Pararrayos

El pararrayos.
Es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando el aire para llamar 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.

Estructura y funcionamiento:
Los pararrayos consisten en un mástil metálico (acero inoxidable, aluminio, cobre o acero), con un cabezalcaptador. 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 tambiénenterradas, 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 sobreotros elementos, como edificios, árboles o personas incluyendo el propio edificio que se protege.
Para entender como funciona un pararrayos, se resume cómo se presenta el campo eléctrico de alta tensión, llamado también sombra eléctrica.

El rayo
Es la reacción eléctrica causada por la saturación de cargas electrostáticas que se generan y acumulan progresivamente en las nubes durante la activacióndel fenómeno eléctrico de una tormenta. Cuando la diferencia de potencial entre la nube y la tierra aumenta a valores suficientes (del orden de 10 ... 45 kV) la energía electrostática acumulada en la nube es capaz de atravesar la poco conductora atmósfera, y se convierte en una descarga de energía electromagnética (el relámpago visible y la interferencia de ruido), energía acústica (trueno) y,finalmente, calor, fenómeno que se produce en unas fracciones de segundo.

El fenómeno rayo se representa aleatoriamente entre nube-nube, nube-tierra o tierra-nube a partir de un potencial eléctrico (10/45 kV), entre dos puntos o zonas de influencia de diferente polaridad y distinto potencial, para compensar las cargas.
Lógicamente la descarga busca el camino más corto (de menor resistenciaeléctrica) entre nube y tierra y de ahí que generalmente los rayos caigan sobre los puntos sobresalientes de la tierra (cerros, árboles, torres,...).

A partir de uno de ellos se dio cuenta del denominado “efecto punta”. Este efecto hace referencia a que las cargas presentes en torno a un conductor no se distribuyen de modo uniforme, sino que se juntan en las partes más afiladas y puntiagudas de éste.Sentido de la descarga del rayo.

Es, generalmente, un 80 por ciento de la nube a la tierra (rayos negativos); el 10 por ciento son descargas ascendentes de tierra a nube (rayos positivos), y el resto se presentan entre nube y nube o dentro de la misma nube. Las descargas de los rayos positivos suelen ser de mayor intensidad y más destructivos que los negativos.

No se puede garantizar lazona de impacto del rayo, una vez formado. La trayectoria del rayo puede ser caótica, siempre predominarán los ambientes eléctricos cargados, aunque los estudios del campo eléctrico atmosférico en tierra determinan que la distribución de cargas en tierra no es estática, sino dinámica, al formarse y generar aleatoriamente chispas en diferentes puntos geográficos dentro de la trayectoria de la sombraeléctrica, la intensidad y situación del campo eléctrico cambia radicalmente pudiendo generar impactos de rayos laterales, con trayectorias laterales de más de 17 km entre los dos puntos de contacto.

Ejemplos de valores de la resistencia de la tierra en funcion del terreno.
Valores medios en Ω:
Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes compactos y húmedos 50 Terrenos cultivables poco...