Comment un paratonnerre fonctionne-t-il ?

Comment un paratonnerre fonctionne-t-il ?

Le paratonnerre est un dispositif conçu pour protéger les bâtiments et autres structures des effets destructeurs de la foudre. Son fonctionnement repose sur des principes physiques de l’électricité et sur le comportement du champ électrique autour des structures élevées.

D’une manière générale, tout le monde sait ce qu’est un paratonnerre ou quelle est sa fonction en tant que dispositif de protection contre la foudre. C’est aussi l’élément principal des systèmes de protection contre la foudre qui contribuent à protéger les structures des effets destructeurs de ce phénomène atmosphérique. Cependant, même si l’on reconnaît son importance, sait-on comment fonctionne un paratonnerre ?

Comment fonctionne un paratonnerre ?

Pour remplir sa fonction, le paratonnerre doit toujours être installé au-dessus du point le plus élevé du bâtiment ou de la structure à protéger, captant et canalisant en toute sécurité la décharge de la foudre vers la terre.

Pour être capables de capter cette décharge, les paratonnerres sont équipés à la fois d’une pointe et d’un corps métallique. Ces deux éléments sont reliés par un réseau conducteur à un système de mise à la terre à faible impédance (inférieure à 10 Ω), où l’énergie de la foudre se dissipe en toute sécurité.

Pendant un orage, un grand voltage se génère entre le nuage et la terre en raison de l’abondance de charges électriques à la base du nuage et au sol. Ce voltage est le déclencheur du leader descendant de la foudre. Le champ électrique E (kV/m), extrêmement élevé dans cette zone, provoque une circulation de charges électriques ascendantes et de signe contraire à travers le corps du paratonnerre, créant un traceur ascendant. Ces charges se rencontreront et se recombineront avec le leader descendant, le capturant et le déchargeant à la terre.

L’attraction des coups de foudre par le paratonnerre repose donc sur les éléments suivants :

Concentration du champ électrique : la pointe effilée du paratonnerre concentre le champ électrique à son extrémité, créant une zone avec un potentiel électrique plus élevé que les zones environnantes.

Ionisation de l’air : la pointe du paratonnerre ionise l’air qui l’entoure, créant ainsi un canal conducteur pour la décharge de la foudre. L’air ionisé a une résistance électrique plus faible, ce qui facilite la circulation du courant électrique.

Quels types de paratonnerres existent-ils ?

Pointes Franklin et mailles conductrices. Les systèmes de capture par pointes et mailles fonctionnent en distribuant et en dissipant le courant de décharge de la foudre à travers un réseau de conducteurs. Les sections et les matériaux utilisés doivent respecter les spécifications établies dans les normes correspondantes (série IEC/EN 62305 et série IEC/EN 62561).

Paratonnerres à dispositif d’amorçage (PDA). Les paratonnerres à dispositif d’amorçage (PDA) fonctionnent en se basant sur les caractéristiques électriques de la formation de la foudre. La foudre commence par un traceur descendant qui peut se propager dans n’importe quelle direction. Lorsque ce traceur s’approche des objets au sol, n’importe lequel d’entre eux peut être impacté. Les paratonnerres à dispositif d’amorçage se distinguent par l’émission d’un traceur ascendant continu avant tout autre objet dans leur rayon de protection. Le paratonnerre doit être le point d’impact contrôlé de la décharge, fournissant au courant de la foudre un chemin vers la terre sans endommager la structure. Les principales normes régissant ces systèmes de protection contre la foudre sont : UNE 21186, NFC 17-102 et NP 4426.

Le rayon de protection d’un paratonnerre à dispositif d’amorçage dépend de son temps d’avance, du niveau de protection de la structure qu’il protège et de sa hauteur par rapport au point à protéger. Selon la réglementation, le temps d’avance maximum qui peut être appliqué est de 60 microsecondes. Les paratonnerres avec ce temps d’avance peuvent protéger plus de 100 mètres, bien que cela dépende toujours du niveau de protection et de la hauteur.

Comment fonctionne un paratonnerre ? – Système complet de protection

Pour comprendre comment fonctionne un paratonnerre, il est important de noter que, seul, le paratonnerre ne protège pas une structure. Pour son bon fonctionnement, en plus d’un projet réalisé par des experts, un Système de Protection contre la Foudre (SPF) doit inclure les éléments suivants :

Système de capture (paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA ou pointe simple)

Conducteurs de descente

Système de mise à la terre

Protection contre les surtensions

Autres mesures pour minimiser les effets destructeurs de la foudre (liaisons équipotentielles, blindages, etc.)

Comment savoir si vous devez installer un paratonnerre

Après avoir compris comment fonctionne un paratonnerre, si vous avez des doutes sur la nécessité d’en installer un, à Aplicaciones Tecnológicas S.A., nous pouvons réaliser une étude basée sur les normes et vos besoins spécifiques. Vous pouvez contacter nos techniciens en cliquant ici.

Si vous le souhaitez, vous pouvez également assister à l’une de nos formations en ligne gratuites sur la protection contre la foudre sur notre page de webinaires.