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jueves, 13 de febrero de 2014

RAYOS Y PARARRAYOS

Desde tiempos inmemoriales el rayo ha ejercido una gran fascinación por su magnífica belleza e impresionantes efectos destructivos, lo que motivó a los hombres a buscar protección


Y así nació el pararrayos que se ha venido perfeccionando a través de los tiempos, conforme la tecnología ha avanzado.
   

Pero considero que primero debemos comprender la naturaleza del fenómeno natural por el que fue creado el pararrayos;  La teoría que pudiera considerarse más factible es la del ciclo del agua, que funciona más o menos así:  El sol emite energía en forma de luz a través del espacio y ya en la atmósfera los fotones golpean las partículas de agua de los océanos, lagos y ríos provocando que pasen del estado líquido al gaseoso.
            Al elevarse las partículas menos pesadas de vapor de agua,  éstas chocan con partículas más pesadas de hielo y agua que se encontraban antes ahí, lo que provoca que les quiten electrones (que son cargas eléctricas  negativas)

            La parte inferior de la nube compuesta por las partículas más pesadas tiene una carga negativa, mientras que la parte superior que es menos pesada tiene una carga neta  positiva,   aquí encontramos temperaturas de hasta  menos 65 centígrados lo que hace que el agua se convierta en cristales de hielo que al caer a la parte media y baja de la nube, provocan altos gradientes de campo eléctrico. (tensión en la nube cerca de 10 millones de voltios).

   Como todos sabemos las cargas iguales se repelen y las cargas distintas se atraen. De igual manera, la parte inferior de la nube cargada negativamente trata de equilibrar su carga atrayendo cargas positivas.

   Debido a que el aire es un dieléctrico, las cargas no pueden romper la barrera que les presenta el aire,  sin embargo cuando las cargas son ya muy grandes, la rigidez dieléctrica se empieza a romper y entonces la carga empieza a buscar el camino más fácil para bajar a través del aire formando una líder descendente negativo que al encontrarse con el líder ascendente se forma el rayo que puede alcanzar una temperatura que es aún mayor que la de la superficie del Sol.  Al calentarse el aire provoca una onda de choque sonora que se conoce como trueno.

    Cuando se logra el flujo  de la carga de la nube hacia la tierra, todos los demás líderes descendentes aportan su carga al flujo principal, y es por esto que, en un rayo se pueden ver extensiones secundarias o ramificaciones.
    Ahora bien, toda la parte de la tierra situada debajo de la nube se electrifica al formarse una campo eléctrico, ya que como dijimos antes la nube trata de nivelar su carga y atrae las cargas positivas del planeta lo que produce una ionización que se acentúa en las partes más altas (edificios,  cerros, torres, postes, árboles etc.)  Que por su lógica mayor cercanía a la nube, al momento de la descargas, producen una trazador ascendente  positivo el que sale al encuentro del rayo marcándole el camino a tierra.
   Es una propiedad física el que las cargas eléctricas se acumulen en mayor cantidad en las estructuras que tienen puntas metálicas afiladas.  Esto nos lleva a reflexionar en la importancia de una buen sistema de protección contra descargas atmosféricas,  ya que si bien en cierto que al rayo no lo podemos controlar,  si podemos en cambio protegernos contra sus efectos destructivos instalando equipos con elementos captadores, (puntas que capturen al rayo) ,  elementos conductores (cables que le indiquen el camino a tierra)  y elementos de puesta a tierra (electrodos que faciliten la disipación de la descarga en el terreno.)    
            
   En la actualidad se utilizan más comúnmente estos tres tipos de Pararrayos:
a) Pasivos.-
Son las puntas metálicas que únicamente esperan que la descarga toque alguno de sus elementos captadores para cumplir su misión  (por lo general tienen muy poca cobertura y es preciso colocar una gran cantidad de ellas para conseguir protección en áreas grandes), aunque es el único método aprobado por la NFPA 780, y En México, tenemos desde el 2006 una Norma  Mexicana al respecto emitida por ANCE con el número NMX-J-549-ANCE de carácter voluntario.
   
b) Ionizantes.-  Es la siguiente familia de Pararrayos que tiene la particularidad de que al momento de las descargas, sus elementos interiores ionizan el aire produciendo un trazador ascendente que en vez de esperar al rayo, sale a su encuentro  para conducirlo a tierra.      (Generalmente son de importación). Debemos tener cuidad ya que la NOM 001 SEDE 2012 prohibe los pararrayos con cargas radioactivas.
c) Emisión catódica permantente.- Se trata del último adelanto tecnológico que rompe con lo tradicional, ya que gracias a la acción del "electrodo magnetoactivo" y su orientación hacia el polo electrogeomagnético procura dominar las cargas que existen en la tierra.  Dicha polaridad es tener cargas positivas  (anódicas)   en la parte inferior de la superficie y cargas negativas  (catódicas)  en la superficie de la misma y por lo tanto crearán un efecto de repulsión para cualquier líder descendente negativo.  Esta fuerza de repulsión esta dada según la Ley de Coulomb, cuando algún líder descendente positivo se acerque la punta del pararrayos emitirá un líder ascendente negativo, el cual atrapará la descarga de la nube conduciéndola hacia la tierra para su disipación. Ver nota 1*



*Nota 1.- Estas breves descripciones de las teorías de funcionamiento son extraídas de la publicidad de los fabricantes y es responsabilidad de ellos comprobar su veracidad y cumplimientos normativos aplicables.

Quedamos a sus órdenes y espero sus comentarios:

 GILBERTO HERNANDEZ MEDINA
Ventas,  Especialista en Tierras y pararrayos.
Servicio a toda la república
Arreguín Ingeniería  01 800 839 3514
arreguiningeniería@prodigy.net.mx     www.arreguiningenieria.com 

miércoles, 31 de julio de 2013

TORMENTAS ELÉCTRICAS; PESADILLA PARA LA ELECTRÓNICA

Frecuentemente les digo a mis estudiantes del Tecnológico que me fascinan las tormentas eléctricas.  Cuando veo sus caras de interrogación, les respondo:  ¡Porque me cae mucho trabajo!


Las descargas atmosféricas son la manifestación de una gran acumulación de cargas eléctricas entre las nubes y la tierra o entre nubes mismas, las cuales se descargan con la circulación de electrones a través del aire ocasionando el relámpago y el trueno.

Cuando esta descarga llega a nuestro edificio por las torres para antenas, postes con lámparas y cámaras o a las líneas aéreas de teléfono, cable o eléctricas, busca un camino para llegar a tierra. Si ese camino no está, viajará una parte de la energía por los cables hasta el interior de nuestras instalaciones buscando una buena conexión a tierra.  Oh sorpresa.. si las tenemos...en el SITE de comunicaciones.  La energía llega a destruir componentes electrónicos en su camino.
    
El trabajo que tenemos como consultores eléctricos es descifrar la maraña de instalaciones de voz, datos, radio comunicaciones, vídeos de seguridad, antenas, y ver su interacción con los cableados instalados en exteriores que traen sobre tensiones:  CATV, Electricidad, Telefonía, vídeo.
Adicionalmente, encontramos los sistemas de tierras de: Instalación eléctrica,  SITE de datos y  telefonía, sistemas pararrayos, los equipos especiales como tomógrafos y resonancias magnéticas, etc.

Lamentablemente muchas compañías vendedoras de material eléctrico han encontrado su mina de oro al comercializar material y equipo de tierras y pararrayos cada vez que los clientes tienen un problema eléctrico, vendiendo e instalando sistemas con propiedades que son casi mágicas, por las maravillas que platican sus vendedores. Esto lleva a la saturación de sistemas de tierra mal interconectados y coordinados entre sí.

La aplicación correcta de normas de instalación y diseño eléctrico NOM 001 SEDE, NMX 549, NFPA 780 y otras más nos dan la guía para COORDINAR las instalaciones de tierras y pararrayos a fin de minimizar los daños que, a nivel país, ocasionados por las tormentas eléctricas.

¿Nuestro producto?  Catálogo de conceptos con acciones concretas para coordinar o construir sistemas de tierras y pararrayos realmente eficaces.
Si desea la ejecución de dichas acciones. cuente con ello.


Si tiene dudas sobre este u otros temas de instalaciones eléctricas, no dude en llamarnos.
01800 839 3514  arreguiningenieria@prodigy.net.mx