Protecciones contra descargas atmosféricas

DESCARGAS ATMOSFÉRICAS. Introducción. Los rayos desde la mitología han sido temidos como una descarga atmosférica de origen supernatural: la gran arma de los dioses. Para los griegos los rayos eran lanzados por Zeus. Para los vikingos los rayos eran producidos por Thor, quien golpeaba su martillo sobre un yunque mientras se desplazaba en su carro guerrero a través de las nubes. En oriente, lasestatuas antiguas de Buda muestran un rayo con flechas en ambos extremos. Los indígenas de América del Norte creían que los rayos eran plumas voladoras de un místico pájaro tronador, cuyo aleteo producía el sonido del trueno. En la actualidad los científicos utilizan procedimientos experimentales y conceptos intuitivos para explicar el fenómeno del rayo. Benjamín Franklin fue el primer científico enestudiar el rayo. Con anterioridad se conocía que las cargas eléctricas positivas y negativas podían separarse y almacenarse en primitivos capacitores, con los cuales pudieron generarse y observarse chispas. Franklin notó similitud entre las chispas de laboratorio y el rayo, llegando a la conclusión que el rayo es de naturaleza eléctrica, por lo tanto las nubes están cargadas eléctricamente. Endistintos experimentos observó que desde una nube cargada eléctricamente pueden saltar chispas hacia una barra de acero conectada a tierra. También demostró que las nubes generalmente están cargadas negativamente en su parte inferior. Como las partículas de las nubes están en permanente movimiento, interactuando entre ellas y generan colisiones intercambiando energía, adquiriendo las más pequeñascargas positivas y la de mayor tamaño cargas negativas, estas partículas debido a la gravedad tienden a separarse quedando la nube con cargas positivas en su parte superior y con cargas negativas en su inferior. Esta separación de cargas produce enormes potenciales eléctricos entre nubes o entre nube y tierra. Esto puede llegar a millones de voltios y eventualmente ante la ruptura de la resistenciadieléctrica del aire de produce la descarga. El rayo está compuesto de una serie de impulsos unidireccionales aperiódicos con un promedio de 4, pudiendo llegar a un máximo de 10. El largo y la duración de cada rayo es variable, pero oscila alrededor de 30 mS. La energía pico promedio de los pulsos es de 1000 Watts. El sonido es generado por calentamiento de la atmósfera por la descarga eléctricaen el orden de los 20.000 ºC (3 veces la temperatura de la superficie del sol). Esto comprime el aire circundante del canal del rayo produciendo un choque de ondas, descomponiéndose en una onda acústica que se propaga fuera del canal del rayo. La luz del rayo viaja a 186.000 millas/Segundo, alrededor de 1 millón de veces la velocidad del sonido. Tipos de descargas atmosféricas.

Las descargasatmosféricas se producen al superar el gradiente de potencial, existente entre los centros de cargas de distinta polaridad, los 10 KV/cm, valor de la rigidez dieléctrica del aire que al romperse deja un camino de menor resistencia a través de la atmósfera. Descarga nube-tierra. Es el más dañino y peligroso de los rayos. Debido a las cargas positivas acumuladas en la superficie terrestre se produceun gradiente de potencial entre la tierra y el centro de cargas negativas en la parte inferior de las nube. Al producirse la descarga hay una cesión mayoritaria de cargas negativas a la tierra. También hay una entrega de cargas positivas pero de menor cuantía. Descarga dentro de la nube. Ocurre entre centros de cargas opuestas dentro de la misma nube. Este proceso tiene lugar dentro de la nube yse ve desde el exterior como un brillo difuso. Sin embargo la descarga puede salir fuera de los límites de la nube observándose un brillo similar al de una descarga nube-tierra. La relación de los rayos nube-tierra y dentro de la nube pueden variar significativamente de una tormenta a otra. Tormentas con mayor desarrollo vertical pueden producir casi exclusivamente rayos dentro de la nube....