Istoria unei tehnologii care a schimbat protecția la trăsnet: Soluții paratrăsnet, împământare și supratensiuni
Ideea de a „ajuta” vârful paratrăsnetului să pornească descărcarea mai devreme are un act de naștere datat: 1914, Paris. Autorul este Béla Szilárd, chimist maghiar, fost colaborator în laboratorul Mariei Curie.
Lucrarea se cheamă „Sur un paratonnerre au radium” și propune radiu lângă vârful unui paratrăsnet Franklin. Brevetele și producția vin de la belgieni: Gustav Paul Capart în 1931, apoi Noël și Alphonse Capart în anii ’47–’53. Generația radioactivă s-a vândut până prin anii ’80, când a fost scoasă din uz fără să fi demonstrat vreun avantaj real.
Franceză este prima normă, NF C 17-102 din 1995 — dar nu invenția, și nici normarea nu a rămas doar franceză.
Întrebi un instalator de unde vine paratrăsnetul cu amorsare și îți răspunde „din Franța”. Întrebi un proiectant și îți arată NF C 17-102.
Amândoi au dreptate pe jumătate: norma e într-adevăr franceză, dar ideea pe care o normează a fost publicată cu optzeci de ani mai devreme, la Paris, de un maghiar.
1914: radiu în vârful paratrăsnetului
În 1914, în Comptes Rendus de l’Académie des Sciences, apare o lucrare scurtă cu titlul „Sur un paratonnerre au radium” — „Despre un paratrăsnet cu radiu”. Autorul: Béla Szilárd. Referința este volumul 158, pagina 561, și este citată în studiul istoricului științei Gábor Palló publicat în revista academică Dynamis în 2009.
Propunerea este simplă și, pentru epocă, logică. Radiul-226 emite radiație alfa. Radiația ionizează aerul din jur. Aerul ionizat conduce mai bine decât aerul neutru. Pus lângă vârful unui paratrăsnet Franklin, radiul ar trebui să creeze permanent o zonă ionizată, iar din acea zonă descărcarea ascendentă ar porni mai ușor și mai devreme decât de la un vârf simplu.
- Ce propunea concret. O sursă de radiu-226 montată în imediata apropiere a vârfului de captare al unui paratrăsnet clasic.
- Pe ce se baza. Pe ionizarea aerului prin radiație alfa, fenomen pe care Szilárd îl studia zilnic în laborator.
- Ce urmărea. Pornirea mai devreme a descărcării ascendente, deci o zonă de captare mai mare pentru același vârf.
- Ce nu avea. Nicio verificare pe teren și niciun aparat comercial. Era o propunere publicată, nu un produs.
Béla Szilárd, chimistul din laboratorul Curie Născut Steiner Béla la 20 ianuarie 1884, la Mezőberény, în Ungaria.
Termină Farmacia la Budapesta în 1904 și rămâne asistent la Universitatea Tehnică. În 1907 primește o bursă de stat și pleacă la Paris, unde lucrează până în 1910 în laboratorul Mariei Curie, ca cercetător independent — travailleur libre. Acolo intră în contact cu oamenii care făceau pe atunci radioactivitatea: Albert Laborde, Ellen Gleditsch.
Nu era un inventator amator pasionat de electricitate. Era un specialist în radioactivitate care a scris prima carte despre radiu în limba maghiară, a construit electrometre, a publicat în 1909 o lucrare despre un aparat de măsurare a radioactivității și și-a deschis în 1912, la Paris, propria firmă — Laboratoire de Produits Radioactifs. În Primul Război Mondial lucrează în Spania, la Institutul de Radioactivitate al Universității din Madrid, unde descoperă și un zăcământ de pehblendă. În 1925 primește Legiunea de Onoare. Moare la Paris în 1926, la 42 de ani.
1931: primul paratrăsnet cu ionizare
Propunerea lui Szilárd rămâne pe hârtie șaptesprezece ani. În 1931 o reia un inventator belgian, Gustav Paul Capart, care depune pe 5 septembrie cererea pentru un ansamblu de paratrăsnet cu cameră de ionizare. Brevetul american US 2.025.338, „Lightning Rod Assembly”, este acordat pe 24 decembrie 1935.
- Ce aducea nou. O cameră de ionizare integrată în terminal, nu doar o sursă lipită lângă vârf.
- Cum era descris principiul. Producerea artificială a efectului corona în jurul vârfului de captare.
- Legătura cu împământarea. Terminalul era legat la instalația de împământare, ca orice paratrăsnet.
- Ce nu era. Nu era un paratrăsnet PDA electronic în sensul de azi. Era o tehnologie de ionizare timpurie, cu alt mecanism și alte pretenții.
Istoria paratrăsnetelor radioactive: anii ’30–’50 De aici începe producția industrială. Un raport al Comisiei Comunităților Europene din 1969, EUR 4292f, reconstituie perioada și rămâne cea mai bună sursă pe subiect, pentru că a fost scris când aparatele erau încă pe acoperișuri.
- Începe fabricarea și comercializarea industrială a paratrăsnetelor radioactive în Franța, sub prima marcă de pe piață.
- Noël Capart, Belgia, obține brevete pentru un paratrăsnet cu excitator magnetic.
- Începe în Belgia fabricarea aparatelor bazate pe brevetul lui Noël Capart.
- Se înființează compania Kapton, pentru exploatarea comercială a acelui brevet. Tot în 1952 Alphonse Capart brevetează modelul care se va vinde sub numele Preventor, fabricat în Franța și Belgia și distribuit și în Anglia.
- 1953–1958. Alphonse Capart depune și obține brevetul american US 2.854.499, „Radioactive Lightning Arrester”.
- Société Milde începe fabricarea modelelor Kapton în Franța, pe tehnologie belgiană.
- După Kapton. Apar alte modele belgiene: Horemans-Souply și Combinator.
- În jur de 1960. Kapton își încetează practic activitatea.
Sursele folosite au fost întâi radiu-226, apoi americiu-241 și cobalt-60. Activitățile tipice se situau în zona zecilor până la sutelor de megabecquereli, iar vârfurile erau deseori acoperite cu aur.
Instalarea se făcea ca la orice paratrăsnet: captare, coborâre, priză.
Diferența stătea doar în capsula din vârf.
De ce au dispărut
Pentru că nu funcționau mai bine. Încercările de laborator și statistica loviturilor reale au arătat același lucru: un paratrăsnet radioactiv era lovit cam la fel de des ca unul obișnuit de aceeași înălțime. Sursele slabe produceau o ionizare neglijabilă față de volumul de aer implicat într-o descărcare; sursele puternice ar fi fost periculoase pentru oricine se apropia de ele.
- Fără avantaj dovedit. Niciun studiu independent nu a confirmat extinderea zonei de protecție.
- Risc la deteriorare. Un vârf lovit, corodat sau demontat brutal înseamnă contaminare.
- Interdicție. Cele mai multe au fost instalate în anii ’70 și ’80. Au fost interzise prin reglementări naționale: în Belgia din 1985, în Franța din 1987.
Anii ’80: originea tehnologiei PDA, aceeași idee fără radiu Când sursele radioactive au fost scoase din uz, ideea de bază a rămas:
dacă vârful pornește descărcarea ascendentă mai devreme, acoperă mai mult. Soluția nouă renunță complet la radioactivitate și folosește energia câmpului electric atmosferic de dinaintea descărcării. Un dispozitiv montat în jurul vârfului acumulează această energie și o eliberează la momentul potrivit, generând descărcarea ascendentă cu un avans măsurabil față de un vârf simplu de aceeași înălțime. Avansul se notează ΔT și se măsoară în microsecunde.
- Ce s-a păstrat. Scopul: pornirea mai devreme a descărcării ascendente.
- Ce s-a schimbat. Mecanismul. Fără sursă radioactivă, fără ionizare permanentă, fără deșeu la demontare.
- Ce a apărut nou. O metodă de calcul a razei de protecție pe baza avansului la amorsare și a înălțimii vârfului deasupra planului protejat.
- Ce a rămas identic. Restul instalației: coborâri, piesă de separație pe fiecare coborâre la circa 2 m, priză de pământ.
Ce este, totuși, franțuzesc
Norma. NF C 17-102 este publicată în Franța, de UTE, în 1995, și revizuită în 2011. Ea este documentul care a transformat ideea într-o metodă de proiectare: definește încercarea de laborator prin care se determină avansul la amorsare, formula razei de protecție, condiția ca vârful să fie cu cel puțin 2 m deasupra zonei protejate, cerințele pentru coborâri și priză. De acolo metoda a fost preluată, cu adaptări, într-o întreagă familie de norme naționale.
- Franța. NF C 17-102, prima ediție 1995, revizuită în 2011.
- Spania. UNE 21186, prima ediție 1996, revizuită în 2011.
- Portugalia. NP 4426, 2013.
- Turcia. TS 13709, 2016.
- Maroc. NM 06.1.050, 2020.
- Serbia și Macedonia de Nord. Norme naționale proprii, 2020.
- Spațiul GOST. GOST 34696, aplicat în Armenia, Kazahstan, Kârgâzstan și Uzbekistan.
- România. Nu are normă dedicată paratrăsnetului cu amorsare. Se lucrează cu I7-2011, normativ general de instalații electrice, iar proiectul trebuie să precizeze ce metodă de calcul aplică.
Cronologie: de la radiu la normele de azi
- 1914 • Ungaria / Paris. Béla Szilárd publică „Sur un paratonnerre au radium” în Comptes Rendus, volumul 158, pagina 561.
- 1931 • Belgia. Gustav Paul Capart depune cererea pentru un ansamblu de paratrăsnet cu cameră de ionizare. Brevetul american US 2.025.338 este acordat în 1935.
- 1947 • Belgia. Noël Capart obține brevete pentru un paratrăsnet cu excitator magnetic.
- 1950 • Belgia. Începe fabricarea aparatelor bazate pe brevetul lui Noël Capart.
- 1952 • Belgia. Se înființează compania Kapton. Alphonse Capart brevetează modelul vândut sub numele Preventor.
- 1955 • Franța. Société Milde fabrică modelele Kapton pe tehnologie belgiană.
-
- Alphonse Capart obține brevetul american US 2.854.499, „Radioactive Lightning Arrester”.
- Anii ’80. Sursele radioactive sunt scoase din uz. Apar terminalele cu amorsare fără radiu.
- 1995–2013. Metoda intră în norme naționale: NF C 17-102 în Franța, UNE
21186 în Spania, NP 4426 în Portugalia.
Ce înseamnă asta pentru un paratrăsnet cumpărat azi?
Aparatul care se montează acum nu are nicio legătură materială cu generația radioactivă. Nu conține sursă, nu se declară nicăieri, nu cere autorizație de deținere. Funcționează pe energia câmpului electric atmosferic și se dimensionează după norma pe care o indică proiectul.
Ideea îi aparține chimistului maghiar Béla Szilárd, care a publicat-o la Paris în 1914. Primul aparat brevetat pe acest principiu este al belgianului Gustav Paul Capart în 1931. Metoda de proiectare folosită azi este franceză, din 1995.
Generația radioactivă a fost scoasă din uz și este interzisă prin reglementări naționale, în Belgia din 1985 și în Franța din 1987. Un paratrăsnet cu dispozitiv de amorsare fabricat astăzi nu conține nicio sursă radioactivă și funcționează pe energia câmpului electric atmosferic. În Comptes Rendus de l’Académie des Sciences, volumul 158, pagina 561. Referința completă este preluată și în studiul lui Gábor Palló din revista Dynamis, 2009.
Scopul este același, mijlocul este complet diferit. Cel vechi ioniza aerul permanent, cu o sursă radioactivă. Cel nou nu ionizează nimic în regim normal: acumulează energie din câmpul electric de dinaintea descărcării și declanșează descărcarea ascendentă cu un avans ΔT.
Standarde nationale
Franța prin NF C 17-102,
Spania prin UNE 21186,
Portugalia prin NP 4426,
Turcia prin TS 13709,
Marocul prin NM 06.1.050,
Serbia și Macedonia de Nord prin norme proprii, plus spațiul GOST prin GOST 34696.
România nu are normă dedicată: se lucrează cu I7-2011, iar proiectul trebuie să precizeze metoda de calcul aplicată.
Link https://pda-protect.ro/blog/pda-inventie-maghiara-bela-szilard
