¿Cómo funciona un pararrayos?

¿Cómo funciona un pararrayos?

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Los pararrayos se encargan de transportar la carga electrica del rayo hacia el interior de la tierra

Definición de pararrayos

“Es un objeto realmente simple – compuesto por un barra de metal con la terminación superior en punta,unida al tejado de un edificio con el objetivo de trasladar las sobrecargas eléctricas a la tierra.”

 

Los pararrayos fueron desarrollados, originalmente, por Benjamin Franklin. Esta varilla podría tener un diámetro de 2 centímetros (una pulgada). Se conecta a un gran trozo de alambre cubierto de cobre o aluminio, que también tiene una pulgada de diámetro. El alambre está conectado a una rejilla conductora, enterrada en el suelo de las inmediaciones.

 

¿Cómo funciona el pararrayos?

A menudo, el propósito de los pararrayos es incomprendido. Muchas personas creen que la función de los pararrayos es “atraer” los rayos. Sin embargo, la realidad es que proporcionan una vía de resistencia directa al suelo que puede ser utilizada para conducir las grandes corrientes eléctricas cuando se producen caídas de rayos. Si esto sucede, el sistema se asegura de llevar la corriente eléctrica dañina lejos de la estructura hacia el suelo seguro.

Funcionamiento de como dos tipos diferentes de pararrayos dirigen el choque electrico hacia el suelo. Fuente: geocities.ws
Funcionamiento de como dos tipos diferentes de pararrayos dirigen el choque electrico hacia el suelo. Fuente: geocities.ws

 

El sistema tiene la habilidad de manejar gran cantidad de energía eléctrica asociada con los rayos. Si por desgracia, el rayo contacta con un material que no es buen conductor, sufrirá daños por calor masiva. El sistema del pararrayos es un excelente conductor, lo que permite que la corriente fluya hacia el suelo sin causar ningún daño.

 

El rayo puede “saltar a su alrededor” cuando cae sobre la tierra. Este “salto” es asociado con el potencial eléctrico del objetivo golpeado con respeto al potencial de la Tierra. El rayo puede chocar contra alguna superficie u objeto y después “buscar” una vía de menor resistencia para saltar alrededor de los objetos cercanos que proporcionan una mejor vía hacia el suelo. Si el rayo se produce cerca de un sistema de pararrayos, este tendrá una resistencia baja por lo que podrá recibir un “salto”, dirigiendo la corriente hacia el suelo antes de que pueda causar más desperfectos.

 

Como puedes ver, el propósito de los pararrayos no es atraer los rayos – proporcionan una opción segura ante la amenaza de tormentas y el control de los rayos. Si la estructura en la que te encuentras e intentas proteger es abierta y amplia, deberás crear un sistema de protección que contenga un pararrayos muy alto. Debe ser más grande que la estructura. Si el área se encuentra dentro de un campo eléctrico fuerte, la altura de este aparato puede ser fundamentar para ayudar a disiparlo.

 

Nubes con carga eléctrica

Las nubes estan formadas por gotas de agua e hielo suspendidas en su interior
Las nubes estan formadas por gotas de agua e hielo suspendidas en su interior

 

En una tormenta eléctrica, las nubes están cargadas como si fueran capacitadores gigantes en el cielo. La porción superior es positiva, mientras que porción inferior es negativa. Cómo las nubes pueden adquirir esta carga es una discusión que sigue hoy en día abierta dentro de la comunidad científica. Sin embargo, la siguiente descripción proporciona una explicación plausible ante este fenómeno.

 

Durante el proceso del ciclo del agua, la humedad puede acumularse en la atmósfera. Esta acumulación es lo que nosotros vemos como nubes. De forma interesante, las nubes pueden contener millones y millones de gotas de agua y hielo, suspendidas en el aire. A medida que el proceso de evaporación y condensación continúa, estas gotas chocan con otro tipo de humedad que está en el proceso de condensación, a medida que suben.

 

La humedad que sube puede colisionar con el hielo que está preparado para descender hacia la tierra o estar situado en la porción baja de la nube. La importancia de estas colisiones se centra en que los electrones son derribados de la humedad ascendente. Por esto, se produce la separación de la carga, quedando los electrones negativos en la porción más baja de la nube.
Las nubes cuentan con carga positiva en la parte superior y negativa en la zona inferior
Las nubes cuentan con carga positiva en la parte superior y negativa en la zona inferior

 

Mientras tanto, la humedad ascendente que ha perdido los electrones, transporta carga positiva hacia la parte superior de la nube. Más allá de las colisiones, la congelación también juega un papel importante. A medida que se asciende en la atmósfera la temperatura es cada vez más fría, por lo que las regiones superiores comienzan a congelarse. La parte congelada se vuelve negativa mientras que la descongelada se vuelve positiva. Llegados a este punto, las corrientes de aire, son las encargadas de mover las gotas de agua cargadas de forma positiva hacia la parte más alta de la nube. La porción congelada restante, probablemente, caerá hacia la parte inferior de la nube o continuará hacia el suelo.

 

Combinando las colisiones con el congelado, podemos llegar a entender cómo una nube puede adquirir la separación de la carga, requerida para que se produzcas los rayos eléctricos.

 

Cuando hay una separación en la carga de una nube, existe un campo magnético. Su fuerza o intensidad está directamente relacionada con la cantidad de carga reunida en la nube. Como las colisiones y el congelado se producen de forma continua y las cargas de la parte superior e inferior se van incrementando poco a poco, el campo eléctrico se vuelve cada vez más y más intenso – tan intenso que los electrones de la superficie de la tierra los repelen constantemente debido a la carga negativa de su parte inferior. Esta repulsión de los electrones origina que la superficie de la tierra adquiera una carga fuertemente positiva.

 

Tipos de rayos más conocidos

Ejemplo de rayo bifurcado, uno de los tipos que se produce en el cielo y va hacia la tierra
Ejemplo de rayo bifurcado, uno de los tipos que se produce en el cielo y va hacia la tierra

 

1.De la nube hacia la tierra – Comentado anteriormente. Es uno de los rayos más conocido y por lo tanto uno de los más comunes. Se encuentra en las nubes conocidas como cumulonimbos y cae hacia la tierra. Existen tres tipos.

  • Rayo perla – Su característica distintiva es que genera una serie de intersecciones en cadena muy brillantes y de gran duración.
  • Rayo Staccato – Es similar a un flash, por lo que su duración es muy corta, rápida y su luz es muy brillante.
  • Rayo bifurcado –Tiene una duración mayor que el rayo Staccato y muestra ramificaciones cuando se extiende sobre el cielo.

 

2.De la tierra hacia la nube – Es igual que el de arriba con la excepción de que un objeto alto, ligado a la tierra inicia el golpe hacia la nube. Puede ser considerado uno de los rayos más raros, ya que es ascendente y se dirige hacia una nube cumulonimbos. Se produce cuando en el aire hay iones cargados negativamente, mientras que la nube se encuentra cargada de forma positiva.

 

3.De nube a nube – utiliza los mismos mecanismos exceptuando que el golpe viaja de una nube hacia otra. Son conocidos con el nombre de rayos inter-nubes, aunque también puede suceder dentro de una misma nube, conociendo este fenómeno como intra-nube. Este se produce cuando dentro de ella existen zonas con distintos potenciales eléctricos.

 

Fuentes:

https://es.wikipedia.org/wiki/Pararrayos

http://www.ingesco.com/es/productos/proteccion-externa/proteccion-activa

http://www.imn.ac.cr/educacion/tormentas.html

 

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