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Descargas Atmosfericas, como se originan y tipos de protecciones
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22/7/2012
EEEDDDIIICCCIIIÓÓÓNNN SSSEEEMMMAAANNNAAALLL ||| RRRAAAFFFAAAEEELLL GGGAAARRRCCCÍÍÍAAA
SISTEMAS
PUESTA A
TIERRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
¿Qué eess uunnaa DDeessccaarrggaa
aattmmoossfféérriiccaa??
CCoommoo ssee oorriiggiinnaa??
TTiippooss ddee PPrrootteecccciioonneess
CCuurriioossiiddaaddeess
SSPPAATT
¿¿QQuuee ssoonn llaass DDeessccaarrggaass
AAttmmoossfféérriiccaass??
Ocurren cuando se une violentamente las
cargas positivas y negativas entre una nube y
la tierra, o de nube a nube. Debido a que las
nubes están cargadas en la parte inferior
negativamente y positiva en la superior. En
la tierra hay conductores que son cargas que
se desplazan a lo largo de la misma creando
una diferencia de potencial con la nube tan
alto que se crean pequeñas descargas
llamadas lideres de paso, cuando este se
acerca a la tierra hay un flujo ascendente
hacia la nube de tal forma que al encontrarse
se cierra el circuito y ocurre la descarga.
Podemos afirmar que el “Rayo” es un
fenómeno frecuente o inevitable como el
viento, la lluvia o la nevada. De este modo el
ambiente donde se originan depende de la
época del año, así como la orografía del
terreno.
El rayo
(Descarga
atmosférica)
tendrá lugar en
el elemento
cuya
conductividad
sea
relativamente
mayor. En una
descarga hasta
de 40 millones
de Voltios y
200 mil
Amperios.
Este fenómeno ha sido estudiado por más de un
siglo, logrando características minuciosas de
estas descargas, así como las zonas de mayor
riesgo donde puedan ocurrir, ya que al año estas
descargas producen daños a equipos,
infraestructuras y a las personas. Dependiendo
del tipo de descarga si es directa o indirecta,
causando daños por el impacto de la magnitud de
corriente y voltaje o por inducción como lo
podemos observar en líneas de transmisión.
.
La Orografía es la
rama de la geología
que estudia el relieve
de superficies
accidentadas o de
formación elevada
como las montañas.
Esto sirve para
comprender el
relieve de una región
ya que eso determina
la nubosidad (Debido
a la altura) Lluvias, y
vientos, ya que esto
determina el
movimiento del aire,
así su velocidad y
dirección que
contribuye a la
polarización de
nubes dando así
modelos básicos de
predicción de
fenómenos
meteorológicos
¿¿CCóómmoo ssee ppoollaarriizzaann llaass nnuubbeess??
El Primer Pararrayos
Hace 250 años en un día de lluvia y
truenos, Benjamín Franklin hizo
volar su cometa con una llave
amarrada de la cuerda, al poco
tiempo escucho entre el oscuro cielo
un trueno y posteriormente se
ilumino la llave se cargó
eléctricamente y soltaba chispas al
acercársele la mano. Las fibras del
hilo se erizaban por la estática, y
hasta pudo cargar así una botella de
Lyden. No había caído ningún rayo
sobre la cometa, sino que
manifestaba una corriente, fruto de
la diferencia de tensión entre el cielo
y la tierra. Había demostrado que las
descargas eran atraídas por
conductores
Benjamín Franklin
Además de todo esto,
Benjamín Franklin
destacó como científico.
Sobresalieron sus
investigaciones relativas
a una fuerza casi
desconocida por aquel
entonces: la electricidad.
Su experimento para
atraer una descarga
eléctrica a través de una
cometa durante una
tormenta, fue tan
famoso que muchos
científicos quisieron
repetirlo, con tan mala
suerte que muchos
murieron electrocutados
en el intento.
Dependiendo del uso y
necesidad que se presente
hay distintos pararrayos,
están los de Franklin
(llamado así por el principio
punta) de tipo radiactivo
(cuyo extremo tiene una
caja que contiene una
cantidad de isotopo
radiactivo para ionizar el
aire) de tipo ion-corona
solar (Integra un dispositivo
eléctrico de generación de
iones de forma permanente)
y por último el piezo
eléctrico que 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
¿Y porque principio se rige el
pararrayos?
Para contestar la pregunta
anterior hacemos referencia al
efecto punta. Citando
textualmente el principio “Las
cargas alrededor de un
conductor no se distribuyen
uniformemente, sino que se
acumulan más en las partes
afiladas.” Así que si tenemos
una varilla puntiaguda
sometida a un campo
electrostáticos la punta se
cargara de forma elevada,
debido a esto es que si la
localizamos a una altura
considerablemente mayor a la
del resto de los conductores
cercanos sabemos que esta
atraerá las descargas
atmosféricas con un grado de
precisión dependiendo el
material y características de
dicha barra.
“Los principales materiales que
se utilizan para las instalaciones
de pararrayos consisten en una
mástil metálico de acero
inoxidable, aluminio, cobre o
acero galvanizado.”
Dependiendo del uso y
necesidad que se presente
hay distintos pararrayos,
están los de Franklin
(llamado así por el principio
punta) de tipo radiactivo
(cuyo extremo tiene una
caja que contiene una
cantidad de isotopo
radiactivo para ionizar el
aire) de tipo ion-corona
solar (Integra un dispositivo
eléctrico de generación de
iones de forma permanente)
y por último el piezo
eléctrico que 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
PPrrootteecccciioonneess ccoonnttrraa
DDeessccaarrggaass
AAttmmoossfféérriiccaass
Primero debemos definir el tipo de
protección contra el Impacto ya que
existen 2 tipos;
Impactos Directos: Son los que
ocurren generalmente en
edificios, cuando los rayos
impactan directamente sobre
las estructuras
Indirecto: Causado por la
inducción eléctrica producida
por el rayo ya que este al
impactar crea un cambio
eléctrico de gran magnitud
Protecciones contra
Impactos directos:
Es necesario la utilización
de un pararrayo, el cual
debe atraerlo y conducir la
corriente a tierra, se utiliza
principalmente en edificios
(de todo tipo, como
viviendas o iglesias),
depósitos de materiales
peligrosos (como químicos
o explosivos)
Tendido: Este se forma por
varios conductores aéreos
situados sobre la
infraestructura, todos se unen
a tierra mediante bajantes en
cada extremo para asegurar
máxima cobertura.
Sistema de Cebado: Estos
emiten descargas con
polaridad inversa al rayo
permitiendo así causar una
mayor atracción a los rayos
elevando el impacto a una altura
superior a la estructura a proteger
Jaula de Faraday: Este cubre el
área a proteger (por ejemplo una
casa) con una malla metálica que
cubra sus extremos donde cada
terminación llegue a tierra, este
sistema también es utilizado para
la entrada de interferencias de
todo tipo.
¿Donde es necesario
implementar un sistema de
protección?
*En edificios de más de 43 metros
*Lugares en los que se manipulen
sustancias tóxicas, radiactivas,
explosivas o inflamables.
*Lugares con un índice de riesgo
superior a 27.
SSppiiddeemmaann VVss EElleeccttrroo
El índice de riesgo es el grado
de susceptibilidad que tiene
una zona de ser afectada
por descargas atmosféricas,
viene representada por las
SIPRA (Sistema Integral de Protecciones Contra Rayos)
Este sistema es una Puesta a tierra Efectiva que permite
reducir o eliminar el impacto de los rayos, compuesta por
terminales de impactacion, anillo de apantallamiento,
bajantes, electrodos o barras copper, caja de inspección,
conectores mecánicos, contrapesos, cálculos de
equipotencializacion, puentes, estructuras de hierro,
interconexión de bobina de choque, dispositivo de protección
contra sobretensiones transistorias.
Skylights
Skylights
Aplicaciones
º º
Aplicaciones el SIPRA
Curiosidades
En la mitología nordica y
germanica se conocía a Thor como
el dios del trueno, que se creia que
era el encargado de controlar el
clima
En las tribus del desierto de
Kalahari (africa) Se cree que los
truenos y rayos son producto de
fuertes discusiones y peleas entre
los dioses por motivo de disgustos
por sus hijos (humanos)
El fallecido presidente de
Corea del Norte Kim Jong II
por ser descendiente directo
de los emperadores desde la
dinastía Ming los habitantes
del país creían que tenia el
poder de controlar el clima,
curiosamente el día de su
sepulcro hubo una fuerte
nevisca
EEElll RRReeelllááámmmpppaaagggooo dddeeelll
CCCaaatttaaatttuuummmbbbooo
El misterioso Relámpago del
Catatumbo es un fenómeno natural
único en el mundo. Situado en la
desembocadura del río Catatumbo en
el Lago de Maracaibo (Venezuela), se
encuentra que forma un arco de
tensión de más de cinco kilómetros de
alto durante 140 a 160 noches al año,
10 horas de noche, la cual provoca
hasta 280 rayos por hora. Esta casi
permanente tormenta se produce en
los pantanos donde se alimenta el río
Catatumbo en el Lago de Maracaibo y
es considerada la mayor generadora
de ozono en el planeta. Se calcula que
en la zona se ven alrededor de
1176000 descargas eléctricas por año,
con una intensidad de hasta 400.000
amperios, y visible hasta 400
kilómetros de distancia. Por ello
también se conoce a la tormenta como
el faro de Maracaibo
ya que su luz se ha utilizado para la
navegación de buques. La confrontación
de vientos provenientes de la Cordillera de
los Andes provoca las tormentas y los
relámpagos, a causa de descargas
eléctricas por medio de gases ionizado, en
particular el metano provinente de la
descomposición de materia orgánica en los
pantanos. Incluso hay quien lucha por
conseguir poner la zona bajo la protección
de la UNESCO, ya que es un fenómeno
excepcional, además de ser la mayor
fuente para la regeneración de la capa de
ozono del planeta.
