Protection contre la foudre

La meilleure protection personnelle contre la foudre est d’être vigilant à la présence d’un danger et de prendre ensuite des précautions de bon sens, telles que rester à l’intérieur d’une maison ou d’un bâtiment ou à l’intérieur d’une automobile, où l’on est entouré (mais pas en contact avec) du métal. Il est conseillé aux gens de rester à l’écart des portes et fenêtres extérieures et de ne pas être en contact avec des appareils électriques, tels qu’un téléphone, ou tout ce qui est connecté au système de plomberie. S’ils sont capturés à l’extérieur, il est conseillé aux gens d’éviter les arbres isolés ou d’autres objets qui sont des cibles préférées et de rester bas afin de minimiser la hauteur et le contact avec le sol (c’est-à-dire de s’accroupir mais de ne pas s’allonger). Les piscines ne sont pas sûres lors d’une tempête de foudre car l’eau est un bon conducteur d’électricité, et donc le fait d’être dans la piscine multiplie efficacement considérablement la surface de contact avec le “sol”.

La fréquence à laquelle la foudre frappera directement un bâtiment dans une région donnée peut être estimée à partir de la taille du bâtiment et du nombre moyen de coups qui se produisent dans la région. Si un bâtiment est frappé chaque fois qu’un guide à gradins se trouve à moins de 10 mètres (33 pieds) de l’extérieur du bâtiment, alors un bâtiment de 12 mètres (39 pieds) de large et de 16 mètres (52 pieds) de long (une superficie de 192 mètres carrés, ou environ 2 000 pieds carrés) aura une zone de frappe effective de 32 mètres sur 36 mètres (une superficie de 1 152 mètres carrés, ou 12 400 pieds carrés). Dans une région où une moyenne de trois éclairs nuage-sol se produisent chaque année par kilomètre carré, un tel bâtiment subira une moyenne de 0,0035 frappe directe par an, soit une frappe environ tous les 290 ans (1 152 mètres carrés × 3 éclairs par kilomètre carré × 10-6 mètres par kilomètre carré). Dans une région où il y a une moyenne annuelle de cinq grèves par kilomètre carré, le même bâtiment connaîtra une moyenne de 0,0058 grève directe par an, soit une grève tous les 174 ans environ. Ces calculs indiquent que, pour le deuxième exemple, une moyenne d’un bâtiment de taille similaire sur 174 sera directement frappé par la foudre dans cette région chaque année.

Les structures peuvent être protégées de la foudre soit en canalisant le courant le long de l’extérieur du bâtiment et dans le sol, soit en protégeant le bâtiment contre les dommages causés par des courants et des tensions transitoires causés par un choc. De nombreux bâtiments limitent le trajet des courants et des tensions de foudre grâce à l’utilisation de paratonnerres, ou terminaux d’air, et de conducteurs qui acheminent le courant vers un système de mise à la terre. Lorsqu’un chef de foudre s’approche du bâtiment, le paratonnerre déclenche une décharge qui se déplace vers le haut et se connecte avec lui, contrôlant ainsi le point de fixation de la foudre au bâtiment. Un paratonnerre ne fonctionne que lorsqu’un coup de foudre à proximité immédiate est déjà immanent et n’attire donc pas beaucoup plus d’éclairage dans le bâtiment. Les conducteurs de descente et le système de mise à la terre fonctionnent pour guider le courant dans le sol tout en minimisant les dommages à la structure. Pour minimiser les éclairs latéraux, la résistance à la terre doit être maintenue aussi basse que possible et la géométrie doit être agencée de manière à minimiser la dégradation de la surface. Des fils aériens et des cônes verticaux mis à la terre peuvent également être utilisés pour fournir une zone de protection contre la foudre en forme de cône. De tels systèmes sont plus efficaces lorsque leur hauteur est de 30 mètres (98 pieds) ou moins.

La protection du contenu d’une structure peut être améliorée en utilisant des parafoudres pour réduire les courants et tensions transitoires qui pourraient être causés par la décharge et qui pourraient se propager dans la structure sous forme d’ondes mobiles sur tout fil électrique ou téléphonique exposé à l’environnement extérieur. La protection la plus efficace pour les structures complexes est assurée par un blindage topologique. Cette forme de protection réduit les quantités de tension et de puissance à chaque niveau d’un système de boucliers emboîtés successifs. Les boucliers métalliques partiels sont isolés et la surface intérieure de chacun est reliée à la surface extérieure de l’autre. Les surtensions le long des fils entrant dans la structure sont déviées par des parafoudres, ou protecteurs transitoires, vers la surface extérieure de chaque écran lorsqu’elles traversent la série, et sont ainsi atténuées progressivement.

E. Philippe Krider