Pararrayos

1. ¿Como funciona un pararrayos y cuales tipos hay?

El origen del pararrayos proviene de los experimentos de Benjamín Franklin, realizados a mediados de siglo XVIII. 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. De este modo, si un objeto puntiagudo es sometido a una fuerte descarga eléctrica como la que se genera con el rayo proveniente de una nube de tormenta, entonces la carga se acumulará, sobretodo, en las partes puntiagudas del objeto. Este principio fue utilizado por Benjamín Franklin para la construcción del primer pararrayos funcional.

Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es no atraer sino repeler un rayo desonizando el aire y conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a construcciones o personas

Tipos de pararrayos:

Sea cual sea la forma ó tecnología utilizada, todos los pararrayos tienen la misma finalidad: ofrecer al rayo un camino hacia tierra de menor resistencia que si atravesara la estructura del edificio.

Tipo ión-corona solar: Este tipo de pararrayos incorpora un dispositivo eléctrico de generación de iones de forma permanente, constituyendo la mejor alternativa a los pararrayos atómicos. La energía necesaria para su funcionamiento suele proceder de fotocélulas.

De tipo piezoeléctrico: 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 (tales como las producidas por el viento durante un vendaval).

Para mejorar el comportamiento de los pararrayos de punta, puede usarse la técnica denominada "matriz de dispersión", que consiste en un conjunto de puntas simples o ionizadoras cuya misión es la de ofrecer multitud de puntos de descarga entre tierra y nube, así modo la repartir esa descarga de neutralización en una región mayor de modo que se reduce la aparición de puntos con distintos potenciales que favorezcan la aparición del rayo.

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

La electrostática es la parte del electromagnetismo que analiza, estudia, aplica, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio. Un campo eléctrico es una región en la cual una carga eléctrica es capaz de experimentar una fuerza eléctrica como consecuencia de otras cargas presentes en el lugar. Una carga eléctrica altera el espacio que la circunda, siendo la intensidad de esa alteración igual a la relación entre la fuerza eléctrica (F) sobre la carga de prueba (qo).

Durante el proceso de la tormenta se generan campos eléctricos de alta tensión entre nube y tierra. Las cargas se concentran en las puntas más predominantes a partir de una magnitud del campo eléctrico. Alrededor de la punta o electrodo aparece la ionización natural o efecto corona, resultado de la transferencia de energía. Este fenómeno es el principio de excitación para trazar un canal conductor que facilitará la descarga del fenómeno rayo (Leader).En función de la transferencia o intercambio de cargas, se pueden apreciar, en la punta del pararrayos, chispas diminutas en forma de luz, ruido audible a frito, radiofrecuencia, vibraciones del conductor, ozono y otros compuestos.

• Las nubes de tormenta tienen su base cargada negativamente, mientras que la región de tierra que se encuentra debajo de ellas, por efecto de inducción electroestática, presenta carga positiva.

• Las cargas negativas de la nube se repelen entre sí y son atraídas por las cargas positivas de la tierra.

• Puesto que el pararrayos está conectado a tierra, sus electrones son repelidos por los de la nube con lo que queda cargado positivamente al igual que la tierra bajo la nube.

• Por una parte, se produce una compensación del potencial eléctrico al ser atraídos esos iones del aire por parte de la nube, neutralizando en parte la carga. De esta forma se reduce el potencial nube-tierra hasta valores inferiores a los 10000 V que marcan el límite entre el comportamiento dieléctrico y el conductor del aire, y por tanto previenen la formación del rayo.

• Por otra, conducen al rayo a tierra ofreciéndole un camino de menor resistencia. Este camino lo formarán el pararrayos, el conducto de descarga y la toma de tierra.

3. Consultar y socializar las zonas nacionales y mundiales donde la ocurrencia de los rayos es mas frecuente y sugerir como protegernos.

El nivel Isoceráunico de un lugar es el número promedio de días al cabo del año en los que hay tormenta. Se considera día con tormenta a aquel en el que al menos se oye un trueno. Para crear mapas útiles como referencia sobre la probabilidad de caída de rayos, se acude al trazado de líneas isoceráunicas, que son aquellas que delimitan áreas territoriales con un mismo nivel ceráunico. Mientras una de las zonas más tormentosas de Europa se encuentra en los Alpes con promedios

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