Descubre ¿qué es y cómo funciona el pararrayos?

Los pararrayos son herramientas de alto nivel de eficacia las cuales ofrecen una protección en cuanto a las descargas ocurridas generalmente por parte de la naturaleza, ya que los seres humanos se exponen a este tipo de riesgos ya sean en diversas áreas o estructuras se debe conocer la función que ofrece y los objetivos por cumplir, que permita asegurar la protección de manera completa, en este artículo se presenta información detallada para el entendimiento del tema.

pararrayos

Definición

Es un instrumento, herramienta que permite la ionización de un rayo de tal manera que el mismo pueda conducir la descarga directamente hacia la tierra, permitiendo no generar daños mayores, ya sea a personas o áreas que se encuentren cercas

Historia

Desde hace muchos años se ha desarrollado este instrumento de gran utilidad, ya se conocía lo que es un pararrayos todo comenzó desde experimentos dedicados en electricidad los cuales involucraban distintos procesos que permitían la justificación de un pararrayos, así como destacarse quien invento el pararrayos.

En 1749 Benjamín Franklin dio inicio a sus investigaciones mediante distintos experimentos los cuales se basan en la electricidad; justificó el caso de que las tormentas que son generadas por la naturaleza   son un fenómeno eléctrico, además demostró mediante diversos métodos los cual fue optimo y efectivo. También en  1753 se comenzó a presentar lo que es el pararrayos en América, dando por culminado el invento del mismo por Prokop Diviš  en 1754.

Aproximadamente en los años 1752, se ofreció un artículo que basaba la idea de hacer uso de diversas varillas de acero sobre los tejados, esto permitiría la protección en el momento de caída de un rayo, esta idea fue planteada por Franklin en Londres. Esta teoría llego a otros países que comenzaron a emplearla, además Franklin también llevó a cabo el invento del pararrayos a partir del cual se comenzó el estudio de la teoría para los fluidos únicos, esto permitiría justificar los tipos de electricidad que se presentan en la atmosfera, tanto positiva como negativa.

pararrayos

Luego de estos estudios y experimentos se comenzaron a desarrollar continuamente los pararrayos, los cuales cumplían su función de excitar y atraer la descarga para luego llevarla hacia la tierra, lo cual evitaba daños de gran magnitud. Gracias a que fue presentado óptimamente y se observaban tales resultados, las personas, comunidades y sociedades comenzaron a hacer uso de ello sin problemas, lo que permitió que ocurriera un mayor avance y desarrollo del mismo pararrayos de Franklin.

Posteriormente durante el año 1753, continuaron las investigación que permitieran seguir confirmada la protección que ofrecía este instrumento, estos estudios fueron realizados por el ruso Georg Wilhelm Richmann sin embargo este sufrió un accidente durante el proceso donde un rayo lo impacto y él fue excitado y atraído por el pararrayos, ya que es una descarga eléctrica de alta magnitud tal proceso de descarga fue mortal, ya que el mismo se encontraba manipulando el instrumento.

Al pasar de los años siguieron los procesos, aproximadamente en 1919, ya luego de haberse realizado experimentos de profundidad que permitieran conocer a detalle como es e funcionamiento del pararrayos, se comenzaron a descartar distintas teorías anteriormente establecidas, luego de ello la industria basada en el instrumento comenzó a presentar evoluciones rápidas y empezaron a presentar diversos diseños, entre ellos:

  • Pararrayos con multipuntas
  • Pararrayos de punta simple
  • Pararrayos con punta electrónica

Cada uno de ellos funcionan bajo el mismo principio, este principio se basa en el proceso de poder ionizar el aire en el momento en que se genera una tormenta, de tal manera que se pueda excitar y captar todos los rayos presentes que se encuentren cercas del área o de la zona en sí, todo esto se podrá llevar a cabo se debe componer correctamente, estos componentes son:

  • Un electro captador
  • Toma de tierra eléctrica
  • Cable eléctrico que permita conducir la corriente que presenta el rayo

Te presentamos información sobre las instalaciones eléctricas (Ver artÍculo: Instalación eléctrica)

Estructura y funcionamiento

Los pararrayos presentan una estructura específica para dar con su funcionamiento, por ello es necesario que presenten ciertos materiales, entre ellos: Mástil metálico, los cuales generalmente son de acero inoxidable, aluminio, cobre o acero, los cuales presentan un material superior que actúa como captador. Este captador presenta distintas funciones, entre ellas:

Este componente se presenta en diversas puntas, o en una única punta, es necesario que esta punta se sobre salga por la parte superior donde se ubique el pararrayo, ya que al estar en la parte más alta de la zona se podrá asegurar la protección que el mismo presenta, evitar daños, como muertes, incendios, explosiones y más.  Se encuentra unido con la tierra, este se conoce como la toma de tierra el cual se lleva a cabo mediante el uso de un cable que específicamente es de material de cobre ya que es conductor de electricidad.

Para poder llevar a cabo la toma de tierra esta debe construirse haciendo uso de materiales de picas de metal, las cuales actúan como electrodos en la zona. Lo que generalmente debe suceder es que un pararrayos actué como protector de manera cónica, donde abarque cierta cantidad del espacio, sin embargo todo dependerá del ángulo que presente así como del tipo de protección que se puede llevar a cabo.

La función del pararrayo presenta un objetivo el cual es funcionar como protector que le permita reducir los daños, y consecuencias negativas, todo esto basado en rayos que presentan caídas directamente, ya que hay muchos dispositivos, aparatos, sectores, que se ven afectados por una descarga eléctrica, así como en el momento en que ocurre una tormenta se pueden generar corrientes de alta potencia que genere daños intensos, por ello es de gran importancia conocer de que están realizados los mismo, que material presentan que permitan evitar daños.

La manera en que este reduce los daños es mediante el uso del cable que permite neutralizar cuando conlleva a la corriente hacia el suelo, esto se debe a que se lleva a cabo la polarización de las cargas eléctricas presentes, de tal manera que la descarga se lleva hacia el suelo, es decir, un proceso de tierras físicas y pararrayos.

Destacando la diferencia entre pararrayos y apartarrayos, es que un apatarrayos solo permite la desviación de descargas mas no lleva a cabo el proceso de neutralización hacia tierra.

Efectos

En el momento de una carga presente, los rayos que generan ciertas descargas generan diversos efectos, entre ellos se pueden destacar:

  • Efector fisiológicos
  • Efectos electroquímicos
  • Efectos térmicos
  • Efectos electrodinámicos

De igual manera se representa otro tipo de efectos por parte de los rayos, sin embargo estos son los de mayor importancia

Para el caso de los efectos fisiológicos se destacan ya que los mismos afectan directamente en los seres vivos,  esto se debe a que en el momento en que se genera una descarga por parte del rayo hacia la tierra comienzan a generarse tensiones de paso y contacto los cuales afectan a los seres vivos de manera negativa, la manera en que se puede evitar este tipo de efectos es haciendo uso de distintas normativas que se basan en el área. Estas ofrecen normas de protección para las personas, animales, destacando las acciones a tomar.

Además para los efectos térmicos, estos se producen en el momento de un aumento de temperatura, al presentarse calor en el camino de la corriente, ocasiona que en el momento en que se dé la descarga eléctrica los desastres o daños que presente sean de alta magnitud, llegando hacia una temperatura muy alta lo cual es fatal a quien o que afecte.

Hay que destacar que el rayo presenta distintos efectos, sin embargo se caracteriza por ciertos de ellos como lo es el efecto luminoso el cual presenta un pase de corriente muy alto, y también se destaca el efecto sonoro esto se debe a la onda que se presenta en el aire, el cual presenta cambios de temperatura a altos niveles de calor en cuestión de segundos

Para todos estos tipos de efectos existen diversas normativas que se presentan para los temas de efecto que generar sobre el ser humano, así como en general de los seres vivos, ellos presentan diversos pasos de seguridad que permiten que se disminuyan los peligros, riesgos, problemas, destrucciones y más en el área afectada

Diseño e instalación

Para hacer uso de un pararrayos es necesario que este sea diseñado de la manera correcta, así como llevar a cabo una instalación eficiente, para poder realizar un proceso óptimo de los mismos es necesario seguir los siguientes pasos:

  • Se debe realizar un análisis sobre el área, la zona, destacando los riesgos que se pueden presentar, de esta manera se puede conocer si es necesario emplear una protección.
  • En el caso que sea necesario emplear una protección, se debe calcular cual es el nivel de protección que se debe aplicar contra un rayo en el sitio específicamente, para ello se presentan diversas normativas.
  • Se hace uso de la página web de INGESCO, la cual presenta un software online de tal manera que se pueda acceder de manera gratuita los cálculos necesarios, así como una evaluación efectiva.
  • Luego de haber realizado los cálculos necesarios para el nivel de protección exacto, se deben llevar a cabo la selección entre distintos tipos de sistemas que se presenta para protección contra los rayos de tal manera que se pueda emplear un funcionamiento óptimo.
  • Dependiendo del tipo de pararrayos a emplear se deben seguir pautas, normas así como distintas acciones que presentan establecidas para el tipo de pararrayos directamente.

Esto permitirá que el diseño e instalación de un sistema de pararrayos genere eficiente funcionamiento

Tipos

Existen distintos tipos de pararrayos que funcionan para diversas bases y estructuras, de tal manera que presente un funcionamiento con el mismo objetivo, entre ellos se presentan:

Pararrayos Compensador Múltiple de Campo Eléctrico

Este tipo de pararrayos funciona como protección para aquellas descargas que presentan una alta tecnología por parte de la atmosfera, posee un captador pasivo diseñado con el objetivo de establecer un equilibrio y compensar en todo momento el campo eléctrico que existe en el entorno del área, esto viene dado por fenómenos atmosféricos, esto ayuda con que se puedan evitar impacto del rayo contra la estructura esto permitirá que la protección pueda ser dada de manera óptima.

Se permite que las cargas sean llevadas a un sistema de tierra, normalmente los estudios que se realizan mediante un laboratorio, además de que es necesario llevar a cabo las normas mundiales que se presenta respectivamente para estos casos.

Se considera un pararrayo de alta protección ya que en si presenta un funcionamiento distinto a muchos, se destaca que se presenta una energía de alta potencia por lo tanto la descarga hacia la tierra generará el equilibrio en cada una de las cargas presentes, esto se lleva a cabo a partir de los compensadores encontrados.

Pararrayos desionizador de carga electrostática

La característica más destaca de los pararrayos desionizadores es que presentan la anulación del campo eléctrico, la desionizacion de carga permite que no haya una mayor formación de rayos por lo tanto la protección se puede llevar a cabo de manera inmediata, al ocurrir la debilitación del campo eléctrico de igual manera se presenta la disminución de la corriente que pasa por ello y que generalmente va hacia la tierra por lo tanto se debilita el impacto que este puede causar

Se han realizados diversos estudios por profesionales y especialistas los cuales sindican que no se puede impedir por completo la formación de un rayo, sin embargo, el poder disminuir el mismo es una señal de seguridad, protección directamente en la estructura mediante los sistemas tierras y pararrayos

Entre los estudios que se han presentado son las investigaciones que se basan en los temas de la electrostática de la atmosfera, este ha permitido que los objetos con puntas tengan un papel destacado a la hora de controlar los rayos que presentan cargas de alta potencia, este permite que los fenómenos presentes sean controlados y presente una mayor protección según con la dirección que se presente.

Pararrayos en estructuras metálicas y grúas

Las herramientas pararrayos es de uso confiable gracias a la protección que ofrece en distintas estructuras que están compuestos de materiales específicos,  entre los más destacados son aquellas estructuras metálicas, ya que debido a su material se encuentra expuesta a los riesgos causados por una descarga de un rayo, dependiendo de las estructuras pueden atraer con mayor facilidad los rayos, por lo tanto es un componente de gran importancia a considerar, ya que eso dependerá que se presente la corriente hacia la tierra.

En el caso de las estructuras metálicas, ya que la misma es altamente conductora, ya que la corriente lo usa como vía, se dirige directamente a ella de tal manera que se pueden comenzar a generar daños, ya sea en las estructuras así como a los seres vivos que se encuentren el exterior. Es necesario que se coloquen los conductores para que se pueda llevar a tierra, esto generalmente requiere de una gran sección de metal.

Este tipo de procesos se lleva a cabo mediante el uso de experimentos donde se presenta la efectividad de este, además de que es necesario que se haga uso de una protección se debe considerar el nivel de seguridad que puede presentar. Sin embargo, en muchas ocasiones hacer uso de pararrayos puede ser costos por ello hacen uso de algunos más económicos pero se debe destacar que no será de la misma calidad y eficacia. Todo debe depender de las propiedades y condiciones en que se presente de tal manera que el estudio de la eficacia pueda observarse directamente.

Pararrayos en líneas de transmisión de alto voltaje

En este tipo de pararrayos se presentan líneas de alta transmisión de voltaje las cuales permiten llevar a cabo la protección a los rayos, sin embargo, de igual manera se pueden presentar daños que no siempre son de baja magnitud, normalmente se observan fenómenos provenientes de la naturaleza. Se presenta de forma redonda que consta de cables, sin embargo estos no presentan un funcionamiento completo para realizar la atracción y descarga.

En el momento en que se presenta un rayo descarga, no es suficiente para que se pueda encaminar la corriente directamente desde la nube cargada, ya que estos rayos se presentan a ciertas alturas, se lleva a cabo disipadores que permiten llevar la protección de manera práctica

Pararrayos con dispositivo de cebado

Los pararrayos con dispositivo de cebado se destacan por presentar integrados un dispositivo adicional, este es denominado cebado, generalmente este se presenta en estado electrónico, gracias a ello las alturas mayores serán garantizadas en protección. Uno de los mejores tipos de pararrayos para edificios

Cuando se presenta el impacto del rayo, se presenta la protección a grandes áreas, por lo tanto la instalación de este no presenta complicaciones, el mismo es muy sencillo de emplear y su funcionamiento es básico y rápido. Es presentado como una de las mejores opciones sobre pararrayos donde la cobertura de la corriente de tal manera que se lleve a cabo la descarga a la tierra se presente eficazmente.

Pararrayos Compensador de Campo Eléctrico Variable

Así como otros tipos de pararrayos este tipo de herramientas lleva a cabo el equilibrio y el proceso de desionización de las cargas eléctricas presentes, este tipo de funciones pueden ser llevadas a cabo debido a que se presenta el uso de compensadores, los cuales permiten la protección a gran escala en la mayor parte del área.

Su funcionamiento se basa en permitir compensar el campo eléctrico, esto se da generando un equilibrio en el mismo tomando en cuenta de las variedades que se presentan en el entorno así como en el área en sí. En el momento en que se comienza a debilitar la formación de un rayo, menor son las probabilidades de que ocurra un impacto en la estructura, esto permite que las cargas eléctricas sean drenadas hacia la tierra.

Su funcionamiento se basa por procesos característicos de los cuales se destacan:

  • Se lleva a cabo la formación de nubes que presentan cargas eléctricas.
  • Ocurre un aumento por parte del gradiente atmosférico.
  • Se genera la creación de campo eléctrico entre la tierra y la presencia de nube eléctrica.
  • Se lleva a cabo el proceso de captar y transmitir la energía.
  • El cabezal, material que se encuentra ubicado en la parte superior, este permite que se lleve a cabo un impulso que se caracteriza por presentar frecuencias de alto nivel.
  • Se presenta la ionización para el proceso de descarga hacia el sistema tierra, esto se genera a partir de toda la energía que se encuentra almacenada en la nube cargada.
  • Se lleva a cabo la neutralización hacia la tierra.
  • Logrando permitir a mayor escala que se genera la atracción de los rayos.
  • El nivel de protección presenta cierto nivel de eficacia, de tal manera que se cumpla la protección hacia un rayo que actúa con todas las descargas que se presente, evitando los riesgos posibles.

Normativa

Las normativas en base a los pararrayos viene dada por la CTE, el cual se conoce como Código Técnico de la Edificación, es una línea de normas que se presentan desde Españas, son de manera obligatoria, por lo tanto, es un cumplimiento eficaz que se debe cumplir las estructuras, como edificios o diversas áreas, de tal manera que la seguridad se pueda cumplir completamente a partir de cálculos de pararrayos.

Para ello se destacan ciertas leyes, que son básica en el desarrollo de estos procesos, entre ellas se puede destacar la Ley 38/1999, de Ordenación de la Edificación (LOE). Este tipo de leyes son aplicadas en diversas obras, así como nuevos proyectos donde se generan ediciones, modificaciones, cambios, actividades nuevas, usos y otras actividades más encontradas en una estructura en sí.

Se destaca una sección en especifica debido a su base en la seguridad en el momento en que un rayo cae, esta sección es la n°8, para ello se indica la instalación de diversos dispositivos que permitirán la protección en entorno al rayo, con el objetivo de evitar generar daños. Además también se indica la instalación del pararrayos, ya que presenta un sistema de protección internos donde cada uno de los dispositivos que se presenta llevan a cabo la reducción de efectos eternos, así como descargas eléctricas presentas, que son generadas por los rayos.

Además de estas destacas, se debe especificar la  UNE 21186, ésta es una norma española que presenta su uso en áreas despejadas, abiertas, haciendo uso de pararrayos específicamente de tipo cebado, este presenta la protección por impactos que se presenta directamente, ya que se generan muchas áreas de almacenamiento de cargas.

También se presenta la protección a distintos efectos cuando ocurre el paso de corriente, pero siempre presentando el mismo objetivo, el cual es evitar los riesgos y daños en una estructura específicamente, por lo tanto los seres humanos, animales, áreas, sitios, estructuras pueden tener una seguridad, nombrando como herramienta la punta de pararrayos.

Requerimientos

Debido a que la presencia de rayos viene dado por la naturaleza, específicamente fenómenos meteorológicos son fáciles de incidir a efectos que causen daños, entre este tipo de efectos se destacan los efectos eléctricos, mecánicos y otros, todo basado en el momento en que ocurre la descarga de energía. Los rayos pueden presentar caminos de corriente con distinta dirección por ello las tormentas pueden presentar actividades variadas.

Por ello, la presencia de rayos y tormentas son presentados como datos de situaciones geográficas, a pesar de que en ciertas épocas aumentan o disminuyen, el poseer un pararrayos permiten la protección y seguridad en todo momento y en casos inesperados, por ello es importante conocer para que sirve un pararrayos. Ya que sus apariciones pueden ser variadas siempre se encuentra la posibilidad de riesgos, por ello se impacta esta información en mapas, actividades geográficas, que permitan la facilidad de información y acción a las situaciones.

Los rayos se presentan con distintas intensidades, de esta manera si ocurre una situación de afectar directamente puede presentar consecuencias severas, en el caso de contacto con un ser humano puede generar paros respiratorios, cardiacos los cuales pueden llegar a ser fatales, todo ello debido a que ocurre un paso de corriente en el cuerpo debido a la presencia de la descarga. Además también puede presentar en estructuras generando daños inmediatos

En el momento en que se presenta un rayo ocurre desprendimiento de calor, por ello se presentan casos de incendios, explosiones, y distintas situaciones de peligro. El conocer cómo hacer un pararrayos casero no es del todo recomendable

PARARRAYOS

Otro aspecto a considerar es el cambio climático ya que cuando ocurren diversas variaciones del mismo, se presentan velocidades distintas por parte de las tormentas, así como la variación de densidad de los rayos, por ello en casos no esperados se puede presentar accidentes, que cuando se hace uso de un pararrayos en punta no se asegura una protección completa. También la presencia de actividad solar genera tormentas electromagnéticas, este tipo de situaciones no presenta precauciones rápidas, por ello lo meteorólogos realizan estudios que permitan evitar este tipo de riesgos.

Basándose en organizaciones de salud, se destaca la OMS, el cual se conoce como La Organización Mundial de la Salud, esta presenta normas, obligaciones, que permiten llevar a cabo acciones para limitar la interacción con exposiciones electromagnéticas, en cualquier sitio que se pueda presentar, por ello este tipo de normas tienen que ver con los pararrayos, ya que al encontrarse consecuencias futuras es necesario que se cumplan haciendo uso de cierta herramienta.

Puedes ver mayor informacion sobre la electricidad en el tema de electricidad estática (Ver artículo: electricidad estática)

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