Ciabatta elettrica, UPS e protezione contro i fulmini

Capita spesso di leggere che alcune tipologie di ciabatte elettriche (chiamate anche multiprese) e gli UPS o gruppi di continuità offrono una protezione efficace contro i fulmini. Ma le cose stanno veramente in questi termini?

Iniziamo col dire che proteggersi in maniera efficace contro gli sbalzi di tensione e le fulminazioni è qualcosa di piuttosto complicato. Assurdo pensare di proteggere tutto ciò che è collegato a valle con una semplice ciabatta elettrica dotata di fusibile.

Era il 1752 quando lo scienziato e politico statunitense Benjamin Franklin scoprì che le scariche elettriche dei fulmini possono presentarsi tra terreno e nuvola (fulmine ascendente, solo nel caso di presenza di oggetti di altezza considerevole), tra nuvola e terreno (fulmine discendente) o tra nuvola e nuvola.

La scarica diretta di un fulmine è certamente un evento che può provocare danni ingenti: in fisica è ben noto il fenomeno del “potere disperdente delle punte“. In corrispondenza di oggetti appuntiti tendono a formarsi campi elettrici più intensi ed è proprio lì che vi è una maggiore probabilità che venga a manifestarsi una scarica elettrica dovuta alla fulminazione.
I parafulmini sono appuntiti proprio per questo motivo e sono posizionati in zone a più elevato rischio di fulminazione per attirare la scarica elettrica e disperderla in sicurezza verso terra, evitando che possa causare danni altrove. Campanili, guglie, tralicci, alberi sono altri oggetti che i fulmini “prediligono” ma la scarica può avvenire anche altrove.

L’energia scaricata a terra o sulla struttura colpita da un fulmine è davvero impressionante. In termini di intensità della corrente il valore varia di solito tra 10 e 200 kA; il passaggio di carica è quantificabile in circa 5-10 Coulomb in tempi brevissimi.
Un’antenna colpita direttamente da un fulmine generalmente non sopravvive alla scarica e si verifica la fusione dei conduttori attraversati per effetto Joule (riscaldamento degli stessi in forza dell’energia scaricata dal fulmine).

Edifici che sono collocati in luoghi ad alto rischio (come la cima d’una montagna o in collina) dovrebbero essere dotati di una protezione esterna contro i fulmini (LPS, Lightning Protection System) oltre a quella realizzata internamente.

Mentre le aziende che operano nel campo delle utilities e le società di telecomunicazioni si trovano frequentemente a dover gestire i danni derivanti dalle fulminazioni dirette, in termini probabilistici imprese e abitazioni sono più frequentemente esposte alle cosiddette fulminazioni indirette.
Con il termine fulminazioni indirette ci si riferisce agli effetti di un fulmine “che cade” in prossimità dell’edificio (con “in prossimità” si intenda anche ad un paio di chilometri di distanza) oppure alle interazioni tra nube e nube citate in precedenza.

Eventi di questo tipo generano sovratensioni di tipo impulsivo (LEMP) che quando non sono distruttive per le antenne possono comunque causare malfunzionamenti e danneggiare anche in via definitiva i dispositivi collegati alla rete elettrica.

La protezione da sovratensioni previene danni agli impianti elettrici contro le fulminazioni indirette così come picchi derivanti da altre fonti.
Un improvviso picco di tensione può non solo danneggiare immediatamente un dispositivo elettrico ma anche ridurne significativamente la vita utile. Ogni dispositivo elettrico ed elettronico e a rischio quando è collegato alla rete in caso di sbalzi di tensione.

Come proteggere le apparecchiature elettroniche dai fulmini e dagli sbalzi di tensione

Anche se colloquialmente spesso si parla di sbalzi di corrente ciò che rappresenta un rischio per gli impianti elettrici civili e industriali non adeguatamente progettati o protetti sono proprio gli sbalzi di tensione e le sovratensioni spesso causate dai fulmini.

Sbalzi di tensione si verificano continuamente sulla rete elettrica e sono dovuti a diverse cause: possono essere dovuti all’eccessiva richiesta di energia elettrica nel breve tempo oppure al gestore che sta effettuando dei lavori in rete. Il problema potrebbe essere più sentito nelle zone periferiche e un po’ più isolate dove la rete è sottodimensionata rispetto al fabbisogno manifestato dalle utenze collegate.
Quando gli sbalzi di tensione si mantengono entro gli standard di tolleranza specificati non vi è alcun danno alle apparecchiature.

Bisogna necessariamente partire dal presupposto che tutti i cavi che entrano in casa, in ufficio o in azienda devono essere protetti.
Ciò significa che la protezione dovrebbe agire non soltanto sul cavo di rete elettrica ma anche sul cavo telefonico e sui cavi per la TV (digitale terrestre e satellite).

La protezione per la sovratensione va installata a monte dell’impianto: le soluzioni tipiche consistono nell’installazione di moduli SPD (Surge Protection Device) o scaricatori di sovratensione che vanno inseriti nella zona del quadro elettrico.
Gli SPD funzionano molto bene nel proteggere l’impianto a valle e quindi tutti i carichi collegati a patto però che il collegamento a terra sia buono e che il cavo che connette primo differenziale e scaricatore sia il più corto possibile.

Non tutti gli SPD sono però uguali e la scelta di un modello o di un altro dovrebbe essere sempre svolta da un tecnico qualificato.
Di solito la meccanica di un SPD mostra una diversa colorazione a indicare se la protezione è in funzione oppure se fosse necessario l’intervento di un tecnico.
In generale tutti gli interventi sul quadro elettrico vanno eseguiti esclusivamente da un elettricista specializzato: l’imperativo è evitare qualunque improvvisazione.

Protezioni SPD di tipo “medio” potrebbero lasciare un picco di tensione residuo sull’impianto che potrebbe risultare letale o quasi per buona parte dei dispositivi elettronici di utilizzo comune. È quindi bene installare comunque una protezione supplementare come un gruppo di continuità (UPS) o almeno una multipresa di qualità con funzione di filtro integrata.

UPS e ciabatte elettriche da soli possono non offrire la protezione sufficiente ma utilizzati in aggiunta all’utilizzo di scaricatori di sovratensione danno modo di contare su un livello di difesa addizionale.
Scegliere un gruppo di continuità o UPS per PC e altri dispositivi assicura una protezione non soltanto rispetto ai blackout elettrici evitando che le apparecchiature connesse a valle si spengano improvvisamente ma le difendono anche dagli sbalzi di tensione.
I migliori gruppi di continuità (UPS online e alcuni line interactive) tentano di produrre sinusoide pura in uscita o comunque una pseudo-sinusoide che ricalca da vicino la forma d’onda del segnale della corrente alternata. Un apposito AVR (Automatic Voltage Regulator) opera un’azione di filtro in caso di variazioni importanti e quindi potenzialmente pericolose.

Va detto che per scongiurare le sovratensioni non è strettamente necessario un UPS ma un molto meno costoso AVR.

Per quanto riguarda le ciabatte elettriche o multipresa è bene orientarsi su modelli realizzati da produttori noti e apprezzati per l’affidabilità e l’efficacia dei loro prodotti. Una buona scelta è certamente la ciabatta elettrica APC by Schneider Electric PMF83VT-IT Performance Surge Arrest.
Si tratta di una ciabatta multipresa filtrata con 8 uscite di tipo Schuko/Italiane e protezione telefonica/coassiale.

A differenza dei prodotti SurgeArrest di APC, molti dispositivi di filtraggio delle sovratensioni continuano a lasciar passare l’alimentazione anche dopo che i circuiti sono stati danneggiati per cui gli apparati collegati a valle restano esposti a pericolosi sbalzi di tensione.
La multipresa SurgeArrest di APC avvisa se la circuiteria fosse stata danneggiata da un fulmine o da un picco di potenza e non garantisse più protezione: il prodotto in garanzia viene in questo caso sostituito gratuitamente da APC.

Un prodotto come quello presentato è sottoposto a test che simulano sovratensioni pari a 6.000 V, simili a quelle rilevate durante la caduta di un fulmine.

Ulteriori informazioni possono essere reperite nelle pagine del CESI di Milano (SIRF, Sistema Italiano Rilevamento Fulmini) mentre in un altro sito è possibile consultare la mappa dei fulmini in tempo reale.

Per quanto riguarda i risarcimenti in caso di blackout e sovratensioni l’argomento va oltre le finalità di questo articolo: possiamo solo dire che i primi sono più facili da ottenere mentre i secondi molto più complessi da ricevere anche perché i contratti generalmente proteggono il gestore. Il “caso fortuito”, inoltre, non è contemplato tra i motivi validi per l’ottenimento di un risarcimento.
Eventuali lamentele, previa attenta verifica della sussistenza degli estremi per ottenere un ristoro, vanno comunque inviate non alla società che commercializza e trasporta l’energia elettrica (con la quale di solito si stipula il contratto) ma al gestore della rete che è responsabile del suo corretto funzionamento (società di distribuzione dell’energia elettrica).
Si tratta comunque di indicazioni di carattere assolutamente generico che vanno ben soppesate con un consulente legale e il supporto di un tecnico abilitato o di un perito, soprattutto nel caso in cui si fossero subiti gravi danni.