Negli impianti che operano in presenza di atmosfere potenzialmente esplosive, la protezione contro i fulmini rappresenta un elemento progettuale fondamentale per la gestione del rischio. Raffinerie, impianti chimici, terminali di stoccaggio, silos per polveri combustibili e numerose applicazioni dell’industria di processo possono essere esposti a condizioni nelle quali una scarica atmosferica diventa un potenziale innesco di esplosione.

In questi contesti, la valutazione del rischio non può limitarsi alla conformità delle apparecchiature ATEX. È necessario considerare l’interazione tra fenomeni atmosferici, infrastrutture elettriche, strutture metalliche e presenza di sostanze infiammabili, adottando un approccio sistemico che integri le prescrizioni della Direttiva ATEX 2014/34/UE con i requisiti della norma IEC 62305 dedicata alla protezione contro i fulmini.

Perché il fulmine rappresenta un rischio nelle aree ATEX

Le atmosfere esplosive si formano quando sostanze infiammabili sotto forma di gas, vapori, nebbie o polveri combustibili si combinano con l’ossigeno in concentrazioni tali da poter essere innescate da una sorgente energetica sufficientemente intensa.

Una scarica atmosferica possiede caratteristiche energetiche ampiamente superiori alle soglie di accensione tipiche delle atmosfere ATEX. Un singolo fulmine può generare temperature dell’ordine di 30.000 K e correnti che possono raggiungere o superare i 200 kA, creando condizioni potenzialmente critiche per persone, impianti e strutture.

I principali meccanismi di innesco includono:

• impatto diretto della scarica su strutture o apparecchiature;
• archi elettrici dovuti a differenze di potenziale tra elementi metallici;
• sovratensioni indotte sulle reti elettriche e di controllo;
• correnti disperse e riscaldamenti localizzati;
• scintillamenti derivanti da collegamenti equipotenziali inadeguati.

Per questo motivo il rischio fulmine deve essere considerato all’interno del Documento di Protezione contro le Esplosioni (DRPE), valutando sia gli effetti diretti sia quelli indiretti associati all’evento atmosferico.

Zone ATEX e livelli di criticità

La classificazione delle aree secondo la normativa ATEX determina il livello di attenzione richiesto nella progettazione del sistema di protezione.

Le situazioni più critiche sono rappresentate da:

• Zona 0: presenza continua o per lunghi periodi di atmosfere esplosive costituite da gas;
• Zona 20: presenza continua o frequente di nubi di polvere combustibile.

In queste condizioni, anche sorgenti di innesco a bassa probabilità devono essere considerate nella progettazione e nella valutazione del rischio.

La presenza di grandi volumi di materiale polverulento, tipica di silos, filtri industriali, sistemi di trasporto pneumatico e impianti di movimentazione dei solidi sfusi, rende particolarmente rilevante la corretta gestione del rischio derivante dalle scariche atmosferiche.

Il ruolo della norma IEC 62305

La serie normativa IEC 62305 costituisce il riferimento internazionale per la protezione contro i fulmini.

La norma si articola in quattro parti principali:

• IEC 62305-1: principi generali;
• IEC 62305-2: valutazione del rischio;
• IEC 62305-3: protezione delle strutture e delle persone;
• IEC 62305-4: protezione degli impianti elettrici ed elettronici.

Particolarmente rilevante nelle aree ATEX è la fase di analisi del rischio prevista dalla IEC 62305-2, che richiede la valutazione delle possibili conseguenze derivanti da eventi atmosferici e la definizione del livello di protezione più appropriato.

In presenza di atmosfere esplosive, la valutazione conduce frequentemente all’adozione dei livelli di protezione più severi, identificati come Lightning Protection Level (LPL) I o II, progettati per garantire il massimo grado di sicurezza.

Protezione esterna: equipotenzialità e gestione delle correnti di fulmine

Secondo la IEC 62305-3, il sistema di protezione esterno deve essere progettato per intercettare e disperdere la corrente di fulmine senza generare condizioni di innesco.

Tra gli elementi fondamentali rientrano:

• captatori e sistemi di intercettazione;
• conduttori di discesa adeguatamente protetti;
• rete di messa a terra a bassa impedenza;
• collegamenti equipotenziali tra tutte le strutture metalliche.

L’equipotenzialità assume un ruolo particolarmente importante nelle aree ATEX. Differenze di potenziale tra componenti metallici possono infatti generare archi elettrici capaci di innescare atmosfere esplosive.

La progettazione deve quindi minimizzare tali differenze di potenziale e garantire percorsi controllati per la dispersione della corrente.

Protezione contro le sovratensioni

Anche quando il fulmine non colpisce direttamente una struttura, può generare sovratensioni indotte in grado di propagarsi attraverso reti elettriche, sistemi di automazione e infrastrutture di comunicazione.

La IEC 62305-4 richiede pertanto l’installazione di dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) adeguatamente dimensionati e coordinati.

Nelle aree classificate, tali dispositivi devono essere compatibili con l’ambiente ATEX e conformi ai requisiti della Direttiva 2014/34/UE.

La selezione di SPD certificati rappresenta un requisito essenziale per garantire che il sistema di protezione non introduca a sua volta nuove potenziali sorgenti di innesco.

Monitoraggio e gestione del rischio in tempo reale

Negli ultimi anni la protezione contro i fulmini si è evoluta da sistema passivo a infrastruttura monitorata e gestita digitalmente.

L’impiego di sistemi di monitoraggio remoto consente di:

• registrare gli impatti di fulmine;
• verificare lo stato del sistema di protezione;
• documentare eventi rilevanti per audit e conformità;
• programmare interventi ispettivi mirati.

Parallelamente, l’utilizzo di reti di rilevamento meteorologico e sistemi di allerta precoce permette di anticipare eventi temporaleschi e attivare procedure operative specifiche, come:

• sospensione di attività critiche;
• limitazione delle operazioni di carico e scarico;
• messa in sicurezza delle aree sensibili;
• verifica preventiva dei sistemi di protezione.

Questo approccio migliora la resilienza operativa e riduce il rischio associato agli eventi atmosferici estremi.

Implicazioni per gli impianti che trattano polveri combustibili

Per gli impianti che operano nel settore dei solidi sfusi, il tema assume particolare rilevanza.

Silos, filtri, trasportatori pneumatici, sistemi di dosaggio e apparecchiature di processo possono contenere atmosfere esplosive derivanti dalla presenza di polveri combustibili.

In tali applicazioni, la protezione contro i fulmini non deve essere considerata un elemento separato dalla strategia ATEX, ma parte integrante della progettazione complessiva dell’impianto.

La corretta integrazione tra:

• classificazione delle aree;
• protezione contro le esplosioni;
• messa a terra;
• protezione dalle sovratensioni;
• monitoraggio degli eventi atmosferici;

consente di ridurre significativamente il rischio di innesco e di garantire maggiore continuità operativa.

Vincoli progettuali e manutenzione

L’efficacia del sistema di protezione dipende anche dalla sua manutenzione nel tempo.

La IEC 62305 prevede verifiche periodiche finalizzate a controllare:

• continuità elettrica dei conduttori;
• stato delle connessioni equipotenziali;
• integrità del sistema di terra;
• corretto funzionamento dei dispositivi SPD;
• eventuali danni derivanti da scariche precedenti.

Nelle installazioni ATEX tali verifiche devono essere integrate nei programmi ispettivi previsti dal DRPE e coordinate con le attività di manutenzione degli impianti.

Conclusioni

La protezione contro i fulmini nelle aree ATEX rappresenta una disciplina multidisciplinare che coinvolge sicurezza elettrica, protezione contro le esplosioni e ingegneria degli impianti.

L’integrazione tra Direttiva ATEX 2014/34/UE e norma IEC 62305 fornisce un quadro tecnico strutturato per la gestione del rischio, consentendo di affrontare in modo sistematico una delle possibili sorgenti di innesco più energetiche presenti negli ambienti industriali.

Per gli impianti che trattano polveri combustibili, gas infiammabili o miscele potenzialmente esplosive, la protezione contro i fulmini non può essere considerata un requisito accessorio.

È un elemento progettuale che contribuisce direttamente alla sicurezza delle persone, alla protezione degli asset e alla continuità operativa dell’intero sistema produttivo.

Fonti

• IEC 62305 – Protection against Lightning (Parti 1–4)
• Direttiva 2014/34/UE (ATEX)
• IEC 60079 – Explosive Atmospheres
• Documento di Protezione contro le Esplosioni (DRPE)
• Documentazione tecnica Contact@ir, Strike Radar e Sky Sentinel per il monitoraggio degli eventi atmosferici e la gestione del rischio fulmine in aree industriali ATEX.