III.- ¿NOS PODEMOS PROTEGER? PROTECCIÓN CONTRA RAYOS

A la hora de diseñar una instalación se debe considerar tres niveles básicos de protección:

Nos centraremos en el estudio del primer nivel de protección de rayos en el cual PROTOTAL introduce un innovador concepto con el inhibidor que evita el camino por donde se produce el rayo, eliminando la posibilidad de la caída del mismo. Posteriormente nos referimos al filtro de tierras Induc-Control, el cual cubre los 2° y 3° niveles o sea protección de las tomas de tierra contra las perturbaciones eléctrico atmosféricas de origen tormentoso vía tierra evitando su paso y propagación en ambos sentidos.

El principio fundamental de funcionamiento del pararrayos clásico es el de provocar y ofrecer al trazador descendente un camino predeterminado a tierra que permita al máximo la descarga de la fuerte corriente eléctrica del rayo, disminuyendo así los efectos destructivos en las edificaciones y sus consecuencias directas. Existen diversos sistemas de pararrayos y diferentes técnicas.

El primer sistema se basa en la aplicación de las Leyes de Faraday. Se limita a envolver el edificio que se desea proteger con una densa jaula metálica a través de la cual, el rayo en caso de caer sobre el edificio, se disipará a tierra a través de dicha jaula causando los mínimos daños a las estructuras, pero no evita, sino todo lo contrario aumenta los destructivos efectos llamados secundarios, causados por las inherentes y potentes inducciones electromagnéticas en los aparatos electrónicos y eléctricos.

Los demás sistemas pretenden ser más activos, porque en ellos se incentiva la provocación de la caída del rayo, mediante la ionización de la punta del pararrayos, generando la aparición de los efluvios ascendentes. Estos sistemas activos se basan en el llamado modelo electro geométrico.

Dicho modelo parte de la certeza experimental de que el avance del trazador del rayo no se produce de forma continúa sino que lo hace en forma de impulsos, avanzando una cierta distancia, parando, avanzando otra vez parando, y así sucesivamente.

Según este modelo el punto de impacto del rayo es el primer punto de tierra que se encuentre a distancia límite del trazador descendente. Esta distancia límite, R es la que separa la cabeza del efluvio eléctrico descendente del punto de impacto, en el momento en que se crea un efluvio eléctrico ascendente, y depende en parte de la intensidad máxima de la corriente del rayo. Por tanto se puede suponer que la punta del trazador está envuelta por una esfera imaginaria de radio R, que la acompaña en su trayectoria. Al aproximarse a tierra, el primer punto que entre el contacto con la imaginaria esfera determinará el punto de impacto del rayo (figuras 4 y 5).

El sistema de punta activada se basa en las consideraciones siguientes: el gradiente de campo eléctrico aumenta alrededor del pararrayos a causas de su diseño geométrico (efecto puntual). Cuando se le acerca un efluvio descendente durante la 1ª fase, el gradiente del campo eléctrico alrededor del vértice toma un valor superior al mínimo requerido para que se produzca la descarga. Esta, pues, se inicia desde la punta, dando lugar a un efluvio ascendente que sale al encuentro del efluvio descendiente (2ª fase). El resultado final es la unión entre ambos y el drenaje de la corriente del rayo (fase 3ª y 4ª) a través del sistema de puesta a tierra.

El campo eléctrico influye en el desarrollo del rayo, en dos componentes simultáneos.

Por el lento crecimiento del campo en función de la carga espacial localizada en la nube.

Por el rápido crecimiento del campo asociado al efluvio descendiente que se dirige a tierra.

Como no es posible controlar el efluvio descendente, una forma de mejorar la eficacia de estos sistemas es promover la creación propagación del efluvio ascendente.

El primer pararrayos de este tipo que se utilizó fue el pararrayos de Franklin, consistente en una punta rodeada de artistas que aumenten la ionización del aire alrededor de la punta central. El radio de protección del pararrayos se calcula aproximadamente multiplicando su altura por 1.7.

El pararrayos actualmente prohibido por sus efectos contaminantes e el radioactivo, en el cual la ionización pretendía obtenerse mediante la emisión de partículas de un elemento radioactivo colocando en el extremo del pararrayos, efecto que en la práctica resultó ser nulo.

Otro tipo utilizado es el pararrayos ionizante, que funciona básicamente mediante el aumento de la tensión en la punta cuando el ambiente está cargado, de forma que se produzca un incremento del “efecto corona” (formación de iones alrededor de la punta en forma de corona), el cual tiene a aumentar la formación del efluvio ascendente.