Domaine de la prévention et la protection contre la foudre

Prévention Foudre

Prévention Foudre

Prévention Foudre

Arrêté du 19 juillet 2011

 

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Protection Effets Foudre

Protection Effets Foudre

Protection Effets Foudre

Afin de se prémunir des effets directs et indirects dus à la foudre deux concepts sont possibles et souvent complémentaires; la prévention et la protection.

La prévention utilise une information pertinente sur le risque d'apparition de la foudre pour aviser les utilisateurs ou les opérationnels concernés. L'emploi de ce type de concept se pose en termes d'organisation de l'exploitation et de diminution des risques.

La protection est la façon la plus connue, elle consiste à éviter que toute collecte directe ou indirecte de foudre n'atteigne les équipements ou les installations à protéger. Elle ne s'avère pleinement efficace que si tous les points d'entrée sont traités, on doit parler de protection globale que l'on peut certes circonscrire aux seuls équipements sensibles ou stratégiques. Paratonnerres, parafoudres, par exemple, sont employés dans ce cas.

Le Cumulonimbus

Le Cumulonimbus

Le Cumulonimbus

La formation d'orages provient soit du réchauffement local du sol avec création de bulles d'air chaud, on parle d'orage de convection, soit d'une masse d'air froid qui soulève une masse d'air chaud chargé d'humidité, on parle de front d'orage. L'air humide réchauffé par le soleil ou soulevé monte et se condense en gouttelettes de liquide, les effets thermiques sont les moteurs du développement du nuage vers le haut.

Les phénomènes orageux et électriques sont issus d'un seul type de nuage, le cumulonimbus qui provoque de violentes pluies, de la grêle, et la foudre. Il se développe de 3000 m jusqu'à 10000 m et peut contenir jusqu'à plusieurs milliers de tonnes d'eau.

L'apparition de la foudre correspond à la phase terminale de son développement vertical où un processus de glaciation provoque un mécanisme d'électrisation. Sous l'emprise de puissants courants verticaux des particules électriques sont créées, et se séparent en différentes parties du nuage. Cette séparation des charges électrostatiques, les positives dans la partie haute les négatives dans la partie basse, va être le moteur de la foudre.

En regard des charges négatives du nuage, se produit au sol un afflux de charges positives provenant d'un courant permanent entre l'atmosphère et la terre. Un champ électrostatique important s'installe ainsi sous le nuage.

La charge électrique ayant considérablement augmentée, des éclairs intra-nuage apparaissent résultats de claquages entre poches de charges opposées.

Les Traceurs

Les Traceurs

Les Traceurs

Ces éclairs intra-nuage peuvent provoquer l'amorçage d'un traceur descendant qui sort du nuage. Ces charges qui arrivent à sortir de la base du nuage, se propagent globalement attirées vers le sol. Le traceur se divise en de nombreuses branches qui se propagent par bonds discrets zigzagant vers le sol.

Chaque branche est un ensemble de bonds d 'une longueur de 10 à 50 m, qui se déplacent à une vitesse de 0,1 à 1 m/µs avec un temps d 'arrêt de 40 à 100 µs.

Lorsque la branche la plus basse du traceur descendant approche du sol, le champ proche augmente alors fortement et sur les pointes voisines une ionisation locale (effet corona) apparaît entraînant un traceur ascendant.

Lorsque la distance entre les deux traceurs est telle que la tension disruptive de l'air soit dépassé un claquage intervient, la connexion entre les deux traceurs se réalise.

L’Arc en retour

L’Arc en retour

L’Arc en retour

Le contact entre le nuage et le sol est alors établi, une intense vague de charges positives (celles qui étaient présentes sous le nuage) remonte. Ces charges qui sont les plus mobiles de l'ensemble (terre-nuage) diffusent en surface pour aboutir au point d'impact .

Un courant violent s'établit dans le canal créé par la rencontre des deux traceurs. Il ne dure que quelques µs, le temps de la décharge des charges en présence.

Il crée sur son trajet vertical, d'une longueur de 3000 m en moyenne, un fort champ électromagnétique. Il porte le canal à 30 000 °C, provoquant une forte intensité lumineuse "l'éclair;", et une surpression violente de l'air créant une onde de choc "le tonnerre".

La foudre est donc un arc en retour initialisé par un phénomène précurseur qui impacte le sol aux accidents du relief ou sur les structures hautes.

Les charges se rétablissent sous le nuage, si l'ionisation du canal est encore présente, des coups de foudre subséquents peuvent encore s'établirent.

Champ Electrostatique

Champ Electrostatique

Champ Electrostatique

Le développement d'une cellule orageuse entraîne au sol une variation du champ électrostatique. Le champ au sol est influencé par ce phénomène jusqu'à une distance d'environ 10 à 30 km.

Les effets représentatifs sont :

un champ de beau temps de 150 V/m à 400 V/m, créé par les charges positives qui migrent dans l'atmosphère vers le sol,

l'inversion de champ à la naissance de la cellule orageuse,

une forte croissance du champ électrostatique au sol.

A partir de 2 kV/m, on peut dire que l'on est en présence d'une activité d'orage . A partir de 7 kV/m le danger est grand d'avoir des coups de foudre au sol.

Sur cette variation peuvent se superposer des variations de champ électrique dues aux coups de foudre et aux différentes répartitions des charges dans le nuage. Une inversion rapide du champ correspond à la remontée, dans l'arc en retour de la foudre, des charges positives du sol vers le nuage. Elle est caractéristique d'un coup de foudre au voisinage proche.

Technologies de Détection

Technologies de Détection

Technologies de Détection

Mesurer le champ électrostatique au sol permet ainsi de détecter de la présence ou d'une naissance d'une cellule orageuse, avant tout phénomène de foudroiement. C'est le principe des détecteurs d'orages électrostatiques, type moulin à champ.

Ces détecteurs sont particulièrement adaptés à la prévention.

Voir le site www.prevention-foudre.fr

Les détecteurs électromagnétiques, détectent le champ électromagnétique rayonné par les éclairs nuage sol ou les éclairs intra nuage. Ils ne peuvent pas répondre complètement au besoin de prévention . Mis en réseau, ils peuvent permette de suivre les phases d'approche de fronts orageux sur zone et déclencher des alertes météo. Mais ils restent aveugles aux premiers coup de foudre.

Prévention Sites Classés

Prévention Sites Classés

Prévention Sites Classés

Le risque industriel constitue l'une des préoccupations du Ministère de l'Ecologie et du développement durable. Il a eu la volonté d'améliorer la prévention par l'application de la directive 82/501/CEE dite SEVESO et de l'arrêté du 4 octobre 2010 relatif « à la prévention des risques accidentels au sein des installations classées pour la protection de l'environnement soumises à autorisation ».

Il y a inclus, par arrêté du 19 juillet 2011, un article concernant la protection contre la foudre. Cet arrêté abroge celui du 15 janvier 2008. Cependant la circulaire de ce dernier, du 24 avril 2008, est toujours utilisable.

Il y est noté:

« En complément des systèmes de protection, des moyens de prévention tels que des matériels de détection d'orage ou un service d'alerte d'activité orageuse peuvent être définis.

Les moyens de prévention sont intégrés dans les procédures d'exploitation de l'installation. »

La prévention foudre est comme la protection foudre reconnue comme efficace, dans une étude foudre une solution de prévention sera parfaitement acceptée. La réduction du risque qu'elle apporte peut être donc être prise en compte.

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