Efectele loviturilor de trasnet asupra securitatii oamenilor, cladirilor si instalatiilor pot fi dintre cele mai distructive. În fiecare an sute de case și alte proprietăți sunt deteriorate sau distruse de loviturile de trasnet. Avarierea fizica a constructiei, vatamarea fiintelor vii, deteriorarea sistemelor electrice si electronice sunt principalele avarii produse de o lovitura de trasnet.

Atunci când se analizează posibilitatea de instalare a unui sistem de protecție la trăsnet, este necesar a evalua acest risc. Necesitatea prevederii unei instalatii de paratrasnet trebuie sa reiasa din evaluarea riscurilor asociate unei lovituri de trasnet asupra constructiei.

Evaluarea riscurilor ia în considerare tipul de construcție, structura, localizare, topografia, gradul de ocupare, conținutul și frecvența fulgerelor. Pentru o evaluare riguroasa trebuie definite şi calculate toate componentele de risc relevante asociate constructiei, instalatiilor si echipamentelor care o deservesc.

Evenimente care pot fi considerate periculoase pentru o cladire sunt:

 Caderea trasnetului pe cladire;
 Caderea trasnetului langa cladire;
 Caderea trasnetului pe o instalatie racordata la o cladire;
 Caderea trasnetului langa o instalatie racordata la o cladire.

Componente de risc in cazul loviturilor de trasnet

 Vatamarea oamenilor si animalelor datorata tensiunilor de atingere si de pas in zonele de pana la 3 m in afara structurii;
 Avarii fizice produse de scantei periculoase in interiorul structurii, capabile sa initieze un incendiu sau o explozie;
 Defecte produse de supratensiuni si supracurenti asupra instalatiilor, echipamentelor si aparaturii interioare.

Factori care influenteaza componentele de risc

 Caracteristici ale structurii sau ale sistemelor interioare (structura în sine, instalaţiile din structură, conţinutul structurii, persoanele din interiorul structurii sau care stau într-o zonă de până la 3 m în partea exterioară a structurii;
 Măsurile de protecţie adoptate (echipotentializarea, izolarea, existenta SPD-urilor, protectia impotriva incendiilor, etc.)
 Suprafata echivalenta de expunere

Procedura de evaluarea riscului. Luarea unei decizii privind necesitatea unei protectii

Decizia de a proteja o structura sau o instalatie impotriva trasnetului, precum si alegerea masurilor de protecţie se va lua numai dupa:

 Identificarea caracteristicilor obiectivului de protejat;
 Identificarea tipurilor de pierderi şi a riscului asociat;
 Evaluarea riscului pentru fiecare tip de pierdere;
 Evaluarea necesitatii protectiei, prin compararea riscurilor identificate cu riscul acceptabil;
 Evaluarea eficientei tehnice si economice a protectiei, prin compararea costurilor pierderilor totale cu si fara masuri de protectie.

 La evaluarea riscului de trasnet se va tine seama de urmatorii factori:

 Mediul inconjurător al construcţiei;
 Tipul constructiei;
 Conţinutul constructiei;
 Gradul de ocupare al constructiei;
 Consecintele trasnetului.

Calcule de proiectare a instalatiei de protectie la trasnet

Calculele necesare evaluarii riscurilor la care poate fi supusa o cladire sunt in general destul de complicate si de cele mai multe ori acestea se obtin cu ajutorul unor softuri dedicate. O astfel de procedura este detaliata in normativul I7/2011.

Exista totusi o procedura mai simpla, explicata in vechiul normativ I20, dar care nu ia in calcul atat de multe elemente ca cea explicata intr-un mod atat de complicat in I7/2011. Nu pot spune ca nu este cea mai completa procedura, dar este foarte greu de folosit prin multitudinea de calcule ale componentelor de risc asociate fara ajutorul unui software dedicat.

Procedura de stabilire a necesităţii unei instalatii de paratrasnet se bazează de fapt, pe determinarea şi compararea valorilor obţinute pentru frecventa loviturilor de trăsnet directe pe construcţie (Nd ) şi frecventa anuala acceptata de lovituri de trasnet (riscul acceptat notat cu Nc).

Determinarea densitatii anuale a loviturilor de tranet (Ng) pentru zona in care este amplasata constructia

Numarul mediu anual de evenimente periculoase datorita trasnetelor la care poate fi supus un obiectiv de protejat, depinde de numarul furtunilor din regiunea în care cladirea este amplasata. Densitatea loviturilor de trasnet la sol (Ng) este exprimata in număr de lovituri de trasnet pe km²/an si se poate determina utilizând harta keraunica.

Ng = 0,04·Nk^{1,25 (}nr. impact/km²an) în care Nk este un indice din harta keraunica.

In vechiul normativ I20, abrogat la data intrarii in vigoare a normativului I7/2011, sunt date valorile Ng in funcţie de indicele keraunic cu mentiunea ca datele statistice care au stat la baza calculelor acestor indici sunt foarte vechi.

Determinarea frecventei loviturilor directe de trasnet - Nd

Frecvenţa loviturilor directe de trăsnet (Nd) pe o construcţie se determină cu relaţia:

Nd = Ng x Ae x C1 x 10^-6 [lovituri/an]

în care:

Ng este densitatea anuală a loviturilor de trăsnet din regiunea în care este amplasată construcţia (nr. impact./km2an)
Ae este suprafaţa echivalentă de expunere a construcţiei (m2)
C1 este un coeficient ce ţine seama de mediul înconjurător

Coeficientul C1 numit si factorul de amplasare, ţine seama de topografia locului în care se află obiectivul de protejat şi de obiectele amplasate în interiorul suprafetei echivalente de expunere. 

Determinarea ariei suprafeţei echivalente de expunere - Ae

Suprafaţa echivalentă de expunere Ae este aria definită de intersecţia dintre suprafaţa solului şi o linie dreaptă avnd lungimea egala cu 3H, de pantă 1/3 care trece prin părţile cele mai înalte ale structurii (atingându-le în acele puncte) şi care se roteşte în jurul acestora.

Relatia de calcul a suprafetei de expunere a constructiei este urmatoarea:
Ae = L x l + 6H(L + l) + 9πH² - pentru constructii dreptunghiulare de lungime L, latime l si inaltime H

Suprafaţa echivalentă de expunere Ae pentru o structură izolată este reprezentata grafic in figura de mai jos:

Factorul de amplasare – C1

Factorul de ampasare se poate obtine din tabelul dat de normativ si prezentat mai jos:

Valorile riscului acceptat (Nc) depinde de următorii factori specifici:

 Tipul construcţiei – C2
 Conţinutul construcţiei – C3
 Gradul de ocupare a construcţiei – C4
 Consecinţele unei lovituri de trasnet– C5

Relatia de calcul a riscului acceptat este urmatoarea: Nc = 5,5*10^-3/C, unde C = C2 x C3 x C4 x C5

 Valorile coeficientului C₂ în funcţie de natura construcţiei

  Valorile coeficientului C₃ în funcţie de conţinutul construcţiei

  Valorile coeficientului C₄ în funcţie de gradul de ocupare al construcţiei

  Valorile coeficientului C₅ în funcţie de consecinţele trăsnetului

  Dacă Ng ≤ Nc atunci nu este necesara o instalatie de paratrasnet sau se instaleaza la cererea expresa a beneficiarului.

Dacă Ng > Nc, atunci este necesara o instalatie de paratrasnet a cărei eficacitate (E) se determină cu relaţia:

E ≥ 1 – Nc/Ng

Cu ajutorul valorii E se determină din tabel de mai jos nivelul de protecţie.

Determinarea nivelului de protecţie al unei instalatii de paratrasnet în funcţie de eficacitatea E calculată

Cazuri în care existenta unei instalatii de protectie la trasnet este obligatorie

O construcţie sau o parte a unei construcţii care intră complet în volumul de protecţie creat de o instalatie de paratrasnet a unei alte construcţii (cu excepţia situaţiei în care dispozitivul de captare este constituit dintr-o singură tijă simplă), nu este necesar să fie echipată cu paratrasnet. Este insa obligatoriu sa se prevada instalarea protectiilor interioare prin montarea SPD-urilor (a descarcatoarelor).

Protectia impotriva loviturilor de trasnet este obligatorie in general la următoarele categorii de construcţii sau instalaţii in functie de numarul de locuri, numarul persoanelor din interior, a suprafetei, sau regimului de inaltime:

 Teatre, cinematografe, săli de concert şi de sport acoperite;
 Hoteluri, cămine, cazărmi, spitale, sanatorii;
 Universităţi, şcoli, grădiniţe de copii şi creşe,
 Construcţii care constituie sau adăpostesc valori de importanţă naţională, cum sunt muzeele, expoziţiile permanente, monumentele istorice sau de arhitectură, arhivele pentru documente de valoare, etc.;
 Construcţii înalte şi foarte înalte (coşuri de fum, castele de apă, silozuri, turnuri);
 Construcţii stabilite ca prezentând importanţă pentru diverse domenii ale economiei naţionale;
 Construcţii şi instalaţii tehnologice exterioare încadrate în categoria risc mare de incendiu;
 Construcţii pentru adăpostirea animalelor;
 Instalaţii mobile de ridicat şi transportat, existente în aer liber (macarale)

Articole asemanatoare:

1. Masuri de protectie fundamentale impotriva loviturilor de trasnet
2. Inspectia si intretinerea sistemelor de protectie la trasnet
3. Masuri de siguranta a persoanelor in timpul furtunilor
4. Instalatii de paratrasnet
5. Protectia la supratensiune
6. Protectia instalatiilor fotovoltaice

Referinte:

1. I7/2011 - Normativ pentru proiectarea, executia si exploatarea instalatiilor electrice aferente cladirilor
2. http://www-public.tnb.com/eel/docs/furse/BS_EN_IEC_62305_standard_series.pdf
3. https://www.dehn-international.com