Evaluarea riscului de lovitură de trăsnet pentru clădiri și instalații utilizând metoda simplificată bazată pe densitatea anuală a trăsnetelor (Ng).
Introducere articol
Loviturile de trăsnet reprezintă unul dintre cele mai periculoase fenomene naturale pentru construcții și instalații electrice. În fiecare an, numeroase clădiri sunt afectate de descărcări atmosferice care pot produce incendii, distrugerea echipamentelor electrice și electronice sau chiar vătămarea persoanelor.
Pentru limitarea acestor riscuri se utilizează instalații de protecție împotriva trăsnetului (paratrăsnete), alcătuite din elemente de captare, conductoare de coborâre și prize de pământ, care au rolul de a prelua și conduce curentul de trăsnet în siguranță către sol.
În România, necesitatea instalării unui sistem de protecție la trăsnet se stabilește prin evaluarea riscului asociat loviturilor de trăsnet, conform prevederilor:
- Normativului I7/2011 pentru proiectarea, executarea și exploatarea instalațiilor electrice aferente clădirilor
- Standardelor SR EN 62305 privind protecția împotriva trăsnetului
- Normativelor energetice privind protecția împotriva supratensiunilor
Evaluarea completă a riscului implică numeroase calcule și parametri tehnici și se realizează de regulă cu ajutorul unor programe specializate.
Pentru a facilita o estimare preliminară a necesității unei instalații de paratrăsnet, acest articol pune la dispoziție un calculator interactiv bazat pe o metodă simplificată de evaluare a riscului.
Principiul metodei de calcul
Metoda utilizată în acest calculator se bazează pe determinarea și compararea a două valori:
1. Frecvența loviturilor directe de trăsnet asupra construcției (Nd)
2. Frecvența anuală acceptată a loviturilor de trăsnet (Nc)
Dacă frecvența estimată a loviturilor de trăsnet asupra construcției este mai mare decât valoarea acceptată, se consideră că este necesară instalarea unei instalații de protecție împotriva trăsnetului.
Determinarea densității anuale a trăsnetelor (Ng)
Un parametru esențial în evaluarea riscului este densitatea anuală a trăsnetelor la sol, notată cu Ng.
Aceasta reprezintă numărul mediu anual de descărcări nor-pământ care pot apărea într-o anumită regiune și este exprimată în:
lovituri/km²/an
Valorile Ng depind de activitatea furtunilor din zona respectivă și pot fi estimate utilizând:
- hărți keraunice
- date statistice meteorologice
- rețele moderne de detecție a fulgerelor
În lipsa datelor directe, densitatea trăsnetelor poate fi estimată utilizând indicele keraunic al zonei.
Frecvența loviturilor directe de trăsnet asupra construcției
Numărul mediu anual de lovituri directe de trăsnet asupra unei construcții se determină cu relația:
Nd = Ng × Ae × C1 × 10⁻⁶
unde:
Ng – densitatea anuală a trăsnetelor în zona amplasamentului (lovituri/km²/an)
Ae – suprafața echivalentă de expunere a construcției (m²)
C1 – coeficientul de amplasare al construcției
Suprafața echivalentă de expunere a construcției
Suprafața echivalentă de expunere reprezintă zona din jurul unei construcții în care o descărcare atmosferică poate fi captată de aceasta.
Pentru o construcție dreptunghiulară cu lungimea L, lățimea l și înălțimea H, suprafața echivalentă se calculează cu relația:
Ae = L × l + 6H(L + l) + 9πH²
Această suprafață ia în considerare atât dimensiunile clădirii, cât și influența înălțimii acesteia asupra probabilității de captare a trăsnetului.
Factorul de amplasare al construcției
Probabilitatea de lovire depinde și de mediul înconjurător. Construcțiile izolate sau amplasate pe înălțimi sunt expuse unui risc mai mare.
Coeficientul de amplasare C1 poate avea următoarele valori aproximative:
| Amplasare | C1 |
|---|---|
| Construcție între alte clădiri sau arbori | 0.25 |
| Construcție înconjurată de clădiri mai joase | 0.5 |
| Construcție izolată | 1 |
| Construcție izolată pe vârf de deal | 2 |
Determinarea riscului acceptat
Riscul acceptat Nc depinde de caracteristicile construcției și se determină cu relația:
Nc = 5,5 × 10⁻³ / C
unde:
C = C2 × C3 × C4 × C5
Coeficienții țin cont de:
- tipul construcției
- conținutul acesteia
- gradul de ocupare
- consecințele unei lovituri de trăsnet
Interpretarea rezultatelor
După calcularea celor două valori:
- Nd – frecvența estimată a loviturilor de trăsnet asupra construcției
- Nc – frecvența acceptată
se poate stabili necesitatea unei instalații de protecție la trăsnet:
- dacă Nd ≤ Nc → instalația de paratrăsnet nu este obligatorie
- dacă Nd > Nc → este necesară instalarea unui sistem de protecție împotriva trăsnetului
Calculator orientativ: necesitatea paratrăsnetului (LPS)
Calculatorul nu înlocuiește raportul oficial de evaluare a riscului conform SR EN 62305-2 / I7/2011 (actualizat) și proiectul tehnic.
A. Geometrie și formă (Ae)
Formula folosită pentru Ae (dreptunghi) + explicație
Ae0 = L·l + 6·H·(L + l) + 9·π·H², apoi: Ae = Ae0 × factor_formă.
B. Amplasare (C1 – expunere)
C1 crește/scade frecvența loviturilor directe estimate (Nd).
C. Activitatea de trăsnet în zonă (Ng)
D. Consecințe (C2–C5) – pentru pragul Nc în metoda Nd vs Nc
Notă: rezultatele sunt orientative; raportul oficial și proiectarea se fac conform SR EN 62305 și I7 (în vigoare).
Notă importantă
Rezultatele furnizate de acest calculator au caracter orientativ și informativ.
Evaluarea oficială a riscului de trăsnet și proiectarea instalațiilor de protecție trebuie realizate, în conformitate cu prevederile normativului I7/2011, ale standardelor SR EN 62305 și ale celorlalte reglementări tehnice aplicabile.