La struttura presa in esame è costituita da un impianto per il trattamento a la lavorazione di prodotti agricoli, installato in parte all’interno di un capannone industriale e in parte al suo esterno.

GENERALITÀ
L’oggetto del presente studio è costituito da un’azienda per la selezione e lavorazione di prodotti agricoli (seme di porro, cipolla e carote), formata essenzialmente da un capannone industriale contenente gli impianti per le lavorazioni, con una zona adibita a uffici e servizi aziendali, da altre costruzioni esterne di dimensioni ridotte e da strutture metalliche esterne costitute da forni e da un filtro di aspirazione delle polveri della lavorazione con container. Lo stabilimento è racchiuso all’interno di una recinzione.

La fornitura dell’energia elettrica viene effettuata dal Distributore in media tensione, 20/0,4 kV, tramite una cabina di consegna posta sulla recinzione esterna e una di trasformazione situata lateralmente nel capannone. Le disposizioni legislative alle quali si fa riferimento sono il D.Lgs 9 aprile 2008 n.81, sulla sicurezza negli ambienti di lavoro, e il D.M. 22 gennaio 2008 n.37, sulla regola dell’arte per gli impianti, e quindi si tiene conto delle norme di buona tecnica, soprattutto delle seguenti norme e guide CEI:
• Norma CEI EN 62305-1 (CEI 81-10/1) “Protezione contro i fulmini. Parte 1: Principi generali”
• Norma CEI EN 62305-2 (CEI 81-10/2) “Protezione contro i fulmini. Parte 2: Valutazione del rischio”
• Norma CEI EN 62305-3 (CEI 81-10/3) “Protezione contro i fulmini. Parte 3: Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone”
• Norma CEI EN 62305-4 (CEI 81-10/4) “Protezione contro i fulmini. Parte 4: Impianti elettrici ed elettronici nelle strutture”
• Guida CEI 81-29 “Linee guida per l’applicazione delle norme CEI EN 62305”
• Norma EN IEC 62858 (CEI 81-31) “Densità di fulminazione. Reti di localizzazione fulmini (LLS). Principi generali”
• Norma CEI 64-8 “Impianti elettrici a tensione nominale non superiore a 1 000 V in corrente continua e a 1 500 V in corrente continua”
• Norma CEI EN 60079-10-2 (CEI 31-88) “Atmosfere esplosive. Parte 10-2: Classificazione dei luoghi. Atmosfere esplosive per la presenza di polveri combustibili”

SCELTA DELLE MISURE DI PROTEZIONE
Lo stabilimento è adibito alla lavorazione di semi di porro, cipolla e carote, con produzione di polvere combustibile, che può dare origine a zone con pericolo di esplosione. Infatti, come evidenziato dai rapporti di prova presenti (Stazione Sperimentale dei Combustibili), queste polveri hanno caratteristiche fisico-chimiche, tra cui la granulometria e l’energia minima di accensione (MIE), che le fanno rientrare tra le sostanze di origine vegetale con pericolo di esplosione e quindi nel campo di applicazione della citata Norma CEI 31-88.

Per tale motivo lo stabilimento rientra tra i luoghi con pericolo di esplosione ed è stato sottoposto alla classificazione delle zone pericolose, non allegata per motivi di sintesi, dalla quale risulta la presenza di zone 20, 21 e 22, tutte poste all’interno di macchinari e serbatoi dell’impianto di lavorazione, interni e esterni al capannone.

La valutazione preliminare del rischio di esplosione tenendo conto della presenza di zone pericolose, considerando il capannone comprensivo anche della parte di impianto esterno relativa al filtro di aspirazione con container, connessa agli impianti di lavorazione interni, porta al risultato che la struttura presenta un rischio di fulminazione per le persone maggiore di quello tollerabile stabilito dalle norme (R₁>R_T), con la conseguente necessità di dover predisporre un adeguato impianto di protezione contro i fulmini (LPS).

Per evitare i notevoli oneri che deriverebbero dall’installazione di un LPS sul capannone, si può ricorrere all’impiego di misure di protezione specifiche che consentono di risolvere il problema del contenimento del rischio residuo ma con un impegno economico ridotto. La valutazione del rischio di fulminazione finale, i cui calcoli per motivi di sintesi non vengono allegati, dopo l’adozione dei provvedimenti, e quindi senza la presenza delle zone con pericolo di esplosione, dà come risultato un rischio residuo accettabile (R₁<R_T), come riportato successivamente.

La struttura in esame può essere considerata senza pericolo di esplosione se vengono osservate le tre condizioni previste dalle norme, e precisamente: che le zone pericolose non possano essere colpite direttamente dai fulmini, in quanto tutte confinate all’interno di contenitori; che venga evitata la trasmissione di scariche pericolose adottando una protezione dalle sovratensioni dell’impianto elettrico interessato; che le parti all’aperto in cui sono presenti zone con pericolo di esplosione che sono comunque esposte alla fulminazione diretta, che costituiscono quindi dei captatori naturali, non devono consentire perforazioni o comunque fenomeni dl punto caldo (hot spot).

Pertanto, per l’impianto di aspirazione polveri all’esterno del capannone, costituito da tubazioni, filtro e container, che sono parti esposte alla fulminazione diretta, è necessario valutare se lo spessore di tali elementi risulta idoneo. Questo problema riguarda la sola tubazione, in acciaio inossidabile, che trasporta le polveri al filtro di aspirazione esterno, poiché il resto della struttura metallica ha dimensioni trasversali rilevanti.

A tale scopo, tenendo conto della classe di temperatura della miscela delle polveri indicata nella classificazione delle zone pericolose T=225 °C, è possibile risalire allo spessore minimo indicato dalle norme (Norma CEI 81-10/3 e Guida CEI 81-29), in relazione al livello di protezione (IV) e alla temperatura massima sulla superficie interna della parete metallica, che per l’acciaio inossidabile risulta t ≥ 7 mm. Dato che lo spessore della tubazione interessata risulta inferiore, occorre procedere all’installazione di misure di protezione adatte.

DESCRIZIONE DELLE MISURE DI PROTEZIONE
Strutture di protezione della tubazione esterna di aspirazione polveri
In corrispondenza della tubazione esterna interessata viene prevista una struttura di protezione contro la fulminazione diretta, costituita da due funi sospese alle loro estremità, in alto sulla parete del capannone e presso il cassone del filtro aspiratore, distanti più di un metro dalla tubazione, in modo da realizzare un sistema di protezione isolato, trattandosi di un luogo con pericolo di esplosione.

Il metodo di posizionamento del captatore è quello dell’angolo di protezione, tramite tesate, secondo il quale la tubazione sottostante risulta protetta contro la fulminazione diretta in quanto ricadente in un volume compreso entro un angolo di 68°, rispetto al piano verticale, come richiesto dalla Norma CEI 81-10/3.

Per soddisfare queste condizioni, vengono previste due funi, di acciaio zincato con sezione 50 mm², sospese in alto lateralmente alla tubazione, distanti tra loro d = 5 m, ancorate da un lato all’estremità superiore della parete del capannone e dall’altro alla testa di due corrispondenti pali. Le tesate sono collegate tra loro ad entrambe le estremità, con un tratto di fune. I pali sono alti h = 8,20 m e distanti lateralmente dal cassone d = 1 m.

Le due tesate sono connesse al dispersore dell’impianto di terra del capannone, costituito da una corda di rame interrata di sezione 50 mm², dal lato capannone con una calata lungo la parete in corda di rame nudo di sezione 50 mm² posta in un tubo di materiale isolante, e dal lato tubi tramite gli stessi tubi metallici e tratti terminali in corda di rame sezione 50 mm². Vengono di seguito allegate due sole figure indicative dell’intera costruzione, tratte dal progetto completo dell’opera, che per motivi di sintesi non viene riportato.

Limitatori di sovratensione (SPD)
Passando all’altro provvedimento, cioè quello che ha lo scopo di evitare la trasmissione di scariche pericolose attraverso la protezione dalle sovratensioni dell’impianto elettrico, viene installato accanto al quadro di alimentazione Q_AS dell’impianto del filtro esterno, posto all’interno del capannone sulla parete adiacente ad esso, un’apparecchiatura a parete contenente limitatori di sovratensione (SPD), di adeguate caratteristiche e capacità di scarica, derivati dalla morsettiera arrivo linea tramite cavi unipolari g-v di sezione 6 mm² e connessi ad un nodo equipotenziale di terra, realizzato accanto al quadro Q_AS, con un cavo unipolare di sezione 16 mm².

Le connessioni con la linea elettrica hanno una lunghezza complessiva delle derivazioni non maggiore di 0,5 m. Ai fini della capacità di scarica degli SPD, occorre tener conto che il valore calcolato della corrente di cortocircuito trifase nel quadro elettrico Q_AS è I_cc = 6,8 kA. L’apparecchio di protezione è un ZOTUPBOX, modello TN 40 ff, IP 65, contenente un sezionatore con fusibili 4×63 A e SPD di classe I (tipo 1) e II (tipo 2) a limitazione (sistema L), con schema di connessione tipo CT1 (4+0), aventi le seguenti caratteristiche:
• I_imp = 10 kA (10/350 μs), corrente di scarica ad impulso, maggiore dei valori previsti dalla Norma CEI EN 81-10-1 (5 kA);
• I_n = 40 kA (8/20 μs), corrente nominale di scarica, maggiore dei valori previsti dalla Norma CEI 64-8 (5 kA);
• I_max = 40 kA (8/20 μs), corrente nominale massima di scarica;
• U_c = 335 V, tensione continuativa di esercizio, maggiore di U_sc = k ⋅ U0 = 1,1 ⋅ 230 = 253 V;
• U_p = 1 kV, livello di protezione che garantisce un livello di protezione effettivo Up/f < 0,8 ⋅ U_w=0,8 ⋅ 2,5 =2 kV, dove U_w è la tensione di tenuta ad impulso delle apparecchiature nel quadro elettrico;
• I_sccr = 50 kA (con fusibile da 125 A), corrente di cortocircuito nominale maggiore di I_cc = 6,8 kA.

VALUTAZIONE DEL RISCHIO
I calcoli relativi alla valutazione del rischio di fulminazione sono stati effettuati con il software ZEUS, di TuttoNormel, riportati nella relazione tecnica, insieme all’attestazione del valore della densità di fulminazione NG. Dai risultati ottenuti, si vede che il valore del rischio residuo di fulminazione della struttura risulta R₁ = 0,1 ⋅ 10^-5, inferiore al rischio tollerabile R_T = 1 ⋅ 10^-5:

R₁ = 0,1 ⋅ 10^-5 < R_T = 1 ⋅ 10^-5

per cui, ai fini della protezione contro i fulmini, la struttura risulta autoprotetta.