Scaricatore di sovratensione: come proteggere i tuoi impianti dai fulmini

Un’improvvisa sovratensione elettrica può causare danni devastanti agli impianti e alle apparecchiature elettroniche. Fulmini, guasti della rete o picchi di tensione dovuti a malfunzionamenti possono compromettere irrimediabilmente circuiti e dispositivi. È qui che entra in gioco un’invenzione tecnologica importante: lo scaricatore di sovratensione, un dispositivo essenziale per proteggere gli impianti elettrici da eventi imprevisti.

Lo scaricatore di sovratensione (Surge Protection Device o SPD) è progettato per deviare e assorbire i picchi di tensione, prevenendo danni e garantendo la sicurezza e l’integrità degli impianti.

In ambienti dove l’affidabilità e la continuità dell’energia sono cruciali, come nelle case, nelle aziende o nelle strutture industriali, l’uso di questi dispositivi è fondamentale. Utilizzare uno scaricatore di sovratensione protegge le tue apparecchiature, assicura la continuità operativa e salvaguarda la sicurezza.

In questo articolo scoprirai qualcosa in più sul funzionamento di questi dispositivi, la scelta del modello adeguato e le pratiche di installazione e manutenzione per ottimizzare la loro efficacia.

Cos’è uno scaricatore di sovratensione?

Uno scaricatore di sovratensione è un dispositivo progettato per proteggere le apparecchiature elettriche ed elettroniche dalle sovratensioni impulsive.

Questi dispositivi sono capaci di assorbire e drenare rapidamente le correnti di sovratensione, evitando danni agli impianti e alle apparecchiature connesse, senza richiedere modifiche significative alla configurazione esistente dell’impianto elettrico.

Come funziona uno scaricatore di sovratensione?

Il funzionamento di uno scaricatore di sovratensione si basa sulla sua capacità di assorbire l’energia della sovratensione e di drenare l’eccesso di corrente a terra, riducendo così il livello di tensione e proteggendo le apparecchiature.

Quando la tensione supera un certo livello critico, il dispositivo interviene immediatamente, garantendo la stabilità del sistema e prevenendo danni agli isolamenti e alle apparecchiature.

Tipi di scaricatori di sovratensione e loro applicazioni

Esistono diversi tipi di scaricatori di sovratensione, ognuno progettato per rispondere a specifiche esigenze di protezione a seconda della natura dell’impianto elettrico e delle apparecchiature da proteggere.

Questi dispositivi si differenziano principalmente per la loro tecnologia interna, la capacità di gestire picchi di tensione e la loro applicazione in contesti residenziali, industriali o commerciali.

Vediamo i principali tipi di scaricatori di sovratensione e le loro caratteristiche.

Varistori a ossido di zinco (MOV – Metal Oxide Varistor)

I varistori a ossido di zinco sono tra i dispositivi più comuni e utilizzati per la protezione contro le sovratensioni. Il loro principio di funzionamento si basa sulla variazione della resistenza in funzione della tensione applicata: quando la tensione supera una certa soglia, il varistore riduce la resistenza e devia la sovratensione verso terra, proteggendo così l’impianto.

Le principali applicazioni sono:

• residenziali – i MOV sono spesso utilizzati in case e piccoli impianti per proteggere elettrodomestici, dispositivi elettronici e sistemi informatici da picchi di tensione, come quelli causati da fulmini o guasti nella rete elettrica;
• commerciali – in ambienti commerciali, dove sono presenti apparecchiature sensibili come server e sistemi di controllo, i MOV sono utilizzati per evitare danni a dispositivi elettronici costosi.

I varistori a ossido di zinco sono particolarmente apprezzati per la loro velocità di reazione e per la capacità di gestire correnti di picco elevate. Tuttavia, sono meno efficaci nel lungo periodo, poiché possono deteriorarsi con l’uso ripetuto, perdendo progressivamente la loro capacità di protezione.

Spinterometri (o scaricatori a gas)

Gli spinterometri sono dispositivi che utilizzano un gas ionizzato per deviare le sovratensioni. Quando si verifica un picco di tensione, il gas all’interno dello spinterometro si ionizza, creando un percorso conduttivo che devia la sovratensione verso terra, proteggendo così l’impianto. Una volta che la tensione ritorna alla normalità, il gas si deionizza e il dispositivo ripristina la sua condizione iniziale.

Le principali applicazioni riguardano i settori:

• industriali – gli spinterometri sono particolarmente adatti per ambienti industriali dove si possono verificare sovratensioni causate da scariche atmosferiche o malfunzionamenti di grandi impianti elettrici. Grazie alla loro robustezza, sono in grado di gestire picchi di tensione molto elevati senza deteriorarsi rapidamente;
• sistemi di distribuzione elettrica – questi dispositivi sono utilizzati anche nelle reti di distribuzione elettrica, per proteggere i trasformatori e i sistemi di cablaggio da eventi di sovratensione.

Gli spinterometri sono ideali per proteggere impianti da elevati picchi di corrente, come quelli generati da un fulmine, grazie alla loro capacità di dissipare grandi quantità di energia. Tuttavia, possono essere meno efficaci nei casi di sovratensioni di bassa intensità che si verificano frequentemente, come quelle causate da fluttuazioni di rete.

Scaricatori a semiconduttore (SSPD – Solid State Surge Protection Devices)

Gli scaricatori a semiconduttore utilizzano dispositivi elettronici come diodi, tiristori o transistor per proteggere contro le sovratensioni. Questi dispositivi sono progettati per rispondere molto rapidamente ai picchi di tensione e per mantenere una protezione continua anche in caso di frequenti sovratensioni.

Le principali applicazioni riguardano:

• sistemi ad alta tecnologia – gli SSPD sono particolarmente adatti per impianti sensibili, come quelli informatici o di telecomunicazione, dove è richiesta una protezione rapida ed efficace da disturbi elettrici. Sono utilizzati per proteggere apparecchiature come server, data center e impianti di telecomunicazione;
• sistemi di energia rinnovabile – questi dispositivi sono spesso integrati in impianti fotovoltaici o eolici per proteggere le apparecchiature elettroniche da sovratensioni derivanti da eventi atmosferici o malfunzionamenti della rete.

Gli scaricatori a semiconduttore sono altamente precisi e reattivi, con una capacità di risposta quasi istantanea ai picchi di tensione. Tuttavia, sono più sensibili e quindi più adatti a impianti che richiedono una protezione continua e senza compromessi.

Scaricatori a combinazione di tecnologie (SPD 3-in-1)

Questi dispositivi combinano più tecnologie (varistori, spinterometri e semiconduttori) per offrire una protezione multi-livello, in grado di gestire sia picchi di bassa che alta intensità. La protezione è garantita su diverse frequenze di picco e in condizioni di tensione variabile.

Sono utilizzati principalmente in:

• impianti industriali complessi – questi scaricatori sono ideali per ambienti industriali con impianti di grandi dimensioni, dove possono verificarsi sovratensioni di diversa natura, inclusi picchi improvvisi causati da fulmini o guasti nella rete di distribuzione;
• impianti commerciali e industriali di grandi dimensioni – nei centri dati, nei sistemi di telecomunicazione o nelle fabbriche, la protezione multi-livello garantisce che ogni tipo di sovratensione venga gestito senza compromettere la sicurezza delle apparecchiature.

Gli SPD a combinazione offrono una protezione più completa e duratura, ma tendono ad avere costi più elevati rispetto alle soluzioni più semplici, come i varistori o gli spinterometri singoli.

Lo scaricatore di sovratensione devia i picchi di tensione causati da fulmini o guasti alla rete, proteggendo le tue apparecchiature elettroniche da danni costosi e pericolosi.

Come scegliere il giusto scaricatore di sovratensione

La scelta del tipo di scaricatore di sovratensione dipende da vari fattori, tra cui:

• caratteristiche dell’impianto – la dimensione e la complessità dell’impianto influiscono sulla scelta del dispositivo più adatto. Impianti residenziali semplici possono essere protetti da varistori, mentre impianti industriali complessi potrebbero necessitare di dispositivi più avanzati;
• tipologia di apparecchiature da proteggere – se l’impianto ospita apparecchiature elettroniche sensibili o costose, sarà necessario un dispositivo che offra una protezione rapida e precisa, come gli SSPD.
• livello di corrente di fuga o commutazione – se l’impianto è soggetto a frequenti picchi di corrente di bassa intensità (ad esempio, derivanti da disturbi della rete), un varistore o uno SPD a semiconduttore potrebbe essere sufficiente. Per impianti con rischi più elevati (ad esempio, a causa di fulmini o malfunzionamenti di rete), sarà opportuno optare per un sistema di protezione a più stadi, come un SPD a combinazione.

Installazione e manutenzione: metti in sicurezza i tuoi impianti

Una corretta installazione è essenziale per garantire l’efficacia e la durata della protezione contro le sovratensioni. Anche il miglior scaricatore di sovratensione, se installato in modo errato, può risultare inefficace nel proteggere gli impianti. Per questo motivo, è fondamentale seguire scrupolosamente le istruzioni del produttore e le normative elettriche vigenti.

Le fasi cruciali dell’installazione sono:

• posizionamento strategico – lo scaricatore di sovratensione deve essere installato il più vicino possibile alle apparecchiature che si intende proteggere, preferibilmente nel punto di ingresso dell’impianto elettrico (ad esempio, al quadro di distribuzione principale). Questo riduce la possibilità che i picchi di tensione raggiungano i dispositivi sensibili prima di essere neutralizzati dal dispositivo di protezione. Il collegamento deve avvenire in modo diretto, con il percorso di cablaggio il più corto possibile, per garantire che l’energia in eccesso venga dissipata rapidamente;
• scelta dei cavi giusti – i cavi di collegamento devono essere di qualità adeguata e conformi alle normative in vigore. La lunghezza dei cavi è altrettanto importante: cavi troppo lunghi aumentano la resistenza e riducono l’efficacia del dispositivo di protezione, mentre cavi troppo corti potrebbero impedire un’installazione sicura e corretta. Inoltre, i cavi devono essere dimensionati in base alla capacità di corrente dello scaricatore e all’energia che il dispositivo dovrà gestire;
• verifica della messa a terra – un aspetto cruciale della protezione contro le sovratensioni è una corretta messa a terra. Il sistema di messa a terra di un impianto elettrico deve essere realizzato secondo le specifiche normative, affinché l’energia in eccesso venga deviata in modo sicuro verso terra senza rischi per l’impianto o per gli utenti. È essenziale verificare periodicamente che il collegamento a terra sia efficace, soprattutto dopo lavori di manutenzione o modifiche all’impianto;
• controllo delle normative e certificazioni – prima di procedere con l’installazione, assicurati che lo scaricatore di sovratensione sia conforme alle normative locali e abbia le certificazioni necessarie (ad esempio, CE, UL, IEC). Inoltre, è fondamentale che l’installazione rispetti le specifiche del produttore in termini di tensione nominale e capacità di scarica, per evitare malfunzionamenti e garantire una protezione ottimale.

Anche dopo un’installazione impeccabile, la protezione contro le sovratensioni non è garantita per sempre: con il tempo, i dispositivi di protezione possono deteriorarsi, soprattutto se soggetti a sovratensioni frequenti o molto intense.

Per mantenere sempre attiva la protezione, è fondamentale programmare manutenzioni periodiche:

• verifica visiva e controllo del dispositivo – durante la manutenzione, ispezionare visivamente lo scaricatore per verificare che non ci siano segni evidenti di danni fisici, come bruciature o deformazioni. La parte esterna del dispositivo deve essere intatta, senza fessure o danni che possano compromettere il suo funzionamento;
• controllo dei collegamenti elettrici – verifica che tutti i collegamenti siano saldi e privi di corrosione. I contatti allentati o ossidati possono ridurre l’efficacia del dispositivo, aumentando il rischio di danni alle apparecchiature protette. È essenziale anche controllare che non ci siano interferenze o cortocircuiti causati da un cablaggio difettoso;
• test di attivazione e sostituzione del dispositivo – alcuni scaricatori di sovratensione, come quelli a varistore, perdono progressivamente la loro capacità di protezione dopo aver assorbito un numero elevato di picchi di tensione. In questi casi, la protezione potrebbe non essere più efficace. È importante testare il dispositivo per verificare che continui a rispondere correttamente agli eventi di sovratensione. Se il dispositivo è stato attivato più volte o mostra segni di usura, deve essere sostituito tempestivamente per evitare che l’impianto rimanga esposto ai rischi di danni elettrici;
• verifica della messa a terra – come già accennato, una messa a terra inefficace può compromettere completamente l’efficacia di uno scaricatore di sovratensione. Durante la manutenzione, è fondamentale controllare che il sistema di messa a terra sia ancora in buone condizioni e che non ci siano interruzioni nel collegamento verso il terreno.

È sempre consigliabile affidarsi a professionisti qualificati per l’installazione e la manutenzione degli scaricatori di sovratensione. Tecnici esperti sono in grado di eseguire diagnosi più approfondite, testare correttamente l’efficacia del dispositivo e garantire che l’installazione sia conforme alle normative di sicurezza.

Un piccolo investimento per una maggiore sicurezza

Investire in uno scaricatore di sovratensione affidabile e conforme alle norme vigenti è una misura fondamentale per proteggere le tue apparecchiature elettriche ed elettroniche dai danni causati dalle sovratensioni.

Assicurati di scegliere il dispositivo adatto, considerando le specifiche tecniche e le esigenze del tuo impianto.

Per le aziende, infatti, tra i principali rischi per il business c’è quello relativo ai malfunzionamenti degli impianti. Scopri di più sulla sicurezza energetica delle aziende e su come migliorarla.