Protezione contro i fulmini

La migliore protezione personale contro i fulmini è quella di essere attenti alla presenza di un pericolo e quindi di prendere precauzioni di buon senso, come stare all’interno di una casa o di un edificio o all’interno di un’automobile, dove si è circondati da (ma non Si consiglia alle persone di stare lontano da porte e finestre esterne e di non essere in contatto con apparecchi elettrici, come un telefono o qualsiasi cosa collegata al sistema idraulico. Se catturati all’aperto, si consiglia alle persone di evitare alberi isolati o altri oggetti che sono bersagli preferiti e di mantenersi bassi in modo da ridurre al minimo sia l’altezza che il contatto con il terreno (cioè accovacciarsi ma non sdraiarsi). Le piscine non sono sicure durante una tempesta di fulmini perché l’acqua è un buon conduttore di elettricità, e quindi essere nella piscina moltiplica efficacemente l’area del proprio contatto “terra”.

La frequenza con cui un fulmine colpirà direttamente un edificio in una determinata regione può essere stimata dalle dimensioni dell’edificio e dal numero medio di scioperi che si verificano nella regione. Se un edificio viene colpito ogni volta che un leader a gradini arriva entro 10 metri (33 piedi) dall’esterno dell’edificio, allora un edificio largo 12 metri (39 piedi) e lungo 16 metri (52 piedi) (un’area di 192 metri quadrati, o circa 2.000 piedi quadrati) avrà una zona di sciopero effettiva di 32 metri per 36 metri (un’area di 1.152 metri quadrati, o 12.400 piedi quadrati). In una regione in cui si verificano in media tre fulmini da nube a terra per chilometro quadrato all’anno, un edificio di questo tipo subirà una media di 0,0035 colpi diretti all’anno, ovvero un colpo circa ogni 290 anni (1.152 metri quadrati × 3 lampi per chilometro quadrato × 10-6 metri per chilometro quadrato). In una regione in cui vi è una media annuale di cinque scioperi per chilometro quadrato, lo stesso edificio subirà una media di 0,0058 scioperi diretti all’anno, ovvero uno sciopero circa ogni 174 anni. Questi calcoli indicano che, per il secondo esempio, una media di un edificio su 174 di dimensioni simili sarà colpito direttamente da un fulmine in quella regione ogni anno.

Le strutture possono essere protette dai fulmini incanalando la corrente lungo l’esterno dell’edificio e nel terreno o proteggendo l’edificio dai danni causati da correnti e tensioni transitorie causate da un colpo. Molti edifici limitano il percorso delle correnti e delle tensioni dei fulmini attraverso l’uso di parafulmini, o terminali d’aria e conduttori che instradano la corrente verso il basso in un sistema di messa a terra. Quando un leader del fulmine si avvicina all’edificio, il parafulmine avvia una scarica che viaggia verso l’alto e si connette con esso, controllando così il punto di attacco del fulmine all’edificio. Un parafulmine funziona solo quando un fulmine nelle immediate vicinanze è già immanente e quindi non attira significativamente più illuminazione all’edificio. I conduttori verso il basso e la funzione del sistema di messa a terra per guidare la corrente nel terreno riducendo al minimo i danni alla struttura. Per ridurre al minimo i lampi laterali, la resistenza di messa a terra deve essere mantenuta il più bassa possibile e la geometria deve essere disposta in modo da ridurre al minimo la rottura della superficie. I cavi sopraelevati ed i coni verticali messi a terra possono anche essere usati per fornire un’area a forma di cono di protezione contro i fulmini. Tali sistemi sono più efficienti quando la loro altezza è di 30 metri (98 piedi) o meno.

La protezione del contenuto di una struttura può essere migliorata utilizzando parafulmini per ridurre eventuali correnti e tensioni transitorie che potrebbero essere causate dalla scarica e che potrebbero propagarsi nella struttura come onde viaggianti su qualsiasi energia elettrica o cavi telefonici esposti all’ambiente esterno. La protezione più efficace per strutture complesse è fornita dalla schermatura topologica. Questa forma di protezione riduce gli importi di tensione e di potere ad ogni livello di un sistema degli schermi annidati successivi. Gli scudi metallici parziali sono isolati e la superficie interna di ciascuno è collegata alla superficie esterna del successivo. Gli sbalzi di tensione lungo i fili che entrano nella struttura vengono deviati dagli scaricatori, o protezioni transitorie, sulla superficie esterna di ogni scudo mentre viaggiano attraverso la serie e vengono quindi attenuati in modo incrementale.

E. Philip Krider