15-05-2019, 12:48
Continuando la discussione che, al di la' delle diverse opinioni come Gc-gianni ha detto, ritengo interessante ho alcune note da fare (ero in viaggio e quindi intervengo in ritardo).
Il termine "May" in inglese e' una forma dubitativa e la sua traduzione corrente e' "Potrebbe", l'autore non intendeva quindi affermare che accade.
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3 General requirements
3.1 Protection of persons and small craft from lightning is dependent upon a combination of design and
maintenance of equipment and on personnel behaviour. The basic guides contained in this International
Standard shall be considered and used in designing and installing a lightning-protection system. However, in
view of the wide variation in structural design of boats and the unpredictable nature of lightning, specific
recommendations cannot be made to cover all cases.
3.2 To provide an adequate lightning grounding conductor or lightning-protective mast, the entire circuit
from the top of the lightning-protective mast to the lightning ground plate shall have a mechanical strength and
a conductivity not less than that of a 21 mm2 copper conductor, and the path to ground followed by the
conductor shall be essentially straight. Additional recommendations may be found in IEC 60092-352[2].
3.3 If there are large metal objects such as tanks, engines, deck winches, stoves, etc. within 2 m of any
lightning grounding conductor, there will be a strong tendency for sparks or side flashes to jump from the
grounding conductor to the metal object at the closest point. To prevent damage from such side flashes, an
interconnecting lightning bonding conductor at least equivalent to 13 mm2 copper (see 4.2.1) shall be provided
at all places where they are likely to occur. Additional recommendations may be found in IEC 60092-352[2].
3.4 Large metallic objects which are not part of the electrical system of the craft and which are not already
grounded due to their own functional or other requirements, may be grounded directly to the lightning ground
plate, provided that it is not practical to interconnect with the lightning grounding conductor or lightning
bonding conductor as discussed in 3.2 and 5.4.
3.5 Where a lightning-protection system is installed on a craft, the owner's manual shall include the
information specified in Annex A.
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Aggiungo infine una "breve" notazione tecnica:
La configurazione nube temporalesca e mare puo', prima della scarica, essere rappresentata a tutti gli effetti come un condensatore in cui la differenza di potenziale sta' aumentando fintanto che viene superata la tensione di rottura alla quale si innesca la scarica. Il fenomeno e' del tutto equivalente a quanto dimostrato nell'esperimento detto "Elettroforo di Volta" e ne replica su molto grande scala le regole e i fenomeni.
Ora un condensatore ha una tensione di rottura dipendente dalla distanza fra le sue armature e dalla qualita' del dielettrico fra esse interposto (nel caso in discussione l'aria umida per via della situazione meteorologica). Alterazioni possono prodursi per anomalie della superficie quali sono aste conduttrici poste al di sopra di essa (es. per il caso in discussione gli alberi di una imbarcazione), tali anomalie riducono le distanze e agiscono da "concentratori" delle cariche per "effetto punta".
Consideriamo ora le situazioni nello stesso ambiente di un'asta conduttrice di un certo tipo e di eguale lunghezza in due casi di cui il primo vede l'asta direttamente in contatto con la superficie del mare (qui non consideriamo in quale modo ma semplicemente immaginiamo vi sia un buon contatto) e troviamo banale concludere che fra la sommita' dell'asta e la nube carica sia presente la totalita' della differenza di potenziale esistente, il secondo caso e' quello in cui l'asta non e' in diretto contatto con l'acqua del mare ma e' da questo separata da uno spazio che puo' variare da poche unita' ad una ventina di cm con interposto solitamente uno strato di vetroresina poliestere e per questo cercheremo di stimare in termini di rapporto la variazione ottenuta fra la sommita' dell'asta e la nube rispetto al primo caso.
- La prima situazione e' riconducibile al caso di un singolo condensatore
- La seconda situazione e' riconducibile al caso di due condensatori posti in serie
1) il primo caso e' soggetto semplicemente all'effetto prodotto dal superamento della tensione di rottura oltre la quale si crea un canale ad alta ionizzazione lungo il quale per la sua bassa resistenza scorrera' la corrente della carica accumulata.
2) il secondo caso e' oltre alla fenomenologia di base del primo caso e' soggetto anche alla regola dei condensatori in serie dove il primo e' di bassa capacita' e con grande spessore di dielettrico (lo spazio nube-sommita' dell'albero) e il secondo e' di maggiore capacita' e con piccolo spessore di dielettrico (lo spazio base dell'albero-mare). In questa configurazione la carica sui due condensatori e' la stessa (regola dei condensatori in serie) ma il potenziale cui sono sottoposti e' ripartito in ragione inversa alla loro capacita' ovvero sara' alto per il condensatore di piu' piccola capacita' e sara' basso per il condensatore di piu' alta capacita' (sempre per la regola dei condensatori in serie). Sapendo che la costante dielettrica relativa al vuoto dell'aria (anche umida) e' molto vicina a 1 e quella della vetroresina varia fra 3,5 e 7 possiamo calcolare approssimativamente come si ripartisce il potenziale in un comune caso di una nube temporalesca foriera di scariche che nelle nostre latitudini ha una quota media fra 1 e 5Km. Per semplicita' considereremo il caso migliore (la quota piu' bassa e la costante dielettrica piu' bassa per la vetroresina) per un albero alto 20m, in questo caso troviamo che il rapporto fra le capacita' dei condensatori e' esprimibile semplicemente come il rapporto fra le distanze moltiplicate per la costante dielettrica relativa (non e' rilevante la capacita' in quanto ci interessa calcolare solo la ripartizione delle tensioni cui sono sottoposti i due elementi che, fra l'altro, sono da considerare ad armatura uguale trattandosi dello stesso pezzo di metallo che costituisce l'albero) e quindi:
-
(3,5/0,20)/(1/(1000m-20m)=17150
-
ovvero il potenziale applicato al condensatore costituito da base albero-mare con dielettrico 20cm di vetroresina risula 17150 volte inferiore al potenziale presente sul condensatore nube-albero da cui si evince che l'isolamento ha un effetto trascurabile sulla probabilita' che avvenga una scarica (migliora solo di un diciassettemilacentocinquantesimo), ma possiamo pure osservare che la ripartizione cosi' calcolata lascia praticamente inalterato il potenziale presente sul primo condensatore con effetto quindi quasi nullo (o migliorando in maniera veramente trascurabile) il fenomeno definito "effetto punta" che tende a favorire per concentrazione di cariche (in testa d'albero) l'innesco del fenomeno elettrico. Non va' neppure trascurato il fatto (che considero veramente rilevante) che in caso di scarica il secondo condensatore (albero-mare) avendo interposto un dielettrico (la vetroresina) con rigidita' dielettrica uguale o superiore ai 50KV/mm presenta una tensione di rottura pari a 50x200mm=10000KV ovvero e' talmente isolante che la scarica non potendo facilmente attraversarlo cerchera' una via a bassa resistenza per raggiungere il mare, nella migliore delle ipotesi raggiungera' i piu' vicini conduttori elettrici o parti metalliche ma potra' anche perforare lo scafo o, peggio, usare un corpo umano per proseguire verso la sua destinazione.
Lascio ad ognuno trarre le proprie conclusioni.
(14-05-2019, 11:34)gc-gianni Ha scritto: questo l'ho trovato in quella relazione:
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.
.....aumentare le possibilità che la barca venga colpita.
Il termine "May" in inglese e' una forma dubitativa e la sua traduzione corrente e' "Potrebbe", l'autore non intendeva quindi affermare che accade.
(14-05-2019, 15:30)danielef Ha scritto: Certamente IanSolo lo sapeva già ma ho scoperto due minuti fa che esiste il documento dell'International Organization for Standardization (ISO):Infatti, e il documento dice:
ISO 10134:2003
"Small craft. Electrical devices. Lightning protection systems"
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3 General requirements
3.1 Protection of persons and small craft from lightning is dependent upon a combination of design and
maintenance of equipment and on personnel behaviour. The basic guides contained in this International
Standard shall be considered and used in designing and installing a lightning-protection system. However, in
view of the wide variation in structural design of boats and the unpredictable nature of lightning, specific
recommendations cannot be made to cover all cases.
3.2 To provide an adequate lightning grounding conductor or lightning-protective mast, the entire circuit
from the top of the lightning-protective mast to the lightning ground plate shall have a mechanical strength and
a conductivity not less than that of a 21 mm2 copper conductor, and the path to ground followed by the
conductor shall be essentially straight. Additional recommendations may be found in IEC 60092-352[2].
3.3 If there are large metal objects such as tanks, engines, deck winches, stoves, etc. within 2 m of any
lightning grounding conductor, there will be a strong tendency for sparks or side flashes to jump from the
grounding conductor to the metal object at the closest point. To prevent damage from such side flashes, an
interconnecting lightning bonding conductor at least equivalent to 13 mm2 copper (see 4.2.1) shall be provided
at all places where they are likely to occur. Additional recommendations may be found in IEC 60092-352[2].
3.4 Large metallic objects which are not part of the electrical system of the craft and which are not already
grounded due to their own functional or other requirements, may be grounded directly to the lightning ground
plate, provided that it is not practical to interconnect with the lightning grounding conductor or lightning
bonding conductor as discussed in 3.2 and 5.4.
3.5 Where a lightning-protection system is installed on a craft, the owner's manual shall include the
information specified in Annex A.
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Aggiungo infine una "breve" notazione tecnica:
La configurazione nube temporalesca e mare puo', prima della scarica, essere rappresentata a tutti gli effetti come un condensatore in cui la differenza di potenziale sta' aumentando fintanto che viene superata la tensione di rottura alla quale si innesca la scarica. Il fenomeno e' del tutto equivalente a quanto dimostrato nell'esperimento detto "Elettroforo di Volta" e ne replica su molto grande scala le regole e i fenomeni.
Ora un condensatore ha una tensione di rottura dipendente dalla distanza fra le sue armature e dalla qualita' del dielettrico fra esse interposto (nel caso in discussione l'aria umida per via della situazione meteorologica). Alterazioni possono prodursi per anomalie della superficie quali sono aste conduttrici poste al di sopra di essa (es. per il caso in discussione gli alberi di una imbarcazione), tali anomalie riducono le distanze e agiscono da "concentratori" delle cariche per "effetto punta".
Consideriamo ora le situazioni nello stesso ambiente di un'asta conduttrice di un certo tipo e di eguale lunghezza in due casi di cui il primo vede l'asta direttamente in contatto con la superficie del mare (qui non consideriamo in quale modo ma semplicemente immaginiamo vi sia un buon contatto) e troviamo banale concludere che fra la sommita' dell'asta e la nube carica sia presente la totalita' della differenza di potenziale esistente, il secondo caso e' quello in cui l'asta non e' in diretto contatto con l'acqua del mare ma e' da questo separata da uno spazio che puo' variare da poche unita' ad una ventina di cm con interposto solitamente uno strato di vetroresina poliestere e per questo cercheremo di stimare in termini di rapporto la variazione ottenuta fra la sommita' dell'asta e la nube rispetto al primo caso.
- La prima situazione e' riconducibile al caso di un singolo condensatore
- La seconda situazione e' riconducibile al caso di due condensatori posti in serie
1) il primo caso e' soggetto semplicemente all'effetto prodotto dal superamento della tensione di rottura oltre la quale si crea un canale ad alta ionizzazione lungo il quale per la sua bassa resistenza scorrera' la corrente della carica accumulata.
2) il secondo caso e' oltre alla fenomenologia di base del primo caso e' soggetto anche alla regola dei condensatori in serie dove il primo e' di bassa capacita' e con grande spessore di dielettrico (lo spazio nube-sommita' dell'albero) e il secondo e' di maggiore capacita' e con piccolo spessore di dielettrico (lo spazio base dell'albero-mare). In questa configurazione la carica sui due condensatori e' la stessa (regola dei condensatori in serie) ma il potenziale cui sono sottoposti e' ripartito in ragione inversa alla loro capacita' ovvero sara' alto per il condensatore di piu' piccola capacita' e sara' basso per il condensatore di piu' alta capacita' (sempre per la regola dei condensatori in serie). Sapendo che la costante dielettrica relativa al vuoto dell'aria (anche umida) e' molto vicina a 1 e quella della vetroresina varia fra 3,5 e 7 possiamo calcolare approssimativamente come si ripartisce il potenziale in un comune caso di una nube temporalesca foriera di scariche che nelle nostre latitudini ha una quota media fra 1 e 5Km. Per semplicita' considereremo il caso migliore (la quota piu' bassa e la costante dielettrica piu' bassa per la vetroresina) per un albero alto 20m, in questo caso troviamo che il rapporto fra le capacita' dei condensatori e' esprimibile semplicemente come il rapporto fra le distanze moltiplicate per la costante dielettrica relativa (non e' rilevante la capacita' in quanto ci interessa calcolare solo la ripartizione delle tensioni cui sono sottoposti i due elementi che, fra l'altro, sono da considerare ad armatura uguale trattandosi dello stesso pezzo di metallo che costituisce l'albero) e quindi:
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(3,5/0,20)/(1/(1000m-20m)=17150
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ovvero il potenziale applicato al condensatore costituito da base albero-mare con dielettrico 20cm di vetroresina risula 17150 volte inferiore al potenziale presente sul condensatore nube-albero da cui si evince che l'isolamento ha un effetto trascurabile sulla probabilita' che avvenga una scarica (migliora solo di un diciassettemilacentocinquantesimo), ma possiamo pure osservare che la ripartizione cosi' calcolata lascia praticamente inalterato il potenziale presente sul primo condensatore con effetto quindi quasi nullo (o migliorando in maniera veramente trascurabile) il fenomeno definito "effetto punta" che tende a favorire per concentrazione di cariche (in testa d'albero) l'innesco del fenomeno elettrico. Non va' neppure trascurato il fatto (che considero veramente rilevante) che in caso di scarica il secondo condensatore (albero-mare) avendo interposto un dielettrico (la vetroresina) con rigidita' dielettrica uguale o superiore ai 50KV/mm presenta una tensione di rottura pari a 50x200mm=10000KV ovvero e' talmente isolante che la scarica non potendo facilmente attraversarlo cerchera' una via a bassa resistenza per raggiungere il mare, nella migliore delle ipotesi raggiungera' i piu' vicini conduttori elettrici o parti metalliche ma potra' anche perforare lo scafo o, peggio, usare un corpo umano per proseguire verso la sua destinazione.
Lascio ad ognuno trarre le proprie conclusioni.