Efectos de rayo

La formación del rayo comienza en las nubes, y se da por la polarización de cargas positivas y negativas dentro de ellas.
La polarización de las nubes tiene un efecto muy importante en la superficie de la Tierra. El campo eléctrico de la nube se extiende a través del espacio que lo rodea e induce el movimiento de electrones sobre la Tierra. Los electrones en la superficie externa de la Tierra son repelidos por la superficie inferior de la nube cargada negativamente. Esto crea una carga opuesta en la superficie de la Tierra. Los edificios, los árboles e incluso las personas pueden experimentar una acumulación de carga estática cuando los electrones son repelidos por el fondo de la nube.

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Un rayo comienza con el desarrollo de un líder escalonado descendente. Este líder descendente escalonado, es se produce cuando el exceso de electrones en el fondo de la nube comienza un viaje a través del aire conductor al suelo. Las variables que afectan la dirección de ese líder descendente escalonado, no son muy claras, se cree que la presencia de impurezas o partículas de polvo en diversas partes del aire, podría crear áreas entre las nubes y la tierra más conductivas que otras.

A medida que los electrones del líder escalonado descendente se aproximan a la Tierra, hay una repulsión adicional de electrones hacia abajo en la superficie de la Tierra. Esta carga comienza a emigrar hacia arriba en el aire a través de edificios, estructuras, árboles y personas. Esta carga ascendente positiva – conocida trazador ascendente – se acerca al líder escalonado descendente en el aire sobre la superficie de la Tierra. Una vez que el contacto se hace entre trazador ascendente y el líder descendente, una ruta de conducción completa se traza y el relámpago comienza.

Este es el principio de funcionamiento que utilizan los pararrayos tipo franklin y de emisión temprana (ESE) para su funcionamiento, realizando un doble objetivo, produciendo una compensación del potencial eléctrico al ser atraídos esos iones del aire por parte de la nube, neutralizando en parte la carga, y propiciando un cambio seguro para el rayo a tierra ofreciéndole un camino de menor resistencia.

Estos pararrayos se encuentran normados en su fabricación e instalación bajo los estándares NFPA 780 para los pararrayos tipo franklin, y los estándares NF C-17-102-2011, UNE 21.186:2011, para los pararrayos de emisión temprana (ESE).
En cuanto a estas dos tecnologías, ampliamente utilizadas a nivel mundial, de los estudios realizados, la única conclusión válida es que ninguna es 100 % segura, como es de esperar, ya que es imposible prever dónde caerá un rayo, así como imposible es controlarlo 100%. Sin embargo ambas tecnologías son altamente confiables para reducir las posibilidades de daño e impacto de rayos en estructuras críticas y/o importantes.

Así mismo es importante comprender los efectos que un rayo puede tener sobre las estructuras, personas y equipos críticos, para tomar las medidas de protección complementarias.

En la figura siguiente se representa gráficamente.

La caída de un rayo puede ocasionar daños a su facilidad dependiendo del lugar de impacto, a saber:

• 1- Caída directa sobre la estructura, peligro de incendio y daños directos.
• 2- Caída cercana a la estructura, provocando transmisión de la energía del rayo a través de la estructura.
• 3- Caída cerca de servicios eléctricos o de datos conectados en la facilidad y que están ubicados en exteriores, por inducción.
• 4- Caída en la red de alimentación eléctrica de la compañía eléctrica en el exterior de la facilidad.

Conclusiones

• Los rayos son fenómenos de la naturaleza de muy alta energía, que no es posible controlar a un 100 %, pero a los que se les puede ofrecer un camino de descarga y disipación de energía de forma segura y más controlada, reduciendo así la posibilidad de daños directos
• Los problemas indirectos causados por los rayos, requieren otro tipo de protección complementaria, como lo son los supresores de transientes de sobrevoltaje, que reducen la posibilidad de daños a los equipos electrónicos sensibles. Esto debe analizarse específicamente para cada caso particular
• Los pararrayos no son un sistema de protección para personas, de tal forma que la mejor protección para una persona en caso de una tormenta eléctrica, siempre va a ser permanecer dentro de los edificios y alejados de las ventanas.