PROTECTION CONTRE LA FOUDRE - RATIOS ET MÉTHODES DE CALCUL

1. Analyse du Risque Foudre

Tableau 1 : Densité de foudroiement (Ng) par région au Maroc

Tableau 2 : Classification des bâtiments selon le niveau de protection requis (NF EN 62305/NM 06.0.006)

Tableau 3 : Paramètres pour l'analyse de risque selon NM 06.0.006

Explication détaillée de l'analyse du risque foudre

L'analyse du risque foudre au Maroc est régie par la norme NM 06.0.006 (équivalente à la NF EN 62305-2). Cette analyse comporte plusieurs étapes:

1. Détermination de la densité de foudroiement locale (Ng):
• Calculée par la formule: Ng = 0,1 × Nk, où Nk est le niveau kéraunique (jours d'orage par an)
• Données disponibles auprès de la Direction de la Météorologie Nationale (DMN)
2. Calcul de la surface équivalente d'exposition (Ae):
• Pour un bâtiment rectangulaire: Ae = L × W + 6H × (L + W) + 9π × H²
• Où L est la longueur, W la largeur et H la hauteur du bâtiment en mètres
3. Détermination du nombre annuel d'impacts directs prévisibles (Nd):
• Nd = Ng × Ae × 10⁻⁶
4. Évaluation du niveau de protection requis:
• Calcul du risque tolérable (Nc) selon l'usage du bâtiment
• Si Nd > Nc, une protection est nécessaire

Selon les recommandations du Ministère de l'Habitat et de la Politique de la Ville, toute structure dépassant 25m de hauteur ou présentant un risque particulier (rassemblement de personnes, stockage de matières dangereuses, etc.) doit faire l'objet d'une analyse de risque foudre.

2. Système de Capture

Tableau 4 : Rayons de protection des dispositifs de capture selon le niveau de protection

Tableau 5 : Espacement des conducteurs de toiture selon NM 06.0.006

Explication détaillée des systèmes de capture

Au Maroc, les systèmes de capture doivent respecter les exigences de la norme NM 06.0.006. Trois méthodes principales sont utilisées:

1. Méthode de la sphère fictive (ou sphère roulante):
• Rayon de la sphère selon le niveau de protection:
• Niveau I: 20m
• Niveau II: 30m
• Niveau III: 45m
• Niveau IV: 60m
• Tous les points de la structure situés sous la sphère sont considérés comme protégés
2. Méthode de l'angle de protection:
• L'angle de protection varie selon la hauteur du dispositif de capture et le niveau de protection
• Pour un niveau I et une hauteur de 20m, l'angle est d'environ 25°
• Pour un niveau IV et une hauteur de 10m, l'angle est d'environ 55°
3. Méthode des mailles:
• Création d'un réseau de conducteurs formant des mailles dont les dimensions sont définies dans le tableau 5
• La Fédération Nationale de l'Électricité, de l'Électronique et des Énergies Renouvelables (FENELEC) recommande l'utilisation de cette méthode pour les toitures planes

3. Dimensionnement des Paratonnerres

Tableau 6 : Caractéristiques des paratonnerres selon le type et le niveau de protection

Tableau 7 : Dimensionnement des conducteurs pour systèmes de protection foudre au Maroc

Explication détaillée du dimensionnement des paratonnerres

Le dimensionnement des paratonnerres au Maroc se fait selon les formules suivantes:

Pour un paratonnerre à tige simple (méthode géométrique):

• Rayon de protection: Rp = √(2rh - h²) où r est le rayon de la sphère fictive et h la hauteur du paratonnerre

Pour un paratonnerre à dispositif d'amorçage (PDC):

• Rayon de protection: Rp = √(2rh - h² + Δ(2r + Δ)) où Δ est l'avance à l'amorçage en mètres (Δ = v × Δt où v = 1m/μs)

Selon le Centre National d'Études et de Recherches du Bâtiment (CNERB), les paratonnerres installés au Maroc doivent:

• Être certifiés selon la norme NM 06.6.018
• Être installés au point le plus haut de la structure
• Dépasser d'au moins 2m les points les plus hauts dans un rayon de 5m
• Être reliés à au moins deux conducteurs de descente pour les niveaux I et II

4. Mise à la Terre Spécifique

Tableau 8 : Valeurs de résistance de terre recommandées selon le type d'installation

Tableau 9 : Dimensionnement des prises de terre selon la nature du sol au Maroc

Explication détaillée de la mise à la terre spécifique

Au Maroc, la mise à la terre des installations de protection contre la foudre doit respecter les exigences de la norme NM 06.0.006 et doit être séparée de la mise à la terre des installations électriques d'au moins 3m, sauf si elles sont interconnectées via un dispositif de liaison équipotentielle.

La résistance de la prise de terre peut être calculée avec les formules suivantes:

Pour un piquet vertical:

• R = ρ/(2πL) × ln(4L/d)
• ρ: résistivité du sol (Ω·m)
• L: longueur du piquet (m)
• d: diamètre du piquet (m)

Pour un conducteur horizontal:

• R = ρ/(πL) × ln(2L²/hd)
• ρ: résistivité du sol (Ω·m)
• L: longueur du conducteur (m)
• h: profondeur d'enfouissement (m)
• d: diamètre du conducteur (m)

L'Office National de l'Électricité et de l'Eau Potable (ONEE) recommande:

• Une profondeur d'enfouissement minimale de 0,8m
• L'utilisation de piquets en cuivre ou en acier cuivré de 1,5 à 3m de longueur
• Un espacement entre piquets d'au moins 2 fois leur longueur
• Un traitement du sol avec des produits améliorants dans les régions à forte résistivité

5. Parafoudres et Protection des Équipements

Tableau 10 : Classification des parafoudres selon la norme NM 06.6.018

Tableau 11 : Règles d'installation des parafoudres selon la distance de séparation

Explication détaillée des parafoudres et de la protection des équipements

La protection contre les surtensions transitoires au Maroc est réglementée par la norme NM 06.6.018 (équivalente à la CEI 61643). Le choix des parafoudres se fait selon:

1. Niveau de risque foudre:
• Zone géographique (densité de foudroiement)
• Type et importance du bâtiment
• Présence de lignes aériennes
2. Coordination énergétique:
• La coordination entre parafoudres de différents types doit être assurée
• L'impédance des lignes doit être considérée (minimum 10m de câble ou inductance de coordination)
3. Dimensionnement des dispositifs de protection:
• Section minimale des conducteurs de raccordement: 6mm² pour Type 3, 10mm² pour Type 2, 16mm² pour Type 1
• Longueur totale des conducteurs de raccordement < 50cm (recommandé)
• Protection par disjoncteur ou fusible adapté selon le courant de court-circuit maximal de l'installation

Le Règlement Général de Construction (RGC) marocain et les recommandations de la FENELEC préconisent:

• L'installation systématique de parafoudres Type 1 pour les bâtiments équipés de paratonnerre
• L'installation de parafoudres Type 2 dans les tableaux divisionnaires alimentant des équipements sensibles
• La mise en place d'une liaison équipotentielle entre tous les éléments métalliques du bâtiment
• La protection spécifique des lignes de télécommunication et des systèmes informatiques

Tableau 12 : Coefficients de sélection des parafoudres selon la sensibilité des équipements

Ces ratios et méthodes de calcul constituent la base technique pour dimensionner correctement les systèmes de protection contre la foudre dans les bâtiments au Maroc, conformément aux normes et pratiques locales.