Campos Electromagneticos

1.¿Cómo funciona un pararrayos y cuáles tipos hay?

Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando el aire para excitar, llamar y conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones. Este artilugio fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin. Este primer pararrayos se conoce como "pararrayos Franklin", en homenaje a suinventor.

TIPOS DE PARARRAYOS
Pararrayos desionizador de carga electrostática
A partir del 2002 se desarrolla y patenta el pararrayos desionizador de carga electrostática. Algunos autores4aseguran que gracias a su diseño anula el campo eléctrico en las estructuras, inhibiendo por tanto la formación del rayo en la zona que se protege al adelantarse al proceso de formación del rayo, para debilitarel campo eléctrico presente, en débiles corrientes que se fugan a la toma de tierra evitando posibles impactos de rayos en las estructuras. Otros autores afirman que su presencia no constituye una protección distinta a la otorgada por un pararrayos convencional.5 Al respecto se ha afirmado que:
"no hay evidencia teórica ni experimental que sustente la posibilidad de impedir la formación del rayoni de extender la zona de protección más allá de un captor convencional”6
Pararrayos con dispositivo de cebado
Un pararrayos con dispositivo de cebado es un pararrayos que incorpora un dispositivo de cebado (PDC), electrónico o no, que garantiza una mayor altura del punto de impacto del rayo, aumentando así, el área de cobertura y facilitando la protección de grandes áreas, simplificando yreduciendo costes de instalación.
Su funcionamiento se basa en el siguiente proceso:
Cuando se dan las condiciones atmosféricas para la formación de nubes con carga eléctrica (cumulonimbos), el gradiente atmosférico aumenta de una forma rápida, creando un campo eléctrico de miles de V/m, entre nube y tierra. Durante este proceso, el sistema PDC capta y almacena la energía de la atmósfera en suinterior. El cabezal emite un trazador ascendente en forma de impulso de alta frecuencia a partir de la energía almacenada, cuando el control de carga detecta que está próxima la caída de un rayo (valor de tensión cercano al de ruptura del gradiente de la atmósfera). Mediante el trazador ascendente, se facilita un camino ionizado de baja impedancia para la descarga hacia tierra de la energía almacenadaen la nube, a través del conductor bajante de la instalación, neutralizando el potencial de tierra.
El nivel de protección está relacionado con la eficiencia requerida para que un sistema de protección contra el rayo intercepte las descargas sin riesgo para las personas, estructura e instalaciones. Indica la eficacia del sistema de protección dentro del volumen a proteger.


2. ¿Quéprincipios y leyes de la electrostática se aplican en el diseño y elaboración
de un pararrayos? Justificar y ejemplificar cada propuesta.

Estructura y funcionamiento


Esquema de la estructura y el funcionamiento de un pararrayos.
Las instalaciones de pararrayos consisten en un mástil metálico (acero inoxidable, aluminio, cobre o acero), con un cabezal captador. El cabezal tiene muchas formas enfunción de su primer funcionamiento: puede ser en punta, multipuntas, semiesférico o esférico y debe sobresalir por encima de las partes más altas del edificio. El cabezal está unido a una toma de tierra eléctrica por medio un cable de cobre conductor. La toma de tierra se construye mediante picas de metal que hacen las funciones de electrodos en referencia al terreno o mediante placas de metalconductoras también enterradas. 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. Las instalaciones de pararrayos se regulan en cada país por guías de recomendación o normas.
El objetivo principal de estos sistemas es reducir...