Fulmini e lampi.... - Versione stampabile +- I Forum di Amici della Vela (https://forum.amicidellavela.it) +-- Forum: TECNICA E MANUTENZIONE (/forumdisplay.php?fid=12) +--- Forum: Elettricita' ed Elettronica (/forumdisplay.php?fid=15) +--- Discussione: Fulmini e lampi.... (/showthread.php?tid=79225) |
RE: Fulmini e lampi.... - IanSolo - 10-05-2019 08:36 Il discorso e' lunghissimo e complesso ma mi pare opportuno porre l'accento su alcuni punti fondamentali: - La probabilita' di scarica e' di poco diversa fra una punta non tanto elevata (i nostri alber non sono alti centinaia di metri) e il mare circostante ed e' valutabile con la regola citata nel testo delle "sfere di probabilita' " (sfere di equiprobabilita' di raggio pari circa all'elevazione della punta). - I danni da scarica piena e violenta non possono essere evitati, possono solo essere in parte circoscritti adottando cautele opportune secondo il tipo di locazione da proteggere. - Per quanto possibile la prima rilevante protezione consiste nel creare una o piu' vie dirette a bassa resistenza per scaricare in mare l'energia ricevuta. - Il secondo livello di protezione consiste nel dotare gli apparati elettrici e le linee di bordo di opportuni "scaricatori di sovratensioni" (surge arrestors) che sono prodotti da moltissime aziende (non solo quella che ha redatto il documento indicato). - Va osservato che la scarica non produce effetti solo lungo la via attraverso la quale transita per scaricarsi ma, trattandosi di un impulso di corrente molto breve ed estremamente intenso si comporta come una corrente a frequenza molto elevata con due effetti di cui il piu' rilevante e' una fortissima induzione nei conduttori vicini anche se non collegati poiche' in pratica essi si comportano come il secondario di un trasformatore il cui primario e' la scarica stessa (quale che sia il mezzo fisico in cui scorre sia esso un conduttore metallico o una colonna di aria ionizzata dalla scarica stessa). Questo puo' spiegare i danni subiti da Nanni nell'episodio da lui riferito. Un secondo effetto e' un elevato gradiente di campo elettrico nell'acqua (stiamo parlando di barche) circostante la zona in cui e' avvenuta la scarica, tale gradiente puo' essere tanto elevato da indurre forti correnti fra parti immerse fra loro collegate al punto da danneggiarle o produce rischio di vita per un bagnante nelle vicinanze. Ultima nota: la scarica NON devia bruscamente nel suo cammino (anche se ha probabilita' di poterlo fare) ma tende a "scorrere" (perdonate il termine improprio) sulla superficie esterna del "cono di protezione" ottenuto mediante il collegamento fra loro e a terra delle strutture metalliche esposte che di fatto (per quello che possono) agiscono come "gabbia di Faraday". RE: Fulmini e lampi.... - gc-gianni - 11-05-2019 13:40 alla fine di tutti i discorsi e dissertazioni scientifiche, in assenza di prove di laboratorio e sperimentali, perché i lampi sono impossibili da riprodurre artificialmente, bisogna però arrivare a delle conclusioni le cose che si possono fare sono poche: collegare elettricamente l'albero, le sartie e le draglie alla chiglia facendo così si dissipano a mare le scariche elettriche di modesta entità con un ridotto danno alla barca. fino alla misura di scariche per le quali questa azione è efficace, si può considerare l'albero un parafulmine, se però l'entità della scarica è superiore a questa capacità, questi collegamenti, oltre ad essere inefficienti, sono dannosi perché facilitano un percorso della scarica che invece dovrebbero evitare RE: Fulmini e lampi.... - IanSolo - 11-05-2019 23:03 E allora che proponi ? Di non fare nulla e beccarsi tutte le scariche che arrivano cosi' come capitano sperando nella fortuna ? O cambiare velocemente (millisecondi..) i sistemi di protezione adottati secondo il tipo di scarica ? Io ho preferito il sistema canonico che protegge per i casi piu' frequenti e per ora ha dimostrato di aver funzionato. RE: Fulmini e lampi.... - infinity - 12-05-2019 00:40 Iansolo, scusa che sistema hai adottato? Grazie Sono stato colpito da fulmini con conseguente elettronica bruciata DUE volte RE: Fulmini e lampi.... - gc-gianni - 12-05-2019 07:32 (11-05-2019 23:03)IanSolo Ha scritto: E allora che proponi ? Di non fare nulla e beccarsi tutte le scariche che arrivano cosi' come capitano sperando nella fortuna ? O cambiare velocemente (millisecondi..) i sistemi di protezione adottati secondo il tipo di scarica ? Io ho preferito il sistema canonico che protegge per i casi piu' frequenti e per ora ha dimostrato di aver funzionato. propongo: - albero isolato - protezione sovratensioni sull'alimentazione della strumentazione su questo problema non ci sono prove certe di soluzioni da dottare, ne di laboratorio e ne di rilevazioni pratiche, una teoria vale l'altra RE: Fulmini e lampi.... - IanSolo - 12-05-2019 08:53 (12-05-2019 00:40)infinity Ha scritto: Iansolo, scusa che sistema hai adottato?Ho descritto tutto alla pag.3 dal messaggio #56 in poi su questa stessa discussione e si trovano vari link utili nei vari messaggi precedenti. La tecnica che io ho adottato e' quella comunemente posta in atto per gli impianti di telecomunicazione che non possono certo andare fuori servizio ad ogni temporale pur avendo antenne esposte su alti tralicci metallici. Sono accorgimenti complessi con un discreto numero di parti da aggiungere ma riducono sicuramente la probabilita' di danni. RE: Fulmini e lampi.... - falanghina - 12-05-2019 10:31 (31-07-2014 18:10)IanSolo Ha scritto: Pensando possa essere di qualche utilita' riprendo questa discussione (e la sua sorella http://forum.amicidellavela.it/showthread.php?tid=92888 ) per portare in evidenza la mia recente esperienza personale che ho gia' riportato in Banchina parlando del maltempo di questo periodo. Questa cosa ha indubbia valenza di tutorial. Andrebbe messa nella giusta in evidenza a favore di tutto il forum. RE: Fulmini e lampi.... - squale - 12-05-2019 11:08 Colpito 2 volte, e ogni volta tutta l'elettronica è andata in fumo. RE: Fulmini e lampi.... - danielef - 12-05-2019 13:14 A parte scrivere che sono completamente d'accordo con IanSolo e che prima o poi spiegherò perché isolare l'albero non serve a nulla, contribuisco con questo lungo e noioso testo che ho scritto quando ero ancora intelligente e che qualcuno potrebbe considerare utile. Un fenomeno particolarmente interessante per la microfisica atmosferica è la generazione della carica elettrica all'interno di una nube temporalesca e lo sviluppo dei fulmini. Tutte le nubi sono in qualche modo caricate elettricamente ma nelle nubi convettive particolarmente vigorose le cariche si separano in tale quantità da dare origine ai vistosi fenomeni dei lampi. Studi con particolari apparati sperimentali hanno permesso di quantificare la carica elettrica nelle nubi temporalesche nel seguente modo. Una sacca di cariche positive di circa 24 C (coulomb da non confondere con i gradi celsius, °C) nella parte più alta, una sacca di cariche negative di circa 20 C nella parte bassa sopra l'isoterma a 0°C (chiamato spesso lo zero termico) ed un'altra sacca di carica minore, circa +4 C, subito sotto lo zero termico. E' stato stimato che la densità di carica (carica per unità di volume) all'interno di una nube temporalesca venga generata alla velocità di circa 1 C/(km^3 min). Sebbene ci siano sporadiche osservazioni di fulmini in nubi calde, la grande maggioranza di temporali con fulmini viene osservata in nubi miste e dopo la precipitazione di grandine. Poiché questo fatto sembra dare importanza al ruolo della precipitazione solida, le teorie attuali si basano su quest'ultima per spiegare la formazione delle cariche. ... [testo tagliato dove si descrivono i possibili meccanismi di separazione delle cariche all'interno di una nube] ... Fulmine e tuono Man mano che le cariche elettriche si separano, il campo elettrico all'interno della nube cresce ma, in particolare, cresce quello tra la base della nuvola e la terra dove, per induzione, si localizza una carica positiva in risposta a quella negativa alla base della nube. Il campo elettrico può arrivare a superare quello che viene chiamato il limite di rottura dielettrico dell'aria dando luogo ad una scarica violenta di corrente attraverso di esso: il fulmine. Il limite di rottura dielettrica dell'aria è compreso tra circa 1 e 3 MV/m (milioni di volt per metro ). Utilizzando una formula che dà il campo elettrico tra due conduttori piani infiniti, si può verificare che per una nube di estensione di circa 1 chilometro quadrato ed assumendo di poter effettivamente applicare la formula con un errore accettabile, la carica di 20 C produce un campo elettrico tra nube e terra di circa 2 MV/m: dello stesso ordine del limite di rottura dielettrico. Lo sviluppo del fulmine che noi osserviamo consiste di una serie di diversi fenomeni che avvengono in sequenza nel giro di una frazione di secondo: 1) scarica locale all'interno della nube tra la sacca positiva alla base ed il centro di forte carica negativa poco sopra. Il risultato è di portare gran parte della carica negativa alla base della nube. 2) elettroni si muovono verso terra creando un canale conduttore invisibile e ramificato (in inglese stepped leader). La discesa non è continua ma avviene a scatti: per circa 1 us (microsecondo, un milionesimo di secondo) durante il quale il canale si propaga di circa 50m e ripetendolo ogni 50us. 3) quando il canale si trova a circa 100m dalla superficie, dal suolo si leva una scintilla (travelling spark) che incontra il canale. 4) una volta creato questo canale conduttore, una grande quantità di elettroni si riversano verso terra producendo il fenomeno del fulmine vero e proprio (lightning stroke), quello luminoso e spettacolare. La corrente tipica di un fulmine in questo stadio è di circa 10^4 A (ampere) che, nonostante sia formata da elettroni che giungono dalla nube, appare come una scintilla che parte dal basso (return stroke) e si propaga verso l'alto in circa 100 us. Verosimilmente la spiegazione è che gli elettroni, partendo dalla nube accelerano spinti dal campo elettrico e raggiungono una velocità sufficiente a ionizzare l'aria (la scintilla vera e propria) dopo un certo percorso. Il canale ionizzato è fortemente conduttore per cui la distanza tra le cariche opposte si avvicina e questo fa aumentare il campo elettrico che aumenta l'accelerazione imposta agli elettroni facendoli raggiungere la velocità di ionizzazione prima. Il risultato è che il canale ionizzato (l'unico fenomeno spettacolarmente visibile ad occhio nudo) appare partire da terra e propagarsi verso l'alto. 5) il fulmine non esaurisce la carica per cui la terra rimane carica positivamente in risposta alla forte carica negativa ancora presente alla base della nube. 6) dopo il primo fulmine, ne possono seguire altri lungo lo stesso canale purché vengano fornite le cariche al capo del canale. 7) le cariche sono fornite da scariche locali (streamers) che entrano man mano più profondamente nella regione della nube caricata negativamente 8) una nuova scarica (dart leader) si propaga lungo il canale seguita da un altro fulmine visibile e così via. 9) mentre il primo fulmine è ramificato, i successivi non lo sono poiché sono in grado di seguire una traccia fortemente conduttrice. In genere il fulmine visibile è formato da 3-4 lampi a 50 ms (millisecondi) di distanza tra loro che eliminano quasi completamente i 20 C della parte inferiore della nube. Nel caso di costruzioni alte, il fulmine è iniziato da uno stepper leader che parte dalla costruzione e si propaga verso l'alto. La caratteristica che si nota è che la struttura in questo caso si ramifica verso l'alto. Fulmini si sviluppano anche tra le nuvole. In genere consistono in scariche più lente e meno luminose. Le scariche del "return stroke" alzano la temperatura del canale di 3000 K in 100 us così che l'aria non ha il tempo di espandersi e produce un'onda d'urto che viene udita come tuono. Buona lettura a chi si sente di farla! Daniele RE: Fulmini e lampi.... - gc-gianni - 12-05-2019 14:34 -----Una sacca di cariche positive di circa 24 C (coulomb da non confondere con i gradi celsius, °C) nella parte più alta, una sacca di cariche negative di circa 20 C nella parte bassa sopra l'isoterma a 0°C (chiamato spesso lo zero termico) ed un'altra sacca di carica minore, circa +4 C, subito sotto lo zero termico..... 1 coulomb è la quantità di carica elettrica trasportata in 1 secondo dal flusso di corrente di 1 ampere complimenti per la relazione! una sola piccola precisazione, il valore di Coulomb indicato sembra poco, o no? io non sostengo che l'albero isolato risolva il problema, sostengo che peggiori la situazione collegarlo alla chiglia mentre è ovvio che sono necessari filtri contro le sovratensioni sulle alimentazioni della strumentazione RE: Fulmini e lampi.... - infinity - 12-05-2019 14:36 (12-05-2019 08:53)IanSolo Ha scritto: Ho descritto tutto alla pag.3 dal messaggio #56 in poi su questa stessa discussione e si trovano vari link utili nei vari messaggi precedenti. La tecnica che io ho adottato e' quella comunemente posta in atto per gli impianti di telecomunicazione che non possono certo andare fuori servizio ad ogni temporale pur avendo antenne esposte su alti tralicci metallici. Sono accorgimenti complessi con un discreto numero di parti da aggiungere ma riducono sicuramente la probabilita' di danni. Grazie!! Prezioso! RE: Fulmini e lampi.... - gc-gianni - 12-05-2019 14:41 ...La scarica e’ entrata direttamente sull’albero e probabilmente lo ha attraversato senza diramazioni grazie al sistema di messa a terra utilizzato (la rete di protezione “passiva”). E’ mia convinzione che questa sia stata la condizione che ha salvato gli impianti... è mia convinzione invece che la scarica sia passata nell'albero proprio perché questo era collegato al dispersore chiglia e che non si sarebbe scaricata sull'albero se fosse stato isolato, e che la strumentazione si sia salvata grazie ai filtri i nostri 2 amici che hanno avuto la strumentazione distrutta hanno sicuramente l'albero collegato alla chiglia ma non i filtri (prevo gradito chiarimento/conferma da parte loro) RE: Fulmini e lampi.... - IanSolo - 12-05-2019 18:20 Ai consigli forniti dall'Universita' della Florida dove una Facolta' si occupa specificamente di questi problemi immagino si possa credere: [hide] http://nasdonline.org/static_content/documents/7182/d000007.pdf [/hide] Inoltre e' intuibile che ogni parte isolata viene ad avere praticamente la stessa probabilita' di essere colpita dalla scarica e le persone a bordo sono isolate alla stessa stregua di un albero non connesso a terra, ebbene io preferisco danneggiare l'albero o ogni altra cosa e salvare le persone! RE: Fulmini e lampi.... - danielef - 12-05-2019 19:04 (12-05-2019 14:34)gc-gianni Ha scritto: 1 coulomb è la quantità di carica elettrica trasportata in 1 secondo dal flusso di corrente di 1 ampereHai ragione che apparentemente sembra tutto strano (una batteria carica di 1 Ah contiene la bellezza di 3600 C con una differenza di potenziale di 12 V!) ma i numeri non li ho inventati io e se consideri il tempo in cui scarichi i 20 C, torna tutto. La stessa cosa dicasi per il potenziale: basta considerare che la capacità del condensatore nube/terra è piccolissima e anche i conti sul potenziale elettrico risultante tornano perfettamente. Quanto al collegare l'albero alla chiglia, basta considerare che l'induzione prodotta dai campi elettrici in questione sposta gli elettroni di conduzione presenti nel metallo in modo tale che, anche se perfettamente isolato, la testa dell'albero si trova fortemente carica rispetto alla base. Non è banale spiegarlo bene ma il risultato finale è che il collegamento o non collegamento dell'albero al mare, modifica in maniera solo trascurabile le superfici equipotenziali del campo elettrico attorno alla barca e se c'è un "effetto punta", esso è presente in entrambi i casi. Se il fulmine viene attratto dall'albero (non escludo che, data la conformazione del campo elettrico risultante, una certa attrazione possa effettivamente esserci), non è il fatto di essere isolato che modifica la situazione. Isolare l'albero non serve, occorre abbatterlo!!!! Daniele RE: Fulmini e lampi.... - gc-gianni - 12-05-2019 20:06 chi ha l'albero isolato, lo tenga isolato chi ha l'albero collegato alla chiglia, lo lasci collegato alla chiglia chi non ha filtri per le sovratensioni sulle alimentazioni della strumentazione, li metta amen per quanto riguarda i Coulomb non mi convince che una quantità così piccola possa sviluppare l'enorme potenza attribuita al fulmine RE: Fulmini e lampi.... - gc-gianni - 13-05-2019 07:17 dati statistici sui fulmini , scariche principali: - corrente: dai 20kA ai 200kA - durata della scarica: fino a 1s max 5s che significa un passaggio di carica elettrica Coulomb di: - min: 20kC, max: 1000kC RE: Fulmini e lampi.... - Mizar I - 13-05-2019 07:45 Interessante discussione e grazie agli esperti, chiedo però, è mis sucuso già se la domanda fosse sciocca, in caso di temporale ha un senso mettere delle catene collegate alle sartie che vadano a scaricare in acqua l'eventuale fulmine? RE: Fulmini e lampi.... - falanghina - 13-05-2019 07:52 (13-05-2019 07:17)gc-gianni Ha scritto: dati statistici sui fulmini , scariche principali: Quindi i dati sarebbero come minimo 1000 volte e come massimo 50.000 più grandi di quelli postati ? RE: Fulmini e lampi.... - gc-gianni - 13-05-2019 08:19 (12-05-2019 18:20)IanSolo Ha scritto: Ai consigli forniti dall'Universita' della Florida dove una Facolta' si occupa specificamente di questi problemi immagino si possa credere: [hide] http://nasdonline.org/static_content/documents/7182/d000007.pdf [/hide] cosa significa?: Lightning protection systems do not prevent lightning strikes. They may, in fact, increase the possibilities of the boat being struck. The purpose of lightning protection is to reduce the damage to the boat and the possibility of injuries or death to the passengers from a lightning strike. RE: Fulmini e lampi.... - Beppe222 - 13-05-2019 08:38 (13-05-2019 08:19)gc-gianni Ha scritto: cosa significa?:Mi sembra abbastanza chiaro, Giamni. *************** I sistemi di protezione anti fulmine non prevengono i fulmini. Possono, infatti, aumentare le possibilità che la barca venga colpita. Lo scopo della protezione contro i fulmini è di ridurre il danno alla barca e la possibilità di lesioni o morte ai passeggeri. *************** In pratica sta dicendo che coi sistemi di protezione anti fulmine, il fulmine te lo becchi ugualmente (se è destino che ti colpisca). Forse anche di più, essendo una "via privilegiata" di scaricamento a terra. Solo che, col sistema anti fulmine installato, eviti (o attenui) la possibilità che il fulmine danneggi la barca e/o le persone a bordo. |