{"id":1849,"date":"-0001-11-30T00:00:00","date_gmt":"-0001-11-29T23:10:04","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"1849","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/1849\/","title":{"rendered":"Quali sono le caratteristiche e i principi di funzionamento di un parafulmine? Ne esistono di diversi tipi? Sono efficaci nella protezione dai fulmini?"},"content":{"rendered":"

Etimologia:<\/font><\/b><\/u><\/font><\/p>\n

Para-<\/i>: primo elemento
\n di parole composte, tratto da parare<\/i>; indica riparo, protezione
\n rispetto a ci\u00f2 che \u00e8 espresso nel secondo elemento (paracadute,
\n parafango, parafulmine)<\/font><\/p>\n

Fulmine<\/i>: [f\u00f9l-mi-ne]
\n s.m. – scarica elettrica, accompagnata da rumore (tuono) (nota 1) e radiazione
\n luminosa (lampo), che si produce per una forte differenza di potenziale
\n elettromagnetico tra una nube e la terra o tra due nubi \u00b6 Dal lat. fulmine<\/i>,
\n abl. Di fulmen -minis<\/i>. (trad. fulmine, saetta; derivato dal verbo
\n Fulgeo <\/i>, forma poetica di Fulgo<\/i>, risplendere, brillare,
\n sfavillare, accendersi)<\/font><\/p>\n

Storia:<\/font><\/u><\/b><\/font><\/p>\n

\"\"\/Le
\n prime esperienze sui parafulmini si devono a Benjamin Franklin (1706-1790)
\n [1]<\/b> [Fig.1] nel 1751 e pubblicati in seguito nel 1752 sul Poor
\n Richard’s Almanac<\/b>. Nell’esperimento originale Franklin voleva dimostrare
\n la natura elettrica del fulmine e, assistito dal figlio William, fece
\n volare un aquilone munito di una punta metallica e collegato a terra tramite
\n un filo di seta. Durante il temporale la punta dell’aquilone si caric\u00f2
\n di elettricit\u00e0 e Franklin ne verific\u00f2 la presenza avvicinando
\n la mano ad una chiave legata al filo ad altezza d’uomo. In questo modo
\n lo scienziato chiuse il circuito formato tra aquilone-(punta metallica)-filo-terra
\n e percep\u00ec il passaggio di corrente attraverso il proprio corpo.
\n Solo in seguito si rese conto della pericolosit\u00e0 del suo esperimento,
\n quando seppe della morte del suo collega svedese G.W. Richmann (1711-1753)
\n che aveva tentato di ripetere l’esperimento, venendo fulminato dalla scarica
\n elettrica ben pi\u00f9 intensa di quella che avvert\u00ec Franklin.
\n In seguito a questa esperienza B.F. sviluppo il concetto di parafulmine,
\n utilizzando anche esperienze condotte sulla Bottiglia di Leida (nella
\n figura in basso a sinistra, ai piedi di Franklin). <\/font><\/p>\n

Un’altra esperienza simile
\n a quella che condusse al parafulmine, fu quella condotta da Michael
\n Faraday (1791-1867) [2]<\/b> chimico e fisico inglese. Faraday si fece
\n rinchiudere in una gabbia a forma di campana e si posizion\u00f2 al
\n centro di essa in modo da non toccare con il suo corpo nessuna parte della
\n gabbia, ma solo il pavimento con i piedi. La gabbia venne collegata ad
\n un generatore di corrente continua, ma nonostante si vedessero scintille
\n sprizzare tra le maglie della gabbia, Faraday non riport\u00f2 alcuna
\n bruciatura, dimostrando in questo modo l’assenza di campi elettrici all’interno
\n dei <\/font><\/p>\n

Fig.1<\/b> [4]<\/b>
\n conduttori metallici.<\/font><\/p>\n

Caratteristiche
\n del parafulmine:<\/font><\/u><\/b><\/font><\/p>\n

Il parafulmine \u00e8 costituito
\n da un’asta metallica<\/b> (generalmente di ferro) disposta verticalmente
\n sul punto pi\u00f9 alto dell’oggetto da proteggere. La punta esposta
\n del parafulmine \u00e8 generalmente composta di rame od ottone e rivestita
\n di una sottile pellicola dorata per proteggerla dall’ossidazione ed impedirne
\n la diminuzione delle propriet\u00e0 di conduttore. Completano il dispositivo
\n una fune metallica conduttrice<\/b> (preferibilmente un cavo di rame)
\n che collega il parafulmine per la via conduttrice a minore resistenza
\n elettrica (il cavo appunto) alla cos\u00ec detta “terra<\/b>“, costituita
\n a sua volta da piastre o tubi di rame o di acciaio zincato (sempre per
\n prevenirne la corrosione) infossati nel terreno e collegati possibilmente
\n a loro volta a condutture presenti nella zona (generalmente acqua od elettricit\u00e0)
\n che ne aumentano la dispersione elettrica e quindi l’efficacia. Queste
\n ultime parti prendono il nome di dispersore<\/b> per il fatto che la
\n loro funzione \u00e8 quella di disperdere la corrente elettrica convogliata
\n sul parafulmine dalla scarica di un fulmine sull’oggetto. <\/font><\/p>\n

Tipi di parafulmine
\n [3]:<\/font><\/u><\/b><\/font><\/p>\n

Quello descritto finora prende
\n il nome di parafulmine a stilo<\/b> e corrisponde al tipo ideato da
\n Franklin, e viene di solito impiegato nella protezione di edifici molto
\n alti ed a sviluppo prevalentemente verticale, come torri, fumaioli di
\n fabbriche, ciminiere, grattacieli. Il suo raggio d’azione Spesso le punte
\n dell’asta del parafulmine sono multiple e raccolte a configurazione stellare
\n rispetto ad un punto centrale collegato al cavo conduttore di rame; questa
\n configurazione aumenta il raggio di protezione del parafulmine rispetto
\n all’asta verticale singola. A seconda del tipo di materiale utilizzato
\n e della geometria della punta identifichiamo tra i parafulmini a stilo:
\n quello a punta multipla in bronzo di Granet, quella di platino di Perrot,
\n la punta multipla di Padre Secchi, a carbone di Patterson, a forca di
\n Collaud, la punta multipla in zinco del Genio Militare, la punta a scaglioni
\n di Buchin, quella ad aghi infusibili di Borghini e lo scricatore a propaggine
\n costituito da una sfera a pi\u00f9 punte.<\/font><\/p>\n

Per la protezione di edifici
\n pi\u00f9 estesi si preferisce la Gabbia Melsens<\/b>, formata da una
\n rete di conduttori che contorna l’intero edificio, in modo da formare
\n una vera e propria gabbia di Faraday che avvolge l’intera costruzione
\n e messa a terra con il suolo. Tale sistema \u00e8 pi\u00f9 costoso
\n ma pi\u00f9 efficace e sfrutta come conduttori la rete di tubazioni
\n dell’acqua gi\u00e0 presente nell’edificio.<\/font><\/p>\n

In alternativa diverse
\n aste<\/b> possono essere collegate in serie od in parallelo e posizionate
\n in pi\u00f9 punti dell’oggetto da proteggere in modo da assicurarne
\n la protezione uniforme in tutte le sue parti costituendo una gabbia
\n di Faraday<\/b> esterna; generalmente questo sistema viene utilizzato per
\n la protezione di edifici come duomi o cattedrali che presentano multe
\n guglie (es. Duomo di Milano) e campanili in modo da assicurarne la copertura
\n totale.<\/font><\/p>\n

Il parafulmine radioattivo<\/b>
\n possiede le punte delle aste ricoperte di sostanze a debole radioattivit\u00e0,
\n con la funzione di ionizzare l’aria circostante la punta e facilitare
\n l’efficacia dell’asta ad attirare su di s\u00e9 il fulmine piuttosto
\n che sull’edificio.<\/font><\/p>\n

Per la protezione di linee
\n elettriche di trasporto di alta ed altissima tensione si utilizzano scaricatori
\n di alta tensione, ovvero funi di guardia<\/b> posizionate sopra ai cavi
\n di alta tensione e collegate a terra lungo i pali di sostegno stessi.
\n I parafulmini sulle navi<\/b> sono del tipo a stilo sugli alberi collegati
\n con funi di guardia tese tra gli alberi e discese collegate elettricamente
\n alla parte dello scafo immerso in acqua.<\/font><\/p>\n

L’ultimo tipo, il parafulmine
\n laser [4]<\/b>, \u00e8 pi\u00f9 moderno ed ancora in fase di progettazione
\n \/ sperimentazione e sfrutta il principio che fasci laser di opportuna
\n lunghezza d’onda e focalizzati con opportune geometrie a seconda dei casi,
\n ionizzano l’aria nei punti di focalizzazione costituendo un cammino conduttore
\n preferenziale alla scarica del fulmine. Vengono utilizzati laser infrarossi
\n ed ultravioletti utilizzati singolarmente od accoppiati (sistema pi\u00f9
\n efficace). Il sistema \u00e8 ancora in fase di prototipo per cui non
\n \u00e8 ancora utilizzato nelle costruzioni comuni. Verosimilmente, dato
\n l’alto costo di funzionamento del laser, verr\u00e0 impiegato a protezione
\n di edifici come centrali elettriche.<\/font><\/p>\n

Principio di
\n funzionamento:<\/font><\/u><\/b><\/font><\/p>\n

Il parafulmine si basa sull’idea
\n che in caso di caduta accidentale di un fulmine sopra di un edificio,
\n \u00e8 meglio fare in modo che la scarica elettrica colpisca un punto
\n predefinito in fase di progetto e che la corrente elettrica associata
\n all’evento segua un cammino prestabilito, lontano da parti infiammabili
\n o danneggiabili dell’edificio. In pratica il sistema asta-cavo conduttore-dispersore-terra
\n costituiscono all’interno dell’edificio la via elettrica a minore resistenza
\n elettrica presente e la corrente elettrica seguir\u00e0 questa via piuttosto
\n che un’altra. In caso di assenza di parafulmine la scarica elettrica potrebbe
\n colpire parti incendiabili dell’edificio e provocare incendi (nota 3),
\n come \u00e8 accaduto per molte cattedrali romaniche e gotiche prima
\n della sua invenzione; infatti le cupole ed i campanili delle cattedrali
\n costituivano le parti pi\u00f9 alte delle cittadine ed i fulmini vi
\n si scaricavano preferenzialmente.<\/font><\/p>\n

Il parafulmine sfrutta il
\n principio detto “delle punte” che si basa sulla legge fisica che minore
\n \u00e8 il raggio dell’oggetto conduttore, maggiore \u00e8 il campo
\n elettrico nelle vicinanze (nota 2) dell’oggetto. Dato che nei corpi non
\n a simmetria sferica le cariche elettriche superficiali non sono distribuite
\n in modo uniforme, per fare in modo che l’interno del conduttore il campo
\n elettrico si annulli, queste saranno concentrate sulle punte (spigoli).
\n In questo modo nei pressi della punta conduttrice dell’asta del parafulmine
\n si crea un campo elettrico che ionizza l’aria e che costituisce una via
\n preferenziale di passaggio della corrente (minore resistenza) rispetto
\n all’aria circostante. Quindi un fulmine che passi nelle vicinanze di un
\n tetto di una casa e che sfiori nella sua traiettoria il parafulmine, viene
\n attratto preferibilmente da questo, scaricandosi lungo il cavo conduttore
\n ed arrivando al dispersore che provvede a disperderne il potenziale elettrico.
\n Cos\u00ec il fulmine segue la via preferenziale predefinita e non una
\n potenziale via pericolosa per l’integrit\u00e0 dell’edificio. Il parafulmine
\n non attrae i fulmini dalle nuvole, ma veicola quelli che si scaricano
\n al suolo lungo un cammino preferenziale non dannoso. <\/font><\/p>\n

In generale un parafulmine
\n efficiente protegge un’area di raggio pari a circa cinque volte la sua
\n altezza da terra<\/b>. Per questo motivo le ciminiere ed i fumaioli industriali,
\n essendo molto alti (50-100 m), avevano un’elevata capacit\u00e0 protettiva
\n verso gli edifici sottostanti. <\/font><\/p>\n

Episodi curiosi:<\/font><\/u><\/b><\/font><\/p>\n

Leggendo i giornali pu\u00f2
\n capitare di trovare qualche episodio strano a soggetto meteorologico;
\n eccone alcuni:<\/font><\/p>\n