Sezioni dell’articolo
- Protezione antifulmine esterna
- Parafulmine
- Parafulmine a filo catenario
- Parafulmine in rete
- Protezione contro i fulmini attiva
- Protezione di case e piazze
Le statistiche dicono che un temporale è uno dei fenomeni naturali più pericolosi per l’uomo. In città, gli alloggi e i servizi comunali stanno pensando alla nostra protezione. Ma in una casa di campagna, ogni responsabilità ricade su di noi. Parleremo di come difenderti correttamente in questo articolo..
La migliore protezione per una persona da un temporale è la casa di campagna stessa, ovviamente, se tale casa è adeguatamente protetta. E senza protezione, può diventare una fonte di ulteriore pericolo. Tutti i rischi che un temporale rappresenta per una casa di campagna possono essere divisi in due gruppi: esterno e interno. Tutto ciò che è associato a un fulmine diretto nella casa appartiene a quelli esterni. I rischi interni sono associati alle conseguenze di un fulmine sulle reti interne. Sfortunatamente, non esiste un rimedio universale. Ogni gruppo a rischio dovrà sviluppare il proprio sistema. E solo la presenza simultanea di tali sistemi può fornire una protezione reale contro il pericolo rappresentato da un temporale..
Protezione antifulmine esterna
L’invenzione del parafulmine è spesso attribuita al presidente americano Franklin. In effetti, il presidente non ha inventato nulla e un suo esperimento di fisica molto significativo è stato condotto su sue istruzioni. Durante un temporale, un aquilone fu lanciato nel cielo, a cui era legata una chiave di metallo. Il fulmine ha colpito la chiave e la corda su cui era attaccato l’aquilone è bruciata. Pertanto, è stata stabilita la natura fisica del fulmine. E poiché si tratta di una scarica elettrica, è diventato chiaro come affrontare un tale pericolo. E poi furono sviluppati i primi parafulmini. È vero, l’obiettivo non era proteggere le case private. Tuttavia, il presidente ha dovuto affrontare compiti statali. E il tesoro ha subito gravi danni a causa di incendi ed esplosioni nei depositi di munizioni, che spesso si sono verificati dopo che un fulmine li ha colpiti..
La natura elettrica dei fulmini è ormai ben nota a tutti gli scolari. Pertanto, siamo più interessati a un altro risultato dell’esperimento del presidente. La corda si è bruciata, il che significa che la corrente è alta. Pertanto, per deviare l’energia elettrica che è entrata nel parafulmine (parafulmine), sarà necessario un conduttore discendente affidabile che non si accenda, come una corda.
Fin dall’infanzia, ci siamo abituati al fatto che un parafulmine è posizionato sul tetto per proteggere dai fulmini. Devo dire che questo termine è obsoleto e non corrisponde alle funzioni ad esso assegnate. In effetti, il tuono è un segnale acustico. Pertanto, un dispositivo chiamato parafulmine non ha nulla a che fare con esso. Lo scopo di tali dispositivi è uno: assumere una scarica elettrica. Pertanto, sarebbe più corretto chiamare tali dispositivi un parafulmine o un parafulmine. Tuttavia, è possibile e più generalizzato: un temporale. Tutti questi termini sono sinonimi e descrivono dispositivi con le stesse funzionalità. Di seguito considereremo i tipi più popolari di parafulmini..
Parafulmine
Questo è forse il disegno più antico e più comune di un parafulmine. Solo un’asta di una certa lunghezza e spessore. I parametri della barra sono determinati dalla struttura che protegge. Tuttavia, potrebbero esserci disegni piuttosto fantasiosi. Ma questa è solo una decorazione, non influiscono sulla funzionalità. Più precisamente, non dovrebbero. In realtà, tali decorazioni possono compromettere la forza della struttura o avere altre conseguenze indesiderabili. Ad esempio, l’umidità può accumularsi lì, il che accelera la corrosione e quindi riduce la durata del parafulmine..
Ogni parafulmine ha parametri che sono determinati dall’area protetta. È installato in modo tale da essere superiore all’oggetto protetto. È chiaro che un parafulmine, installato in un luogo arbitrario, potrebbe non fornire una protezione efficace per l’intera casa, specialmente quando la casa è grande e ha una forma complessa. La metodologia di calcolo è descritta nel meraviglioso documento RD 34.21.122–87 “Istruzioni per il dispositivo di protezione contro i fulmini di edifici e strutture”. Tiene conto di tutto, della frequenza dei temporali in una determinata regione e dello scopo dell’edificio, dei suoi parametri fisici, ecc..
Per la casa di campagna media nelle nostre medie latitudini, è possibile effettuare una semplice stima. Costruisci un cono dalla cima del parafulmine. L’angolo di formatura è di solito preso a 45 gradi. Se si calcola con precisione, secondo le istruzioni di cui sopra, potrebbe differire di 1-5 gradi in una direzione o nell’altra.
Potrebbe sorgere la domanda: cosa fare se il cono ricostruito non copre l’intera struttura? È molto semplice qui – è necessario installare ulteriori parafulmini in modo tale che tutti insieme coprano la struttura protetta. Tutti possono essere ridotti a un terreno. Ma è necessario ricordare che tale connessione deve essere affidabile e soddisfare i requisiti per il conduttore discendente..
Parafulmine a filo catenario
Per oggetti allungati, è possibile utilizzare un altro tipo di parafulmine, chiamato filo catenario. Sono costituiti da un robusto cavo metallico collegato a due o più supporti. Se costruiamo coni attorno ai due supporti terminali secondo le regole simili a quelle dei parafulmini, e quindi imponiamo loro due piani lungo il cavo, otterremo una zona di protezione, che è fornita da un parafulmine a filo catenario. Se abbiamo una struttura complessa della casa, allora potrebbero esserci più supporti e il cavo verrà posizionato secondo la sua geometria. Ad esempio, lungo la visiera del tetto.
In linea di principio, un tale parafulmine può proteggere non solo una casa di campagna, ma anche l’intero territorio adiacente. Ciò può essere richiesto, ad esempio, se viene utilizzato un sistema di irrigazione o illuminazione avanzato che contiene un numero sufficiente di costosi componenti elettronici. Due alberi forti sono installati più in alto e un cavo è allungato tra loro, che è collegato a terra da un conduttore discendente su un lato.
Parafulmine in rete
Molte case di campagna hanno un tetto in metallo. C’è una tentazione, perché non usarlo come un parafulmine? In realtà, questo è abbastanza possibile, solo tu devi prendere in considerazione alcune funzionalità. Se ricordi l’esperienza di Franklin, la corda si è bruciata. Pertanto, con un piccolo spessore di metallo e una scarsa connessione tra le lastre con un tetto di metallo, può succedere la stessa cosa. Se, ad esempio, viene utilizzato un cartone ondulato affidabile, tutto andrà bene. Naturalmente, un tale tetto di metallo deve essere collegato a terra con un conduttore discendente.
Nel caso in cui il materiale del tetto sia un dielettrico, allora c’è un’altra soluzione, che è chiamata un parafulmine in rete. Posizioniamo una rete metallica sul tetto, che fungerà da parafulmine. Puoi fare lo stesso quando non c’è fiducia nell’affidabilità di un tetto in metallo.
Per l’organizzazione di tali parafulmini, viene solitamente utilizzata una rete d’acciaio. La dimensione delle celle non viene presa molto spesso, ma c’è una limitazione: non più di 6×6 m. Lo spessore del filo deve essere di almeno 5 mm.
Anche il metodo di fissaggio della rete è importante. Indipendentemente dal materiale del tetto, è meglio fissare tale rete su isolanti speciali. E, naturalmente, è necessario garantire una connessione affidabile con il conduttore discendente..
Protezione contro i fulmini attiva
I progetti di parafulmini, che sono discussi sopra, sono stati in funzione per molte decine, o addirittura centinaia di anni. I loro pro e contro sono ben noti, i loro progetti sono stati elaborati. Tuttavia, viviamo in un’epoca di tutti i tipi di innovazioni tecniche. E non potevano non apparire nel campo della protezione contro i temporali. I primi sviluppi di successo risalgono agli anni ottanta del secolo scorso. Quindi un gruppo di appassionati ha avuto l’idea di creare un dispositivo fondamentalmente nuovo. I parafulmini di solito catturano un fulmine casuale. La protezione potrebbe diventare più efficace se impari ad attirare i fulmini, ovvero a rendere attiva la protezione dai fulmini.
Il principio di funzionamento è descritto semplicemente. La prima cosa che un dispositivo del genere dovrebbe essere in grado di fare è identificare una situazione pre-tempesta. È determinato dalla forza del campo elettrico tra la nuvola e il terreno. Ancora più importante, è possibile misurare l’intensità del campo elettrico, il che significa che è possibile determinare il valore critico. In secondo luogo, quando viene identificato il pericolo, ovvero viene raggiunto il valore critico dell’intensità del campo elettrico, il dispositivo deve intraprendere le azioni necessarie, ovvero provocare semplicemente un fulmine.
Strutturalmente, un tale dispositivo, ed è consuetudine chiamarlo un parafulmine, sembra molto semplice. In realtà, si tratta di un parafulmine ad asta, a cui viene aggiunto un altro contatto, che viene isolato dall’asta. Viene stabilito uno spazio tra il contatto e l’asta, che corrisponde al valore di sollecitazione critica. Quando viene raggiunto un valore critico, si verifica una rottura o scarica dell’arco tra il contatto e l’asta. Questo è il canale in cui dovrebbe scaricare il fulmine. Dopo lo scarico, l’intensità del campo diminuisce.
Il vantaggio principale di un tale sistema è l’area che protegge. Tipicamente, un tale sistema è progettato per proteggere un’area con un raggio di circa cento metri attorno al terminale dell’aria, che è molto più grande di quando si utilizza un parafulmine standard..
Vi è un altro vantaggio di tali sistemi, che viene spesso confrontato con l’affidabilità. Il lampo da solo non è molto prevedibile, come la maggior parte dei fenomeni naturali. E il tempo di un fulmine in un sistema di protezione contro i fulmini è tanto più impossibile da prevedere. Pertanto, un evento del genere può essere previsto per mesi o addirittura anni. È chiaro che non può esserci alcuna fiducia nella manutenzione di un tale sistema, e nel momento più cruciale potrebbe semplicemente non funzionare. Il sistema deve essere regolarmente revisionato e controllato. E se non accade nulla, tali opere vengono trattate senza la dovuta attenzione..
I sistemi di protezione contro i fulmini attivi sono un’altra questione. Innanzitutto, hanno una funzione di test integrata. In caso di dubbi sulle prestazioni del sistema, basta premere un pulsante e assicurarsi che tutto funzioni correttamente. In secondo luogo, il sistema ha un contatore di scarico. È sempre bello sapere quante volte il sistema ha protetto la casa, soprattutto considerando il costo dei sistemi di protezione contro i fulmini attivi, che inizia da 120 mila rubli.
Protezione di case e piazze
Di solito una casa di campagna non è costruita in un campo aperto. In un modo o nell’altro, attorno a essa si sta formando un’intera fattoria domestica. Potrebbe trattarsi di un garage, un deposito di inventario o forse una serra o persino un piccolo pollaio. Inoltre, sul sito possono essere piantati cespugli e alberi da frutto. Se, in questo caso, solo la casa di campagna stessa è protetta da un temporale, allora questo non è sufficiente per la completa sicurezza. Se un fulmine colpisce un albero o una tettoia, è anche pericoloso per la tua casa. Le distanze sono piccole e il fuoco può diffondersi ad altri edifici, inclusa la casa stessa.
Ovviamente puoi proteggere ogni edificio da un temporale separatamente. Ma la soluzione razionale sarebbe un approccio integrato. Per fare ciò, è necessario determinare l’area che richiede protezione dai temporali e solo successivamente selezionare i sistemi di protezione contro i fulmini. Una decisione razionale è sempre individuale. In alcuni casi, sarà opportuno installare un costoso sistema di protezione contro i fulmini, in altri è sufficiente installare parecchi parafulmini più economici. Inoltre, allo stesso tempo, è consentito utilizzare diversi tipi di parafulmini, che terranno conto sia delle dimensioni geometriche dell’oggetto sia dei materiali con cui sono realizzati.
È possibile che non ci siano parafulmini nella stessa casa di campagna. Un parafulmine installato su un albero alto o su un albero speciale proteggerà sia la casa che tutti gli edifici del cortile.
In questa parte dell’articolo, abbiamo discusso della protezione in una situazione in cui un fulmine ha colpito direttamente la casa. Ma se un fulmine colpisce le linee elettriche da qualche parte a un chilometro dalla casa, non rimarrà senza conseguenze. Come proteggere la casa da questo pericolo, considereremo nella prossima parte.
Cosa posso fare per proteggere i miei dispositivi elettronici durante i temporali e le sovratensioni?