حماية المباني من الصواعق: دليل شامل

محتويات

ما هي مانعات الصواعق؟

تُعدّ مانعات الصواعق نظامًا أساسيًا لحماية المباني من ضربات الصواعق المباشرة. لا تمنع هذه الأنظمة الصواعق من الوصول إلى المبنى، بل تعمل على اعتراضها وتوفير مسار آمن لتفريغ الشحنة الكهربائية الهائلة الناتجة عنها إلى الأرض. يُعدّ التوصيل السليم لمانع الصواعق أمراً بالغ الأهمية لتجنب أي انتقال للطاقة إلى المبنى، مما قد يُلحق الضرر بالأنظمة الكهربائية وخطوط الاتصالات، بل ويُسبب الحرائق. في بعض الحالات، قد يكون من الضروري أيضاً توفير نظام حماية إضافي لأنابيب الغاز داخل المبنى.

كيف تعمل مانعات الصواعق؟

بما أن الصواعق عادة ما تضرب أعلى نقطة في المنطقة، تُثبّت مانعات الصواعق في أعلى قمة المبنى أو الهيكل. تُوصّل هذه الموانع بالأرض عبر كابلات ذات مقاومة منخفضة للغاية، حيث تُستخدم الأرض لتفريغ الطاقة الكهربائية. في السفن، يُستخدم الماء بدلاً من الأرض لهذا الغرض. تتميز الكابلات المستخدمة بمقاومتها المنخفضة، لأن التيار الكهربائي يفضل دائماً المسارات ذات المقاومة الأقل. في غياب مانع صواعق، تُسخّن المواد غير الموصلة نتيجة المقاومة العالية، مما قد يؤدي إلى اشتعال الحريق.

في المباني التي يقل ارتفاعها عن 30 متراً، توفر مانعة الصواعق حماية على شكل مخروط، حيث تكون قمة المخروط هي قمة مانع الصواعق، ونصف قطر قاعدته يساوي تقريباً ارتفاعه.

عندما تضرب صاعقة مانع الصواعق، والذي يكون مصنوعاً من معدن موصل ممتاز، يُبدّد التيار الكهربائي عبر نظام التأريض ذي المقاومة المنخفضة (أقل من 10 أوم). يُحدث فرق الجهد العالي بين السحابة والأرض أثناء العواصف، مما يدفع الصاعقة للتفريغ نحو أقرب نقطة موصلة للأرض.

بدايات مانعات الصواعق

اخترع العالم الأمريكي الشهير بنيامين فرانكلين مانع الصواعق عام 1749. وقد عُرف سابقاً باسم “جاذبة البرق” أو “عمود فرانكلين”. كان اختراعه نتاج أبحاثه في مجال الكهرباء، حيث سعى لإثبات أن البرق هو عبارة عن تفريغ كهربائي. وقد لاحظ فرانكلين أن إبرة حديدية حادة قادرة على توصيل الكهرباء بعيداً عن كرة معدنية مشحونة. وقد ألهمته هذه الملاحظة على فكرة استخدام عمود معدني مرتفع متصل بالأرض لتفريغ الكهرباء من السحابة إلى الأرض. وقد تطورت هذه الفكرة لاحقاً إلى اختراع مانع الصواعق الذي نستخدمه اليوم.

أضرار الصواعق

تُسبب ضربات الصواعق العديد من المخاطر في حال عدم وجود مانع صواعق. من أبرز هذه المخاطر:

• المخاطر الحرارية: تتسبب درجات الحرارة العالية جداً (التي قد تصل إلى 20,000 درجة مئوية) الناجمة عن مرور التيار الكهربائي في تلف الأجسام، بل واشتعال الحريق في المواد القابلة للاشتعال.
• المخاطر الفسيولوجية: تؤثر ضربات الصواعق بشكل مباشر على الكائنات الحية، مما قد يُسبب إصابات خطيرة أو الوفاة نتيجة فرق الجهد العالي.

المصادر

[1] “Lightning Rods”, weather.com, Retrieved 11/1/2022. Edited.
[2] “lightning rod”, britannica.com, Retrieved 11/1/2022. Edited.
[3] “HOW DOES A LIGHTNING ROD WORK?”, ingesco.com, 8/6/2020, Retrieved 11/1/2022. Edited.
[4] “Lightning Rod”, targetstudy.com, Retrieved 11/1/2022. Edited.