Teoría básica de pararrayos.

Un pararrayos es un dispositivo de protección externa instalado en el punto más alto de una estructura o edificio, diseñado para atraer y redirigir los impactos de rayos, evitando así que estos impacten de manera descontrolada en zonas sensibles o sobre seres vivos. Los pararrayos se componen de materiales conductores y generalmente presentan una punta sobresaliente, donde se produce el impacto de la descarga durante una tormenta eléctrica. Los diferentes tipos de pararrayos disponibles ofrecen soluciones adaptadas a diversos escenarios, según las necesidades y características de cada instalación.

La instalación completa de un pararrayos forma parte de lo que se denomina Sistema de Protección contra Rayos (SPR). Este sistema se compone principalmente de:

1. Sistema de Captación (el propio pararrayos): Actúa como receptor de la descarga eléctrica.
2. Conductores de Bajada: Canales metálicos que redirigen la corriente del rayo desde el pararrayos hasta el suelo de manera segura.
3. Sistema de Puesta a Tierra: Dispositivo que disipa la energía de la descarga en el suelo, evitando así daños a las estructuras o personas cercanas.

Efectos de los Rayos

Cuando un rayo impacta una estructura, puede generar efectos térmicos y fisiológicos peligrosos:

1. Efectos Térmicos: La corriente del rayo puede alcanzar temperaturas de hasta 20,000°C, causando graves daños a superficies impactadas. En un entorno urbano, esto puede producir incendios en estructuras o destruir componentes metálicos. En superficies naturales, como árboles, puede provocar incendios forestales.
2. Efectos Fisiológicos: Para los seres vivos, los rayos representan un riesgo por las "tensiones de paso y contacto". Estas tensiones surgen cuando una descarga se propaga a través del suelo, pudiendo causar paros cardíacos o lesiones graves.

Los rayos también presentan dos efectos característicos: el relámpago, una descarga luminosa debido a la circulación de altas corrientes (hasta 200 kA), y el trueno, un efecto sonoro causado por la expansión súbita del aire al calentarse rápidamente.

Funcionamiento del Pararrayos

El pararrayos actúa como terminal aéreo para proteger una estructura de impactos directos de rayos. Se instala en la parte más alta de la estructura, donde capta la descarga y la canaliza de manera segura hacia la tierra. Su diseño generalmente consta de una punta metálica y un cuerpo conductor, conectados mediante una red conductora a un sistema de toma de tierra de baja impedancia, que permite disipar la descarga de manera efectiva. Para instalaciones adecuadas, se recomienda que la toma de tierra tenga una impedancia inferior a 10 Ω.

Proceso de Descarga en Tormentas

Durante una tormenta, se crea una diferencia de potencial significativa entre la nube y el suelo debido a la acumulación de cargas eléctricas en ambas zonas. Esta diferencia de potencial es lo que genera el "líder descendente" del rayo, una serie de descargas sucesivas que se abren camino a través del aire, superando la resistencia dieléctrica de este.

En respuesta, el pararrayos genera un "trazador ascendente", una corriente de cargas de polaridad opuesta que se eleva para encontrarse con el líder descendente. Cuando ambos se encuentran, el pararrayos intercepta el rayo y lo redirige a tierra a través de sus conductores, evitando el impacto en zonas no deseadas y disipando la energía de manera controlada.

Ejemplos Visuales para Claridad

1. Diagrama de Instalación de Pararrayos: Una representación visual de un pararrayos montado en la cima de una estructura, mostrando la conexión a través de los conductores de bajada hasta la puesta a tierra. Esta imagen puede incluir detalles sobre la disposición de los componentes y la estructura de conexión para disipar la descarga.
2. Simulación de Impacto de Rayo: Una ilustración de un rayo alcanzando la punta del pararrayos y el flujo de la descarga a través de los conductores de bajada hasta el sistema de puesta a tierra. Esto ayuda a visualizar cómo el pararrayos protege la estructura y redirige la corriente a tierra.
3. Esquema de Efectos del Rayo: Representación de los efectos térmicos y fisiológicos de los rayos sobre diferentes superficies y seres vivos, ejemplificando la importancia de la protección contra rayos en áreas densamente pobladas o con alta sensibilidad.

El pararrayos es un componente esencial en cualquier sistema de protección contra rayos, ya que capta y redirige la energía de las descargas, protegiendo estructuras y seres vivos de los efectos devastadores de los rayos. Una correcta instalación y mantenimiento del sistema, asegurando una conexión a tierra de baja impedancia, es clave para garantizar una protección efectiva.