Come si formano i fulmini. Origini e tipologie.

Le scariche atmosferiche che si possono verificare durante l’attività temporalesca sono eventi naturali, generalmente chiamati fulmini.

Durante l’attività temporalesca, all’interno delle nubi – di solito nei cumulonembi, nubi a sviluppo verticale che si generano in condizioni di instabilità atmosferica – avviene una separazione di cariche di polarità opposta.
La formazione di cariche all’estremità della nube avviene attraverso lo sfregamento di particelle di ghiaccio e di acqua, messe in movimento dalle correnti d’aria calda ascendenti all’interno della nube.

La scarica si verifica quando l’intensità del campo elettrico supera il valore di rigidità dielettrica (il valore limite di campo elettrico) dell’aria che, in caso di aria asciutta e pulita, è pari a 30 kV/cm.
Mentre durante l’attività temporalesca, a causa dell’umidità e del pulviscolo atmosferico presente, la rigidità dielettrica dell’aria crolla a pochi kV/cm, rendendo così più facile la scarica.

Possiamo identificare tre categorie di fulmini:

  1.  Fulmine nube-nube: quando la scarica avviene tra due nubi vicine;
  2.  Fulmine intranube: quando la scarica avviene all’interno della stessa nube;
  3.  Fulmine nube-terra: quando la scarica avviene tra il terreno e la nube, indipendentemente dall’origine, cioè che sia un fulmine ascendente o discendente.

I fulmini nube-terra sono i più pericolosi da cui occorre proteggerci, poiché hanno maggiore impatto sulle persone e, in generale, sulle attività umane.

I fulmini e la loro potenza

I fulmini possono raggiungere potenze molto elevate:

  • Fino a 33.000 C° di calore (che corrispondono a quasi 5 volte il calore del Sole);
  • Una potenza istantanea di 750 Megawatt;
  • Tensione fino a 15 Gigavolt (pari a 40.000 volte quella generata da una centrale elettrica).

 

Nel corso di un anno, cadono circa 2.000.000.000 di fulmini nel mondo. La superficie terrestre viene colpita da scariche atmosferiche circa 100 volte al secondo ossia circa 8,6 milioni di volte al giorno.

In termini di densità di fulminazione, i 3 paesi con il maggior impatto di fulmini negli ultimi 10 anni in Europa occidentale sono l’Italia, la Svizzera e la Francia.
Solo in Italia, in un anno, cadono circa 1.000.000 di fulmini.
È piuttosto probabile, quindi, osservare almeno una volta all’anno i fulmini in diretta.

Dati sorprendenti se si pensa quanto, ancora oggi, vengano sottovalutate la pericolosità e la frequenza con cui questi fenomeni si possano verificare.

Proteggi le persone e le cose dai danni da fulmini e sovratensioni con i sistemi di difesa attiva Euthalia.

Come si genera la scarica di un fulmine e come essa può “ritornare”

Il meccanismo con cui si genera la scarica si manifesta in due tempi:

durante il primo una scarica, detta ‘guida’ o ‘leader’, è formata da una carica negativa debole e invisibile, che dalla nube procede verso il suolo a zig – zag avanzando con una velocità di circa 8000 km/s; quando questa scarica raggiunge i circa 50/100 metri dal suolo, da quest’ultimo parte una scarica di ritorno positiva diretta verso l’alto.

Nel momento in cui le due scariche si incontrano si genera una scia brillante di congiunzione tra cielo e terra, il circuito si chiude e lungo tale traccia risale verso la nube una fortissima corrente elettrica a una velocità stimata di circa 46.000 km/s.

I fulmini della categoria nube-terra che possono generarsi, possono essere di due tipologie:

  1.  fulmini discendenti, che seguono il percorso appunto nube-terra con una scarica leader con carica positiva che parte dalla nube e una con carica negativa risale dal suolo.
  2.  fulmini ascendenti, che si propagano dal suolo verso la nube e hanno generalmente origine da strutture con altezze elevate (almeno 80 metri) sulle quali, in presenza di nuvole temporalesche, si creano campi elettrici intensi in grado di superare il valore di rigidità dielettrica dell’aria circostante. Il canale del fulmine ascendente ha un meccanismo di formazione simile a quello del fulmine discendente, si sviluppa verso l’alto estendendosi per centinaia e a volte migliaia di metri.

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Pericoli e danni causati dai fulmini

I fenomeni che si verificano più frequentemente sono i fulmini discendenti, a loro volta classificabili in funzione del bersaglio colpito:

  • Fulmini diretti sulla struttura;
  • Fulmini in prossimità della struttura (indiretti);
  • Fulmini diretti sulle linee entranti;
  • Fulmini in prossimità delle linee entranti (indiretti).

Ognuna di queste tipologie di fulminazione è pericolosa per vite umane e strutture (oggetti e impianti), poiché può causare danni quali:
danni ad esseri viventi per elettrocuzione; fuoco, esplosioni, effetti chimici, distruzioni meccaniche e altri danni materiali; malfunzionamenti, guasti e rotture di impianti elettrici ed apparecchiature elettroniche a causa di sovratensioni.

I danni causati all’interno o nei pressi della struttura colpita, possono interessare anche l’ambiente e le strutture circostanti, generando ulteriori guasti o perdite.

Per questi motivi è fondamentale adottare misure di protezione contro i fenomeni di fulminazione affidandosi ad esperti in grado di valutare quali siano quelle più adeguate attraverso una Valutazione del rischio di fulminazione della struttura e un corretto dimensionamento dell’impianto di protezione, elaborato a seconda delle caratteristiche specifiche dell’immobile da proteggere.

Euthalia mette a disposizione di privati, aziende e studi di progettazione un ufficio tecnico di comprovata esperienza per la realizzazione e l’aggiornamento del Documento di Valutazione del Rischio di fulminazione.

Chiamaci allo 0332 280041 per ricevere tutte le informazioni.

Quando è necessaria la protezione contro le scariche atmosferiche?

Come visto in precedenza, le fulminazioni possono dare origine a diverse tipologie di danno che possono provocare guasti, ma spesso anche perdite.
Queste ultime possono essere molto diverse: a seconda del tipo di struttura, del suo utilizzo e del materiale con cui è stata costruita, se ne identificano quattro tipologie:

L1 – Perdita di vite umane (lesioni o morte di persone);
L2 – Perdita di servizio al pubblico;
L3 – Perdita del patrimonio culturale;
L4 – Perdita di valore economico.

Le norme internazionali (IEC 62305) partendo dalle definizioni sopra riportate, permettono di stimare un valore R di RISCHIO che l’edificio analizzato venga colpito e subisca danni da fulminazione.

I componenti di rischio Rx derivano dalla seguente equazione:

Rx = Nx *Px *Lx

dove:

Nx rappresenta il numero di eventi pericolosi;
Px rappresenta la probabilità di danno;
Lx rappresenta la perdita, cioè la valutazione quantitativa dei danni;

Il confronto tra il rischio R individuato attraverso questa analisi ed il rischio accettabile RT (definito dalla normativa IEC 62305-2), fornisce informazioni sui requisiti e il dimensionamento delle misure di protezione contro i fulmini.

Un impianto di protezione contro i fulmini ha il compito di proteggere gli edifici dalle fulminazioni dirette ed indirette.

I sistemi di difesa attiva Euthalia da fulmini e sovratensioni, con tecnologia Ingelva srl, “lavorano” per ridurre il valore di Px, cioè la probabilità di venir colpiti, evitando di attirare il fulmine su di sé. Non dei semplici parafulmine passivi, ma sistemi “attivi” di prevenzione.

Chiamaci allo 0332 280041 per ricevere tutte le informazioni e per verificare professionalmente i grado di protezione del tuo edificio, sia esso privato che commerciale o industriale.