da Jennifer A. Morgan, CSI, e Michael Chusid, RA, FCSI, CCS
non è necessario per la maggior parte della progettazione e costruzione di edifici professionisti per sapere tutto sui sistemi di protezione dai fulmini (LPS); solo i seguenti punti chiave:
- un Fulmine può rappresentare un pericolo significativo per la costruzione di strutture occupanti e contenuti.
- I progettisti di edifici hanno la responsabilità professionale di consigliare i clienti in merito ai rischi legati ai fulmini.
- I sistemi di protezione contro i fulmini conformi a CAN / CSA-B72-M87, il codice di installazione per i sistemi di protezione contro i fulmini e gli standard della National Fire Protection Association (NFPA), UL e Lightning Protection Institute (LPI) sono altamente efficaci.
- La protezione contro i fulmini può essere implementata con un impatto minimo sull’aspetto dell’edificio.
- La specifica di un LPS può essere semplificata stipulando gli standard e delegando la progettazione a professionisti qualificati di protezione contro i fulmini.
1. Considerazioni sul rischio
I fulmini cloud-to-ground si verificano in Canada circa 2,34 milioni di volte l’anno, tra cui circa una volta ogni tre secondi durante i mesi estivi. Il fulmine è una scarica di elettricità statica che può inviare 300 milioni di volt e 30.000 ampere attraverso l’atmosfera o qualsiasi altro oggetto si trovi sul suo percorso tra nuvole e terra. L’esplosione di energia può innescare incendi, causare danni strutturali e fisici e interrompere i servizi elettronici e di altro tipo. Inoltre ferisce o uccide 175 canadesi in un anno tipico. (Questi dati da Environment Canada possono essere trovati all’indirizzo www.ec.gc.ca/foudre-lightning/. Il sito contiene ulteriori informazioni sulla sicurezza dei fulmini e dei fulmini, inclusa la Canadian Lightning Danger Map (CLDM) che rappresenta le aree a maggior rischio di essere colpite da un fulmine nei prossimi 10 minuti. Se le tempeste sono previste o sembrano imminenti, CLDM dovrebbe essere consultato frequentemente da coloro che sono impegnati o responsabili di eventi e attività all’aperto.)
Danni e interruzioni legati ai fulmini costano all’economia canadese tra million 600 milioni e billion 1 miliardo ogni anno. Quasi million 40 milioni di questo è destinato a danni alla proprietà. Il Council of Canadian Fire Marshals and Fire Commissioners (CCFMFC) stima che i fulmini causino circa l’uno per cento degli incendi degli edifici. Il settore assicurativo stima che i danni alla proprietà causati dai fulmini vadano da 3900 a 5250 all’anno. Il rapporto da cui vengono estratte queste statistiche riassume:
L’impatto stimato dei fulmini in termini di danni e interruzioni per i canadesi è molto grande e probabilmente molto maggiore di quello attribuito ad altre forme di condizioni meteorologiche pericolose (ad esempio tornado, grandine e uragani) a lungo termine.(Per ulteriori informazioni, vedere il rapporto di Mills et al, “Valutazione dei danni e delle interruzioni legati ai fulmini in Canada”, pubblicato in Pericoli naturali.)
La densità del fulmine (frequenza/area) è pronunciata in tutte le latitudini inferiori dalle Marittime alle pendici orientali delle Montagne Rocciose e specialmente nell’Ontario meridionale. Eppure, ogni provincia è a rischio. Ad esempio, fulmini scintille oltre la metà degli incendi in British Columbia. (Per maggiori informazioni, visita www.bcwildfire.com/Weather/lightning.htm)
Mentre tornado, uragani e inondazioni raccolgono più titoli, il fulmine è il disastro più frequente legato al tempo e la vulnerabilità ai fulmini è in aumento. (Mills rileva che il fulmine provoca danni sostanziali in forma aggregata; tuttavia, incidenti isolati non comandano il tipo di attenzione dei media data ad altri tipi di disastri. Ad esempio, il tornado di categoria F4 a Edmonton il 31 luglio 1987 ha ricevuto molto più reportage dei 40.000 fulmini sparsi in Alberta lo stesso giorno. Un fenomeno mediatico che riduce ulteriormente la consapevolezza si verifica quando molti fotografi di architettura rimuovono i terminali d’aria prima che le immagini vengano pubblicate, riducendo così la consapevolezza del pubblico e delle professioni sulla protezione contro i fulmini. Secondo una recente ricerca climatologica, il riscaldamento globale potrebbe aumentare la frequenza dei fulmini del 50 per cento. C’è anche un crescente riconoscimento che la protezione contro i fulmini contribuisce alla costruzione e alla resilienza della comunità. (Vedi l’articolo di D. Romps et al, “Aumento previsto dei fulmini negli Stati Uniti a causa del riscaldamento globale”, da Science nell’edizione di novembre 2010. L’editor riassume: “Il fulmine si verifica più frequentemente quando è più caldo rispetto a quando è più freddo. Essi prevedono che il numero di fulmini aumenterà di circa il 12 per cento per ogni grado Celsius di aumento della temperatura media globale dell’aria.”)
Contemporaneamente, la necessità di protezione contro i fulmini sta diventando sempre più urgente poiché gli edifici sono sempre più pieni di dispositivi e sistemi elettronici sensibili. Il drammatico bullone a zigzag dal cielo è l’immagine più tipica del fulmine. Tuttavia, i danni si verificano anche quando gli archi saltano da una struttura all’altra e quando le sovratensioni elettriche viaggiano per chilometri attraverso linee elettriche o telefoniche. Questi scioperi remoti possono friggere circuiti in computer, elettrodomestici, apparecchiature, sistemi di sicurezza, illuminazione a diodi emettitori di luce (LED), hardware porta elettronica, allarmi antincendio e altri dispositivi mission-critical.
La reale entità di questo tipo di danno è sottovalutata perché non è sempre associata a un fulmine. Ad esempio, quando un ospedale maggiore ha condotto un test di routine di un nuovo generatore di backup ha trovato un circuito non funzionale, che si presumeva essere un difetto di fabbricazione. Il consiglio è stato sostituito, ma è stato, ancora una volta, inoperabile alla successiva ispezione di routine. Solo dopo diversi incidenti di questo tipo è stata realizzata la correlazione tra i fallimenti e i temporali. Non si sono verificati ulteriori errori da quando è stato installato un LPS.
Infine, i costruttori dovrebbero avere protocolli di formazione e gestione per proteggere i lavoratori dai fulmini. Ciò è particolarmente preoccupante nei siti di grandi dimensioni, poiché il rifugio per i lavoratori può essere situato a distanza. Il miglior consiglio è: “Quando il tuono ruggisce, vai in casa.”(Vedi” Sicurezza dei fulmini sul posto di lavoro ” www.lightningsafety.noaa.gov/job.htm)
2. Responsabilità professionale
Nessun edificio nazionale o provinciale e codici elettrici richiedono protezione contro i fulmini. Invece, la decisione di installare la protezione contro i fulmini è a discrezione dei proprietari di edifici e dei loro consulenti di gestione del rischio, sottoscrittori di assicurazioni e professionisti del design. Eppure, indagini di architetti rivelano diverse sfide Catch-22. (Pur non richiedendo specificamente la protezione contro i fulmini di per sé, diverse province hanno atti in materia di licenze di installatori di protezione contro i fulmini e che richiedono loro di conformarsi a CAN / CSA-B72-M1987. Alcune agenzie governative, tra cui la Difesa nazionale e le infrastrutture Alberta richiedono protezione contro i fulmini su alcune strutture. Il National Building Code (NBC) suggerisce (ma non impone) la conformità allo standard CSA. Si dovrebbe consultare le autorità locali aventi giurisdizione (AHJs) per chiarimenti.)
Ad esempio, la maggior parte degli architetti non considera la protezione contro i fulmini a meno che un cliente non lo richieda. Questo è problematico perché la maggior parte dei proprietari di edifici si affidano al loro architetto per fornire una guida professionale su questioni tecniche.
L’aspettativa di un proprietario, a questo proposito, è in linea con il Royal Architectural Institute of Canada (RAIC). Afferma: “Gli architetti servono come consulenti di fiducia serving mentre servono l’interesse pubblico e affrontano questioni di salute e sicurezza.”(Visita https://www.raic.org/raic/what-architect per ulteriori informazioni.)
Un ulteriore problema sorge perché la maggior parte degli architetti presume che l’ingegnere elettrico si occuperà degli LP. Ahimè, la maggior parte degli ingegneri fornisce solo la messa a terra e la protezione contro le sovratensioni necessarie per il sistema di energia elettrica dell’edificio e non per la protezione contro i fulmini.
La posizione architettonica sembra contraddire l’affermazione della RAIC secondo cui:
È importante per il successo del tuo progetto che l’architetto—che è formato ed esperto in questo senso—sia responsabile della gestione complessiva dei sub-consulenti durante l’intero progetto. Ciò consente all’architetto di produrre risultati ben integrati coordinando sia la progettazione che l’amministrazione del progetto. (Vedi www.raic.org/raic/how-choose-architect#subconsultants)
Un architetto dovrebbe porsi la seguente domanda: “Se il mio cliente subisce una perdita legata al fulmine, come posso dimostrare di aver soddisfatto lo standard di cura del settore?”
Fortunatamente, una soluzione a questa domanda è fornita in CAN/CSA B72 Appendice A, Principi generali di protezione contro i fulmini. (Un’analisi più dettagliata dei rischi si trova nell’allegato L NFPA 780, www.apn.org / codes-and-standards / document-information-pages?modalità = codice& codice = 780. Un’applicazione online per eseguire calcoli basati su NFPA 780 Allegato L è accessibile online visitando www.ecle.biz/riskcalculator)