI CT 81

Emilio Garbagnati, Segretario Tecnico CEI CT 81

Giovan Battista Lo Piparo, Segretario IEC TC 81

Premessa

a cura di Giuseppe Bosisio, Segretario Tecnico Referente CEI CT 81

L’Officers’ Corner di questo numero della rivista CEI Magazine si presenta in modo differente rispetto alla consueta struttura con cui si illustra l’attività di un Comitato e/o Sottocomitato Tecnico del CEI mediante le interviste del Presidente dell’Organo Tecnico CEI oggetto del Focus.

In questo numero, infatti, l’attività del Comitato Tecnico 81 CEI “Protezione contro i fulmini” è esposta sotto forma di un articolo a più voci rappresentate: dal Presidente, Prof. Carlo Alberto Nucci, dal Vice Presidente, ing. Marina Bernardi, dal Segretario, p.i. Emilio Garbagnati e dal Segretario del TC 81 IEC, ing. Giovan Battista Lo Piparo.

I curricula vitae, corredati da foto, del Prof. Nucci, dell’ing. Bernardi e dell’ing. Lo Piparo completano questa parte della rivista.

L’articolo inizia con l’esposizione della missione e il ruolo nazionale ed internazionale del Comitato Tecnico 81; esso prosegue con una descrizione dell’ambiente economico e sulle tendenze in atto relative alle tecnologie del settore e del conseguente sviluppo del mercato.

Un accenno alla storia del Comitato, dalle prime ricerche sulle fulminazioni, alla costituzione del primo Comitato Tecnico CT 138 per arrivare al CT 81 attuale consente di mettere in evidenza lo sviluppo di nuovi temi normativi affrontati negli anni dal CT.

Una presentazione del corpo normativo nazionale e all’attività in ambito IEC e CENELEC completano, infine, l’articolo sul Comitato Tecnico 81.

Presidente:                          Carlo Alberto Nucci (Università Bologna)
Vice Presidente:                 Marina Bernardi (CESI)
Segretario:                          Emilio Garbagnati
Esperti:                                79

Missione e ruolo nazionale e internazionale

Il Comitato Tecnico 81 del CEI ha il compito di preparare norme e guide a livello nazionale per la protezione contro i fulmini delle strutture, delle persone, degli impianti, dei servizi e dei beni materiali coinvolti. L’obiettivo è sviluppare i requisiti per la progettazione e l’installazione di:

• sistemi di protezione contro i fulmini per le strutture;
• misure di protezione contro le sovratensioni generate dal fulmine, poiché queste sono uno dei più rilevanti effetti del fulmine stesso.

Il Comitato deve inoltre sviluppare e definire i requisiti di base per la protezione contro gli effetti elettromagnetici dovuti al fulmine e collaborare con gli organismi internazionali, IEC e CENELEC, quest’ultima sovente abbreviata con l’acronimo CLC, per la condivisione e la discussione dei requisiti detti.

Gli esperti del CT 81 partecipano quali membri effettivi ai Comitati Tecnici sovranazionali dedicati ai medesimi obbiettivi: IEC TC 81 e CENELEC TC 81X.

Come noto, IEC è la struttura di respiro internazionale all’interno della quale vengono discusse e preparate normative che possano avere valore internazionale e che sono di regola fatte proprie dal CENELEC, a volte con modifiche mirate alle particolarità europee. CENELEC è l’organismo Europeo dedicato alla armonizzazione ed emissione di normative a livello europeo che, una volta emesse, vengono recepite dai singoli Stati nazionali tramite gli organismi nazionali preposti, quale il CEI stesso, come norme europee con sigla EN.

Può essere utile ricordare come il Comitato Elettrotecnico Italiano (CEI), in quanto membro del CLC sia tenuto, in accordo con il regolamento interno CEN/CLC, ad adottare senza alcuna modifica le Norme Europee come Norme Nazionali.

Ambiente economico e tendenze della tecnologia e del mercato

Il settore della protezione contro i fulmini per impianti e strutture sta crescendo di importanza dal punto di vista economico e degli investimenti relativi a causa sia dell’uso sempre maggiore e diffuso dell’elettronica sia della crescente attenzione per la sicurezza delle persone; in tale contesto, l’accettazione a livello mondiale delle norme sviluppate dal TC 81 in IEC e dal TC 81X in CENELEC ha accentuato tale tendenza.

Gli utilizzatori delle norme del IEC TC 81, e quindi del CT 81, sono da ricercare tra progettisti, installatori, costruttori, utenti finali, consulenti, università, legislatori; l’elenco non è esaustivo. Anche altri Comitati Tecnici sono interessati affinché le norme sulla protezione contro i fulmini possano essere prese in considerazioni nelle proprie rispettiva norme.  Si tratta, ad esempio, dei seguenti comitati:

• SC 37A “Scaricatori di bassa tensione”
• CT 64 “Impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione”
• CT 82 “Sistemi di conversione fotovoltaica dell’energia solare”
• SC 86A “Fibre e cavi”
• CT 88 “Sistemi di generazione da fonte eolica”
• CT 100 “Sistemi e apparecchiature audio, video e multimediali”.

Gli sviluppi tecnologici hanno portato ad un maggior numero di apparecchi elettronici sensibili nelle strutture. Le strutture intelligenti (smart) non riguardano soltanto gli ambiti residenziali: con lo sviluppo dell’Internet of Things industriale si stanno rendendo “smart” anche i processi industriali e le procedure “di ufficio”. L’edilizia “verde” sta guidando le tecniche di controllo dell’illuminazione e di riscaldamento verso l’uso di sensori per la loro regolazione. Il risultato è un aumento dell’uso di computer inseriti nelle apparecchiature, con il conseguente aumento della loro sensibilità verso il fulmine. Tale tendenza impone al CT 81 di sviluppare norme che tengano conto di questa aumentata sensibilità verso gli effetti del fulmine. La crescita delle comunicazioni cellulari e delle tecnologie wireless ha come effetto anche l’aumento del numero di installazioni di torri su tetti, e di spazi dedicati a trasmettitori, su un numero sempre maggiore di strutture aventi altezza rilevante; ciò implica un aumento del numero di richieste di valutazioni del rischio e di sistemi di protezione contro i fulmini. Da quanto esposto, è facile prevedere che in futuro la miglior valutazione della vulnerabilità delle strutture ai fulmini richiederà non solo tecniche più evolute, ma anche la disponibilità di un numero di dati sempre maggiore e con maggiore significatività.

A questo fine dovrebbe essere garantito l’accesso a banche dati relative a incidenti avvenuti, come quelli che potrebbero essere disponibili presso le assicurazioni, le istituzioni e le associazioni industriali. Tali informazioni costituiscono, infatti, la base necessaria per una più precisa valutazione dei rischi da fulminazione.

Un po’ di storia

Il primo Comitato Italiano dedicato alla protezione da fulminazioni è stato il Sottocomitato Tecnico CEI 138, dedicato alla protezione da fulmini, con Presidente Prof. F. Barozzi dell’Università di Trieste e Segretario Ing. G. Furioli del CESI. Al comitato parteciparono diversi esperti italiani, tra cui Ing. T. Riccio e Ing. G.B Lo Piparo di RAI, che negli anni seguenti diverranno rispettivamente Presidente e Segretario del Sottocomitato 138.

Dal 1966 al 1973 le tre società del gruppo IRI (ENEL, RAI e STET) svilupparono una campagna di ricerche sulla fulminazione delle torri metalliche, nell’ambito della quale furono installate due stazioni automatiche di misura sulle torri di Foligno (PG) e Monte Orsa (VA), utilizzando inoltre i laboratori del CESI e di ENEL – Porta Volta.

I risultati finali vennero pubblicati nel 1973 su tre Quaderni dedicati ENEL-RAI-STET, pubblicati dalla ERI. Nel 1976 venne pubblicata la Norma Italiana CEI 138-1 sulla protezione da fulmini. La Figura 1 riporta la copertina della Norma CEI 138-1.

Si ritiene interessante riportare alcune parti del testo della premessa di questa norma.

“Le presenti norme non intendono fornire indicazioni sulla necessità o sull’opportunità di proteggere un dato edificio contro le scariche atmosferiche, ma solo indicare come proteggerlo una volta che la necessità o l’opportunità della protezione sia riconosciuta. Quando si debba proteggere un nuovo edifico è essenziale, per l’economicità e la migliore efficacia dell’impianto di protezione, che si esamini già in sede di progetto, e non a costruzione avanzata o addirittura ultimata, la collocazione e la struttura dell’impianto medesimo.

Omissis

Poiché l’esperienza insegna che, se l’impianto non è correttamente eseguito, il rischio di danni dovuti al fulmine può essere aggravato, è necessario che l’impianto di protezione risponda alle presenti norme almeno nei riguardi delle prescrizioni obbligatorie. Le presenti norme contengono, infatti, sia prescrizioni inderogabili di carattere essenziale, sia raccomandazioni e consigli non obbligatori.

Omissis

Va poi ricordato che l’impianto di protezione non ha, e in nessun caso gli si può attribuire, la proprietà di impedire la formazione della scarica atmosferica.

Omissis”

La prima norma si dedicava quindi solo alla esecuzione dell’impianto di protezione delle strutture contro la fulminazione diretta (impianto abbreviato in ambito internazionale con l’acronimo LPS), non affrontando ancora né gli effetti della fulminazione delle linee né quelli dei fulmini a terra. Parimenti non era ancora stato sviluppato un metodo per la valutazione del rischio dovuto alla fulminazione diretta o indiretta delle strutture, pregiudiziale per stabilire se e quali misure di protezione installare.

Verso la fine degli anni ’70 il Sottocomitato 138 terminò i propri lavori con la nascita del Comitato Tecnico 81.

Nel frattempo, per tradurre in normativa il frutto delle ricerche ENEL-RAI-STET, era stato costituito, su iniziativa del Presidente del Comitato Tecnico CEI 138, un Gruppo di Lavoro formato da: L. Dellera (CESI), E. Garbagnati (ENEL), G.B. Lo Piparo (RAI), R. Pomponi (CSELT), P. Ronchetti (PIRELLI) e, G.L. Solbiati (SIRTI). Si approfondirono, tra gli argomenti legati al sistema di protezione, quelli legati alla captazione, alle calate, ai dispersori di terra, nonché quelli delle cadute di tensione e delle tensioni di passo e contatto originate dalle fulminazioni.

I risultati ottenuti dal Gruppo di Lavoro pubblicati su “L’Elettrotecnica” e “L’Energia Elettrica” (1984-1985) in una serie di articoli in italiano e in inglese, rappresentavano lo stato della conoscenza in Italia e contribuirono in maniera determinante allo sviluppo della normativa nazionale ed internazionale. Nel 1984 venne emessa la nuova Norma CEI 81-1 (1984) in sostituzione della precedente. La Norma CEI 81-1 nella sua premessa riportava:

“Le presenti Norme costituiscono la revisione della Norma CEI 138-1 (1976). In assenza di una normativa internazionale di riferimento, queste norme sono state basate sulla conoscenza e sulle esperienze disponibili in Italia, tenendo peraltro conto anche della normativa in materia in vigore nei principali Paesi industrializzati.

Omissis

Le Norme forniscono indicazioni sulla modalità con cui realizzare un impianto di protezione di strutture contro i fulmini quando la necessità o l’opportunità di tale protezione sia riconosciuta.

Si deve in ogni caso tenere presente che se l’impianto non è correttamente eseguito, il rischio di danni dovuti al fulmine può essere aggravato.

Quando si debba proteggere una nuova struttura è essenziale, per l’economicità e la migliore efficacia dell’impianto di protezione, che si esamini già in sede di progetto, e non a costruzione avanzata o addirittura ultimata, la collocazione e la struttura dell’impianto medesimo.

Omissis”

Si riconosceva quindi la mancanza di una normativa internazionale per la creazione della quale il Comitato Italiano avrebbe poi spinto fortemente negli anni successivi. A seguito dell’esperienza Italiana, infatti, diversi Paesi europei tra cui Austria, Belgio, Polonia, Svizzera e Ungheria decisero di unirsi con l’Italia per formare un comitato internazionale sulla protezione dei fulmini; nacque così il comitato IEC TC 81, a Stoccolma nel 1980, con Presidente il Prof. C. Bouquegneau del Politecnico di Mons (Belgio) e Segretario l’Ing. G.B. Lo Piparo della RAI. L’esperienza Italiana del CT CEI 138 / CT CEI 81 venne portata in dote al TC 81 e furono pubblicate gli Standard IEC 61024-1, 1-1 e 1-2, gli Standard IEC 61312-1,-2,-3,-4, gli Standard IEC 61662 e 61663-1.

La premessa della seconda edizione della Norma CEI 81-1 (1990), rivelava la sua impostazione orientata alle norme internazionali IEC, nel frattempo introdotte; infatti si leggeva in essa:

“La presente Norma costituisce un aggiornamento della Norma CEI 81-1, edizione 1984, mantenendone tuttavia i principi fondamentali, sempre validi e riconfermati. Tale aggiornamento viene pubblicato in attesa di una analoga normativa armonizzata CENELEC che è in corso sulla base della corrispondente Pubblicazione IEC 1024-1 (in fase di stampa).

Omissis”

A seguire, verrà poi fondato anche il CT 81X “Protection against lightning” all’interno di CENELEC, con Presidente il Prof. Bouquegneau e Segretario l’Ing. Lo Piparo, che pubblicherà nel 1995 la prima norma europea come ENV 61024-1:1995. La vocazione europea della Norma CEI 81-1 si manifestava nella sua terza edizione del 1995 in quanto essa si allineava parzialmente alla Norma Europea Sperimentale CENELEC ENV 61024-1.

Nel 1996 fu introdotta in Italia una norma sperimentale sulla valutazione del rischio da fulminazione, ad integrazione della Norma sull’installazione degli LPS, con nome CEI 81-4:1996. Nella riunione IEC di Lisbona del 2000, la Segreteria italiana presentò il progetto di organizzazione in 4 parti della norma IEC sulla protezione da fulminazioni, con un gruppo di lavoro assegnato alla lavorazione di ciascuna parte. Il risultato di questo lavoro fu pubblicato nelle norme CEI- ENIEC 62305 – Part 1,2,3,4: 2006.

Per completezza di informazione nella Tabella 1 si fornisce l’elenco storico delle norme di protezione contro i fulmini, dalla prima a quelle che sono state emesse o sostituite nel corso degli anni.

Corpo normativo esistente a livello nazionale

La produzione normativa del settore consiste in due principali serie di Norme, integrate con altri documenti qui indicati nel seguito.

Il primo blocco di norme è quello relativo ai sistemi di protezione contro i fulmini, per la salvaguardia delle vite umane, per le strutture stesse, per il loro contenuto e gli impianti in esse presenti. Il blocco di norme che copre questo aspetto è la serie di Norme CEI EN 62305 (CEI 81-10), che si compone delle seguenti quattro parti:

Parte 1. Indica i principi generali che sono alla base della protezione contro il fulmine.

Parte 2. Tratta della valutazione del rischio da fulminazione. La necessità o meno della protezione, la scelta di eventuali misure di protezione e i vantaggi economici relativi sono determinati in termini di valutazione del rischio.

Parte 3. Riguarda la progettazione dell’impianto di protezione contro la fulminazione diretta (LPS) delle strutture al fine di ridurre i danni fisici alle persone e i danni materiali. Vengono forniti i criteri per la progettazione, installazione, manutenzione e verifica di questi impianti in relazione al livello di protezione indicato dalla valutazione del rischio.

Parte 4. Riguarda la protezione degli impianti interni elettrici ed elettronici al fine di ridurre il rischio di danni permanenti dovuti all’impulso elettromagnetico associato al fulmine (sovratensioni indotte). Fornisce informazioni per il dimensionamento delle schermature, delle connessioni equipotenziali e degli SPD.

La Tabella 2 riporta il dettaglio di questi documenti normativi.

Un secondo blocco normativo riguarda le prescrizioni per i componenti dei sistemi LPS; si tratta della serie di Norme CEI EN 62561. Nella Tabella 3 sono elencate queste norme, nella versione italiana CEI in circolazione, e nella versione IEC appena pubblicata ed in fase di recepimento in Italia.

Documenti integrativi

Il CT 81 ha fatto propri da IEC/CLC, o portato a termine, altri documenti normativi che rappresentano delle importanti e necessarie integrazioni alle norme citate in precedenza. Gli argomenti trattati sono:

• Verifiche degli impianti di protezione
• Segni grafici
• Sistemi di rilevamento di temporali
• Utilizzo dei limitatori di sovratensione
• Protezione contro i fulmini degli impianti fotovoltaici
• Densità di fulminazione calcolata tramite reti di localizzazione dei fulmini
• Guida di applicazione alla serie di norme CEI EN 62305.

La Tabella 4 riporta nel dettaglio le norme relative agi argomenti di cui sopra.

Attività in atto

Il CEI CT 81 sta seguendo, tramite i propri esperti, l’evoluzione delle norme in ambito internazionale.  In ambito IEC, il TC 81 ha, come da prassi, affidato a propri Gruppi di Lavoro ed a propri Team di Manutenzione, compartecipati anche da esperti inviati dal CT 81, lo sviluppo o la manutenzione dei propri documenti normativi.

Al momento della redazione di questo articolo, le norme IEC 62305 aggiornate sono arrivate in fase di votazione finale per l’approvazione alla pubblicazione, sia in sede IEC che in sede CENELEC, della serie di Standard IEC 62305-Ed.3. Le normative aggiornate della serie IEC 62561-Ed.2 sono state appena pubblicate, come da Tabella 3.

Di particolare interesse è la creazione di un Ad Hoc Working Group per valutare la fattibilità di una normativa sul tema del “Conformity Assessment” nel campo della protezione da fulmine.

In Tabella 5 sono elencati i WG e MT del IEC CT81 con i relativi compiti.

In ambito CENELEC l’attività è affidata al Comitato Tecnico TC 81X con il compito di assorbire le norme emesse da IEC TC 81, in prossima pubblicazione, e preparare eventuali modifiche rilevanti a livello europeo.

Il CLC TC 81X è strutturato nei seguenti Working Groups (Tabella 6).