Ciel orageux protection foudre
La protection contre la foudre suscite souvent des idées reçues.
On entend parfois dire qu’« on ne peut rien faire contre la foudre ». C’est une idée reçue répandue, mais scientifiquement fausse. Dès lors que l’on aborde la foudre comme un événement physique mesurable et rationnel, il devient tout à fait possible d’en maîtriser les risques et d’installer des solutions de protection efficaces.
Si la protection des personnes relève en priorité de la réglementation électrique et des organismes de contrôle compétents, la protection des matériels, des équipements électroniques et des automatismes industriels repose sur une approche technique rigoureuse.
Chaque année en France, plusieurs millions d’impacts de foudre sont recensés, en particulier lors des périodes de fortes chaleurs. Si les conséquences sur les personnes et les bâtiments peuvent être dramatiques, les dégâts sur les systèmes électroniques et de mesure sont extrêmement fréquents :
L’ampleur de ces dommages traduit aussi bien la puissance du phénomène orageux qu’un manque fréquent de sensibilisation aux méthodes de protection adaptées.
L’étude scientifique de la foudre permet de décomposer et d’analyser l’ensemble de son cycle de vie. Comprendre sa dynamique est la première étape pour concevoir un réseau d’équipements résilients.
La foudre ne se forme qu’en présence de cumulonimbus. Ces nuages présentent une masse verticale imposante (pouvant atteindre entre 2 et 14 km de hauteur). Les écarts thermiques violents entre la base et le sommet du nuage génèrent des courants d’air intenses :
Le processus de décharge suit des étapes très précises :
Coups de foudre négatifs descendants : Représentent 80 à 90 % des chocs en Europe. La valeur crête du courant varie généralement de 40 kA (en moyenne) à 100 kA.
Coups de foudre positifs ascendants : Plus rares mais extrêmement violents, ils peuvent dépasser plusieurs centaines de kA.
En moyenne, 4 arcs en retour se succèdent dans un intervalle de 500 ms à 1 seconde lors d’un même éclair.
Pour mesurer la fréquence des orages sur un secteur géographique, les normes (notamment la NF C 15-100) s’appuyaient historiquement sur le niveau kéraunique, correspondant au nombre de jours par an où le tonnerre a été entendu.
Aujourd’hui, on privilégie la densité de foudroiement, c’est-à-dire le nombre moyen de chocs au km² par an.
En France, le niveau kéraunique peut atteindre 35 dans les régions les plus exposées, soit 3 à 4 impacts par km² et par an (à titre de comparaison, certaines zones tropicales comme l’Indonésie dépassent un niveau kéraunique de 200).
Afin de tester et certifier la résistance des matériels ainsi que l’efficacité des [parafoudres de protection (Lien interne : Gamme Parafoudres PARATRONIC)], l’onde de choc foudre est normalisée. Elle est définie sous la désignation standard 1,2/50 µs (tension) et 8/20 µs (courant).
Elle présente un spectre de fréquences très large, allant des très basses fréquences jusqu’à plus de 1 MHz :
La terre constitue la destination finale de la décharge électrique. L’onde cherche systématiquement la voie d’écoulement optimale.
Le chemin emprunté par le traceur répond à des critères physiques clairs. Le courant de foudre emprunte le chemin de moindre impédance (combinaison de la résistance, de l’inductance et des hautes fréquences de l’onde).
Les facteurs favorisant un impact direct sont :
On distingue deux modes d’agression sur les installations :
La foudre frappe directement une structure, un équipement ou un câble aérien. L’énergie injectée provoque des destructions mécaniques, des incendies et l’évaporation immédiate des conducteurs non dimensionnés.
L’équipement subit une surtension importante sans avoir été touché directement. La propagation s’effectue par :
Les effets des chocs indirects sont insidieux : ils ne sont pas toujours accompagnés du bruit du tonnerre et n’apparaissent parfois pas immédiatement. Une surtension transitoire peut endommager un composant électronique qui ne cédera définitivement que plusieurs jours ou semaines plus tard.
Face à ces contraintes, la conception d’un système de protection performant nécessite d’associer un réseau de terre de faible impédance à des dispositifs de protection contre les surtensions (parafoudres) rigoureusement sélectionnés.
Spécialiste de la protection de l’instrumentation et de l’acquisition de données en milieux isolés ou exposés, PARATRONIC développe des parafoudres haute performance spécialement conçus pour préserver vos équipements électroniques, vos capteurs de niveau et vos centrales de mesure.
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Actualités
PARATRONIC, PME de l’Ain spécialisée en capteurs haute technologie, s’impose comme un acteur clé de la transition écologique, de la surveillance des rivières Vigicrue à la détection des feux de forêt. De la protection contre la foudre à l’intelligence artificielle pour prévenir les incendies : zoom sur l’entreprise de Reyrieux qui surveille 3 500 rivières et 400 000 hectares de forêts en France.
Les grands bureaux d’études ont besoin de s’appuyer sur des fournisseurs de capteurs spécialisés comme PARATRONIC qui fait partie des principaux acteurs du marché avec des capteurs visant à détecter les crues les inondations mais aussi les étiages trop violents la sécheresse des nappes phréatiques ou encore les feux de forêt. Témoignage de Patrice Rilly CEO PARATRONIC pour Smart City mag.
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