Fulmini: un pericolo per gli edifici
I fulmini, folgori o saette sono brevi ma potentissime scariche elettriche (tra 10 e 200 kiloampere) che si sviluppano prevalentemente in occasione dei temporali.
Tuttavia, in alcuni casi la loro formazione è dovuta all'elettricità statica generata dalla presenza di una grande quantità di sabbia o cenere vulcanica dispersa nell'atmosfera, e perciò slegata dalla presenza di cumulinembi.
Possono verificarsi:
- all'interno della stessa nube;
- tra nube e nube;
- da nube al suolo;
- dal suolo alla nube: in questo caso la scarica pilota, cioè l'innesco del fulmine, parte dal basso e la saetta viene per cosi dire rovesciata.
Normalmente, una folgore si caratterizza per la durata compresa tra pochi millisecondi e circa un secondo e mezzo, il diametro di alcuni centimetri e la lunghezza variabile tra alcune decine di metri e qualche chilometro. La scarica può essere singola o ripetuta in rapida successione.
I fulmini nube-suolo e suolo-nube sono particolarmente pericolosi sia per l'uomo che per gli edifici. Ogni anno migliaia di persone sono infatti colpite da un fulmine e circa mille di queste trovano la morte. Molto più numerosi sono invece gli edifici coinvolti, che possono subire danni di varia entità.
Una costruzione completamente o parzialmente di legno, come una tipica villetta dei sobborghi americani, una baita alpina, una casa a graticcio tedesca o un edificio di pietra o mattoni con la struttura del tetto in legno, può facilmente incendiarsi, subendo gravissimi danni o venendo completamente distrutta.
In altri casi, un fulmine provoca invece veri e propri piccoli crolli, che generalmente riguardano le parti più alte e appuntite come le guglie di pietra, i comignoli, le altane o i pinnacoli tipici, soprattutto delle grandi ville ispirate ai castelli medievali.
Molto più spesso, infine, il fulmine si scarica sull'antenna televisiva o un ripetitore per i telefoni cellulari. In questi casi, generalmente l'edificio non subisce danni particolarmente rilevanti, ma gli impianti elettrici, telefonici e televisivi e gli elettrodomestici o apparecchi elettronici collegati al momento della scarica (ad esempio televisori, computer, impianti stereo) subiscono quasi sempre guasti irreparabili.
Protezione dai fulmini con un parafulmine
É quindi fondamentale proteggersi adeguatamente.
Una prima regola di prudenza, di facilissima applicazione, prevede semplicemente di chiudere le finestre durante i temporali o le tempeste di fulmini e soprattutto di spegnere e scollegare dalle prese tutti gli apparecchi elettrici. In caso di fenomeni particolarmente intensi è anzi consigliabile staccare completamente l'impianto. In questo caso, se una folgore dovesse colpire l'edificio si potrebbero ridurre sensibilmente gli effetti negativi sugli impianti.
Una precauzione molto più efficace e radicale consiste invece nell'installazione di un parafulmine, inventato a metà Settecento dal Benjamin Franklin e destinato principalmente a captare una scarica diretta sulla struttura, incanalarla entro vie prefissate e disperderla nel terreno minimizzando o annullandone gli effetti collaterali.
Un parafulmine è indispensabile soprattutto quando un edificio:
- è molto più alto delle strutture circostanti: questo principio si applica soprattutto a grattacieli e torri per appartamenti, quasi sempre con almeno dodici o quindici piani;
- è isolato per un raggio di alcune centinaia di metri, come succede spesso per le abitazioni rurali o in riva al mare, soprattutto se il terreno circostante è pianeggiante;
- ha la struttura portante costituita da un telaio di acciaio o la copertura in lamiera metallica (acciaio, rame, piombo o alluminio).
Occorre inoltre considerare che negli ultimi anni, a causa dei cambiamenti climatici, il numero di temporali violenti è sensibilmente aumentato e che esistono zone geografiche maggiormente a rischio per la grande concentrazione di temporali. Il Friuli, la regione dei laghi lombardi, la provincia di Roma e in generale tutti i rilievi delle Prealpi e degli Appennini.
Parafulmini: caratteristiche e funzionamento
L'installazione di un parafulmine è regolata da precise leggi e regolamenti.
Un impianto scadente, mal progettato o non eseguito a regola d'arte può infatti creare danni gravissimi scaricando l'intera potenza del fulmine sulle strutture dell'edificio anziché nel terreno. Inoltre, ciascuna installazione va progettata in base alle caratteristiche dell'edificio da proteggere come altezza, superficie, numero di piani o materiali prevalenti.
É dunque fondamentale affidarsi a progettisti e aziende specializzate, evitando tassativamente soluzioni fai da te o prodotti a prezzo stracciato.
Un sistema completo come quelli chiavi in mano dell'azienda Carlo Delle Molle prevede due parti distinte: un impianto di protezione esterno, isolato oppure non isolato, e un impianto di protezione interna.
La parte esterna è generalmente formata da:
- uno o più elementi captatori;
- alcune calate per la trasmissione dell'energia fino al terreno;
- alcuni conduttori interrati per la dispersione dell'energia secondo un principio molto simile alla messa a terra di un normale impianto elettrico.
L'impianto interno previene invece la formazione di scariche pericolose dentro la costruzione tramite connessioni equipotenziali o sistemi di isolamento tra i componenti dell'impianto esterno e altri elementi metallici interni alla struttura.
I captatori di vario tipo: aste singole o multiple; tralicicci metallici; maglie per sfruttare il principio della gabba di Faraday; funi sospese tra guglie o altri elementi aggettanti e infine superfici continue come le coperture di capannoni o palestre in lamiera metallica.
Le calate devono invece rispettare alcuni principi fondamentali: prevedere diversi conduttori paralleli e ridurre al minimo la lunghezza e il numero di giunzioni tra i conduttori. Questi elementi vanno inoltre saldamente ancorati alla copertura o alle pareti perimetrali dell'edificio in modo che gli sforzi meccanici indotti o accidentali non possano causare la rottura o l'allentamento delle calate compromettendo l'efficienza del parafulmine.
I dispersori, cioè la messa a terra, devono essere il più possibile estesi e ramificati e inoltre andrebbero interconnessi o meglio ancora unificati per le diverse funzioni (dispersione a terra delle scariche dei fulmini, protezione contro i contatti indiretti, protezione degli impianti telefonici, etc).
Non occorre infine trascurare il pericolo derivante da alcuni elementi architettonici o strutturali in metallo normalmente presenti nella maggior parte degli edifici, che in caso di contatto accidentale con l'impianto del parafulmine possono trasformarsi in vere e proprie trappole elettriche, folgorando le persone vicine.
Un primo elemento da non trascurare sono ad esempio le facciate continue con montanti e traversi in acciaio o alluminio: non molto diffuse negli edifici residenziali, vengono tuttavia utilizzate per dare luce al vano scala di alcune palazzine costruite recentemente.
Le grondaie e i pluviali di rame, acciaio o alluminio sono invece estremamente comuni: il rischio che possano accidentalmente elettrificarsi non va sottovalutato, soprattutto nei grandi condomini con un continuo via vai di persone.
Al riguardo occorre quindi prestare molta attenzione nella scelta delle calate del parafulmine, che devono essere ben isolati. La conduttura CUI dell'azienda Dehn, formata da un'anima interna di rame e uno spesso rivestimento di polietilene reticolato, è ad esempio studiata per la protezione dalla tensione di passo e di contatto.
