15.Dic.2017

Cuando nos preguntan ¿cómo funciona un pararrayos? tenemos que indicar que el pararrayos es el terminal aéreo que se encarga de la protección externa de un edificio o estructura contra los impactos directos de los rayos.

Antes de ver como funciona un pararrayos vamos a entrar en contexto con un poco de historia y los posibles efectos del rayo.

Historia

El 15 de junio de 1752 durante un día de tormenta acaecido en Filadelfia, un científico inventor llamado Mr. Benjamín Franklin, hizo volar una cometa de estructura metálica atada con una cuerda de seda a la que previamente había insertado una llave metálica colocándola cerca de su mano. Gracias a aquel experimento pudo observar que a través del hilo de seda la electricidad llegaba hasta la llave y saltaban chispas eléctricas.

Confirmó que la llave se cargaba electrostáticamente, demostrando así que las nubes tenían carga eléctrica y que los rayos eran grandes descargas electrostáticas.

Franklin descubrio que si el rayo o el fuego electrico como él lo llamaba, cuando salia de las nubes encontraba un conducto metálico en su camino a tierra en el que meterse, este se quedaba alli y se disipaba. Como resultado de aquel loco experimento, un año más tarde en 1753, descubrió el pararrayos llamado tipo Franklin y aquella cometa se convertiría en la más famosa de la historia.

Efectos de los rayos

diferencia potencial efectos del rayo

Entre los diferentes efectos que pueden provocar los rayos, podemos citar algunos como los efectos térmicos, fisiológicos, electrodinámicos, electroquímicos, etc. Debido a su importancia destacaremos los térmicos y los fisiológicos.

Los efectos térmicos son debidos a la alta temperatura que alcanza el canal por donde circula la corriente de un rayo, pudiendo llegar a ser esta de hasta 20.000° C, lo que ocasiona grandes daños cuando dicha descarga eléctrica alcanza por ejemplo un árbol o bien impacta sobre una estructura.

Por otro lado, los efectos fisiológicos afectan a los seres vivos principalmente y son debidos a las tensiones de paso y contacto que aparecen al producirse la descarga del rayo a tierra. Para combatir y mitigar estos efectos, las normativas de protección contra el rayo establecen medidas de seguridad para las personas y los animales, como por ejemplo las redactadas en el Anexo D de la norma UNE 21186:2011.

También existen normativas internacionales que tratan el tema de los efectos de la corriente de los rayos en el cuerpo humano y en el ganado (IEC TR 60479-4:2011). Y otras normativas, que establecen los procedimientos de seguridad para la reducción de riesgos cuando nos encontramos en el exterior de una estructura o edificio (IEC/TR 62713).

El rayo tiene también dos efectos asociados muy característicos, el relámpago que es su efecto luminoso debido a la circulación de tanta corriente (hasta 200 kA) y el trueno que es el efecto sonoro debido a la onda expansiva del aire al ser este calentado en tiempos de unos pocos micro segundos a altísimas temperaturas.

Funcionamiento

Cuando nos preguntan ¿cómo funciona un pararrayos? tenemos que indicar que se trata del terminal aéreo que realiza la protección externa de un edificio o estructura de los posibles impactos directos de los rayos. Para ello, el pararrayos se debe instalar siempre por encima de la parte más elevada del edificio o estructura a proteger y será encargado de captar y canalizar de forma segura la descarga del rayo a tierra.

Para poder captar dicha descarga, los pararrayos disponen de una punta y un cuerpo metálico, que están conectados mediante una red conductora a un sistema de puesta a tierra de baja impedancia (inferior a 10 Ω) en donde se disipa la descarga del rayo.

En condiciones de tormenta, entre el sistema nube – tierra aparece un gran voltaje debido a la gran cantidad de cargas eléctricas que hay presentes tanto en la base de la nube como en el suelo. Ese gran voltaje es el detonante para que se inicie el líder descendiente del rayo, que irá perforando el dieléctrico de aire que se encuentra entre la nube y el terreno. El campo eléctrico E (kV/m) tan elevado que aparece en esa zona, produce que a través del cuerpo del pararrayos se inicie también una circulación de cargas eléctricas ascendentes y de signo contrario a modo de trazador ascendente, que irán a encontrarse y recombinarse con el líder descendiente, captándolo y descargándolo a tierra.

Sistemas de protección externa

En la actualidad existen 4 sistemas de protección externa que están avalados por normativas:

Debido a sus ventajas con respecto a los otros sistemas de protección externa, el pararrayos con dispositivo de cebado PDC es el más utilizado actualmente, pues nos proporciona un mayor radio de protección que los otros sistemas (hasta 80m de radio en el nivel I de protección) y su instalación es muy sencilla, pues en algunos casos, solo requiere de un conductor de bajada para conducir la corriente del rayo y de una puesta a tierra para disipar toda su energía. Como consecuencia de todos estos factores, la instalación de un sistema de pararrayos PDC es simple, fácil, rápida y tiene un coste muy económico cuando lo comparamos con los demás sistemas.

como funciona un pararrayos

Diseño e instalación

Para el correcto diseño de un sistema protección contra el rayo en una estructura, en primer lugar deberemos realizar un análisis del riesgo de la misma, para determinar si es necesaria su protección. En el caso afirmativo que sea necesaria la protección, deberemos calcular cual es el nivel de protección o factor de seguridad a aplicar en dicha estructura (I, II, III o IV). En la pagina web de INGESCO existe un software online gratuito para realizar dicho calculo y evaluación.

niveles de protección

Una vez hayamos calculado el nivel de protección para dicha estructura, seleccionaremos unos de los 4 sistemas de protección externa contra el rayo que mejor se adapte a vuestras necesidades.

Si el método seleccionado es el de pararrayos con dispositivo de cebado PDC se seguirán todas las pautas y directrices marcadas por la normativa que regula este tipo de pararrayos (UNE 21186:2011 o CTE DB-SUA-8).

En el articulo instalación de pararrayos encontraremos información ampliada de como realizar la instalación de un pararrayos PDC según normativa.

 

Como saber si debo instalar un pararrayos

Puede consultar directamente con el departamento de ingeniería de INGESCO para que realicen un estudio gratuito, según la normativa vigente y detallarle en un informe técnico si es necesaria la instalación de un sistema de protección externa contra el rayo o puede realizar usted mismo el estudio con el software ingesco.

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