Instrumentacion Industrial

Durante el proceso de la tormenta se generan campos eléctricos de alta tensión entre nube y tierra. Las cargas se concentran en las puntas más predominantes a partir de una magnitud del campo eléctrico. Alrededor de la punta o electrodo aparece la ionización natural o efecto corona, resultado de la transferencia de energía. Este fenómeno es el principio de excitación para trazar un canal conductor que facilitará la descarga del fenómeno rayo (Leader).En función de la transferencia o intercambio de cargas, se pueden apreciar, en la punta del pararrayos, chispas diminutas en forma de luz, ruido audible a frito, radiofrecuencia, vibraciones del conductor, ozono y otros compuestos. Este fenómeno arranca una serie de avalancha electrónica por el efecto campo, un electrón ioniza un átomo produciendo un segundo electrón, éste a su vez junto con el electrón original puede ionizar otros átomos produciendo así una avalancha que aumenta exponencialmente. Las colisiones no resultantes en un nuevo electrón provocan una excitación que deriva en el fenómeno luminoso. A partir de ese momento, el aire cambia de características gaseosas al límite de su ruptura dieléctrica. El rayo es el resultado de la saturación de cargas entre nube y tierra, se encarga de transferir en un instante, parte de la energía acumulada; el proceso puede repetirse varias veces

a descarga atmosférica conocida como rayo, es la igualación violenta de cargas de un campo eléctricoque se ha creado entre una nube y la tierra o, entre nubes.Los rayos que nos interesan por su efecto, son los de nube a tierra, y en éstos se pueden encontrar 4tipos: 2 iniciados en las nubes, y 2 iniciados en tierra, ya que pueden ser positivos o negativos. Los máscomunes, siendo el 90 % de los rayos detectados, son de una nube negativa hacia tierra.Las descargas atmosféricas pueden causar grandes diferencias de potencial en sistemas eléctricosdistribuidos fuera de edificios o de estructuras protegidas. A consecuencia de ello, pueden circulargrandes corrientes en las canalizaciones metálicas, y entre conductores que conectan dos zonas aisladasAlgunas particularidades aumentan la probabilidad de la caída de rayos en un lugar. Por ejemplo, lafrecuencia de descargas en un lugar es proporcional al cuadrado de la altura sobre el terrenocircundante. Esto hace que las estructuras aisladas sean particularmente vulnerables. Además, laspuntas agudas incrementan también la probabilidad de una descarga.Los rayos ocurren con diferentes intensidades y un sistema que proteja contra su efecto deberá serdiseñado tomando en cuenta los rayos promedio o mayores del área en cuestión. Las descargas nopueden ser detenidas, pero la energía puede ser desviada en una forma controlada.Un

pararrayos

es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando el aire para excitar, llamary conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones.En este trabajo, vamos a dar una explicación básica de cómo funciona un pararrayos, las clases, losprincipios y leyes de la electrostática que se aplican en el diseño de los pararrayos, las zonas del mundocon mayor incidencia de rayo y la normatividad vigente que regula esta ingeniería.

1. Como funciona un pararrayos y cuales tipos hay?

PARARRAYOS

Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando el aire para excitar, llamar y conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones, se diseñaron para excitar y atraer la descarga y luego conducirla hacia un lugar donde no ocasione daños. La confianza de protección era tan grande en la sociedad que, inconscientemente, no contemplaban sus riesgos, e incluso llegaron a diseñarse estéticos paraguas con pararrayos incorporado.

En 1919 Nikola Tesla definió correctamente el principio de funcionamiento del pararrayos, y rebatió las teorías y la técnica de Benjamín Franklin y su patente. Desde entonces, la industria del pararrayos ha evolucionado y se fabrican modelos de distinto diseño, como pararrayos de punta simple, pararrayos con multipuntas o pararrayos con punta electrónica, pero todos con el mismo principio físico de funcionamiento: ionizar el aire a partir de un campo eléctrico natural generado en el suelo por la tormenta, con el principio de excitar y capturar el rayo en la zona que se desea proteger. Una instalación de pararrayos está compuesta, básicamente, de tres elementos: un electrodo captador (pararrayos), una toma de tierra eléctrica y un cable eléctrico para conducir la corriente del rayo, desde el pararrayos a la toma de tierra.

Estructura y funcionamiento

Esquema de la estructura y el funcionamiento de un pararrayos.

Las instalaciones de pararrayos consisten en un mástil metálico (acero inoxidable, aluminio, cobre o acero) con un cabezal captador. El cabezal tiene muchas formas en función de su primer funcionamiento: puede ser en punta, multipuntas, semiesférico o esférico y debe sobresalir por encima de las partes más altas del edificio. El cabezal está unido a una toma de tierra eléctrica por medio de un cable de cobre conductor. La toma de tierra se construye mediante picas de metal que hacen las funciones de electrodos en referencia al terreno o mediante placas de metal conductoras también enterradas. En principio, un pararrayos protege una zona teórica de forma cónica con el vértice en el cabezal; el radio de la zona de protección depende del ángulo de apertura de cono, y éste a su vez depende de cada tipo de protección.

TIPOS DE PARARAYOS

Pararrayos desionizador de carga electrostática

Algunos autores aseguran que gracias a su diseño el pararrayos desionizador de carga electrostática anula el campo eléctrico en las estructuras, inhibiendo por tanto la formación del rayo en la zona que se protege al adelantarse al proceso de formación del rayo, para debilitar el campo eléctrico presente, en débiles corrientes que se fugan a la toma de tierra y evitan posibles impactos de rayos en las estructuras. Otros autores afirman que su presencia no constituye una protección distinta a la otorgada por un pararrayos convencional.5 Al respecto se ha afirmado que:

«No hay evidencia teórica ni experimental que sustente la posibilidad de impedir la formación del rayo ni de extender la zona de protección más allá de un captor convencional».6

Pararrayos con dispositivo

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