Donde es necesario colocar un pararrayos

Según las Normas Tecnológicas de la Edificación es necesario la instalación de pararrayos en los siguientes casos.

1. Edificios de más de 43 metros.
2. Lugares en los que se manipulen sustancias tóxicas, radiactivas, explosivas o inflamables.
3. Lugares con un índice de riesgo superior a 27. Este índice se calcula dependiendo de la zona geográfica, materiales de construcción y condiciones del terreno.

- Pararrayos reticulares o de jaula de Faraday

Consisten en recubrir la estructura del edificio mediante una malla metálica conectada a tierra.

Fig. Zona protegida mediante pararrayos reticular.

Hay que hacer notar que los edificios modernos con estructura metálica, cumplen una función similar a las jaulas de Faraday, por lo que la probabilidad de que un rayo entre en uno de estos edificios es extremadamente pequeña.

- Pararrayos de puntas

Formada por una varilla de 3 a 5 m de largo, de acero galvanizado de 50 mm de diámetro con la punta recubierta de wolframio (para soportar el calor producido en el impacto con el rayo). Si además se desea prevenir la formación del rayo, pueden llevar distintas dispositivos de ionización del aire.

• De tipo Flanklin: se basan en el "efecto punta". Es el típico pararrayos formado por una varilla metálica acabada en una o varias puntas.

La zona protegida por un pararrayos clásico de Flanklin tiene forma cónica.

Fig. Zona protegida por un pararrayos clásico.

En este tipo de pararrayos, el efecto de compensación de potencial es muy reducido, por lo que en zonas con alto riesgo suelen usarse otro tipo de pararrayos.

• De tipo radiactivo: consiste en una barra metálica en cuyo extremo se tiene una caja que contiene una pequeña cantidad de isótopo radiactivo, cuya finalidad es la de ionizar el aire a su alrededor mediante la liberación de partículas alfa.

Este aire ionizado favorece generación del canal del rayo hasta tierra, obteniendo un área protegida de forma esferico-cilíndrica.

El Real Decreto 1428/86 del Ministerio de Industria y Energía prohíbe expresamente el uso de este tipo de pararrayos.

Fig. Zona protegida por un pararrayos radiactivo

• Tipo ión-corona solar: este tipo de pararrayos incorpora un dispositivo eléctrico de generación de iones de forma permanente, constituyendo la mejor alternativa a los pararrayos atómicos. La energía necesaria para su funcionamiento suele proceder de fotocélulas.

• De tipo piezoeléctrico: se basa en la capacidad de los materiales piezoeléctricos, de producir carga eléctrica a partir de los cambios en su estructura debido a presiones externas (tales como las producidas por el viento durante un vendaval).

Para mejorar el comportamiento de los pararrayos de punta, puede usarse la técnica denominada "matriz de dispersión", que consiste en un conjunto de puntas simples o ionizadoras cuya misión es la de ofrecer multitud de puntos de descarga entre tierra y nube, así modo la repartir esa descarga de neutralización en una región mayor de modo que se reduce la aparición de puntos con distintos potenciales que favorezcan la aparición del rayo.

Tipos De Pararrayos

Sea cual sea la forma ó tecnología utilizada, todos los rayos tienen la misma finalidad: ofrecer al rayo un camino hacia tierra de menor resistencia que si atravesara la estructura del edificio.

Existen dos tipos fundamentales de pararrayos:

• Pararrayos de puntas
• Pararrayos reticulares o de jaula de Faraday

Principio del pararrayos

El pararrayos no es más que un dispositivo que, colocado en lo alto de un edificio, dirigen al rayo a través de un cable hasta la tierra para que no cause desperfectos.

Ya hemos comentado que normalmente las nubes de tormenta tienen su base cargada negativamente, mientras que la región de tierra que se encuentra debajo de ellas, por efecto de inducción electroestática, presenta carga positiva.

Las cargas negativas de la nube se repelen entre sí y son atraídas por las cargas positivas de la tierra.

Puesto que el pararrayos está conectado a tierra, sus electrones son repelidos por los de la nube con lo que queda cargado positivamente al igual que la tierra bajo la nube.

Distribución de cargas en el entorno de una nube de tormenta.

Debido a la forma y características del pararrayos (efecto punta), la densidad de carga en la punta del pararrayos es tal que ioniza el aire que lo rodea, de modo que las partículas de aire cargadas positivamente son repelidas por el pararrayos y atraídas por la nube, realizando así un doble objetivo:

1. por un parte, se produce una compensación del potencial eléctrico al ser atraídos esos iones del aire por parte de la nube, neutralizando en parte la carga. De esta forma se reduce el potencial nube-tierra hasta valores inferiores a los 10000 V que marcan el límite entre el comportamiento dieléctrico y el conductor del aire, y por tanto previenen la formación del rayo.
2. por otra, conducen al rayo a tierra ofreciéndole un camino de menor resistencia. Este camino lo formarán el pararrayos, el conductos de descarga y las tomas de tierra.

Un fenómeno que debemos tener en cuenta es el de "disipación natural", que es producida por los arboles, vallas, rocas y demás objetos de forma puntiaguda, ya sean natural o artificiales, sometidos al campo eléctrico de la nube de tormenta, que irán produciendo esa compensación de potencial de forma natural, produciendo la neutralización de la carga de la nube, o al menor, reduciéndola significativamente, con lo que se disminuye el riesgo al llegar la nube sobre zonas habitadas o peligrosas.

Estructura y funcionamiento

los pararrayos consisten en un mástil metálico (acero inoxidable, aluminio, cobre o acero), con un cabezal captador. El cabezal puede tener muchas formas en función de su principio de funcionamiento: puede ser en punta, multipuntas, semiesférico o esférico y debe sobresalir por encima de las partes más altas del edificio al que protegen. El cabezal está unido a tierra, mediante un cable de cobre conductor. La toma de tierra se hace mediante picas hincadas en el terreno, mediante placas conductoras también enterradas, o bien con un tubo sumergido en el agua de un pozo). 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 a su vez éste depende de cada tipo de protección.

El objetivo principal de estos sistemas es reducir los daños que puede provocar la caída de un rayo sobre otros elementos, como edificios, árboles o personas incluyendo el propio edificio que se protege.

Pararrayos

Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es no atraer sino repeler un rayo desonizando el aire y conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a construcciones o personas. Este artilugio fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin mientras efectuaba una serie de experimentos sobre la propiedad que tienen las puntas agudas, puestas en contacto con la tierra, de descargar los cuerpos electrizados situados en su proximidad. El primer pararrayos se conoce como "Pararrayos Franklin" en homenaje a su inventor.