1 Ricerca delle cause di esplosioni e incendi IL RISCHIO ... - Cineas

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Il tipo di scarica descritto precedentemente, cioè discendente, è quello più probabile e quindi il più importante, ma non è il solo che puo’ verificarsi. Infatti, le scariche discendenti si verificano su strutture basse e poste sui terreni piani, ma per costruzioni molto alte (torri, grattacieli, impianti tecnologici particolari, ecc.) o comunque poste su montagne, a causa degli elevatissimi campi elettrici esistenti alla loro sommità (effetto delle punte per elevata densità di carica), si possono avere delle scariche ascendenti dovute alle cariche elettriche positive che dal suolo raggiungono direttamente la nube, con un avanzamento a gradini, forte luminosità e colpi multipli, come per le scariche discendenti. In questo caso si tratta pero’ di scariche ascendenti con valori di corrente bassi, generalmente non oltre i 1000 A, di tipo continuativo, cioè il valore massimo della corrente viene raggiunto in tempi dell’ordine del decimo di secondo, contrariamente a quanto avviene per i fulmini discendenti, caratterizzati da impulsi con un fronte molto ripido e tempi dell’ordine dei microsecondi. I meccanismi descritti in precedenza per i fulmini discendenti si riferiscono, come già detto, a scariche con polarità negativa, che sono le più probabili. Ma si possono originare anche fulmini positivi, cioè che si formano da nubi cariche positivamente, i quali generalmente si sviluppano con un solo impulso, caratterizzato da un fronte poco ripido, da un andamento di tipo continuativo e da valori di corrente assai più elevati di quelli relativi alle scariche negative. In questo caso, la controscarica negativa che si origina dal terreno verso la scarica positiva pilota proveniente dalla nube, contrariamente a quanto si verifica per le scariche negative, puo’ raggiungere dimensioni di migliaia di metri. Cio’ è dovuto al fatto che, mentre le cariche positive sono quasi sempre associate a pulviscolo o a goccioline d’acqua aventi una massa consistente e quindi una certa inerzia meccanica, le cariche negative sono prevalentemente costituite da elettroni, di massa ed inerzia meccanica praticamente trascurabili, caratterizzati da tempi di spostamento infinitesimi rispetto a quelli delle cariche positive; si spiega cosi’ anche la diversa ripidità dei fronti d’onda nei due casi. I fulmini positivi sono caratterizzati da valori dei parametri elettrici assai elevati (corrente, energia, carica elettrica), mentre i valori maggiori della pendenza del fronte d’onda si riscontrano nei fulmini negativi e, particolarmente, nei relativi colpi successivi. 3- Attività ceraunica Non tutte le zone hanno la stessa probabilità che si formino temporali e che, conseguentemente, si manifestino dei fulmini. Da un punto di vista strettamente meteorologico si puo’ arrivare, mediante indagine statistica, alla determinazione della probabilità che in una certa zona si manifestino formazioni temporalesche. Per esprimere quantitativamente questo concetto si fa uso dei livelli ceraunici. Si definisce livello ceraunico di una determinata zona il numero dei giorni di un anno nei quali è stato udito almeno un tuono. Ricerca delle cause di esplosioni e incendi 4
Facendo la media delle rilevazioni di un numero sufficientemente grande di anni, si ottiene un livello ceraunico medio, di grande importanza statistica. Congiungendo i punti ad uguale livello ceraunico su una carta geografica si ottiene la carta isoceraunica o carta dei temporali. Da essa si deduce la probabilità che insorgano i temporali. Tuttavia, agli effetti della protezione contro i fulmini di una struttura, è importante conoscere la densità dei fulmini a terra Nt , ossia il numero di scariche a terra per unità di superficie ( km²) e per unità di tempo (anno). E’ infatti questo il parametro che viene assunto come punto di partenza per la valutazione della frequenza dei fulmini e, in particolare, della loro fraquenza di danno sulle strutture. La valutazione di Nt puo’ essere effettuata in modo empirico ipotizzando l’esistenza di una correlazione pseudolineare tra giornate temporalesche e densità dei fulmini a terra. La relazione esistente tra il livello ceraunico Td e la densità di fulminazione è la seguente: Nt = 0,04 · Td 1,25 Naturalmente, l’uso della suddetta relazione (prettamente empirica) conduce a dati talora poco rispondenti alla realtà, per cui è necessario disporre di relazioni sperimentali. In tempi recenti sono state condotte ricerche sistematiche in numerosi paesi tra cui l’Italia. L’indagine condotta nel nostro paese, nel periodo 1968-1979, che ha comportato l’installazione di 50 contatori atti a rilevare il verificarsi dei fulmini, ha consentito di tracciare una mappa dei valori medi del numero di fulmini a terra per chilometro quadrato e per anno del territorio nazionale. Con l’impiego del moderno sistema di rilevazione SIRF del CESI, di cui si è detto in precedenza, è stato possibile aggiornare i dati della densità di fulminazione. In appendice alla presente trattazione è riportato l’elenco dei Comuni d’Italia con il rispettivo valore Nt, tratta dalla Pubblicazione CEI 81-3 “ Valori medi del numero dei fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato dei comuni d’Italia, in ordine alfabetico – Elenco dei comuni “. Tale elenco per alcune località si discosta sensibilmente dalla statistica SIRF, mentre in altre zone l’aggiornamento ne ha confermato la validità. 4- Effetto resistivo ed effetto induttivo del fulmine Dal punto di vista elettrico e dei danni connessi alla fenomenologia elettrica possiamo individuare due aree principali nelle quali la corrente di fulmine manifesta i suoi effetti. Una corrente di fulmine che attraversa un mezzo, o un materiale, dotato di una certa resistenza conduttiva, secondo la legge fondamentale U=R·I (legge di Ohm), produce in esso una caduta di tensione e quindi una differenza di potenziale elettrico verso terra. Pertanto, il punto di Ricerca delle cause di esplosioni e incendi 5
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