Cosa Succede Quando

pcfree1

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Ciao a tutti,

sento dire spesso che un fulmine se cade su una fabbrica o casapuò fulminare diversi dispositivi e macchine industriali.
Non riesco però a capire come possa accadere una cosa del genere. Se le macchine sono dentro tipo computer. macchine industriali etc, come fa il fulmine a colpire l'impianto elettrico? Dove deve abbattersi il fulmine per entrare nella rete elettrica della fabbrica o casa e creare il danno?
 

Shika9393

Utente Attivo
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Qualunque oggetto metallico è un conduttore, quindi in grado di far scorrere corrente elettric. a.
Di solito il fulmine per poter "chiudere il circuito", "cerca" il percorso più breve nel tragitto cielo-terra. Pensa un campo aperto, con un albero al centro e nient'altro intorno. Sicuramente, se dovessero esserci le condizioni adatte, il fulmine colpirà l'albero. La stessa cosa vale se tu ti trovi in un luogo aperto, con nient'altro intorno. E' assai probabile che tu venga colpito da un fulmine (per quanto le probabilità che questo avvenga siano infinitesimali) perchè nella tratta cielo-terra, tu sei quello che è "meno distante" connesso a terra per il fulmine.

lightning-storm-animated-gif-1.gif

Come vedi da quest'immagine, il ramo che arriva a terra per primo, è quello che genera il fulmine.

Quindi, pensando ad un impianto domestico, la prima cosa che può incontrare il fulmine se dovesse colpire il palazzo sarà l'antenna TV sul tetto. La corrente si propagherà in tutte le prese dell'antenna per interrompersi sul carico collegato. Quindi il televisore (monitor) che non potendo reggere la corrente, scoppia. Un fulmine produce dai 2 ai 200kA (kiloAmpere). Pensa che al massimo quelli erogati da una comune presa di corrente sono 16A (Ampere). Però non c'è solo l'antenna che può essere colpita. Se molto superficiali, anche i tubi del gas dei termosifoni possono essere colpiti, dato che sono in rame; siccome nei vecchi impianti il collegamento di messa a terra veniva fatto proprio sui tubi del gas, la corrente può viaggiare fino a quello che trova collegato (se ti colpisce sulla linea di terra, praticamente tutto ciò che c'è collegato alle prese, salta).
Non conosco gli impianti industriali, ma direi che il ragionamento è lo stesso.
Ovviamente il fulmine potrebbe benissimo colpire i tralicci dell'alta tensione e quindi causare sovraccarichi sulla linea elettrica che arriva ai trasformatori delle centrali e bruciarli, oppure colpire le linee elettriche che corrono per la città (già a 220V) che quindi arriva in casa e bruciare ciò che è eventualmente collegato.

Inoltre, dato che il fulmine è plasma, c'è da considerare l'effetto elettromagnetico sui circuiti elettrici. Anche questo può benissimo bruciare i componenti elettronici. Dato che quando si verificano i fulmini c'è un forte tasso di umidità nell'aria, il fulmine può ionizzare le molecole d'acqua presente nell'aria (quindi dare loro una carica elettrostatica) che si propaga nell'atmosfera e quindi anche in casa. Siccome gli utilizzatori domestici o industriali non sono quasi mai a tenuta stagna, questi sono circondati da umidità, che essendo ionizzata, trasferisce cariche statiche all'interno dei circuiti quando si verificano forti fulmini. Su questo punto ti consiglierei di leggere l'articolo ben fatto di Wikipedia sugli impulsi elettromagnetici EMP

Per questi motivi, in caso di fulmini, è preferibile staccare le spine di corrente, antenna e telefono dalle prese per stare tranquilli. Staccare le eventuali ciabatte con il pulsante, lasciandole collegate alle prese è inutile siccome la corrente che viaggia è molto forte, si può generare un arco e quindi la corrente passa comunque (questo perchè la distanza tra le lamelle del pulsante è molto corta e quindi forti correnti non hanno alcun problema a "saltare nel vuoto" per passare da una lamella all'altra). Questa cosa la puoi notare alcune volte quando attacchi o stacchi una spina dalla presa di corrente. La scintilla che ogni tanto si genera è esattamente quello che sto dicendo. La (corrente) tensione è in grado letteralmente di rompere l'aria permettere alle cariche di attraversare il vuoto. Oppure nel caso di forte umidità in casa, come d'inverno mentre o dopo essersi fatti la doccia, potrebbe entrare in casa tenendo aperta la finestra. Ma di solito si sconsiglia di fare la doccia con un temporale non per questo motivo (perchè è realistico ma poco probabile), ma perchè i tubi dell'acqua, specie nei vecchi impianti, erano in piombo poco profondi rispetto la superficie dei muri (nel caso degli palazzi) e quindi possono essere colpiti da fulmini. Negli impianti moderni si usano i tubi in PVC quindi non ci sono problemi sotto questo aspetto. Resta comunque il pericolo "aria fortemente umida".
Sia il fulmine (quello che vedi), che il tuono (quello che senti) sono pericolosi. Il primo ad generato da un gas ionizzante, il plasma, che appunto carica elettricamente le molecole d'acqua presenti nelle vicinanze del fulmine; il secondo è semplicemente l'onda d'urto generata dal fulmine quando attraversa l'aria (perchè supera la rigidità dielettrica) e come tutte le onde d'urto, sposta le molecole ionizzate in tutte le direzioni, che quindi possono arrivare anche vicino agli oggetti elettronici.

Per poter isolare gli apparecchi da campi elettromagnetici si usa la gabbia di faraday, una scatola (letteralmente) metallica, chiusa (come l'automobile). Questa protegge al 100% i componenti elettronici. Di solito ce l'hanno i macchinari industriali.
Per proteggesi dai fulmini invece si usano i parafulmini, cioè tubi metallici collegati direttamente a terra così che il fulmine colpisca quelli invece di altro (ovviamente devono essere più altri di tutto ciò che c'è intorno). Nel caso invece si è in un luogo aperto come un campo, o al mare, la cosa migliore è quella di inginocchiarsi a terra (meglio ancora se col sedere per aria) stando lontani da alberi o altri oggetti o persone.

Spero di aver chiarito i dubbi.
 
Ultima modifica:

Shika9393

Utente Attivo
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Perchè diminuisci la distanza tra te e il fulmine. Siccome quando ci si inginocchia di solito si sta con il busto dritto, sarebbe meglio stare col sedere per aria perchè è il punto più "sicuro" dove essere colpito e il fulmine si scarica a terra senza attraversare organi vitali. Mentre invece se inginocchiato col busto dritto, quello che viene colpito sarà quasi sicuramente la testa, attraversando quindi il cervello e il cuore prima di arrivare a terra.
Certo, meglio stare al chiuso o in macchina per evitare tutto questo (per il concetto di gabbia di faraday).

Resta comunque il fatto che le probabilità di essere colpiti da un fulmine sono molto basse (3.33x10^-4). Anche se ricordo che c'è stato il caso di un tipo che è stato colpito 6-7 volte in tutta la sua vita.
 

Anatra di Gomma

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Qualche piccola imprecisione nell'usare la parola corrente anche quando si parla di tensione. Comunque in generale il discorso fatto da @Shika9393 è corretto.
Aggiungo che spesso gli apparecchi elettronici o i macchinari, si rompono a causa delle sovratensioni indotte dal fulmine stesso e non vengono colpite direttamente. Un fulmine che cade nelle vicinanze di una linea elettrica, può generare sovratensioni indotte anche nell'ordine di decine di kV. Ecco perchè non basta spegnere gli interruttori delle ciabatte, perchè non avrebbero un isolamento sufficiente.

L'unico oggetto capace di proteggere un edificio, e quindi tutte le persone all'interno e le apparecchiature, è il parafulmine. E' un asta vincolata all'impianto di terra che crea sostanzialmente la strada più breve per il fulmine per scaricarsi.

La recente normativa sugli impianti elettrici civili impone l'installazione di scaricatori di sovratensione. La fulminazione diretta è poco probabile da subire, a patto che si abiti in città e non isolati in campagna. Gli scaricatori sull'impianto elettrico si occupano quindi di scaricare a massa le sovratensioni indotte e proteggere di conseguenza l'impianto elettrico e gli utilizzatori.
 

Shika9393

Utente Attivo
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Qualche piccola imprecisione nell'usare la parola corrente anche quando si parla di tensione.
Cioè? Non mi piace parlare di "tensione" quando si parla di danni a cose o persone. Non è tanto la tensione ad essere un problema, quanto la corrente. Basta guardare la legge di ohm per vedere cosa dico (e non intendo V=RI, ma l'integrale della densità di corrente sull'area da cui deriva poi V=RI).
 

BlueRaven

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Discussione estremamente interessante ed affascinante, grazie a tutti! :love:
Una domanda: considerando che ci sono diversi modi in cui una corrente dannosa può arrivare alle apparecchiature e danneggiarle (es. magari io a casa ho il parafulmine, ma il fulmine cade sulla linea elettrica e si propaga da lì), l'unico modo è davvero staccare fisicamente le spine dalle prese a muro e tenere ben chiuse le finestre in modo da tagliare fuori anche le molecole d'aria ionizzate - questa giuro che mi mancava - o ci sono delle alternative anche per un impianto elettrico vecchiotto che non ha gli scaricatori?
Ad esempio, prese filtrate e/o UPS possono servire a qualcosa? A quanto ho capito io no, ma sarei curioso di conoscere la vostra opinione in merito. :thanks:
 

Shika9393

Utente Attivo
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Di solito le guaine sono sotto il pavimento che arrivano dalla strada quindi è difficile che colpisca proprio il tuo impianto. E' più facile che colpisca un traliccio dell'alta tensione.
Ma ammettendo che prenda in pieno il tuo impianto, non ci sono protezioni "domestiche" che tengano proprio per la quantità di energia che possiede il fulmine. Come colpisce qualcosa, questo brucia. Se colpisce un conduttore, la corrente si propaga lungo la linea che lo fa scaldare per effetto Joule talmente tanto da bruciare letteralmente il cavo (magari anche fondere il rame se la sezione del filo è piccola).
L'unico modo per essere protetti è scollegare le spine per lo stesso motivo che avevo scritto due post fa.
Prendiamo ad esempio un fusibile. Questo è composto da due piatti metallici collegati con un filo abbastanza sensibile da strapparsi in caso di sovratensioni (sfruttando appunto l'effetto Joule), sottovuoto. La distanza tra i due piatti è dell'ordine del centimetro. Se la densità di corrente è molto alta si crea un arco, quindi la corrente è in grado saltare letteralmente tra due punti scollegati fisicamente (che alla fine è proprio quello che succede quando si genera un fulmine, solo dal punto di vista macroscopico).
Anche il magnetotermico (il salvavita) non servirebbe a niente in questo caso perchè si potrebbe generare sempre un arco tra le due lamelle come se si riconnettesse la linea. Scollegando le prese si aumenta talmente tanto la distanza tra i due punti che per gli elettroni è come se fosse infinita e quindi non si può generare alcun arco.

Se esistesse un dispositivo in grado di sopportare la potenza di un fulmine, saremmo in grado di sfruttare questo fenomeno per immagazzinare la sua energia e utilizzarla come utilizziamo quella delle centrali elettriche. Lo studio dei famosi superconduttori potrebbe avere come scopo finale proprio questo.
 

BlueRaven

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@Shika9393 impressionante la chiarezza della tua esposizione, complimenti davvero: la combinazione di competenze tecniche profonde e arte oratoria che consente di farsi capire anche dai profani nabbi totali come me è un dono raro! :inchino:
In sostanza, il messaggio è: durante un forte temporale con fulmini, staccate le prese perché è l'unico modo di garantire la salvezza ai vostri dispositivi elettronici.
Ricevuto, eseguirò, grazie mille ancora!!! :thanks:
 

Blume.

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Una interessante lettura dove ci sono dei cenni anche in merito alle scariche atmosferiche.
 

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Una interessante lettura dove ci sono dei cenni anche in merito alle scariche atmosferiche.

Già trovata in un altro thread - sempre su tua indicazione - e prontamente scaricata e inserita nella coda delle cose interessanti da leggere! :thanks:
 
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Anatra di Gomma

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Cioè? Non mi piace parlare di "tensione" quando si parla di danni a cose o persone. Non è tanto la tensione ad essere un problema, quanto la corrente. Basta guardare la legge di ohm per vedere cosa dico (e non intendo V=RI, ma l'integrale della densità di corrente sull'area da cui deriva poi V=RI).

Non è la corrente che rompe il dielettrico. Tensione e corrente sono 2 grandezze diverse. E' giusto usarle appropriatamente nel giusto contesto. ;)
 
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La corrente è generata in funzione della differenza di potenziale (tensione), della resistenza e, se proprio vogliamo fare un discorso completo, anche dalla potenza a monte.

Se io ho una sorgente a 5 kA con 24V di tensione, è molto difficile che la corrente mi faccia qualche danno. Semplicemente perchè 24V sono troppo pochi per far circolare corrente nel mio corpo che ha circa un'impedenza media di 1 Mohm.
 
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