El documento trata sobre los pararrayos, incluyendo su definición, historia, tipos, partes, instalación y normatividad. Benjamin Franklin inventó el pararrayos en 1752 para proteger edificios de los rayos mediante una barra metálica unida a tierra. Existen diferentes tipos de pararrayos como de válvula, perdigón y de brecha de cuernos. Un pararrayos necesita un conductor, elemento de tierra y puede incluir un descargador de sobretensiones. La normativa como el CTE y UNE 21186 regulan la instalación

1. Centro de Bachillerato Tecnológico
Industrial y de Servicio No. 140
Pararrayos
Alumnos:
Hernández Torres Saraí
Valle Bela José Enrique
Grupo: 5to. AMM
Docente: Lic. María Elena Sosa
Mexicali, B.C. Noviembre 2014

2. ¿Qué es un pararrayos?
Aparato para proteger un
edificio de los rayos que
consiste en una o más
barras metálicas terminadas
en punta y unidas por un
extremo con la tierra por
medio de conductores
metálicos.
Se coloca verticalmente en lo
alto de los edificios para atraer
los rayos y facilitarles un paso
directo a la tierra sin que
dañen el edificio.

3. ¿Quién lo invento?
"Benjamín Franklin inventó el
pararrayos en 1752; los
pararrayos establecen una vía
con baja resistencia para el
paso de la descarga y evitan
así que la carga atraviese la
estructura del edificio"

4. ¿Cómo se instalan los pararrayos?
Las instalaciones de
pararrayos consisten en un
mástil metálico (acero
inoxidable, aluminio, cobre o
acero) con un cabezal
captador.

5. Cabezal
Tiene muchas formas en función de su primer funcionamiento: puede ser en punta,
multipuntas semiesférico o esférico y debe sobresalir por encima de las partes más
altas del edificio.
Está unido a una toma de tierra eléctrica por medio de un cable de cobre conductor.
La toma de tierra se construye mediante picas de metal que hacen las funciones de
electrodos en el terreno o mediante placas de metal conductoras también enterradas.
En principio, un pararrayos protege una zona teórica de forma cónica con el vértice en el cabezal; el
radio de la zona de protección depende del ángulo de apertura de cono, y éste a su vez depende de
cada tipo de protección.
Las instalaciones de pararrayos se regulan en cada país por guías de recomendación o normas.

6. ¿Cuál es el objetivo principal de los
pararrayos?
Reducir los
daños que puede
provocar la caída
de un rayo sobre
otros elementos.
Muchos instrumentos son vulnerables a
las descargas eléctricas, sobre todo en el
sector de las telecomunicaciones,
electromecánicas, automatización de
procesos y servicios, cuando hay una
tormenta con actividad eléctrica de rayos.
La fuente más importante
de radiación
electromagnética es la descarga
del rayo en un elemento metálico o,
en su caso, en un pararrayos. Las
instalaciones de pararrayos generan
pulsos electromagnéticos de gran
potencia cuando funcionan.

7. Pararrayos con dispositivo de cebado
Un pararrayos con dispositivo de cebado
es un pararrayos que incorpora un
dispositivo de cebado (PDC), electrónico o
no, que garantiza una mayor altura del
punto de impacto del rayo, aumentando así
el área de cobertura y facilitando la
protección de grandes áreas, simplificando
y reduciendo costos de instalación.

8. Funcionamiento del pararrayos con cebado
Cuando se dan las condiciones atmosféricas para la formación de nubes con carga eléctrica
(cumulonimbus), el gradiente atmosférico aumenta de una forma rápida, creando un campo
eléctrico de miles de voltios/metro entre nube y tierra. Durante este proceso, el sistema PDC
capta y almacena la energía de la atmósfera en su interior. El cabezal emite un trazador
ascendente en forma de impulso de alta frecuencia a partir de la energía almacenada cuando el
control de carga detecta que está próxima la caída de un rayo (valor de tensión cercano al de
ruptura del gradiente de la atmósfera). Mediante el trazador ascendente, se facilita un camino
ionizado de baja impedancia para la descarga hacia tierra de la energía almacenada en la nube,
a través del conductor bajante de la instalación, neutralizando el potencial de tierra. El nivel de
protección está relacionado con la eficiencia requerida para que un sistema de protección contra
el rayo intercepte las descargas sin riesgo para las personas, para la estructura y para las
instalaciones. Indica la eficacia del sistema de protección dentro del volumen a proteger.

9. Tipos de pararrayos
Pararrayos de tipo válvula
Pararrayos de tipo perdigón
Pararrayos de brecha de cuernos
Pararrayos multibrechas

10. Tipo válvula
Los pararrayos de tipo válvula se utilizan comúnmente en los sistemas eléctricos de
mayor potencia. Se componen de dos partes principales: una serie de brechas de
chispas y una serie de discos de resistencias no lineales. Los de este tipo funcionan
cuando un voltaje excesivo hace que las brechas de chispas se toquen, y las
resistencias no lineales llevan la tensión a tierra. Una vez que la sobrecarga de energía
termina, las resistencias separan las brechas de chispas.

11. Tipo Perdigón
Los pararrayos de tipo perdigón se componen de tubos de vidrio llenos de perdigones
de plomo. Los mismos están hechos de un interior de peróxido de plomo
recubierto por óxido de plomo. El óxido de plomo no es muy conductor; el peróxido de
plomo sí. Cuando se calienta el óxido de plomo, se convierte en peróxido de plomo,
dando a la corriente un lugar para fluir. Después que la corriente es transferida, el
peróxido de plomo cambia de nuevo al óxido de plomo. Este tipo de pararrayos ya no
se utiliza ampliamente.

12. Tipo de brecha de cuernos
Los pararrayos de brecha de cuernos se llaman así por sus dos barras de metal en
forma de cuerno. Las mismas están dispuestas alrededor de una pequeña brecha de
aire, y la distancia entre las dos barras aumenta a medida que se elevan desde la
misma. Las barras se colocan en aisladores de porcelana. El cuerno está conectado a
dos cables diferentes: Uno se sujeta a la línea eléctrica. Entre ese y el cuerno hay una
resistencia y una bobina de choque. La resistencia regula el nivel de la corriente
permitida en el pararrayos de una vez, y la bobina de choque aumenta la reactividad
del pararrayos cuando se produce la frecuencia transitoria. El otro cable está
conectado a una descarga a tierra, que desvía el exceso de electricidad a la misma.

13. Tipo multibrechas
Los pararrayos multibrechas están hechos de una serie de cilindros de metal. Los
mismos están aislados entre sí, así como separados por espacios de aire. El primer
cilindro se conecta a la línea eléctrica, mientras que todos los demás están unidos a
la tierra a través de una resistencia en serie que lleva gradualmente la potencia de la
corriente. Algunos de los espacios entre los cilindros posteriores tienen una
resistencia de desvío que atrapa una sobrecarga cuando hay un exceso de voltaje.

14. Partes del pararrayos
Conductor
El sistema de cable del pararrayos
es de cobre o aluminio desnudo
tradicionalmente. Este cable
conecta la varilla en la parte
superior de la estructura al
elemento de tierra, que se
encuentra a una distancia segura
de la estructura. El cable conductor
se sujeta a lo largo de la parte
exterior de la estructura, y su ruta
de acceso al elemento de tierra
debe ser tan corta como se permita
de forma segura.

15. Elemento de tierra
Hay muchos tipos diferentes de elementos
de tierra. Los elementos terrestres más
comunes hoy en día son varillas y
placas. Las placas de tierra son
normalmente de cobre, mientras que las
varillas de tierra pueden ser una
combinación mezclada o de cobre, acero y
níquel. Los elementos de tierra están
enterrados varios pies de profundidad y
deben ser colocados a varios metros de
distancia del edificio.
El elemento de tierra del sistema
de un edificio debe estar
conectado a cualquier otro
elemento de tierra en el área,
formando un potencial de tierra
común. Un elemento de tierra
debe ser enterrado en el suelo
húmedo cuando sea posible.

16. Adición recomendada
Los descargadores de sobretensiones
protegen los aparatos eléctricos o
dispositivos dentro del hogar. Cuando se
instalan correctamente, un descargador de
sobretensiones evitará una descarga
atmosférica entre en la red eléctrica de un
edificio. Se compone de un tubo de gas y
un espacio para chispas, y frena el voltaje
a una velocidad alta. Cuando el
descargador de sobretensiones
experimenta una carga extendida de alto
voltaje, dirige la carga al elemento de
suelo, evitando un daño grave a la
electrónica.

17. ¿Por qué un pararrayos es una necesidad?
Se conocen rayos con trayectoria
ascendente y descendente, que varían
de valor en función de la actividad
tormentosa y su situación geográfica.
Los valores de corriente que pueden
aparecer en un solo rayo oscilan entre
5.000 y 350.000 amperios, con una
media de 50.000 amperios.
El rayo es un fenómeno
meteorológico que genera severos
efectos térmicos, eléctricos y
mecánicos, en función de su
energía durante la descarga.
Las temporadas de tormentas son cada
vez más amplias durante el año y
aparecen incluso en invierno; su
distribución geográfica es muy variable, y
puede haber variaciones importantes en
los mapas ceráunicos de la actividad de
tormentas y la densidad de rayos.
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18. La elevada intensidad de un
rayo puede provocar paro
cardíaco o respiratorio por
electrocución de un ser vivo,
debido al paso de la corriente
de descarga.
El impacto directo de un rayo provoca
daños en las estructuras (edificios,
antenas telecomunicaciones,
industrias, etc.).
El impacto de un rayo disipa calor por el
efecto Joule y, por tanto, puede llegar a
provocar incendios.
El cambio climático es uno de los
mayores causantes del aumento de
la actividad de tormentas y del
aumento de la densidad de rayos, y
por defecto de la aparición de tantos
accidentes en instalaciones
protegidas con pararrayos en punta.

19. El aumento de la actividad
solar incrementa la actividad
eléctrica de la atmósfera, y
genera inesperadas tormentas
electromagnéticas y termodiná
micas que no aparecen en los
modelos climáticos ni en las
previsiones. Esta actividad
eléctrica es, entre otros
fenómenos meteorológicos
conocidos, otro detonante del
aumento de la actividad de
rayos nube-tierra o tierra-nube.
Según la Organización Mundial de la
Salud (OMS), varios organismos
nacionales e internacionales han
formulado directrices que establecen
límites para la exposición a campos
electromagnéticos (CEM) en el trabajo y
en los lugares de residencia. En este
sentido, estas directrices afectan
directamente a las instalaciones de
pararrayos, ya que ponen en peligro la
continuidad de la industria y la salud de las
personas en el trabajo.

20. ¿Qué normatividad necesita un
pararrayos?
El Código Técnico de la
Edificación (CTE) es un marco
normativo de obligado
cumplimiento en España en el que
se regulan las exigencias básicas
de calidad que deben cumplir los
edificios, incluidas sus
instalaciones, para satisfacer los
requisitos básicos de seguridad y
habitabilidad, en desarrollo de lo
previsto en la disposición adicional
segunda de la Ley 38/1999, de 5
de noviembre, de Ordenación de
la Edificación (LOE). Es de
aplicación en obras de edificación
de nueva construcción, obras de
ampliación, modificación, reforma o
rehabilitación, cambio de actividad
o uso del edificio existente.

21. Sección de utilización nº8 (SU 8)
Indica la obligatoriedad de instalar
dispositivos para la protección externa
contra el rayo, en función del índice de
riesgo de la instalación a proteger.
Además, en su punto B.2 indica que
«siempre que se instale un pararrayos es
obligatorio disponer de un sistema de
protección interno comprendido por
dispositivos que reducen los efectos
eléctricos y magnéticos de la corriente de
descarga atmosférica dentro del espacio a
proteger».
Seguridad frente al
riesgo causado por la
acción del rayo

22. UNE 21186
Trata la protección mediante pararrayos con
dispositivo de cebado, contra los impactos directos
del rayo en estructuras corrientes y zonas abiertas
(áreas de almacenamiento, áreas de ocio, etc.).
Asimismo, contempla la protección contra los
efectos del paso de la corriente del rayo por el
sistema de protección. Todo ello, con el objetivo de
proteger con la mayor eficacia posible a
personas y bienes materiales.
Protección de estructuras
y edificaciones y zonas
abiertas mediante
pararrayos con
dispositivos de cebado

23. Gracias por su
atención!