Pararrayos. Un repaso

Como están. En esta ocasión les haré un breve resumen de lo que es un pararrayos. sin demorarmos mas comencemos.

Antes de saber que es un pararrayos, hablaremos primero de los rayos.

Como se forma un rayo

Las nubes se cargan eléctricamente de forma negativa, es decir, tiene exceso de electrones, mientras las corrientes de aire las va moviendo en el cielo. En cambio la tierra tiene carga eléctrica positiva.

Al circular por el aire las nubes se cargan electricamente

Mientras las nubes se cargan negativamente la tierra tiene carga positiva

Si una nube tiene demasiada carga, este exceso se descarga a tierra por medio de un rayo.

Las nubes se descargan por medio de los rayos

Asimismo, si hay nubes con exceso de cargas, cuando estas se acercan se repelen dando origen a los relámpagos.

Las nubes con exceso de cargas se repelen formando los relámpagos

La intensidad de un rayo o un relámpago puede llegar hasta los 20000 amperios.

Cuando la nube se descarga a tierra a través de un rayo, este tiende a caer en puntos altos como arboles, antenas, torres de transmisión, edificios, etc. en el sitio donde estos caen circulará una gran intensidad llegando a causar daños. Los rayos también pueden caer sobre una persona, aunque no es algo muy común que pase, pero de ocurrir traería consecuencias graves, incluyendo la muerte.

La caída de un rayo puede tener consecuencias negativas

Como una descarga de un rato puede traer consecuencias negativas, se debe tener una protección adecuada contra estas. Hay puntos a tener en cuenta:

• No se puede impedir la formación de rayos.
• No se puede garantizar la protección absoluta, pero una instalación de protección bien realizada reduce el riesgo de daños.

La mejor protección contra los rayos sería una envoltura metálica conectada a tierra. Si un rayo cae sobre esta, al ser el metal conductor de la electricidad, las cargas provenientes de este van directo a tierra sin pasar al interior de la envoltura. Este método se conoce como jaula de Faraday.

Jaula de Faraday. Funcionamiento 

Pero esta solución al problema de las descargas de los rayos no siempre es muy practica, que seria muy difícil proteger una casa, un edificio de 20 metros de altura o una antena con una jaula de Faraday que la cubra totalmente, por lo que la mejor protección son los pararrayos.

¿Que es un pararrayos?

Un pararrayos es un artefacto que consiste en un mástil metálico colocado en lo mas alto de una edificación, unido por un grueso cable de cobre a una placa o en algunos casos una varilla también de cobre la cual está enterrada en la tierra, pero casi siempre es una placa de cobre. Los rayos caen en el pararrayos ubicados en la edificación, llevando la descarga eléctrica a través del cable a la placa o varilla que a su vez la lleva a tierra, sin que la edificación sufra daños.

Pararrayos. Funcionamiento

Orígenes del pararrayos

Los orígenes del pararrayos se remontan al año 1752 con los experimentos de Benjamin Frankiln, científico, inventor y político estadounidense, los cuales consistían en una cometa (también llamado papalote o papagayo) con una punta metálica y una llave en el otro extremo de un hilo mojado. Al volar la comenta en un día de tormenta, confirmó que la llave se cargaba de electricidad, demostrando que las nubes están cargadas eléctricamente y los rayos son descargas eléctricas. Al año siguiente, tomando como base lo observado en esta experiencia, llegó a la conclusión que los rayos podían ser atraídos por un metal y que dirigiéndolos hacia una toma de tierra se podría impedir numerosos accidentes mortales y proteger las edificaciones, inventó el pararrayos que no era mas que una varilla metálica colocada en los techos de las edificaciones que se conectaban a tierra, pero en ese mismo año, el científico y sacerdote checo Prokop Divi, luego de enterarse de la muerte de Georg Wilhelm Richmann, quien fue un físico ruso el cual recibió la descarga mortal de un rayo al realizar los mismos experimentos de Franklin para estudiar la electricidad presente en la atmósfera, decidió crear algo que sirviera de protección contra las descargas de los rayos, llegando a inventar lo que el llamó “maquina meteorológica”, que consistía en un poste de 40 metros, cubierto de más de 400 espigas de metal, las cuales según decía, conducirían mejor la electricidad, observando que su invento funcionaba al ver que el metal atraía la energía de los rayos, haciendo que esta pasase a través del poste hasta el suelo.  

Hechos ocurridos en la creación del pararrayos

Partes de un pararrayos

• Varilla cilíndrica de 3 a 5 metros de altura con una o mas puntas de acero galvanizado o cobre recubierto de wolframio, esto es para soportar las altas temperaturas que produce un rayo al caer. La varilla se pone en la parte mas alta de la instalación a proteger.
• Conductor aéreo: Puede ser un cable de cobre de 8 milímetros o mas de diámetro o de hierro con un diámetro igual o mayor a 11 milímetros. En ambos casos el cobre no está aislado.
• Conductor subterráneo: Consiste en placas de cobre o acero galvanizado de por lo menos 1 metro cuadrado de superficie, las cuales están unidas al conductor aéreo y se colocan bajo tierra. Si el terreno es seco, se utiliza como conductor subterráneo un cable muy largo enterrado bajo la instalación a proteger.

Partes de un pararrayos

Tipos de pararrayos

Estos son algunos tipos de pararrayos:

Tipo Frnnklin: Las cargas eléctricas se dirigen a la punta del pararrayos. La zona de cobertura es un cono de esta forma:

Área de protección de un pararrayos tipo Franklin

Tipo radioactivo: Contiene una caja con una pequeña cantidad de material radioactivo que ioniza el aire para facilitar el camino para el rayo. El radio de protección es una semiesfera de 200 metros de radio desde el suelo. Este tipo de pararrayos está prohibido en algunos países.

Área de protección de un pararrayos tipo radioactivo

Tipo piezoeléctrico: Se basa en el fenómeno que presenta el cuarzo, que al ser presionado produce una descarga eléctrica entre dos electrodos . Esta presión es causada por el viento.

Tipo ión-corona solar; Tiene un dispositivo eléctrico emisor de iones y es parecido al radioactivo. Consiste en dos electrodos entre los cuales se produce un flujo de cargas y una pequeña luminosidad. Necesita alimentación la cual se consigue a través de un panel solar.

¿En donde se necesita un pararrayos?

Los pararrayos se instalan en lugares como:

• Edificios de mas de 43 metros de altura.
• Lugares en donde se manipulen sustancias toxicas, radioactivas, explosivas e inflamables.

Los pararrayos deben estar presentes en instalaciones como subestaciones eléctricas y refinerías.

Algunas indicaciones a la hora de instalar un pararrayos

• El pararrayos estará al menos 2 metros por encima de cualquier otro elemento dentro de su radio de protección.
• El conductor aéreo se instalará de forma que su recorrido sea lo mas directo posible.
• Los conductores estarán protegidos hasta una altura de 2 metros a partir del suelo
• Los conductores subterráneos deben estar al menos 2 metros de toda canalización eléctrica o metálica enterrada.

Mantenimiento del pararrayos

• Para hacerle mantenimiento a los pararrayos, se siguen estas indicaciones:
• Revisión de las puntas: comprobar que no estén oxidadas.
• Comprobar las conexiones de los conductores.
• El edificio debe tener protección contra sobretensiones.
• La resistencia del conductor subterráneo no debe ser mayor a 10 Ω.

Bueno esto ha sido una breve introducción al tema de los pararrayos. cualquier sugerencia es bienvenida. Es todo por hoy y no olviden suscribirse ¡Hasta la próxima!