Instalatiile de paratrasnet sunt utilizate pe mii de cladiri, fabrici, turnuri, antene, etc. Aceste instalatii de paratrasnet au o importanta deosebita in asigurarea securitatii oamenilor si imobilelor, iar in acest articol voi incerca sa analizez importanta necesitatii protectiei la trasnet dar si ce aceste sistemele pot, sau nu pot face.

Componentele unui sistem de protectie la trasnet

Un sistem de protectie la trasnet este compus din trei componente principale:

 Tijele de captare - mici proeminente verticale destinate sa actioneze ca "terminal" pentru descarcarea fulgerului. Tijele pot fi gasite in diferite forme, marimi si modele. Cele mai multe au un varf ascutit sau o sfera neteda, lucioasa. Funtionalitatea diferitelor tipuri de tije de captare a paratrasnetelor si chiar necesitatea acestora, sunt subiecte ale multor dezbateri mai mult sau mai putin stiintifice.
 Conductoarele de coborare – sunt conductoare care transporta curentul de trasnet primit de tijele de captare catre pamant. Conductoarele de coborare sunt pozate, plecand de la tijele de captare de pe acoperis, pe marginea acoperisului, apoi in jos pe unul sau mai multe colturi ale cladirii catre priza de pamant.
 Priza de pamant – este formata din electrozi lungi ingropati adanc in pamant in jurul structurii protejate. Conductoarele de coborare sunt conectate la aceasta pentru a constitui o cale sigura pentru o descarcare de trasnet pe structura protejata.

Conductoarele de coborare si priza de pamant sunt cele mai importante componente ale unei instalatii de paratrasnet, in realizarea obiectivului principal de deviere a curentului de trasnet in conditii de siguranta in pamant.

Celelalte componente si aici ma refer la terminalele orientate vertical de-a lungul marginilor de acoperisuri, nu joaca un rol foarte important in functionarea sistemului. O instalatie de paratrasnet cablata corect in sensul de asigurare a unei acoperiri complete, ar functiona in continuare eficient si fara unu sau mai multe terminale de captare. Asta nu inseamna ca tijele de captare nu trebuie sa mai fie montate.

Cum functioneaza un sistem de protectie la trasnet

Fara a avea o cale dedicata care sa-l directioneze spre sol, un fulger poate alege sa utilizeze in schimb orice alt material conductor disponibil in interiorul unei case sau cladiri. Acest lucru poate include instalatia electrica, conductele de apa sau de gaz sau chiar structura in sine.

Fulgerul de obicei, urmeaza una sau mai multe dintre aceste cai in drumul sau spre pamant, uneori sare prin aer printr-un "blit" lateral pentru a ajunge la un material  mai bun conductor in drumul sau spre pamant.

Loviturile de trasnet prezinta multe riscuri pentru orice casa sau cladire, iar mai jos am sa incerc sa le reamintesc pe cele mai importante:

 Riscul de incendiu. Focul poate fi declansat oriunde instalatia de paratrasnet prin toate componentele sale patrunde sau se apropie de materiale inflamabile (lemn, hartie, conducte de gaz, etc.), ce fac parte din sistemul de izolare din interiorul peretilor si acoperisului. Atunci cand fulgere urmeaza cablurile electrice, acestea se vor supraincalzi de cele mai multe ori sau chiar topi, creand un pericol de incendiu.
 Flash-uri laterale - pot sari peste calea urmata spre pamant, ranind pe cineva care din intamplare poate fi in apropiere, sau poate aprinde de asemenea materialele inflamabile.
 Deteriorarea materialelor de constructii. Unda de soc creata de o descarcare de trasnet poate distruge sectiuni de ziduri, fragmente din beton,  aproape orice material de constructii din apropiere.
 Daune provocate aparatelor si echipamentelor electrice. Televizoarele, calculatoarele, frigiderele, telefoanele, masinile de spalat si orice alt echipament conectat la un circuit electric poate fi afectat sau deteriorat iremediabil.

Ce poate face si ce nu poate face o instalatie de paratrasnet

Singurul scop al unei instalatii de paratrasnet, este acela de a asigura protectia obiectivului protejat si a ocupantilor acestuia in cazul in care un fulger ar lovi in mod direct imobilul, prin asigurarea in conditii de siguranta a unei cai pentru ca acesta sa ajunga in sol.

Contrar miturilor care circula, sistemele de protectie la trasnet:

 Nu atrag fulgerele
 Nu pot risipi sau preveni fulgere prin "drenarea" sarcinilor acumulate in atmosfera
 Nu ofera protectie la supratensiuni si supracurenti pentru aparatura electronica sensibila
 Ofera in schimb protectie impotriva incendiilor si a daunelor provocate structurii de explozia provocata de un fulger la trecerea prin materialele de constructii.

Ceea ce este important sa retinem, este ca existenta unei instalatii de paratrasnet nu impiedica astfel de daune, chiar daca aceasta isi indeplineste obiectivul prin directionarea curentilor foarte mari generati de o lovitura de trasnet spre pamant, departe de structura.

Trasnetul si supratensiunea

In timpul furtunilor se elibereaza o cantitate mare de energie care poate ajunge in reteaua electrica de alimentare, avand ca rezultat distrugerea aparaturii si echipamentelor electrice.

Descarcatoarele, sunt dispozitivele cele mai adecvate de protectie la supratensiunea generata de o lovitura de trasnet. Aceste dispozitive asigura un anumit grad de protectie la varfurile de supratensiune generate de loviturile de trasnet din apropiere imobilului protejat, dar si la supratensiunile induse de loviturile de trasnet produse la distanta de imobil.

Realitatea practica arata ca dispozitivele existente nu poate asigura protectie in cazul unei descarcari violente directe, pentru ca niciun dispozitiv electronic nu poate suporta aceste valori uriase de curent daca se afla in calea urmata de fulger.

Chiar si in situatia in care avem dispozitive care intrerup fizic alimentarea cu energie electrica prin actionarea unor contacte, acestea nu va garanteaza protectie. Poate va intrebati de ce, dar o separare mica in aer nu va opri un fulger care poate „sari” peste distante foarte mari in aer. Asadar, o distanta de cativa milimetri, centimetri, chiar si metri nu este prea mare pentru ca fulgerul sa-si schimbe directia in cautarea caii cu rezistenta minima, in drumul sau catre pamant.

Garantiile privind protectia infailibila a unor astfel de dispozitive la supratensiune sunt oarecum inselatoare, pentru ca atunci cand vine vorba de protectie la trasnet, acestea nu reusesc sa fie eficiente decat in cazurile in care loviturile de trasnet nu sunt in apropierea imobilului si acesta din urma nu suporta „linia directa de foc”.

Toate acestea nu inseamna ca nu trebuie sa utilizati un dispozitive de protectie la supratensiune, dar cand un fulger loveste direct un imobil, toate pariurile sunt oprite.

Cea mai buna si mai ieftina modalitate de a proteja televizorul, calculatorul, sau orice alt aparat electronic, este de a le deconecta de la instalatia electrica in timpul furtunilor.

Unii ar putea argumenta ca riscul unei lovituri directe la o casa data, este prea mic pentru a justifica deconectarea totala de fiecare data cand avem furtuni cu descarcari electrice. Exista un oarecare adevar in acest sens, dar este intelept atunci, sa va asigurati ca polita de asigurare a casei acopera daunele provocate de fulger, echipamentelor si aparaturii electronice scumpe.

Exista protectie totala in cazul in care am instalat un paratrasnet?

Nici un sistem de protectie la trasnet nu garanteaza o protectie totala impotriva daunelor, pentru ca in situatia in care ar asigura o protectie de 100%, acesta trebuie sa deturneze 100% din curentul generat de trasnet la o descarcare directa, ceea ce este aproape imposibil din punct de vedere fizic.

Si acest lucru se poate demonstra cu Legea lui Ohm, care spune ca pentru mai multe rezistente conectate in paralel, curentul va fi distribuit in intreag circuitul de rezistente, la o valoare invers proportionala cu valoarea rezistentelor ce formeaza circuitului.

O cladire nu este nimic mai mult decat un set de rezistente "conectate in paralel" cu circuitul electric: instalatii sanitare, linii telefonice, cadru din otel, etc.

Chiar daca instalatiile sanitare si instalatii electrice nu sunt conectate fizic, fulgerul va folosi flash-uri laterale si va sari peste golurile de aer pentru a se „conecta” la acestea in cautarea caii cu rezistenta minima. Acest lucru arata ca in cazul unei lovituri de trasnet directe, curentul nu va urma doar un singur traseu, el se va distribui pe toate caile disponibile spre pamant.

Curentul generat de un fulger are valori foarte mari: 100.000 Amperi sau chiar mai mult. La o valoarea asa de mare a curentului descarcat, va rog sa luati in considerare, in conditiile in care aveti sau si mai rau nu aveti un sistem de protectie la trasnet instalat, ce s-ar Intampla cu un imobil daca ar fi lovit de fulger.

In cazul in care instalatia de paratrasnet preia chiar si 99,9% din curentul generat de o lovitura de trasnet, instalatia electrica poate prelua restul, adica 0,1%, ceea ce inseamna 100 Amperi, valoare suficient de mare sa topeasca anumite circuite sau sa distruga chiar intreaga instalatie electrica si echipamentele conectate.

Nu este neobisnuit ca "flash-uri laterale"  de care am mai aminit, sa aibe loc si in interiorul unei case sau cladiri, caz in care o parte sau chiar intreg fulgerul va sari peste intreaga camera pentru a ajunge la pamant prin sistemul de cabluri electrice, tablou electric, etc.

Acest lucru poate mira pe multi dintre noi, dar unul dintre clientii mei chiar mi-a povestit un astfel de exemplu cand in timpul unei furtuni, un fulger a intrat pe geam, a traversat camera cautand tablou electric pe care la si distrus.

Mituri privind disiparea sau eliminarea fulgerelor

Exista anumite dispozitive numite PDA, in jurul carora exista mitul ca acestea percep furtunile si sunt in masura sa previna o lovitura directa de trasnet pentru imobilul pe care este montat.

Aceste dispozitive au forme extrem variate, dar in principiu sunt compuse dintr-un cadru metalic (catarg) care in varf are un dispozitiv cu forma de umbrela si care are mai multe ace, perii sau baghete subtiri.

Despre acestea dispozitive, destul de prezente ca sisteme de protectie la trasnet, se spune ca pot preveni sau chiar reduce loviturile directe de trasnet la imobilele pe care acestea sunt instalate. Aceste dispozitive folosesc descarcari Corona, pentru a efectua una sau mai multe dintre urmatoarele:

 Sa declanseze scurgerea sarcinii acumulate in atmosfera inainte de a se forma un fulger
 Creaza o zona de protectie deasupra imobilului, deviind loviturile directe de trasnet
 Declanseaza initierea de lideri ascendenti prin crearea unui canal de intampinare cu conductivitate ridicata, reducand astfel sansele unei descarcari directe pe imobilul protejat.

Realitatea practica arata ca aceste dispozitive creeaza intradevar descarcari corona, dar rata de incarcare este complet nesemnificativa in comparatie cu rata de incarcare energetica generata de o furtuna ce poate avea o intindere de mii de metri inaltime si zeci de mii de metri in diametru ca zona de actiune. Ca urmare aceasta mica cantitate de descarcare generata de efectul Corona, are sanse extrem de mici de a drena spre pamant cantitatea generata de un nor de furtuna urias.

La scara mica, efectul Corona este nesemnificativ pentru o furtuna de dimensiuni si nu va face nimic pentru a modifica comportamentul sau si aparitia fulgerelor in vecinatatea instalatiei de paratrasnet.

Fulgerele nor sol sunt initiate in timpul furtunilor la mii de metrii deasupra pamantului, iar tot ce inseamna instalatii de captare sau alte obiecte conductoare sunt invizibile pentru fulger pana cand acesta nu se apropie in drumul sau spre pamant la distante de 15 - 50m.

De la aceasta distanta fulgerul va lovi in zone foarte mici, indiferent de orice alte dispozitive sau instalatii din apropiere care pretind ca va devia sau va preveni descarcarea. Exista foarte multe fotografii care sustin afirmatia de mai sus. Turnuri, antene sau cladiri foarte inalte nu au influentat cu nimic un fulger in drumul sau catre un punct situat la o inaltime mult mai mica decat acestea.

In realitate, foarte multe imobile avnd sisteme de protectie la trasnet de tip PDA au fost lovite direct de trasnet in ciuda afirmatiilor ca aceste dispozitive previn loviturile directe de trasnet.

Ca o concluzie, sistemele de protectie la trasnet in totalitatea lor sunt instalatii care sunt concepute personalizat in functie de foarte multe variabile specifice atat imobilului protejat, zonei de amplasament si necesita o inginerie complexa incepand din faza de proiectare, instalare propiuzisa dar mai ales verificare si intretinere periodica pentru o functionare corecta.

Resurse:
1. http://stormhighway.com

Articole asemanatoare:

1. http://www.electricalc.ro/blog/175-stabilirea-necesitatii-unei-instalatii-de-paratrasnet-pentru-o-constructie
2. http://www.electricalc.ro/descarcatoare
3. http://www.electricalc.ro/blog/151-inspectia-si-intretinerea-sistemelor-de-protectie-la-trasnet
4. http://www.electricalc.ro/paratrasnete