Pararrayos para niños
Un pararrayos es un instrumento especial que ayuda a proteger edificios y personas de los rayos. Su trabajo es atraer el rayo y guiar su energía de forma segura hacia la Tierra, para que no cause daños. Fue inventado en 1750 por Benjamin Franklin. El primer modelo se conoce como «pararrayos Franklin», en honor a su creador.
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Contenido
Historia del pararrayos
En 1752, Benjamin Franklin comenzó a investigar sobre la electricidad. Él pensaba que las tormentas eran un fenómeno eléctrico y propuso una manera de demostrarlo. En 1753, inventó el pararrayos en América. Es posible que, al mismo tiempo, el checo Prokop Diviš también lo haya inventado en 1754.
En 1752, Franklin publicó un artículo en Londres en su famoso almanaque (Poor Richard’s Almanack). Allí sugirió usar varillas de metal con punta en los tejados para protegerse de los rayos. Su idea se probó en Inglaterra y Francia antes de que él hiciera su famoso experimento con una cometa en 1752. Franklin inventó el pararrayos y explicó que la electricidad atmosférica tiene dos tipos de cargas: positiva y negativa.
Desde entonces, los pararrayos se diseñaron para atraer la energía del rayo y llevarla a la tierra, donde no causa problemas. Al principio, la gente confiaba tanto en ellos que incluso se crearon paraguas con pararrayos incorporados.
En 1753, el científico ruso Georg Wilhelm Richmann estaba investigando los pararrayos. Lamentablemente, durante uno de sus experimentos, un rayo lo alcanzó y sufrió un accidente fatal mientras manipulaba parte de la instalación.
En 1919, Nikola Tesla explicó cómo funcionan realmente los pararrayos. Desde entonces, la industria de los pararrayos ha mejorado mucho. Ahora existen diferentes modelos, como los de punta simple, multipuntas o con punta electrónica. Todos funcionan con el mismo principio: atraer los rayos para proteger una zona. Una instalación de pararrayos tiene tres partes principales: un captador (el pararrayos), una conexión a tierra eléctrica y un cable para llevar la corriente del rayo desde el pararrayos hasta la tierra.
¿Cómo funciona un pararrayos?
Los pararrayos suelen tener un mástil de metal (como acero inoxidable, aluminio o cobre) con una punta en la parte superior. Esta punta puede tener diferentes formas: puntiaguda, con varias puntas, o redonda. Debe estar más alta que cualquier otra parte del edificio para evitar que una gran cantidad de energía eléctrica cause daños, como incendios o accidentes.
La punta del pararrayos está conectada a una toma de tierra eléctrica. Esto se hace con uno o varios cables de cobre, acero o aluminio. La toma de tierra se construye con varillas o placas de metal enterradas en el suelo. Al principio, se pensaba que un pararrayos protegía un área en forma de cono. Sin embargo, con el tiempo se descubrió que calcular el área protegida es más complejo. Las instalaciones de pararrayos se rigen por normas en cada país.
El objetivo principal de estos sistemas es reducir los daños que un rayo puede causar. Muchos aparatos electrónicos, especialmente en telecomunicaciones o automatización, son muy sensibles a las descargas eléctricas. Un rayo que cae sobre un metal o un pararrayos es una fuente muy potente de radiación electromagnética.
Para que un sistema de protección contra rayos sea seguro, todas sus partes deben cumplir con las normas de fabricación e instalación.
Tipos de pararrayos modernos
Existen diferentes tipos de pararrayos, cada uno con características especiales para proteger de los rayos.
Pararrayos que equilibran el campo eléctrico
Algunos pararrayos están diseñados para equilibrar el campo eléctrico alrededor de una estructura. La idea es que, al hacer esto, se evita que el rayo se forme en esa zona. Estos sistemas buscan drenar las cargas eléctricas a tierra con corrientes muy pequeñas, que no son peligrosas. Se basan en principios investigados por científicos como Nikola Tesla.
Otros expertos, sin embargo, dicen que no hay pruebas claras de que estos pararrayos puedan evitar la formación del rayo o proteger un área más grande que un pararrayos normal.
Pararrayos con muchas puntas
Las investigaciones han mostrado que los objetos con puntas, cuando están en un campo eléctrico fuerte, pueden generar pequeñas descargas. Cuanto más puntiagudo sea el objeto, más rápido ocurre esto. Por eso, algunos sistemas de protección tienen muchas puntas orientadas en diferentes direcciones. Estos se llaman Disipadores Estáticos y se usan cada vez más para proteger estructuras de metal.
Actualmente, no hay normas específicas que regulen la fabricación o instalación de estos tipos de dispositivos.
Pararrayos en estructuras metálicas y grúas
Los pararrayos son muy buenos para proteger edificios normales. Sin embargo, en estructuras metálicas grandes como torres de telecomunicaciones o grúas, la situación es diferente. Estas estructuras ya son muy buenas conductoras de electricidad. Si un rayo cae sobre un pararrayos en una de estas torres, la corriente podría preferir ir por la propia estructura, lo que podría dañar equipos o personas cercanas. Por eso, en estos casos, las empresas expertas a veces usan Disipadores Estáticos.
Pararrayos en líneas de alto voltaje
Las líneas de transmisión de alto voltaje tienen cables especiales para protegerlas de los rayos. Aunque son útiles, a veces los rayos siguen causando daños. Esto puede deberse a que el cable redondo no siempre atrae la descarga lo suficiente. En los puntos altos de las torres o en los cambios de dirección del cable, se está prestando más atención para mejorar la protección, a veces usando Disipadores Estáticos.
Pararrayos con dispositivo de cebado
Un pararrayos con dispositivo de cebado (PDC) tiene un sistema que ayuda a que el rayo lo impacte en un punto más alto. Esto aumenta el área que puede proteger y simplifica la instalación.
Funciona así: cuando hay una tormenta y el campo eléctrico entre la nube y la tierra se vuelve muy fuerte, el PDC capta y guarda energía de la atmósfera. Cuando detecta que un rayo está a punto de caer, emite un impulso de alta frecuencia. Este impulso crea un camino ionizado (como un puente eléctrico) de baja resistencia para que la energía del rayo vaya directamente a tierra a través del cable del pararrayos.
La norma UNE 21186 regula la protección con este tipo de pararrayos. El nivel de protección indica qué tan bien un sistema puede interceptar los rayos sin riesgo para las personas, la estructura y las instalaciones.
Normas para pararrayos
En España, el Código Técnico de la Edificación (CTE) es una norma que establece los requisitos de calidad y seguridad para los edificios. En su sección sobre la protección contra rayos, indica cuándo es obligatorio instalar pararrayos. También dice que, si se instala un pararrayos, debe haber un sistema de protección interno para reducir los efectos eléctricos dentro del edificio. El CTE permite usar puntas Franklin, mallas conductoras y pararrayos con dispositivo de cebado.
La norma española UNE 21186 se enfoca en la protección con pararrayos de dispositivo de cebado. Describe cómo deben ser y las pruebas que deben pasar para asegurar que protegen bien a las personas y los bienes.
La norma UNE-EN IEC 62305 "Protección contra el rayo" tiene cuatro partes y regula la protección con puntas Franklin y mallas. Esta norma aclara que "No existen dispositivos o métodos capaces de modificar los fenómenos atmosféricos naturales hasta el punto de impedir las descargas de los rayos."
¿Por qué son necesarios los pararrayos?
Un rayo es un fenómeno natural que puede causar daños graves por su energía, calor y fuerza. Los rayos pueden ir hacia arriba o hacia abajo, y su intensidad varía mucho. Un solo rayo puede tener entre 5.000 y 350.000 amperios, con un promedio de 50.000 amperios. Las temporadas de tormentas son cada vez más largas y pueden ocurrir incluso en invierno.
La gran intensidad de un rayo puede ser muy peligrosa para los seres vivos, causando problemas de salud graves. El impacto directo de un rayo también daña edificios, antenas y otras estructuras. Además, el rayo produce mucho calor, lo que puede provocar incendios.
El cambio climático es una de las razones por las que la actividad de las tormentas y la cantidad de rayos están aumentando. También, el aumento de la actividad solar incrementa la actividad eléctrica en la atmósfera, generando tormentas electromagnéticas inesperadas. Todo esto contribuye al aumento de los rayos que caen a tierra.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) y otras organizaciones han establecido límites para la exposición a campos electromagnéticos (CEM) en el trabajo y en casa. Esto es importante para las instalaciones de pararrayos, ya que deben asegurar la seguridad de las personas.
Véase también
En inglés: Lightning rod Facts for Kids
- Alta tensión eléctrica
- Campo eléctrico
- Electricidad
- Historia de la electricidad
- Sobretensiones
