Pararrayos

Pararrayos

un pararrayos es un dispositivo utilizado en sistemas de energía eléctrica y sistemas de telecomunicaciones para proteger el aislamiento y los conductores del sistema de los efectos dañinos de los rayos. El pararrayos típico tiene un terminal de alta tensión y un terminal de tierra.

en telegrafía y telefonía, un pararrayos es un dispositivo colocado donde los cables entran en una estructura, con el fin de evitar daños a los instrumentos electrónicos dentro y garantizar la seguridad de las personas cerca de las estructuras., Las versiones más pequeñas de pararrayos, también llamados protectores de sobretensiones, son dispositivos que están conectados entre cada conductor eléctrico en un sistema de energía o comunicaciones, y la tierra. Ayudan a prevenir el flujo de la corriente normal de energía o de señal a tierra, pero proporcionan una ruta sobre la cual fluye la corriente de rayos de alto voltaje, sin pasar por el equipo conectado. Los pararrayos se utilizan para limitar el aumento de voltaje cuando una línea de comunicaciones o de energía es alcanzada por un rayo o está cerca de un rayo.,

protección de los sistemas de distribución eléctricaeditar

en los sistemas de transmisión eléctrica aérea, uno o dos cables de tierra más ligeros pueden montarse en la parte superior de los pilones, postes o torres no utilizados específicamente para enviar electricidad a través de la red. Estos conductores, a menudo denominados cables «estáticos», «piloto» o «blindaje», están diseñados para ser el punto de terminación de rayos en lugar de las propias líneas de alto voltaje. Estos conductores están destinados a proteger los conductores de energía primaria de los rayos.,

estos conductores están unidos a tierra ya sea a través de la estructura metálica de un poste o torre, o por electrodos de tierra adicionales instalados a intervalos regulares a lo largo de la línea. Como regla general, las líneas eléctricas aéreas con voltajes inferiores a 50 kV no tienen un conductor «estático», pero la mayoría de las líneas que transportan más de 50 kV sí lo tienen. El cable conductor de tierra también puede soportar cables de fibra óptica para la transmisión de datos.

Las líneas más antiguas pueden usar pararrayos que aíslan las líneas conductoras de la unión directa con la tierra y pueden usarse como líneas de comunicación de baja tensión., Si el voltaje excede un cierto umbral, como durante una terminación de rayo al conductor,» salta » los aisladores y pasa a tierra.

La protección de subestaciones eléctricas es tan variada como los pararrayos, y a menudo es propiedad de la compañía eléctrica.

protección contra rayos de los radiadores de mástileditar

los radiadores de mástil de Radio pueden aislarse del suelo mediante un espacio de chispa en la base. Cuando un rayo golpea el mástil, salta esta brecha., Una pequeña Inductividad en la línea de alimentación entre el mástil y la unidad de sintonía (generalmente un devanado) limita el aumento de voltaje, protegiendo al transmisor de tensiones peligrosamente altas.El transmisor debe estar equipado con un dispositivo para monitorear las propiedades eléctricas de la antena. Esto es muy importante, ya que una carga podría permanecer después de un rayo, dañando la brecha o los aisladores.

el dispositivo de monitoreo apaga el transmisor cuando la antena muestra un comportamiento incorrecto, por ejemplo, como resultado de una carga eléctrica no deseada., Cuando el transmisor está apagado, estas cargas se disipan. El dispositivo de monitoreo hace varios intentos para volver a encenderse. Si después de varios intentos la antena continúa mostrando un comportamiento inadecuado, posiblemente como resultado de un daño estructural, el transmisor permanece apagado.

pararrayos y precauciones de puesta a tierra

Idealmente, la parte subterránea del conjunto debe residir en un área de alta conductividad del suelo. Si el cable subterráneo es capaz de resistir bien la corrosión, puede cubrirse con sal para mejorar su conexión eléctrica con el suelo., Mientras que la resistencia eléctrica del pararrayos entre el terminal de aire y la Tierra es de preocupación significativa, la reactancia inductiva del conductor podría ser más importante. Por esta razón, la ruta del conductor descendente se mantiene corta, y cualquier curva tiene un radio grande. Si no se toman estas medidas, la corriente del rayo puede arar sobre una obstrucción resistiva o reactiva que encuentra en el conductor., Por lo menos, la corriente de arco dañará el pararrayos y puede encontrar fácilmente otra ruta conductiva, como el cableado del edificio o la plomería, y causar incendios u otros desastres. Los sistemas de puesta a tierra sin baja resistividad al suelo todavía pueden ser eficaces para proteger una estructura de daños por rayos., Cuando el suelo tiene poca conductividad, es muy poco profundo, o no existe, un sistema de puesta a tierra se puede aumentar mediante la adición de varillas de tierra, conductor de contrapeso (anillo de tierra), radiales de cable que se proyectan lejos del edificio, o barras de refuerzo de un edificio de hormigón se pueden utilizar para un conductor de tierra (tierra Ufer). Estas adiciones, aunque todavía no reducen la resistencia del sistema en algunos casos, permitirán que el Rayo entre en la tierra sin dañar la estructura.,

se deben tomar precauciones adicionales para evitar los destellos laterales entre los objetos conductores en o dentro de la estructura y el sistema de protección contra rayos. La oleada de corriente de rayo a través de un conductor de protección contra rayos creará una diferencia de voltaje entre él y cualquier objeto conductor que esté cerca de él. Esta diferencia de voltaje puede ser lo suficientemente grande como para causar un flash lateral peligroso (chispa) entre los dos que puede causar daños significativos, especialmente en las estructuras que contienen materiales inflamables o explosivos., La forma más eficaz de prevenir este daño potencial es garantizar la continuidad eléctrica entre el sistema de protección contra rayos y cualquier objeto susceptible a un flash lateral. La Unión efectiva permitirá que el potencial de voltaje de los dos objetos suba y baje simultáneamente, eliminando así cualquier riesgo de un flash lateral.

diseño del sistema de protección contra rayos.

Se utiliza un material Considerable para componer los sistemas de protección contra rayos, por lo que es prudente considerar cuidadosamente dónde una terminal aérea proporcionará la mayor protección., La comprensión histórica del rayo, a partir de las declaraciones hechas por Ben Franklin, asumió que cada pararrayos protegía un cono de 45 grados. Se ha encontrado que esto no es satisfactorio para proteger estructuras más altas, ya que es posible que un rayo golpee el costado de un edificio.

El Dr. Tibor Horváth desarrolló un sistema de modelado basado en una mejor comprensión del objetivo de terminación de rayos, llamado el método de esfera rodante. Se ha convertido en el estándar por el cual se instalan los sistemas de varilla Franklin tradicionales. Para entender esto se requiere el conocimiento de cómo se ‘mueve’el rayo., A medida que el líder del paso de un rayo salta hacia el suelo, camina hacia los objetos conectados a tierra más cercanos a su camino. La distancia máxima que puede recorrer cada paso se denomina distancia crítica y es proporcional a la corriente eléctrica. Es probable que los objetos sean golpeados si están más cerca del líder que esta distancia crítica. Es una práctica estándar aproximar el radio de la esfera a 46 m cerca del suelo.

Es poco probable que un objeto fuera de la distancia crítica sea golpeado por el líder si hay un objeto sólidamente conectado a tierra dentro de la distancia crítica., Las ubicaciones que se consideran seguras de los rayos se pueden determinar imaginando los caminos potenciales de un líder como una esfera que viaja desde la nube hasta el suelo. Para la protección contra rayos, basta con considerar todas las esferas posibles a medida que tocan puntos de impacto potenciales. Para determinar los puntos de impacto, considere una esfera rodando sobre el terreno. En cada punto, se simula una posición de líder potencial. Es más probable que un rayo caiga donde la esfera toca el suelo. Los puntos que la esfera no puede cruzar y tocar están más seguros de los rayos., Los protectores contra rayos deben colocarse donde evitarán que la esfera toque una estructura. Sin embargo, un punto débil en la mayoría de los sistemas de desviación de rayos está en el transporte de la descarga capturada desde el pararrayos hasta el suelo. Los pararrayos se instalan típicamente alrededor del perímetro de los techos planos, o a lo largo de los Picos de los techos inclinados a intervalos de 6,1 m o 7,6 m, dependiendo de la altura de la varilla., Cuando un techo plano tiene dimensiones superiores a 15 m por 15 M, Se instalarán terminales aéreas adicionales en el centro del techo a intervalos de 15 m o menos en un patrón de rejilla rectangular.

Redondeado frente a punta endsEdit

La forma óptima para la punta de un pararrayos ha sido motivo de controversia desde el siglo 18., Durante el período de confrontación política entre Gran Bretaña y sus colonias americanas, los científicos británicos sostuvieron que un pararrayos debería tener una bola en su extremo, mientras que los científicos americanos sostuvieron que debería haber un punto. A partir de 2003, la controversia no había sido completamente resolved.It es difícil resolver la controversia porque los experimentos controlados apropiados son casi imposibles, pero el trabajo realizado por Charles B. Moore, et al., en 2000 ha arrojado algo de luz sobre el tema, encontrando que los pararrayos moderadamente redondeados o de punta roma actúan como ligeramente mejores receptores de ataque., Como resultado, las varillas de Punta redonda se instalan en la mayoría de los sistemas nuevos en los Estados Unidos, aunque la mayoría de los sistemas existentes todavía tienen varillas puntiagudas. De acuerdo con el estudio,

Las alculaciones de las fuerzas relativas de los campos eléctricos por encima de varillas afiladas y Romas expuestas de manera similar muestran que mientras que los campos son mucho más fuertes en la punta de una varilla afilada antes de cualquier emisión, disminuyen más rápidamente con la distancia., Como resultado, a unos pocos centímetros por encima de la punta de una varilla Roma de 20 mm de diámetro, la fuerza del campo es mayor que sobre una varilla similar y más afilada de la misma altura. Dado que la fuerza de campo en la punta de una varilla afilada tiende a estar limitada por la fácil formación de iones en el aire circundante, la fuerza de campo sobre varillas Romas puede ser mucho más fuerte que aquellas a distancias mayores de 1 cm sobre varillas más afiladas.,los resultados de este estudio sugieren que las barras de metal moderadamente Romas (con una altura de punta a un radio de curvatura de aproximadamente 680:1) son mejores receptores de rayos que las barras más afiladas o muy Romas.

Además, la altura del protector contra rayos en relación con la estructura a proteger y la propia tierra tendrá un efecto.,

teoría de la transferencia de Cargaeditar

la teoría de la transferencia de carga establece que un rayo en una estructura protegida puede prevenirse reduciendo el potencial eléctrico entre la estructura protegida y la nube de trueno. Esto se hace mediante la transferencia de carga eléctrica (como desde la tierra cercana al cielo o viceversa). La transferencia de carga eléctrica de la Tierra al cielo se realiza mediante la instalación de productos de ingeniería compuestos de muchos puntos por encima de la estructura., Se observa que los objetos puntiagudos de hecho transferirán carga a la atmósfera circundante y que se puede medir una corriente eléctrica considerable a través de los conductores a medida que la ionización ocurre en el punto cuando un campo eléctrico está presente, como sucede cuando las nubes de trueno están por encima.

en los Estados Unidos, la Asociación Nacional de protección contra incendios (NFPA) actualmente no respalda un dispositivo que pueda prevenir o reducir los rayos., El Consejo de estándares de la NFPA, tras una solicitud de un proyecto para abordar los sistemas de matriz de disipación y los sistemas de transferencia de carga, negó la solicitud de comenzar a formar estándares sobre dicha tecnología (aunque el Consejo no excluyó el desarrollo de estándares futuros después de que se presentaran fuentes confiables que demostraran la validez de la tecnología básica y la ciencia).

early streamer emission (ESE) theoryEdit