Pararrayos. Protección contra el rayo en edificios.

Pararrayos.
.Protección contra el rayo en edificios

Por Terrell Croft

    El rayo destruye aproximadamente  más 10.000.000 de dólares de valor de la propiedad cada año en Estados Unidos, en gran parte en las granjas. La Oficina de Normativas de los Estados Unidos estima que la pérdida anual es de $ 8.000.000, pero es probable que sea ésta una valoración conservadora.

El rayo cayendo en una casa.

       Ahora, se puede demostrar a partir de las estadísticas de recomendaciones, que los edificios científicamente bien equipados con protección contra rayos, son rara vez, o nunca, dañados por el rayo. Las estadísticas fiables indican que los pararrayos, incluso los construídos a medida, que se instalan normalmente (y no siempre se disponen de los más eficaces) previenen al menos el 90 por ciento de los daños causados ​​por rayos. Los pararrayos, por lo que el reporte de la Oficina de Normativas afirma, reducen el riesgo de incendio por rayo hasta el 99 por ciento, en el caso de los graneros. Para toda persona que posea, o que espera una propiedad, he aquí algunos conocimientos prácticos sobre este importante tema, tal como se expone brevemente en este artículo. 

Una casa destruída por el rayo.

    Contrariamente a la impresión general, para instalar un sistema de pararrayos que sea el más eficaz, no se requieren conocimientos especiales y experiencia. Cualquier varilla de pararrayos colocado sobre una estructura, a condición de que un extremo esté conectado con la tierra, proporciona algo de protección, pero el objetivo es obtener la máxima protección con material comprado con un coste razonable.

    El moderno pararrayos eficaz es en gran parte el resultado de la experiencia práctica, ya que es aparentemente imposible reproducir en los laboratorios actuales las condiciones reales con las cantidades enormes de electricidad que participan en un rayo. En los dispositivos y en la instalación de un sistema de pararrayos la sencillez es deseable, y las consideraciones mecánicas son casi, si no del todo, tan importantes como las características eléctricas. Algunos de los términos utilizados se indican gráficamente en las figuras 1 y 2. Un terminal aéreo o barra (pararrayos propiamente dicho), una punta que constituye la extremidad superior de dicha barra, el conductor, por lo general una interconexión de cable o varilla de las barras y uniéndolos con las conexiones de tierra, las conexiones de tierra, y otras partes, se muestran allí.



Fig. 1. Protección de una casita de campo contra el rayo.

    Si el hierro o el cobre se deben utilizar en las porciones conductoras de una instalación de pararrayos, ha sido una cuestión muy debatida. A la luz de la experiencia hasta la fecha, se pueden sacar las siguientes conclusiones: eléctricamente, uno puede ser tan bueno como el otro. Con cualquiera de esos metales, los conductores deben ser lo sufientemente gruesos —y en los otros componentes del sistema que pueden llevar la corriente eléctrica en el momento de la caída de un rayo— para asegurar que no se fundan.

Fig. 2. Detalles de una instalación en un tejado con barras cortas y una típica barra más larga.

    Debido al hecho de que el hierro no es tan buen conductor eléctrico como el cobre, es necesario, desde un punto de vista eléctrico, utilizar un conductor más pesado si está hecho de hierro que si es de cobre. El cobre resiste la acción de la intemperie mucho mejor que el hierro o acero comercial, y tiene, en prácticamente todas las condiciones, una vida casi indefinida. El hierro y el acero del comercio tienen, hablando relativamente, una vida corta. En ciertos casos, donde las barras y conductores del pararrayos se han instalado en climas secos, o donde el aire es puro, o en los que se han mantenido pintados, a menudo han durado muchos años. Desde el punto de vista de la protección temporal, no hay mucha diferencia que el hierro o acero que se utilice para el varillaje y los conductores, siempre que se use suficiente. Una instalación integralmente de hierro, correctamente dispuesta, brindará una protección mucho más eficaz que una instalación  de cobre aplicada sin tener en cuenta los hechos físicos. Además de endeble, de peso ligero y con excelente conductibilidad eléctrica, el cable de cobre de un pararrayos comprende alambres de diámetro muy pequeño, y posiblemente no sea tan bueno como un conductor de alambre pesado, porque el cobre es frágil y es probable que se rompa mecánicamente. Es posible que, desde este punto de vista, el hierro durase más que el cobre.
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    Cobreado o enchapado en cobre, el pararrayos de hierro y sus accesorios de pueden distinguir fácilmente de los de cobre sólido; pero a menos de que uno esté familiarizado con la característica de los metales, el engaño puede ser difícil de detectar mediante inspección superficial. Probar el material por la atracción de un pequeño imán permanente, el cual no atraen a cualquiera de los metales comunes excepto el hierro y el acero. Si el imán se adhiere al metal, que parece ser de cobre o de latón, es una evidencia segura de que el revestimiento de cobre o de latón está ocultando un núcleo de hierro o de acero. El imán atraerá a través del engañoso enchapado o cubierta de cobre.
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     Si debe o no debe la parte conductora del pararrayos estar aislada de un edificio, se responde imparcialmente por este hecho: Ahora sólo unos pocos de los fabricantes de materiales de pararrayos recomiendan y suministran aisladores para los conductores. Desde el punto de vista físico, los aisladores son indeseables para aislar los conductores del edificio, y la gran mayoría de los fabricantes confiables de pararrayos suspendió el uso de aisladores desde hace mucho tiempo (*). Sin embargo, es probable que los aisladores diminutos, tal como los que se instalan, son casi ineficaces como aislantes, en particular cuando están sucios o húmedos.

Fig. 3. Una instalación ideal de pararrayos: la estructura está totalmente enjaulada.

    Éstos son en ciertos casos la causa de las descargas laterales inductivas, porque pueden impedir que todas las partes y contenidos de las construcción alcancen rápidamente el mismo potencial eléctrico que el conductor del pararrayos.

Figs. 4, 5 y 6. Instalación típica en varios edificios; el objetivo es la máxima protección con mínimo material usado de forma razonable.

    La instalación de pararrayos ideal sería una jaula metálica que rodee la estructura. La jaula debe estar conectada eléctricamente a la tierra y rematada con puntas metálicas, como se muestra en la figura 3. En la práctica, las instalaciones no se hacen de esta manera, excepto cuando deben ser protegidos polvorines, depósitos de combustible y estructuras similares. Los métodos más económicos proporcionan una protección, aunque posiblemente no muestren ser las más adecuadas. El problema práctico en el diseño de la protección de un edificio consiste en usar la cantidad mínima de material que proporcione la protección máxima; y de manera que se aproxime a la disposición ideal de la jaula conectada a la tierra de la figura 3. Las figuras 4, 5 y 6 ilustran ejemplos de instalaciones típicas.
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    El conductor debe ser preferiblemente de cobre. Puede ser de sección redonda, plana, tubular o de estrella, y sólida o tejida a partir de alambres en forma de cable, siempre que posea suficiente resistencia mecánica y conductividad. El cable trenzado es mecánicamente más deseable que una disposición tubular, y probablemente presenta la mejor forma para pararrayos. No hay ninguna objeción válida práctica contra un conductor sólido, excepto que es difícil de manejar y de instalar. Normalmente deben ser fabricados y enviados en longitudes relativamente cortas que son unidas en el trabajo para formar el conductor completo. Los empalmes son indeseables; si se puede evitar, mucho mejor. Si se utiliza un conductor trenzado, sus alambres deben ser inferiores a 0,04 pulgadas de diámetro. En cambio, si los alambres son demasiado delgados, el conductor será mecánicamente débil. No hay ninguna razón para creer que el rayo se desplaza en forma de espiral; por consiguiente, un conductor retorcido no tienen ventajas en este sentido que el no retorcido.
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    Para fijar el conductor al edificio deben usarse grapas del mismo metal que el del conductor. Si dos metales diferentes se ponen en contacto, esto puede, en determinadas condiciones, causar una acción electrolítica entre ellos, lo cual hace que se coma uno de los metales en el punto de su contacto. Se usan abrazaderas para soportar cables conductores redondos. Elementos de fijación especialmente diseñados se utilizan cuando el conductor no es de sección transversal circular. Como propuesta general, el conductor debe ser apoyado por lo menos cada dos pies y medio en los tramos horizontales. Un conductor nunca debe ser atravesado con clavos, ni colocado torcido ni doblado en ángulo agudo, sobre todo si se trata de un cable. Tal tratamiento ciertamente puede romper algunos de los filamentos.||

    Revista «Mecánica popular».

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     Figuras (inscripciones de izquierda a derecha y de arriba abajo). 1: puntas, terminales aéreos (barras), conductor de caballete, conexiones de terminales, abrazaderas de apoyo, conductores, tubo protector, conexión a tierra.

    2: terminales aéreos (barras), puntas hechas de cobre, conductor de cobre, tubo de cobre, conductor protegido, trípode de hierro galvanizado, cable conductor del pararrayos.

    3: terminales aéreos (barras), conexión, conductores,  edificio, terminales de tierra.

    4, 5 y 6: conexión a la lámina o chapa del techo, terminales aéreos (barras), conexión al alero, conexión al alero y canalón, lámina o chapa del techo, conductores, terminales de tierra, caño de desagüe.

    (*) En muchos países se usan aisladores de loza o de porcelana, no porque sea conveniente aislar el conductor del edificio, sino para que el cobre del conductor no toque las grapas o abrazaderas que sujeta a éste, por ser dichas grapas de un metal distinto. Para la toma de tierra, se toma una pica o jabalina de acero cobreado de 15 mm. de diámetro y se clava en tierra húmeda tres metros de profundidad; esto para cada una de las conexiones a tierra. Si en la casa se coloca un solo pararrayos o barra, la pica debe clavarse a unos seis metros de profundidad.—Sherlock.

Véase también:
Qué hacer cuando cae un rayo.