Fulmini
Fulmini, parafulmini e saette
Vi propongo, (tratto da TUTTOSCIENZE del 3/6/1992), un interessante articolo sui fulmini. Tratto da: DATA 03/06/1992 PAGINA 2 TIPO TuttoScienze Titolo Fulmini, parafulmini e saette Da Franklin ad oggi, gli strumenti di difesa AUTORE BO GIAN CARLO LA Leida 1745 fu una bottiglia di annata. Con quella bottiglia lo studioso inglese William Wall, suggerendo la stretta parentela tuono fulmine, scateno' Benjamin Franklin. Prudente e fortunato, il neo americano usando un aquilone carico' di elettricita' una bottiglia di Leida e dimostro' che le nubi temporalesche rassomigliano al condensatore in bottiglia: le nuvole sono un polo e la terra l' altro. Invento' cosi' il parafulmine, importante per un pianeta bombardato grosso modo da 2 miliardi di fulmini l' anno, che uccidono 20 persone il giorno e ne feriscono un' ottantina. In uno schema di fumine normale discendente le ostilita' si aprono tra la meta' inferiore della nuvola, negativa, e la base, positiva: la scarica che si forma indirizza gli elettroni verso la base. E' una scarica a scatti (stepped) di circa 50 metri e interruzioni di 20 50 microsecondi che da' il via a un canale ionizzato: a ogni colpo¯ cariche negative vengono trasferite dalla nuvola al fondo del canale. A mano a mano che il canale guida si abbassa, il campo elettrico indotto al suolo aumenta. Il fenomeno continua finche' in prossimita' di formazioni appuntite, con campo elettrico adeguato, si forma una controscarica volta a intercettare il canale guida in discesa. Quando i due si incontrano chiudono un circuito nuvola canale guida discendente canale ascendente di controscarica terra¯ che permette il flusso di elettroni dal canale ionizzato al suolo. In questo circuito viene inserito il sistema di protezione: captatori, calate, dispersori. Anche l' orografia fa la sua parte. La corrente di fulmine risulta piu' bassa in zone con rilievi che in quelle pianeggianti. A una corta distanza nuvola terra corrisponde un canale di fulmine di lunghezza inferiore, a cui si associa una carica elettrica minore. In pianura e' il contrario, i fulmini sono piu' intensi perche' maggiore e' la distanza nuvola terra, piu' lungo e' il canale di fulmine e piu' forte risulta la carica elettrica. Nella stazione di rilevamento di Monte S. Salvatore (Lugano) , sono state misurate correnti di fulmini positivi fino a 180 kiloampere e poco oltre 100 kiloampere per i negativi. Il fulmine e' innocente. E' la struttura, con la sua presenza, ad adescarlo, non questi a scegliersela come bersaglio. La trappola viene confezionata in modo che l' incauto rischi con grande probabilita' ¯ di farsi intercettare dalla controscarica, neutralizzandosi attraverso il percorso artificiale captatore terra. La corrente di fulmine, volubile come piuma al vento, fa variare come un elastico la distanza di adescamento: si riesce tuttavia a determinare il raggio di captazione, anche se malauguratamente non e' sufficientemente nota la relazione a' trois¯ che lo lega all' altezza della struttura e al valore di cresta della corrente di fulmine.
L' attuale norma Cei stabilisce che la protezione potra' avvenire con sistemi ad asta, a fune o a maglia in grado di proteggere da dispiaceri di tipo chimico, meccanico e elettrico. Secondo la legge di Faraday una carica di 100 Coulomb trasporta 30 milligrammi di ferro, quindi l' inconveniente chimico e' scarso. Gravi i danni per effetto termico. Il 30% dei fulmini perfora una lamiera spessa 2, 4 millimetri ma, magra consolazione, soltanto l' 1% ne trapassa una spessa 3, 5 millimetri . Il calore prodotto per effetto Joule puo' fondere i conduttori elettrici, con maggior rischio per le sezioni inferiori a 16 millimetri quadrati di rame (che fonde a 1083 gradi C) o a 25 millimetri quadrati se di alluminio o 50 millimetri quadrati se di acciaio. Quando invece la corrente di fulmine infilza materiali non conduttori come legno, muri, ecc. , si sviluppa grande quantita' di calore per colpa della loro maggiore resistenza elettrica. L' umidita' vaporizza violentemente e genera grande pressione: il materiale esplode. Le sollecitazioni elettrodinamiche dovute al passaggio della corrente di fulmine sono direttamente proporzionali al quadrato della corrente massima e inversamente proporzionali alla distanza tra i conduttori. Il 5% dei fulmini supera i centomila Ampere, che sottopongono due conduttori paralleli, lunghi un metro e distanti 50 centimetri, a una forza di 4 kilonewton, che diventa 400 kilonewton se distano soltanto mezzo centimetro. Tale forza basta a spiaccicare un cavo multipolare e a schizzarne fuori l' isolante, mettendo in cortocircuito l' impianto e facendo saltare ancoraggi e corpi metallici della struttura. Dal settembre ' 91 e' finalmente disponibile il programma Zeus (di Carrescia Tommasini) per la progettazione completa dei sistemi di protezione contro i fulmini, in perfetto accordo con lo stato attuale delle conoscenze e delle norme che hanno definitivamente liquidato i captatori radioattivi: disperdevano nell' atmosfera particelle alla Cernobil. Non si sa che fine abbiano fatto i parafulmini obsoleti. Recita la Norma Cei 81 1 , a scanso di equivoci: L' impianto di protezione non ha, e in nessun caso gli si puo' attribuire, la proprieta' d' impedire la formazione del fulmine¯ . Puo' intercettarlo e attirarsi tutte le sciagure, come fece G. W. Rich mann ripetendo in Europa le esperienze del Franklin. Fu bersaglio del suo ultimo fulmine.
A CURA DI IW9EYL