Pararrayos

Pararrayos

Un rayo golpeando el pararrayos de la CN Tower en Toronto, Canadá.

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. Fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin. El primer modelo se conoce como «pararrayos Franklin», en homenaje a su inventor.

Historia

En 1749 Benjamín Franklin inició sus experimentos sobre la electricidad; defendió la hipótesis de que las tormentas son un fenómeno eléctrico y propuso un método efectivo para demostrarlo. En 1749 inventó el pararrayos en las Américas y quizás, independientemente, también fue inventado por Prokop Diviš en Europa en 1754.

La Torre inclinada de Nevyansk coronada por una barra metálica y puesta a tierra con un complejo sistema de barras de refuerzo.

«Maquina meteorológica», inventada por Václav Prokop Diviš, que funcionaba como un pararrayos.

El artículo más antiguo de Franklin acerca de la electricidad

En 1752 Franklin publicó en Londres, en su famoso almanaque (Poor Richard’s Almanack), una aplicación donde propuso la idea de utilizar varillas de acero en punta, sobre los tejados, para protegerse de la caída de los rayos. Su teoría se ensayó en Inglaterra y Francia antes incluso de que él mismo ejecutara su famoso experimento con una cometa en 1752. Inventó el pararrayos y presentó la llamada teoría del fluido único para explicar los dos tipos de electricidad atmosférica, la positiva y negativa.

A partir de entonces nacieron los pararrayos que, contrariamente a lo que indica su nombre, se diseñaron para excitar y atraer la descarga y luego conducirla hacia un lugar donde no ocasione daños. La confianza de protección era tan grande en la sociedad que, inconscientemente, no contemplaban sus riesgos, e incluso llegaron a diseñarse estéticos paraguas con pararrayos incorporado.

En 1753, el ruso Georg Wilhelm Richmann siguió las investigaciones de Franklin para verificar el efecto de protección, pero en su investigación un impacto de rayo lo fulminó cuando éste fue excitado y atraído por el pararrayos, y recibió una descarga eléctrica mortal cuando manipulaba parte de la instalación del pararrayos.

En 1919 Nikola Tesla definió correctamente el principio de funcionamiento del pararrayos, y rebatió las teorías y la técnica de Benjamín Franklin y su patente. Desde entonces, la industria del pararrayos ha evolucionado y se fabrican modelos de distinto diseño, como pararrayos de punta simple, pararrayos con multipuntas o pararrayos con punta electrónica, pero todos con el mismo principio físico de funcionamiento: ionizar el aire a partir de un campo eléctrico natural generado en el suelo por la tormenta, con el principio de excitar y capturar el rayo en la zona que se desea proteger. Una instalación de pararrayos está compuesta, básicamente, de tres elementos: un electrodo captador (pararrayos), una toma de tierra eléctrica y un cable eléctrico para conducir la corriente del rayo, desde el pararrayos a la toma de tierra.

Historia

Un artefacto para la acumulación de electricidad la había desarrollado Pieter van Musschenbroek consistente en dos armaduras metálicas, una recubriendo el interior de un frasco y la otra el exterior. Se llamaba botella de Lyden (nombre de la universidad donde se desarrolló).

Ewald Von Kleist, físico alemán, trabajando con un dispositivo semejante desarrollado por él recibió una descarga tal que declaró no querer volver a tener semejante experiencia ni aunque le ofrecieran ser el rey de Francia. Entonces abandonó definitivamente su invento.

Benjamin Franklin observó una descarga producida por esta botella: era una chispa y un chasquido con una increíble semejanza a un rayo y el trueno, solo que a menor escala.

¿Podía el cielo y la tierra comportarse como una botella de Leyden que se descarga a través de los rayos? Para averiguarlo planeó un experimento. Remontó un barrilete en una tormenta. El hilo mojado para conducir la electricidad, el barrilete con una punta metálica y una llave cerca del extremo que sostenía Franklin. El sujetaba todo con un tramo de hilo seco.

La llave se cargó eléctricamente y soltaba chispas al acercársele la mano. Las fibras del hilo se erizaban por la estática, y hasta pudo cargar así una botella de Lyden. No había caído ningún rayo sobre la cometa, sino que manifestaba una corriente, fruto de la diferencia de tensión entre el cielo y la tierra. Había demostrado que tanto las descargas que se producían en una botella de Lyden como las de una tormenta eran fenómenos de la misma naturaleza.

En 1752 Benjamin Franklin publicó en su famoso Almanaque del Pobre Richard (Poor Richard´s Alamnac) una aplicación interesante para este fenómeno. Propuso la idea de utilizar el efecto punta (que descargaba rápidamente una botella de Lyden) para protegernos de la caída de los rayos. Nacía así el pararrayos.

Al año siguiente (1753) el ruso Georg Wilhem Richmann, trabajó sobre la idea de Franklin disponiendo una varilla para la captura de rayos. Pero no fue tan afortunado como su colega norteamericano (Benjamin Franklin) y murió al recibir una descarga. Es el riesgo de los que exploran en el límite de lo conocido.

Efecto punta

Las cargas alrededor de un conductor no se distribuyen uniformemente. Se acumulan más en las partes más afiladas, y si se trata de curvas, se agrupan del lado convexo y en mayor cantidad cuanto más cerrada la curva.

Esta propiedad fue aprovechada por Benjamin Franklin para diseñar su pararrayos. Usando puntas se logra acumular rápidamente la carga, y éstas al apiñarse tanto vencen con facilidad la resistencia del aire. Estando tan juntas se rechazan unas a otras y entonces salen disparadas.

Si se carga estáticamente un clavo o aguja, las cargas se escaparán por la punta, y lo harán tan violentamente que generarán una especie de viento llamado viento eléctrico, capaz de mover la llama de una vela o hacer volar polvo de tiza. Ese viento no es más que una fuga de cargas.

El primer pararrayos

Benjamin Franklin

Hace 250 años, durante una tormenta, un hombre desafió a la lluvia y salió a campo abierto. Llevaba una cometa que en su cola tenía amarrada una pequeña llave de metal.

La cometa comenzó a volar entre las sombras y la lluvia. Instantes después se escuchó un terrible trueno. El hombre vio cómo un resplandor intersectaba la llave atada en la cola de la cometa. El experimento demostraba que el metal

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