Pararrayos

Atracción y Repulsión de Cargas

Eléctricas

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CURSO CAMPOS

ELECTROMAGNETICOS

TUTOR

ING: JORGE GUILLERMO YORY

ATRACCIÓN Y REPULSIÓN DE

CARGAS ELÉCTRICAS

GRUPO 299001_35

MILTON DHAVID VERGARA PEREZ

ANTONIO VALDELAMAR COD 92524778

EDGAR PEDROZA ARIAS COD. 91462067

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y ADISTANCIA “UNAD”

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍAS E INGENIERÍA

COLMBIA ABRIL DE 2013

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INTRODUCCION

Las descargas eléctricas atmosféricas o rayos son un fenómeno natural que varía

con el espacio y con el tiempo y no existen actualmente dispositivos tecnológicos

ni métodos capaces de evitarlos, pero sí de prevenirlos.

Los rayos impactan las estructuras o las acometidas de servicios domiciliarios

(energía, acueducto, telecomunicaciones) o caen cerca del suelo, son peligrosos

para las personas, para los hogares, afectando su contenido e instalaciones, al

igual que para los servicios domiciliarios. Por lo tanto debe ser considerada la

aplicación de medidas de protección contra rayos.

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OBJETIVOS

• Conocer los principios atmosféricos de los rayos.

• Conocimos el principio de funcionamiento de los diferentes tipos de

pararrayos.

• Repasar y comprender los principios que explican la electrostática.

• Identificar las aplicaciones básicas de estudio de la electrostática.

• Conocer la norma técnica colombiana de protecciones contra descargas

eléctricas atmosféricas. NTC 4552.

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

Funcionamiento

Los pararrayos, están compuestos por una barra metálica, normalmente de acero,

coronada por una punta de cobre o de platino colocada en la parte más alta del

edificio al que protegen. La barra está unida, mediante un cable conductor, a tierra (la

toma de tierra es la prolongación del conductor que se ramifica en el suelo, o placas

conductoras también enterradas, o bien un tubo sumergido en el agua de un pozo). En

principio, el radio de la zona de protección de un pararrayos es igual a su altura desde

el suelo, y evita los daños que puede provocar la caída de un rayo sobre otros

elementos, como edificios, árboles o personas.

En la punta del pararrayos aparecen intensas cargas positivas que crean iones positivos

que al ascender reducen la carga negativa de la tormenta eléctrica, al mismo tiempo

que atraen hacia abajo las cargas negativas. Cuando se produce la descarga eléctrica

tiende a seguir la línea de los iones hasta chocar con el pararrayos. La potente

corriente se desplaza por el cable y llega a tierra sin producir ningún daño.

Es por eso que los lugares más altos como antenas de radio, o edificios suelen

tener uno. Para así evitar que los rayos caigan en cualquier otro lado y provoquen

alguna desgracia.

El principio del funcionamiento de los pararrayos consiste en que la descarga

electrostática se produce con mayor facilidad, siguiendo un camino de menor

resistividad eléctrica, por lo cual un metal se convierte en un camino favorable al

paso de la corriente eléctrica. Los rayos caen también principalmente en los

objetos más elevados ya que su formación se favorece cuanto menor sea la

distancia entre la nube y la tierra.

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Tipos de Pararrayos

Pararrayos puntas simple Franklin (PSF)

Analicemos algunos principios básicos:

Características básicas. Son electrodos de acero o de materiales similares

acabados en una o varias puntas, denominados Punta simple Franklin, no tienen

ningún dispositivo electrónico ni fuente radioactiva. Su medida varía en función

del modelo de cada fabricante, algunos fabricantes colocan un sistema metálico

cerca de la punta para generar un efecto de condensador.

Su principio de funcionamiento. Durante el proceso de la tormenta se generan

campos eléctricos de alta tensión entre nube y tierra (1). Las cargas se concentran

en las puntas más predominantes a partir de una magnitud del campo eléctrico

(2). 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 (efecto corona 3). Este fenómeno arranca una serie de avalancha

electrónica por el efecto campo, un electrón ioniza un átomo produciendo un

segundo electrón, éste a su vez junto con el electrón original puede ionizar otros

átomos produciendo así una avalancha que aumenta exponencialmente. Las

colisiones no resultantes en un nuevo electrón provocan una excitación que deriva

en el fenómeno luminoso. A partir de ese momento, el aire cambia de

características gaseosas al límite de su ruptura dieléctrica (Trazador o canal

ionizado) (4). El rayo es el resultado de la saturación de cargas entre nube y tierra,

se encarga de transferir en un instante, parte de la energía acumulada; el proceso

puede repetirse varias veces.

El objetivo de estos pararrayos atrae-rayos es proteger las instalaciones del

impacto directo del rayo, excitando su carga y capturando su impacto para

conducir su potencial de alta tensión a la toma de tierra eléctrica.

Se conocen casos en los que parte del pararrayos ha desaparecido a causa del

impacto, que superó los 200.000 Amperios. Algunos estudios demuestran que

estos equipos no son eficaces.

Pararrayos con dispositivo de cebado (PDC)

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Analicemos algunos principios básicos.

Características básicas. Están formados por electrodos de acero o de materiales

similares acabados en una punta. Incorporan un sistema electrónico que genera un

avance teórico del trazador; otros incorporan un sistema piezoeléctrico que

genera un efecto similar. Los dos sistemas se caracterizan por anticiparse en el

tiempo en la captura del rayo, una vez que se produce la carga del dispositivo

electrónico de excitación (cebador). Las medidas de los cabezales varían en

función del modelo de cada fabricante. No incorporan ninguna fuente radioactiva.

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