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Coups de foudre sur les sites industriels : la technologie à la rescousse

Alain Clapaud
Coups de foudre sur les sites industriels : la technologie à la rescousse

La météo plutôt agitée de ces derniers jours remet en lumière une source d’accidents, certes ancestrale, mais toujours aussi dangereuse : la foudre. De nombreuses normes régissent les installations anti-foudre, notamment sur les sites sensibles. Porté par la vague IoT, ce secteur innove.

Chaque année, la France est frappée par 2 millions de coups de foudre, soit 50 à 100 éclairs par seconde sur l’ensemble du territoire. La foudre est à l’origine de 20 000 sinistres par an, dont 15 000 incendies. La protection des sites industriels s’appuie essentiellement sur les paratonnerres placés sur les bâtiments et les parafoudres, des dispositifs placés dans les armoires électriques afin de protéger les équipements contre les remontées de foudre dans les circuits électriques.

Le parafoudre, dernier rempart des équipements électriques

En fonctionnement normal, le parafoudre fonctionne comme un circuit ouvert, mais si le circuit vient à être frappé par la foudre, il devient passant afin de limiter la surtension. Ce type d’équipement est rendu obligatoire par la norme NF C 15-100 dans les bâtiments dans lesquels l’indisponibilité de l’installation électrique pose un problème de sécurité des personnes, ou lorsque le bâtiment est situé à moins de 50m d’un paratonnerre. En complément de la norme, le guide UTE 15-443 impose les parafoudres lorsque le bâtiment est alimenté par une ligne aérienne, est localisé dans une zone souvent foudroyée, lorsque l’entreprise met en œuvre des équipements sensibles ou coûteux, ou encore si l’interruption d’activité est susceptible de causer des pertes financières importantes.

Il existe 3 types de parafoudres : le type 1 est dédié à la protection d’un bâtiment déjà équipé de paratonnerres, le type 2 est utilisé lorsque le bâtiment n’en dispose pas. Enfin, les parafoudres de type 3 viennent s’installer derrière un parafoudre type 1 ou 2, en complément, afin de renforcer la protection de certains équipements. Ces parafoudres mettent en œuvre des diodes d’écrêtage, des varistances ou des éclateurs à gaz, autant de technologies et de stratégies avec des caractéristiques propres en termes de temps de réponse, de courant nominal et maximal de décharge et des niveaux de protection en tension.

Le paratonnerre actif domine les sites industriels

A l'extérieur du bâtiment, plusieurs technologies de paratonnerre coexistent sur le marché. La tige passive, inventée par Benjamin Franklin, permet de protéger une petite structure, le rayon de protection étant de l'ordre d'une quinzaine de mètres. La solution est simple et peu coûteuse, mais plus adaptée à la protection d'une maison, d'un pylône ou d'un abri que d’une infrastructure de plus grande ampleur. Pour ces sites, il faut se tourner vers des paratonnerres dotés de dispositifs d'amorçage (PDA). Dans son édition 2011, la norme NF C 17-102 relative à la protection contre la foudre régit les PDA, leur pose et la maintenance des installations. "Un paratonnerre à dispositif d'amorçage consiste à ajouter à la pointe passive un système qui peut être électronique, et dont l'objectif sera d'aller chercher la foudre plus rapidement qu'une pointe simple" explique Serge-Eneric Pagès, directeur export de Franklin France et chef d'établissement de son usine d'Ozoir-la-Ferrière (Seine-et-Marne). "Doté d'un dispositif d'amorçage, ce paratonnerre permet d'atteindre un rayon de protection de 120m. Si on prend l'exemple de la fondation Louis Vuitton à Paris, étant donné la taille de l'édifice, avec des paratonnerres simples, il aurait fallu disposer 30 à 40 pointes sur le bâtiment, tandis qu'avec un dispositif d'amorçage 2/3 suffisent."

Choisir le système d'amorçage

Plusieurs types d'amorçages cohabitent sur le marché. Le paratonnerre radioactif, breveté en 1914, utilise l'ionisation de l'air par le rayonnement alpha d'une source radioactive afin d'attirer la foudre de manière plus efficace que le paratonnerre à pointe métallique simple. Beaucoup sont équipés de têtes radioactives, certains à l'americium, mais pour d'évidentes raisons sanitaires, la vente de ces paratonnerres est interdite depuis 1987. Toutefois, comme l'arrêt qui signait son interdiction de vente sur territoire n'obligeait pas les propriétaires à procéder à leur enlèvement, plusieurs milliers sont toujours installés sur les toits en France comme à l'étranger et on en trouve même parfois en vente sur LeBonCoin.

Mis à part cette particularité, plusieurs techniques cohabitent aujourd'hui sur le marché. Toutes ont pour objectif de générer une charge sur le paratonnerre afin d'attirer la foudre. Il existe des dispositifs mécaniques ou électroniques afin de créer ces charges. "Nous utilisons notamment des condensateurs qui attendent que le nuage orageux s'approche et se vident alors afin de créer un champ qui va permettre de capter la foudre plus rapidement. Le champ électrostatique charge le condensateur, de même que des panneaux solaires placés sur le paratonnerre." Le coût est plus élevé, mais il est contrebalancé sur les grands sites industriels par le nombre plus faible de paratonnerres à installer, du fait d'une portée bien plus grande. Tous les sites classés ICPE (sites à risques) ont une obligation de protection et la technologie PDA ne présente pas de contre-indication à doter des raffineries pétrolières ou des centrales nucléaires de dispositifs électroniques.

Alors que tous les Français sont habitués à voir un paratonnerre en haut de chaque clocher, il n'en est rien outre-Rhin, où une autre approche est privilégiée, celle du paratonnerre à cage maillée ou à fils tendus. La technique reprend de principe de la cage de Faraday, en cerclant chaque bâtiment d’un réseau de conducteurs reliés à une pointe placée sur la toiture. L’approche est adaptée aux bâtiments de bureaux, plus complexe sur des installations industrielles.

Les paratonnerres à l'heure de l'IoT

Certains paratonnerres intègrent un compteur de coups de foudre. Une information est générée dès que la foudre passe au travers du paratonnerre, information qui peut être envoyée et opérer une maintenance lorsqu'un certain nombre de coups de foudre ont frappé le bâtiment. Cela permet de déclencher une maintenance du dispositif dès qu’un certain nombre d’impacts est atteint. De même, le paratonnerre peut être couplé à un détecteur d’orage qui peut générer une alerte lorsqu’un orage approche et permettre à l’entreprise de prendre les mesures de protection du site qui s’imposent. Toutes ces données viennent alimenter un Lightning Monitoring System, une application qui va stocker ces données, permettre aux gestionnaires de site de définir ses seuils de maintenance et mettre en place les alertes, qu’il s’agisse de déclencher des sirènes, des gyrophares ou envoyer des emails et SMS aux responsables de la sécurité du site.

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