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ÍNDICE

PAGINA N°

PROLOGO............................................................................................................................. 5 EL FENÓMENO RAYO............................................................................................................. 9 EL RAYO............................................................................................................................... 10

LA NUBE DE TORMENTA......................................................................................................... 10

LA GENERACIÓN DEL RAYO.................................................................................................... 12

EL NIVEL CERÁUNICO............................................................................................................. 19

TIPIFICACIÓN DEL RAYO COMO RIESGO................................................................................... 22

PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS................................................................ 23 PROTECCIÓN CONTRA RAYOS................................................................................................ 24

FILOSOFÍA BÁSICA DE PROTECCIÓN........................................................................................ 24

1) SISTEMAS BASADOS EN LA CONCENTRACIÓN DEL GRADIENTE ELÉCTRICO........................... 24 EL HILO DE GUARDIA....................................................................................................... 25

EL HILO PERIMETRAL....................................................................................................... 26

PARARRAYOS ACTIVOS: EL PARARRAYOS RADIACTIVO...................................................... 28

PARARRAYO IÓNICO DE GRAN RADIO DE ACCIÓN PROTEC-THOR MV-2K........................... 29

ENSAYO DEL PARARRAYOS MV-2K EN EL INTI-SEPTIEMBRE DE 2000............................... 31

INSTALACIÓN DE UN PARARRAYO IÓNICO PROTEC-THOR MV-2K........................................ 31

CÁLCULO DE LAS ÁREAS PROTEGIDAS.............................................................................. 32

EVALUACIÓN DEL “SISTEMA DE CONCENTRACIÓN DE GRADIENTE” DESDE EL PUNTO DE

VISTA DE LA SEGURIDAD..................................................................................................

33

2) SISTEMAS BASADOS EN LA CREACIÓN DE PLANOS DE TIERRA “LA PROTECCIÓN DE MELSEN”........................................................................................................................

34

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE FORMACIÓN DE PLANOS DE TIERRA DESDE EL PUNTO DE

VISTA DE LA SEGURIDAD..................................................................................................

36

3) LA JAULA DE FARADAY.................................................................................................... 37 EVALUACIÓN DE LA JAULA DE FARADAY DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA SEGURIDAD......... 38

4) LOS SISTEMAS DE DISIPACIÓN.......................................................................................... 39 SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS.............................................................................. 41 SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS.............................................. 42

LA PROTECCIÓN EXTERIOR.................................................................................................... 42












PAGINA N°

a) EL ELEMENTO CAPTOR.................................................................................................... 43 LA CONCENTRACIÓN DE GRADIENTE DISMINUYE EN EL PARARRAYO DE VARIAS PUNTAS.............. 43

b) LA BAJADA. .................................................................................................................... 44 EVALUACIÓN DE LOS RIESGOS INHERENTES A LA BAJADA......................................................... 49

LA TOMA DE TIERRA............................................................................................................... 49

LOS ELECTRODOS UFER........................................................................................................ 53

USO DE UN ELECTRODO UFER EN UNA INSTALACIÓN DE PARARRAYOS...................................... 24

EVALUACIÓN DE LOS RIESGOS INHERENTES A LAS TOMAS DE TIERRA........................................ 55

LA PROTECCIÓN INTERIOR..................................................................................................... 55

PROTECCIÓN INTERIOR DE LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA............................................................ 27

M.P.O. (METODOLOGÍA DE PROCEDIMIENTO OPERATIVO)....................................................... 61 METODOLOGÍA DE PROCEDIMIENTO OPERATIVO (M.P.O.) LUEGO DE LA CAÍDA DE UN RAYO...... 62

METODOLOGÍA DE PROCEDIMIENTO OPERATIVO..................................................................... 67

APLICACIÓN DE LA M.P.O. A LA PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS.................. 67

ACCIÓN ANALÍTICA................................................................................................................ 68

A) DEFINICIÓN DE LAS ÁREAS DE RIESGO. ............................................................................ 68

B) EVALUACIÓN DE CONDICIONES FÍSICAS. ........................................................................... 69

C) DECISIÓN SOBRE PROTEGER O NO PROTEGER LAS DIFERENTES ÁREAS.............................. 71 PROTECCIÓN INTERIOR.......................................................................................................... 78

EL PROYECTO COMPLETO...................................................................................................... 79

LA ACCIÓN PREVENTIVA......................................................................................................... 80

SOBRE LA EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN............................................................. 82

CUESTIONARIO DE EVALUACIÓN............................................................................................. 84

REFERENCIAS....................................................................................................................... 87












PRÓLOGO

A la memoria de MANUEL DOMINGO VARELA

Los apuntes que se encuentran condensados en la presente bibliografía (en la opinión del autor de estas líneas) son de un enorme valor cultural, ya que los mismos representan de manera sencilla y resumida, y por ello mismo asequible a la comunidad técnica en general, el reflejo del esfuerzo de más de 30 (treinta) años de

dedicación al estudio y tratamiento del fenómeno rayo, realizado por el distinguido Manuel

Domingo Varela.

En un tiempo marcado por el estereotipo cultural, por la inveteración intelectual sin duda a contrapelo del avance tecnológico imperante... y este mencionado

“avance tecnológico imperante” el que nos estigma de dos formas: 1ro la satisfacción

que en nosotros a veces hasta rallana el asombro cuando contemplamos la magnitud y la

velocidad con los que la tecnología se espeta sobre nuestras vidas.

2do La angustia al ver que la misma representa una lúgubre imposición de la selección

artificial, un plagio del pensamiento.

... Los sellos de control de calidad... la certificación de acuerdo a la calidad tal... hasta la certificación de tendencias, son algunos de los dignos exponentes de una “tecnology”, que persigue la traza ideal del aseguramiento de la calidad, de los

productos... del pensamiento?. Aunque se olvida, o se ignora, ¡o simplemente se prescinde! del ciclópeo esfuerzo

que realizaron y realizan para la humanidad el libre pensador, el individuo aislado, el

estudioso, el inventor, el apasionado. Me pregunto entonces, cual seria, por ej.:, la magnitud del sello de calidad, o la

certificación “X” para la actitud de seres humanos como COIFFIE que por pedido del físico D’allivar cerró con sus rudos dedos... una cuchilla de contacto que daba

continuidad hacia tierra de la “BAJADA” durante un experimento con pararrayos en el

siglo XVIII.












... y la satisfacción que tubo cuando una enorme chispa le evidenciaba que estaba

ante la presencia de un fenómeno físico, y no sobrenatural.

... y que para esta satisfacción haya arriesgado su vida.

... el mismo Benjamín Franklin y su idilio con el barrilete, que luego diera luz al

nacimiento del pararrayos. ... Faraday y su Jaula prodigia; Capart, Mielsen, Lodge, Szillard, Mc Erhon, Müller

Hillebrand, Baatz; son todos hechos de una madera que ya no viene, sin duda alguna

dignos del más imperecedero recuerdo.

M. D. Varela (con quien tuve el honor de compartir amistad, ideas y ¡hasta la teoría! de una invención del suscribiente relacionada con los electrodos de tomas

de tierra) es uno de esos caballeros de los libros y del mameluco, a quien el sello de calidad, y las certificaciones les son improcedentes.

Como podría cuantificarse la trayectoria de M. D. Varela desde aquellos primeros días, cuando no sin un gran esfuerzo consigue luego de estudiar a Capart, una

licencia de los hermanos franceses para fabricar en Argentina y en todo

Latinoamérica por primera vez el Ionocaptor o Pararrayos Radiactivo. Luego cuando el experimento (solicitado por el comité de normas DINN)

realizado por Müller Hillebrand demostró la ineficiencia del Pararrayos Radiactivo (y que luego este pararrayos sería prohibido en su fabricación y uso en todo el mundo).

Entonces no menor fue la imaginación y el esfuerzo realizado por M. D. Varela hasta dar a

luz el Pararrayos Iónico MV – 2K, sin dudas precursor (como su creador) de los pararrayos activos de verdaderamente gran radio de acción.

Como podría mensurarse el esfuerzo de M. D. Varela, desde aquellos días en los que encaró (sin referentes anteriores) la traducción de textos del idioma alemán,

relacionados por ej.: con el comportamiento de las tomas de tierra ante fuertes ondas de choque y permitir así que autores como Karl Berger, J. Wiesinger y P. Hasse puedan ser conocidos por la comunidad técnica de América latina... y que esta pudiera beneficiarse con la contribución de los autores mencionados en el campo

de las... “Tomas de tierra en estado dinámico”.












... La coordinación de tierras técnica hoy necesaria en los sistemas electrónicos, informáticos, etc. dada la creciente electronización de las instalaciones industriales, le planteó una cruzada, desarrollar una central que sin perder el concepto de

equipotenciación (pilar básico de seguridad para las personas y bienes en una instalación de puesta a tierra) brindase salidas de ¡tierras filtradas, libres de ruido!, para usos tan específicos, en equipamientos que no admiten variaciones de ceros lógicos, y que no funcionan bien cuando son conectados a tierras ruidosas.

Entonces M. D. Varela dio a luz la Central Elaboradora de Tierras Erdhung cuya

eficacia esta demostrada (salvo algunas opiniones deformantes... las que por su puesto nunca faltan).

Un renglón aparte merecen las consideraciones y conceptos que a lo largo de

tantos años de estudio, y “obra”, ...principalmente “obra” (ese distintivo que diferencia

al estudioso del o los preocupado/s por el sello del control de calidad... y otros víveres) le permitió modelizar (luego de estudiar el ciclo de la acción humana) el M.P.O. “Metodología de Procedimiento Operativo” para su utilización o implementación

por parte de profesionales en Seguridad e Higiene Industrial, de empresas y fábricas en los Sistemas de protección contra descargas atmosféricas de plantas y naves industriales, resaltando particularmente la actitud que el personal de planta debería adoptar al reportar la caída de un rayo.

Considero personalmente que la obra de M. D. Varela marca en nuestro país un hito fundamental en el estudio del rayo y en la aplicación de filosofías básicas de protección contra el mismo, como para considerarlo un “clásico”, ya que sus inventos y técnicas de trabajo una vez diseñados, de inmediato dejan de pertenecer a M. D. Varela ¡para ser de la comunidad técnica toda!... esto último es lo más

reconocible que un artista puede lograr, que sus obras sean consideradas anónimas.

Los apuntes condensados en la presente bibliografía forman parte de la obra colectiva titulada por el autor de estas líneas como “El líder de pasos avanza sobre la tierra” obra que pretende brindar material de estudios para facultades e institutos en

el análisis de la física del fenómeno rayo.












La obra colectiva se encuentra en preparación, lejos está de ser terminada y esperamos de parte de todos los colegas, las inefables críticas que permitirán perfeccionar la misma (iniciativa que siempre estuvo presente en la personalidad de

M. D. Varela). ... Recuerdo al final de esta epístola aquellas palabras que Manuel expresó a

nuestro distinguido presidente de la Asociación Electrotécnica Argentina – Ingeniero

Eduardo L. Castiglioni en aquel precursor ensayo de laboratorio del Pararrayo Iónico MV –

2K realizado en el Laboratorio del INTI en febrero del año 1995. Con esa misma expresión es oportuno decirle a M. D. Varela “LAST BUT NOT

LEAST” por toda su obra.

DARDO L. YANACÓN

PALMAR LARGO – FORMOSA. ENERO DE 2002.












EELL FFEENNÓÓMMEENNOO RRAAYYOO












EL RAYO

LA NUBE DE TORMENTA

El rayo es, ni más ni menos, una chispa eléctrica producida mediante una nube

cargada de electricidad y la tierra o entre dos nubes cargadas con electricidad de

diferente signo, cuando las diferencias de tensión entre una y otra crea gradientes que el

aire entre ambas no es capaz de soportar.

Aparecen así dos tipos de rayos: los entre nube y tierra y los entre nube y nube. El

especialista en seguridad, salvo casos muy especiales, solo tendrá que resolver

problemas referentes al primer tipo por lo que nos ocuparemos de esta clase de rayos.

Entre los trece tipos de nubes que distinguen básicamente los meteorólogos hay uno

solo que se carga de electricidad. Es el cúmulo-nimbus que se genera a partir de

grandes bancos de cúmulos por efectos de vientos verticales que los elevan a

considerable altura (hasta doce mil metros en climas templados y hasta dieciocho mil en

tropicales) en que, al perder la eficiencia del mecanismo generador del viento, se

detienen.

Existen dos mecanismos de generación de vientos verticales que producen los

cúmulo–nimbus, siempre a partir de un banco preexistente de cúmulos. Uno, típico de las tormentas de clima templado, que produce el viento a partir del poder ascensional que adquieren las capas de aire calentadas en contacto con la tierra. Es

el proceso convectivo.

El otro mecanismo, llamado frontal, típico de las tormentas tropicales produce las

ráfagas verticales al chocar un frente de aire frío que se desplaza con un frente de aire

caliente. El primero se desplaza hacia abajo y el segundo hacia arriba generando

turbulencias que producen los cúmulo–nimbus.

Para nuestro tema no es indiferente cual sea el mecanismo generador de los vientos

verticales ya que el convectivo es auto extinguido al ser enfriada la tierra por la lluvia que casi siempre acompaña a las tormentas, cosa que no ocurre para el frontal. Por ello las tormentas tropicales son de mayor duración que las de clima

templado.












El área cubierta por el mecanismo vertical, en cualquiera de los dos mecanismos, es

limitada. Se concentra en una zona que no supera los 8 kilómetros de diámetro siendo

esta, la extensión máxima de las verdaderas chimeneas que se producen en los bancos

de cúmulos, en cuyo interior se generan los fenómenos de electrificación y que toman el nombre de células de tormenta. Dado que lo normal es que un frente de tormenta cubra

una extensión mucho mayor que 8 Km., en todo momento hay varias células en proceso

de formación dependiendo su número del mecanismo: en tormentas tropicales hay

hasta 30 de estas células, mientras que cuando el proceso es convectivo no pasan de 10. Es el segundo motivo que encontramos que explica el porque la tormenta tropical es más destructiva, por rayos, que la de zona templada: mayor duración y

mayor cantidad de máquinas generadoras de rayos. Veamos ahora lo que ocurre dentro

de una célula de tormenta. En su comienzo el viento vertical es producido por el aire caliente cargado de vapor de agua en el proceso convectivo y por la energía cinética con la que se desplazan las masas de aire que chocan en el frontal. En

ambos casos el aire caliente, cargado de vapor de agua, se desplaza hacia arriba

encontrando en su camino aire cada vez más frío (característico de la zona de aire en

contacto directo con la tierra llamada “troposfera”) con lo que llega el momento en que el vapor se condensa dejando en libertad su calor latente de vaporización, imprimiéndole mayor poder ascensional. Al ir encontrando capas aún más frías, las gotitas se congelan

liberando nuevas cuotas de calor latente. Llega un momento en que todo el vapor de agua

está en forma de pequeñísimos granitos de hielo. Al no haber más fuente de calor el viento vertical cesa y los granitos, sin soporte, comienzan a caer en caída libre. El cúmulo-nimbus ha alcanzado el máximo de altura de que es capaz.

Los granitos de hielo, microscópicos al principio, en su caída van encontrando otros

granitos y, más abajo, también gotitas de agua que lo hacen levantar de tamaño y peso.

Pero también van encontrando vientos cada vez más fuertes al acercarse a la base de la nube, vientos cuyo empuje, al superar su energía cinética, los impulsan nuevamente hacia arriba, siempre aumentando de tamaño por las partículas

líquidas y sólidas que van encontrando en un proceso que se repite muchas veces.












Este es el proceso de formación del granizo.

Nuestro cúmulo-nimbus, gracias a sus vientos verticales, es también la única nube generadora de este meteoro.

Las zarandeadas gotitas contenidas en la nube de tormenta no solo experimentan

aumentar de tamaño en su repetido periplo. Hay una serie de complicados fenómenos vinculados con la congelación, campo eléctrico terrestre y captación de iones, sobre los cuales no corresponde que entremos, que hacen que se carguen de electricidad,

carga que va variando de signo a través de su viaje. Es de un signo cuando está en la

base de la nube y del signo contrario al fin de su camino ascensional. En el noventa y

cinco por ciento de los casos las gotitas de la base están cargadas negativamente. La

célula de tormenta adquiere así, desde el punto de vista eléctrico el aspecto de dipolo que

graficamos en la (Figura 1). Muchas veces, por razones no bien explicadas, aparece en la

base un bolsón pequeño de polaridad contraria a la que le corresponde transformándose

en tripolo (Figura 2).

Figura 1: El dipolo de tormenta Figura 2: El tripolo de tormenta

LA GENERACIÓN DEL RAYO

La célula de tormenta no es un fenomeno aislado. Se produce en un entorno físico en

el que los elementos más destacados son la tierra directamente debajo de la misma

y la capa de aire entre las dos que hace de elemento aislante. El conjunto actua como

un capacitor (Figura 3).












Figura 3: Capacitor nube-tierra

La carga inducida bajo la nube es la resultante de las producidas dentro de la misma

prevaleciendo el signo de la base por su menor cercania. La presencia de esta carga se

suma al proceso de generación de electricidad dentro de la nube, ya que, por inducción

genera en esta una carga igual, cuyo signo contrario coincide con el de la ya existente, sumándose.

Este proceso va haciendo aumentar la tensión en la base de la nube, con respecto a tierra, hasta valores increibles (100 a 1.000 millones de volts.) llegando a un

momento en que la rigidez dielectrica del aire no soporta más la tensión y se inicia una

chispa en uno de los términos, nube o tierra, hacia el otro.

En otro lugar (1) hemos mostrado que el aire tiene menor rigidez dieléctrica a medida

que se avanza desde tierra hacia la nube, de modo que la gran mayoria de los rayos se inician en la nube.

Pero ocurre que sobre la tierra misma, el mayor porcentaje de resistencia está dado por la capa de polución ambiental que termina a unos 100 o 200 metros de altura. Para cualquier estructura que supere esa altura, caso muy frecuentes en nuestros

días, comienza a adquirir relevancia la concentración del gradiente eléctrico en las puntas

y las chispas se inician sobre ella, con más frecuencia cuanto más elevada y más en forma de punta es. Esto se pone en evidencia en el gráfico de la Figura 4, extraído de

un trabajo de Horvath (2).












Figura 4: Porcentaje de rayos ascendentes según la altura del edificio

Esto hace intervenir la altura y aislamiento de los edificios en el riesgo de recibir un

rayo, como veremos mas adelante. Por ahora, de todo esto, nos queda claro que hay rayos que decienden desde la nube hacia tierra y que hay otros que ascienden

desde esta a la nube. Iniciada la chispa, su marcha hacia el otro polo no es continua. Por razones eléctricas

que hemos ya clarificado en otra parte (3) y que no corresponde considerar aquí, cuando la chispa ha recorrido una distancia no mayor de 80 metros se detiene como si tratara de recuperar fuerzas y, luego de un cortisimo lapso, reinicia su camino por

un tramo de parecidas dimensiones. Como la ionización del aire y, con ello su resistencia k no es homogenea, la marcha no

se reanuda en la misma direccion sino buscando siempre el camino mas fácil, a veces

bifurcándose debido a tener en frente mas de un camino en esas condiciones.

Así las cosas, por saltos de magnitud definida, avanza la chispa hacia el polo

opuesto con una velocidad aproximadamente igual a un tercio de la de la luz. Esta chispa,

en esta etapa, recibe el nombre de lider de pasos. Ocurre que en el corazón de la misma un canal de no mas de centimetro y medio de diametro está formado por aire

totalmente ionizado (estado de la materia que recibe el nombre de plasma).












Esta caracteristica hace que, siguiendo lo que conocemos sobre física de los gases,

sea un conductor perfecto con lo que el lider de pasos va acercando hacia el polo

opuesto el potencial de aquel del cual proviene, con lo que el gradiente, o sea el resultado

de dividir este potencial por la distancia, va creciendo grandemente al disminuir esta. La

situación en un momento intermedio se grafica en la (Figura 5). En ella se destaca la

corriente de iones libres que escapan, por imposición del gradiente eléctrico, de todas las puntas situadas en la zona influenciada por el “lider”, que se estima con efectos

sensibles en alrededor de 10 km a partir de su vertical.

Figura 5: El lider de pasos avanza hacia la tierra

Esta marcha prosigue hasta que el “lider” se acerca tanto (se estima, en promedio una distancia igual al último paso) que en algunos de los puntos altos, donde el gradiemte es mayor, la rigidez dieléctrica del aire no lo soporta y de él salta una chispa a

su encuentro (Figura 6).












Figura 6: La corriente de retorno y el “punto de encuentro”

El punto en que ambas corrientes se conectan recibe el nombre de punto de encuentro y, en el momento en que esto ocurre, se produce un cortocircuito franco entre los 100, 200 o 300 millones de voltios de la nube con lo que se genera una intensísima corriente en sentido inverso al del lider de pasos que recibe el nombre de lider en flecha o dardo como se lo suele llamar en algunos trabajos españoles

(4).

Cuando el “dardo” llega a la nube con su carga de iones positivos se encuentra en una

situación muy especial: se encuentra frente a un sistema eléctrico formado por una

acumulación de gotitas o granitos de hielo separados entre si por una capa de aire muy

seco dado que el vapor de agua se ha condensado por efectos de la baja temperatura.

Sabemos que el aire en estas condiciones es muy buen aislante por lo que la carga de la nube no se neutraliza completamente sino que se produce un

chisporroteo hasta que las gotitas que se hallan a una determinada distancia, digamos trescientos o quinientos metros, cuyas cargas eléctricas son neutralizadas. Esta neutralización hace decrecer la corriente hasta su extinción.












Pero ocurre que nada a cambiado en la cinética de la nube y las gotitas cargadas de

electricidad son acercadas por el viento descendente hasta la zona puesta en contacto

con el polo opuesto produciendose una nueva descarga y otra mas hasta agotarse la

carga generada en la nube. El fenómeno se asemeja a lo que ocurre cuando retiramos el cable de una bujia en el auto, con la diferencia que los pulsos de corriente son de menor intensidad. El mayor, por lejos, es el primer pulso y sobre él centraremos nuestra

atención.

Antes de seguir diremos que surge de evidencias fotograficas, de las que hay gran

acopio, que los fenomenos descriptos son los mismos, si el rayo es de nube-tierra o de tierra-nube, con la sola excepción de un pequeño porcentaje de rayos calientes que

tienen un solo pulso muy prolongado. Sobre el tema puede leerse la referencia 3. Esto

nos lleva a una conclusión que luego explicará una cantidad de disposiciones que se

toman el los sistemas de protección contra el rayo: en los rayos entre tierra-nube; y entre los rayos nube-tierra, cualquiera, sea su sentido.

Cabe aquí otra observación: hemos centrado nuestra atención en las descargas entre

nube-tierra, como ya lo hemos dicho, por el hecho que el especialista en seguridad tiene

que ver mayormente con ellos. Hay, como es lógico, descargas de nube-nube que tienen

caracteristicas algo diferentes. Las descargas entre los dos polos dentro de una misma “nube” constituye el “relámpago”.

Todos los problemas que el rayo causa están vinculados con los pulsos de corrientes.

La importancia que tiene la tensión contra tierra que se genera en la nube solo se vincula

con ellos por el hecho de que a mayor tensión generada - a igualdad de otros parámetros físicos - mayor intensidad alcanza la corriente. Trataremos, pues, de caracterizar muy brevemente estos pulsos.

Si bien los registros oscilográficos de muchos millones de rayos prueban que la forma del pulso es muy variable - casi puede decirse que no hay dos de la misma forma - se

ha podido establecer una configuración promedio sobre la que se trabaja, para

dimensionar en normas y especificaciones los elementos que forman los sistemas de

protección.












Hasta se han desarrollado fórmulas de exactitud suficiente para estos propósitos (5),

en todos los casos para la corriente en el punto de impacto.

La Figura 7 es una representación de este pulso promedio.

Figura 7: Curva del pulso de coriente de un rayo

Lo usual es caracterizar técnicamente estos pulsos por el tiempo en que alcanza la

corriente máxima, en el frente y el que tardan en alcanzar la mitad de esta corriente, en la cola. En este caso la corriente máxima se alcanza a los cinco microsegundos y decrece al cincuenta por ciento en cincuenta microsegundos por lo que se lo

caracteriza diciendo que es un pulso 5/50.

Los elementos de este pulso tipo que hacen a nuestro tema son: la corriente máxima

Imax., responsable de las elevaciones de tensión al recorrer resistencias ohmicas, la máxima escarpadura di/dt, que se halla en la cresta del segundo o tercer pulso,

responsable de las elevaciones de tensión al recorrer las impedancias inductivas que encuentra la corriente en su camino y la suma de todos valores i² . dt dados por el área bajo la curva, responsable de las elevaciones de temperatura al recorrer la corriente las

resistencias ohmicas.












Escapa a los límites que hemos impuesto a este manual el estudio teórico de estos

fenómenos y sus consecuencias pero para quien quiera hacerlo y sobre todo para mostrar

el grado de exactitud a que se ha llegado en el tema, cosa que sí queremos “enfatizar”

como reacción al oscurantismo que usualmente lo rodea, daremos algunas cifras

características (6).

La corriente máxima en el pico en un rayo promedio llega a 20 o 30.000 amperes. En el 5% de los rayos supera los 150.000 amperes y este es el valor que toma el CP 326

británico para sus cálculos ya que pretende diseñar las instalaciones para soportar el 95% de las descargas previsibles.

El escarpamiento máximo varía en buena medida según sea la altura del edificio o

estructura sobre la que incide el rayo. Podemos adoptar para edificios de altura media

(20 a 25 metros un valor de 40 KA/microsegundo que es excedido en el 50% de los casos en pulsos subsiguientes al primero (en este es solo de 12 KA/microsegundo) o

de 120 KA/microsegundo que es excedido solo en el 5% de los casos (7).

No entraremos en el tema del calentamiento producido por el rayo. A nuestros fines

basta destacar que solamente un 5% de los rayos descendentes transfiere energía

suficiente para fundir hierro o cobre por lo que este tipo de rayos se conoce como “rayo frío”. En cambio, un alto porcentaje de los rayos ascendentes, los que transportan cargas positivas, producen elevaciones tan importantes como para ser considerados “rayos

calientes”.

EL NIVEL CERÁUNICO

Los procesos que hemos descriptos se producen dentro de cada célula de tormenta, que actúa como un generador individual de electricidad sin conexión alguna con sus

vecinas. Dependiendo de la energía puesta en juego dentro de la misma y de los factores

externos, una célula de tormenta genera durante los 30 a 60 minutos que dura su actividad una vez que está madura, entre 2 y 3 rayos en promedio por minuto. A mayor

ionización del aire circundante produce mayor cantidad de rayos de menor energía.












El meteorólogo japonés Hatakeyama ha demostrado que la caída de estos rayos es

totalmente al azar con una separación promedio, para su país, del orden de los 3 Km (8).

De todo lo que antecede puede intuirse que, no siendo uniforme la distribución de las

tormentas ni su intensidad sobre el globo terrestre, tampoco lo será la cantidad de rayos

caídos por unidad de superficie y tiempo en todas partes.

Las estimaciones de Brookes, meteorólogo inglés, dan para todo el orbe la friolera de 100 rayos por segundo o sea ocho millones seiscientos mil por día, valor que

cierra bastante bien con el hecho de que el campo eléctrico terrestre se mantiene

inalterado a pesar del drenaje permanente de corriente desde la ionosfera a la tierra.

El mismo Brookes ha dividido toda la superficie terrestre en zonas isoceráunicas (de

iso, igual y ceráunico, del griego “queraunós”, rayo) o sea zona de igual caida de rayos

por unidad de superficie y tiempo. La Figura 8 muestra un mapa de sudamérica con la

zonificación preparada por Brookes. La Asociación Meteorológica Mundial ha editado un mapa con las líneas

isoceráunicas en rayos por Km cuadrado y por año. En él encontraremos zonas

singulares como ambos polos que, por no tener las condiciones que generan las nubes de

tormenta, carecen de actividad ceráunicas, hasta la isla de Java que constituye el punto

de mayor actividad mundial. Resulta poco práctico el registrar los rayos caídos en una

determinada zona por lo que los observatorios registran, en vez de este dato los días de

tormenta definiendo como tal un día en que se oye el trueno, por lo menos una vez,

durante el mismo. Hay una relación estadística que permite calcular los rayos caídos cada

10 días de tormenta.

Esta forma de cálculo ha sido muy criticada por su impresición. Actualmente se la esta

abandonando para ser sustituida por el registro directo de las descargas, descontando las

que se realizan entre nubes, lo que, nuevamente introduce impresición dado que la

relación rayo nube-nube/rayo nube-tierra es solo estadística y válida para una zona

limitada.












La cifra que expresa la actividad ceráunica permite calcular la probabilidad de que un

rayo caiga sobre un edificio de determinadas dimensiones en planta. Por ejemplo,

supongamos una zona de 20 rayos por km cuadrado por año y un edificio de 2000 metros

cuadrados de planta. Ya que, según el trabajo de Hatakeyama, los rayos caen al azar, la

probabilidad es la misma para un metro cuadrado en cualquier ubicación dentro de la

zona y podemos calcular:

añorayosrayosxañoKm

m /04,0201/1

000.2 2=

o, lo que es lo mismo, 4 rayos cada cien años o 1 rayo cada 25 años.

Figura 8: Impacto de rayos a tierra por milla cuadrada y por año, según la estimación de C.E.P. Brookes

Esta cifra, tratándose de un fenómeno aleatorio, no hace otra cosa que evaluar los

riesgos. En nuestra actividad profesional hemos encontrado un caso en que en una hora

cayeron dos rayos sobre el mismo pararrayos en que el riesgo era de un rayo cada 120

años.












TIPIFICACIÓN DEL RAYO COMO RIESGO

La somera descripción del fenómeno rayo que hemos hecho nos permite caracterizarlo

desde el punto de vista del riesgo. En primer lugar hemos visto que su generación

depende exclusivamente de los fenómenos que ocurren dentro de esas máquinas de

producir eléctricidad, las células de tormenta, que se hallan incluida en número variable

en un frente de tormenta que pasa impulsado por el viento sobre las estructuras que

deseamos proteger. Ello nos revitaliza la imagen de la mitología griega que nos muestra a

Zeus tonante repartiendo sin mirar adónde iban a caer sus rayos desde su nube.

A esta aleatoriedad fundamental sobre el punto de caída del rayo se agrega otra que

puede o no ser importante: todos los parámetros que hacen al poder destructivo de los rayos varían enormemente de unos a otros siguiendo una distribución

estadística conocida como normal con su valor modal. Si el sistema de protección

que adoptamos depende de algunos de ellos, como ocurre con los basados en

concentración de gradiente, su operatividad será también aleatoria.

Esta imagen, válida para los rayos descendentes, varía un poco para el caso de los

ascendentes. Para estos, la nube de tormenta acercándose va generando un campo eléctrico creciente en una determinada área de varios kilómetros cuadrados concentrándose este más en los puntos más elevados y de punta más aguda. Esto

hará que aquel punto en determinada área que presente más destacadamente esta

condición sea el de generación de la mayoría de los rayos: “ascendentes” deformando

esta preferencia la aleatoriedad. Este fenómeno tiene muy poca influencia en los rayos

“descendentes” (9).












PPRROOTTEECCCCIIÓÓNN CCOONNTTRRAA

DDEESSCCAARRGGAASS AATTMMOOSSFFÉÉRRIICCAASS












PROTECCIÓN CONTRA RAYOS

FILOSOFÍA BÁSICA DE PROTECCIÓN

Desde que Franklin, con su experimento famoso del barrilete y el de Marley, en las cercanias de París (9), probará el carácter eléctrico del rayo, se ha puesto mucha

imaginación y estudio para resolver el problema de preservar vidas y haciendas de sus

destructivos efectos. No trataremos de hacer aquí la historia de esos desarrollos pero es

fundamental que sentemos los principios en que se basan.

Ya hemos dejado establecido que todos los efectos destructivos del rayo se relacionan

con los fenómenos asociados a sus poderosas corrientes pulsantes. Por lo tanto todo

sistema de protección debe apuntar a sacar lo que se quiere proteger de su camino y ello

es lo que pretenden hacer los diferentes sistemas desarrollados, que intentaremos

caracterizar.

1) SISTEMAS BASADOS EN LA CONCENTRACIÓN DEL GRADIENTE ELÉCTRICO

La primera idea que se le ocurre a Franklin, que expone en su comunicación a la Academia de Ciencias y en la correspondiente adición de su “Poor Richard’s Almanac” es el de crear un punto que sea el más adecuado para que se produzca el salto de la corriente de retorno y desde allí manejar dicha corriente en su camino desde

tierra. Fué así que ideó colocar en el punto más elevado del edificio a proteger una varilla

de hierro “aguzada como aguja” y conectarla por medio de un conductor metálico. Aparecen, por primera vez, los tres elementos básicos de un sistema de pararrayos: la punta captora, la bajada y la toma de tierra.

La punta captora es el elemento principal que crea, dada las condiciones físicas de la

construcción del sistema (es el punto puesto a tierra más cercano al rayo que avanza ya

que es el más alto, gran concentración de gradiente - ya que se aguza lo más posible

con ese fin), es además el punto más probable dentro de la zona protegida, de partida de

la corriente de retorno.












El sistema se completa con el conductor que une la punta a la tierra llamado bajada

del pararrayo y con un elemento captor en tierra de los iones que forman la corriente de

retorno, denominado toma de tierra.

La Figura 9 ilustra los elementos básicos de un pararrayos Franklin y su operación. Este conjunto, que en épopcas de Franklin formaba todo el sistema protector ha sido

completado, con la evolución de la técnica, con un sistema de dispositivo accesorios pues

demostró ser insuficiente. Hoy en día reservamos para él, el nombre de “protección

primaria” y para el conjunto de los segundos el de “protección secundaria”. Esta última

denominación no quiere expresar que el segundo subsistema es de menor importancia,

ya que el sistema no funciona con la seguridad que puede proporcionar si no es completo,

sino que es la segunda línea de éste.

Figura 9: El pararrayos de Franklin.

EL HILO DE GUARDIA

Hay situaciones en que la punta de Franklin no resulta práctica. Es el caso en que la zona a proteger es muy extendida en longitud y limitada en su ancho.












Tipico es el problema de las líneas de conducción de energía eléctrica, telefónicas,

aéreas, etc. Para este caso se recurre al hilo de guardia que está constituido por un conductor colocado sobre los cables que se desea protejer, a una cierta altura sobre los

mismos. La descarga a tierra se hace por medio de bajadas y tomas de tierra situadas a no

mucha distancia una de otras, generalmente en todas las torres de soporte de la línea.

Puede considerarse este sistema, que también ha sido utilizado con exito en la protección

de viviendas rurales, como una serie contínua de puntas Franklin.

La Figura 10 ilustra el uso del hilo de guardia para proteger líneas de alta tensión y la

Figura 11 el uso del mismo hecho en Polonia para un exitoso programa masivo de

protección de viviendas rurales.

Figura 10: El hilo de guardia

EL HILO PERIMETRAL

Es de observación diaria para quien está dedicado al tema de rayo que cuando éste

impacta un edificio no protegido lo hace con preferencia sobre las aristas y, sobre todo,

con gran frecuencia sobre los ángulos diedros que estas forman. La explicación física es que, al ser estos lugares superficies constituyen puntos de concentración del gradiente eléctrico.












Esta comprobación a generado la idea de correr acompañando estas aristas e hilos

perimetrales, puestos a tierra. Las normas de los diferentes países establecen distancias

máximas y ubicación de las bajadas y tomas de tierra (10) y distancias máximas entre los

conductores de la malla.

Figura 11: El hilo de guardia usado en Polonia para protección de viviendas rurales.

La Figura 12 muestra un edificio protegido por el sistema del hilo perimetral según la

norma de la Underwriter’s Laboratories. Cabe destacar que la últimas investigaciones

parecen demostrar que las puntas Franklin colocadas en la parte superior son

innecesarias pero esta norma aún no las ha eliminado en su última edición.

Figura 12: El hilo perimetral (Protección Primaria)












Esta construcción se denomina vulgarmente en nuestro medio “Jaula de Faraday”

cometiendo un serio error conceptual que más adelante clarificaremos. Este error no es

puramente académico ya que para nuestro fines puede llevarnos a serias equivocaciones:

la jaula de Faraday es un sistema de “riesgo 0” mientras que el sistema de la Figura 12

ni si quiera llega a dar la protección de los otros miembros de la familia dentro de lo que

se considera su zona de protección. Para algunos autores, construidos dentro de las

dimensiones máximas permitidas por la normas, su protección alcanza solo al veinte por

ciento de estos.

PARARRAYOS ACTIVOS: EL PARARRAYOS RADIOACTIVO

El problema de la protección de grandes superficies que estan pobres y costosamente

resuelve el método anterior, es solucionado en forma mucho más económica por el

pararrayos radiactivo.

Si bien actualmente su uso está prohibido en nuestro país como en otros países del

mundo entero debido a la alta emisión de radioactividad de estos pararrayos, corresponde

el expresar los conceptos fundamentales o principios de su funcionamiento, ya que el

mismo “es el precursor” de todos los pararrayos activos de gran radio de acción,

existentes hoy en el mercado.

Este pararrayos mejora el funcionamiento de la punta Franklin - deteriorando la rigidez

dieléctrica del aire que la circunda agregando “isótopos” radiactivos en su inmediata cercanía. Estos “isótopos”, por la acción ionizante de la “radiación alfa”, ionizan

fuertemente el aire que rodean la punta.

En estas condiciones el salto de la corriente de retorno es inducido por el rayo desde

una mayor distancia lo que aumenta el radio de acción de la punta (11).

La Figura 13 muestra un esquema del pararrayos radiactivo conocido en nuestra plaza

por IONOCAPTOR, seleccionado para ejemplificar por que tiene incluidos todos los

elementos necesarios para su correcto funcionamiento.












Puede aparecerse en la figura la punta Franklin y la ubicación de los elementos

radiactivos. Sobre estos elementos debemos destacar que, si bien en la primera etapa

todo los radiactivos usaron Radium Ra 226, en la actualidad prácticamente todo lo han

reemplazado por Americio Am 241. La razón es que el radium es un elemento

contaminante y el Americio no.

Figura 13: Pararrayos radiactivo IONOCAPTOR

El acelerador y el enfocador iónico, separados por el aislador forman un sistema

destinado a mantener los iones generados por el bombardero de las partículas alfa en su

correcta posición aunque soplen vientos cruzados y no deben faltar en un diseño

moderno.

Para una explicación del funcionamiento de este dispositivo remitimos a quien esté

interesado a la referencia 3.

PARARRAYO IÓNICO DE GRAN RADIO DE ACCIÓN PROTEC-THOR MV-2K

Protec-thor MV-2K es un poderoso ionizador del aire en sus inmediaciones. Está

equipado con emisor de iones y de un acelerador de partículas polarizadas. Ambos son

energizados por el campo electrostático de la nube de tormenta y luego, con mayor

intensidad, por el rayo que se acerca. Esto marca fundamentales diferencias con el

pararrayos radioactivo, con el que no debe confundirse.












Las diferencias mencionadas son:

• Salvo alguna excepción, el pararrayos radioactivo sólo tiene elementos emisores y no

aceleradores.

• La cantidad de ionización que produce el radioactivo es constante, y no depende del

rayo sino de la cantidad de isótopo radioactivo.

• La emisión y potencia del acelerador del Protec-thor MV-2K se incrementa en forma

directamente proporcional al cuadrado de la disminución de la distancia. A medida que

el líder de pasos se acerca, se incrementa la cantidad de iones producidos por efecto

Townsend. Queda así superada la incapacidad de radioactivo.

• La punta Franklin se dispara cuando en sus cercanías se produce, por efecto de la

tensión en la punta del rayo que se acerca, un gradiente de 6 Kv/cm. Este es un valor

característico del aire a temperatura y presión normales. La ionización producida por

los emisores y acelerador del Protec-thor MV-2K se incrementa grandemente al

acercarse el rayo, lo que deteriora la rigidez dieléctrica del aire y disminuye

notablemente el gradiente de disparo del pararrayos. Esto hace que un mismo rayo

induzca el retorno cuando el líder de pasos esta mas lejos, lo que explica la mayor

área de protección del Protec-thor MV-2K.

Pararrayos iónico Protec-thor MV-2K












ENSAYO DEL PARARRAYOS MV-2K EN EL INTI – SEPTIEMBRE DE 2000

Fotografía: Ensayo del pararrayos Iónico MV-2K realizado en laboratorios del INTI en septiembre de 2000.

INSTALACIÓN DE UN PARARRAYOS IÓNICO PROTEC-THOR MV-2K

Instalación típica:

La máxima altura a la que debe instalarse un

pararrayos Protec-thor MV-2K para ser eficiente es

40 mts. sobre el nivel del suelo. Si se instala sobre

azoteas de mayor altura solo deben considerarse

como protegidas las áreas situadas hasta 40 m por

debajo de su nivel.












CÁLCULO DE ÁREAS PROTEGIDAS: Primer paso:

• Determine las diferentes cotas,

tomando como base cortes de la

zona a proteger.

• Adopte una altura tentativa para el

pararrayos.

• Calcule los diferentes valores de

∆h entre el pararrayos y la zona a

proteger.

Segundo paso:

• En base a las diferencias de cotas

y la tabla adjunta, determine las

zonas protegidas en un plano de

planta.

• Si quedan zonas sin protección,

antes de decidirse a colocar un

segundo pararrayos, considere

levantar el ya ubicado; puede ser

más barato.

• El riesgo es una probabilidad.

Cuando se superponen dos áreas

al mismo nivel, como en la figura,

el riesgo de que ambas sean

violadas por un rayo se obtiene

como producto de ambas

probabilidades. Si el de cada área

es del 1 %, el de ambas

superpuestas es de 0,01 x 0,01 =

0,001. La seguridad aumentó.












EVALUACIÓN DEL “SISTEMA DE CONCENTRACIÓN DE GRADIENTE” DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA

SEGURIDAD

El sistema depende, para su operación de la tensión del rayo y de la distancia a que

pasa de la punta (9). Hay rayos sumamente débiles que, no por serlo dentro de la escala de tensiones que se manejan, dejan de producir estragos, que aún pasando muy cerca de la punta captora no la operan. Por lo tanto el sistema si bien disminuye el riesgo, no lo elimina. Es, por lo tanto, siempre un sistema de riesgo residual. Las

áreas más restringidas que han sido investigadas tienen un riesgo residual de 0,1%, vale

decir que de 1000 rayos que caigan sobre la zona protegída solo uno no será

interceptados por el pararrayos.

Esta probabilidad es pequeñísima pero para evaluarla debemos considerar que en una

jugada de lotería en que hay 40.000 números que participan la probabilidad de acertar el

primer premio es de 1/40.000 o sea 0,000025 o 0,0025%, 25 milésimos de la probabilidad de que un rayo viole la zona más restringida protegida por un pararrayos de punta. Sin embargo en todas las jugadas hay alguien a quien le cayó

“el rayo”.

Figura 14: Principio de formación de un plano equipotencial.












Lo anterior es solo para “tipificar” el fenómeno aleatorio. La disminución del riesgo es

real: si tenemos un pararrayos cuya zona de protección, en las condiciones anteriores,

sea 100 metros cuadrados situado en un área cuya actividad ceráunica es de 25 rayos

por Kilómetro cuadrado y por año con la probabilidad de que un rayo caiga sobre ella es

de 25/0,0001 = 0,0025 y la de que no sea interceptado por el pararrayos 0,0025 x 0,001 = 0,000025.

Por suerte existen a la fecha estadísticas que permiten evaluar la bondad del sistema.

Quizas el ejemplo más espectacular sea el Campanile de San Marco de Venecia, torre

de casi 115 metros de alto que fue dañada por el rayo en 1.388, 1.548, 1.565 y 1.653. Fue

destruida y reconstruida nuevamente en 1.417, 1.489, 1.745, 1.761 y 1.762. En 1.766 se proveyó del entonces novísimo sistema inventado por Franklin en 1753 sin que

hasta la fecha, más de 2 siglos despues haya sufrido daño alguno. Otro ejemplo es la Catedral de Siena, muy galpeada por el rayo en 1.777 en que se

la protege con el sistema de Franklin, sin sufrir daños desde entonces. Las

estadisticas de las compañías transportadoras de electricidad en que, por las gran

superficie abarcada por las líneas, tiene oportunidad de cumplirse la ley de los grandes

números, dan prueba de eficiencia del sistema dentro de los márgenes de riesgo

aceptados.

2) SISTEMAS BASADOS EN LA CREACIÓN DE PLANOS DE TIERRA “LA PROTECCIÓN DE MELSEN”

A fines del siglo pasado, en 1884, el físico Belga Melsen tuvo la idea de utilizar como

elemento captor del rayo un plano de tierra extendido sobre la estructura a proteger, como

si fuera un techo. “Para ello utilizó un corolario de la experiencia de Faraday” que comentamos más adelante que dice que: si se tiene dos conductores al mismo

potencial suficientemente cercanos, el campo eléctrico se cierra aproximadamente al mismo potencial entre ellos. La figura 15 ilustra este principio.

Basándose en esa idea Melsen proyectó cruzar a cierta distancia sobre la estructura a

proteger dos alambres puestos a tierra. La Figura 15 ilustra el dispositivo ideado.












Figura 15, 16: Tanque protegido por el Sistema de Melsen

Esta protección resultó ser de gran eficiencia dado que en la zona central se forma un

verdadero plano de tierra que impide la formación de la descarga bajo de él. La unica precaución a tener en cuenta es que haya suficiente “distancia” entre la parte más

baja de la “catenaria” que forman los hilos y la estructura protegida, por dos razones: en primer lugar, si no hay suficiente altura, las superficies equipotenciales entre los dos alambres no alcanzan a unirse y la estructura queda desprotegida y, en segundo al recorrer la corriente de retorno la impedancia ofrecidas por las tomas

de tierra y los conductores produce fuertes elevaciones de tensión lo que puede conducir a descargas secundarias entre estos y la estructura lo que equivale a recibir directamente al impacto del rayo.

La teorización sobre el sistema elaborado por Melsen nos llevó a implementar una

costrucción mas elaborada que se muetran en lineas punteadas en la Figura 15/16.

Los techos metálicos, adecuadamente puestos a tierras, si tienen continuidad eléctrica

suficiente, son el caso límite del plano de tierra de “Melsen”.












Sobre estos, desde el punto de vista de la seguridad, debemos hacer una

observación: el techo formado por chapas superpuestas, caso chapa acanalada cincada,

tiene suficiente continuidad eléctrica con respecto a las tensiones que se manejan en el

rayo y son totalmente aptos como elemento captor. Un mal contacto entre chapas producirá, al ser corrido por la corriente de retorno, pequeñas chispas sin relevancia alguna, salvo en el caso en que el ambiente que cubre sea del tipo explosivo (Clase I, Divición I del NEC). En este caso no debe emplearse y solo puede

utilizarse el techo metálico autoportante, plegado y soldado, con muchas restricciones en

cuanto a su espesor debido a la posibilidad de perforaciones.

Queda como riesgo el hecho de que las tomas de tierra o las bajadas puedan tener

demasiada impedancia o que, por estar demasiado separadas, el recorrido de la corriente

de retorno entre estas y el punto de incidencia del rayo sea excesivo. En cualquiera de estos casos, el techo adquiere demasiado potencial pudiéndose producir descargas

entre el mismo y estructuras anteriores puestas a tierra como cañerias. Un ejemplo

espectacular de este accidente se dió en los hangares del aeropuerto de Johannesburgo

en Sudáfrica.

Se confió el papel de bajada a la mampostería de los muros y, por ser estos de

conductividad insuficiente, en dos oportunidades se produjeron descargas secundarias en

su interior ocacionando una de ellas la muerte de dos personas.

Para evitar el excesivo recorrido entre bajadas y punto de incidencia se adopta

generalmente, como distancia máxima la fijada por las normas para el caso de las mallas de techo a que nos hemos referido anteriormente.

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE FORMACIÓN DE PLANOS DE TIERRA DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA

SEGURIDAD

Si el sistema está bien construido, para todo lo que se halla debajo del plano de tierra

solo queda un riesgo residual: el que, por tener las diferentes tomas de tierras, hay diferentes resistencias, pueden generarse diferencias de potencial entre las mismas

que, en determinadas circunstancias, pueden producir chispas.












El riesgo se elimina uniendo todas las tierras con un anillo metálico perimetral con lo

que todo el sistema quedará equipotenciado acercándose a una jaula de Faraday que

comentaremos enseguida.

En las condiciones que hemos desarrollado el sistema es de riesgo cero para el impacto directo del rayo, por lo que suele utilizárselo en ciertas circunstancias aún

cuando concideraciones ajenas a la técnica, como estéticas o económicas se opongan a

ello.

3) LA JAULA DE FARADAY

Michel Faraday, genio de la física dedicado particularmente a la electricidad probó teórica y prácticamente que el campo electrico no se propaga en un espacio

cerrado por una superficie metálica continua, de conductividad infinita. También

demostró que si, en lugar de ser continua, esta superficie está formada por un tejido

metalico de malla suficintemente cerrada, lo anterior se cumple con gran aproximación.

No existiendo campo eléctrico, no hay posibilidad de existencia de diferencias de

potencial y por lo tanto no se generan corrientes. Si se logra un cituación de este tipo, todo lo contenido en el espacio encerrado por la superficie metálica es inmune al rayo.

Un ejemplo de esto es un automovil de modelo sedan. Hay inumerables ejemplos

experimentales en que las fotografías prueban que los pasajeros no son en absoluto

perturbados por la caida de un rayo sobre el techo.

Las contrucciones de hormigon armado, si se cuida de dar continuidad a las armaduras de piso, estructuras, paredes y techos permiten construir jaulas de Faraday muy eficientes y de poco costo adicional, con la importante ventaja de que

las zapatas de fundación de las columnas y las armaduras de las lozas de los pisos son unas efientísimas tomas de tierra que no requieren construción adicional alguna.

Cualquier construcción metálica cerrada como, por Ej. Un tanque de combustible

constituye una jaula de Faraday.












La única precaución que debe tomarse para evitar la formación de chispas entre él y el

suelo es ponerlo eficientemente a tierra por medio de jabalinas enterradas a distancia suficiente una de otra para evitar la formación de diferencias de potencial

entre ellas.

Para terminar con este sistema de protección debemos dedicar un párrafo a establecer

las condiciones que diferencian la jaula de Faraday de los otros sistemas que muchas veces se confunden con ella.

Para que exista jaula de Faraday el espacio protegido debe quedar completamente

encerrado por la misma. Es la única manera de conseguir la producción del hecho físico de que el campo eléctrico no se propague en su interior. Las vulgarmente mal

llamadas “jaulas de Faraday” que consisten en la costrucción de mallas de protección que

hemos visto como accesorios de los hilos perimetrales y los planos de tierra, con

múltiples bajadas no pasan de esto aunque, para evitar las diferencias de potencial entre

las tomas de tierra se las une, como hemos visto, por medio de un anillo perimetral

cerrado. El campo eléctrico sigue ingresando por los costados y la parte inferior

dentro de la estructura fallando la premisa fundamental de la construcción.

EVALUACION DE LA JAULA DE FARADAY DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA SEGURIDAD

Si está bien construida, lográndose evitar la propagación del campo eléctrico generado

por el rayo dentro del abiente protegido es una disposición de riesgo cero para el mismo,

tanto para el impacto directo como para las inducciones que generan sus efectos

indirectos.

A veces es un sistema muy costoso pero no lo es cuando el método de construcción lo facilita, por Ej. Cuando se trata de estructuras de hormigon armado,

sobre todo cuando el proyecto de protección se hace desde el principio con el proyecto

del edificio. Por lo general no se presentan las inhibiciones estéticas que suelen proscribir a las construcciones Melsen.












4) LOS SISTEMAS DE DISIPACIÓN

En sus trabajos Franklin prestó principal atención a la producción de corriente que teóricamente debían producirse en la punta de su pararrayos yendo a

neutralizar las cargas de la nube. En reiteradas oportunidades se quejó de que este

aspecto preventivo no fuera tenido en cuenta (12).

Estas ideas de Franklin llevaron al polaco Prokof Divish, “curé” de Preudoz, en

Moravia, a crear en 1.754 lo que llamó una máquina meteorológica destinada a neutralizar

las cargas generadas en la nube y, con ello, evitar la producción del rayo (13). Consistía en un pararrayos con dos mil puntas conectado a una toma de tierra por una bajada. Estas dos últimas no diferían de las ideadas por Franklin.

La experiencia, luego de múltip

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