Protección contra rayos. Provisiones generales. Esquema, descripción

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Protección contra rayos. Provisiones generales. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protección contra rayos

Como sabes, no hay truenos sin relámpagos, y los relámpagos son la descarga eléctrica de chispa independiente más común que se produce cuando el voltaje entre los electrodos en un medio gaseoso aumenta y tiene una potencia muy alta. Por lo tanto, una conversación sobre electricidad sin mencionar ninguna tormenta estará incompleta.

Las nubes de tormenta individuales pueden transportar cargas de diferentes signos, por lo que cuando las nubes con cargas opuestas se acercan entre sí, se produce una descarga eléctrica (un rayo) entre ellas. Algunas nubes pueden transportar cargas tanto positivas como negativas. Las cargas positivas suelen concentrarse en la parte inferior de la nube, donde se concentran las gotas de humedad más grandes.

Estas nubes, como resultado de la inducción electrostática, inducen potenciales en la superficie de la tierra y en los objetos terrestres. Como resultado, la nube y la superficie de la tierra forman, por así decirlo, dos placas de un condensador gigante con un dieléctrico: masas de aire entre ellas. A medida que la intensidad del campo eléctrico de una nube cargada alcanza un valor crítico, un canal débilmente luminoso (el movimiento de electrones), llamado líder, comienza a crecer hacia el suelo. Después de que el líder pasa parte del espacio aéreo, hay una pausa, durante la cual aumenta la acumulación de cargas eléctricas, y solo después de esto se reanuda el avance del líder hacia el suelo, luego otra pausa, etc. Tan pronto como el líder llega a la superficie de la tierra o de objetos que se elevan sobre el suelo, se produce una descarga eléctrica.

Además, la descarga no depende de una persona ni está controlada por una persona, no es una descarga de rayo artificial creada en condiciones de laboratorio para estudiar este fenómeno natural, e incluso allí se pueden esperar sorpresas de los rayos. El voltaje entre las nubes y la tierra puede ser de 100 V, la intensidad de la corriente en el momento de la descarga de un rayo alcanza los 000 A, la duración de la acción es de 000 a 500 s; estos datos se determinan experimentalmente.

No hay nada de alto secreto sobre los rayos. Sin embargo, el conocimiento adquirido en el proceso de investigación de este fenómeno no redujo de ninguna manera el peligro de la descarga de un rayo para la vida humana, pero ayudó a enseñar a las personas cómo protegerse de él. El primer dispositivo que protege los edificios de los rayos, un pararrayos, fue diseñado a mediados del siglo XVIII por el profesor de la Universidad de San Petersburgo Georg Richmann. Mientras probaba este dispositivo, el propio diseñador murió, pero los principios que estableció en el diseño del pararrayos no solo no se olvidan, sino que también sirven a las personas durante muchos años, salvando a más de mil personas de la muerte cada año. Todo lo ingenioso es simple: el científico puso a tierra el rayo, mostrándole el camino más corto y fácil hacia la tierra: a lo largo de una varilla de metal.

La gran mayoría de los rayos (alrededor del 95%) tienen polaridad negativa. Durante una tormenta, surge en la superficie de la Tierra un fuerte campo eléctrico, cuya intensidad es especialmente alta en los extremos de los objetos puntiagudos. Durante una tormenta, aparece un brillo visible en estas agujas.

Las descargas de rayos de polaridad positiva son raras. Se caracterizan por una intensidad de corriente muy alta, de hasta 200 A. La longitud del recorrido de un rayo lineal puede alcanzar varios kilómetros.

Además de los relámpagos lineales, en la naturaleza también existe un relámpago en forma de bola, que es una bola de fuego con un diámetro de 10 a 30 cm que se mueve lentamente en el aire (a una velocidad de aproximadamente 2 m/s) en la dirección del viento. El movimiento del rayo va acompañado de un silbido o silbido. Los rayos en forma de bola pueden durar desde unos pocos segundos hasta 4 minutos. Por lo general, los relámpagos en forma de bola desaparecen silenciosamente, pero a veces puede ocurrir una explosión. Los rayos en forma de bola entran en una habitación a través de ventanas abiertas, respiraderos, puertas, chimeneas de estufas e incluso a través de grietas. Cuando entra en contacto con una persona, provoca quemaduras graves que a menudo provocan la muerte. Cuando explota un rayo en forma de bola, se libera una gran cantidad de calor, lo que a menudo provoca incendios.

Pararrayos, utilizados para proteger edificios y estructuras del impacto directo de rayos lineales, son ineficaces contra las centellas. Para evitar que los rayos en forma de bola penetren en las habitaciones durante una tormenta, las ventanas, puertas y chimeneas deben estar bien cerradas y las aberturas de ventilación deben estar equipadas con una malla metálica con celdas de 3-4 cm2. Esta malla está hecha de alambre redondo de cobre o acero con un diámetro de 2-2,5 mm y está conectada a tierra de manera confiable. Los rayos caen con mayor frecuencia en lugares donde el agua subterránea sale a la superficie, la unión de rocas terrestres de diferentes conductividades eléctricas, los gases de escape y el humo que sale de las tuberías (debido a la mayor ionización del aire), así como las partes de edificios y estructuras que son más elevado sobre el suelo.

Los rayos también caen en lugares con alta resistividad eléctrica, por ejemplo, en el suelo donde se colocan tuberías o cables metálicos, donde hay inclusiones de suelo que conduce bien la corriente eléctrica (por ejemplo, arcilla). La protección contra el rayo contra la caída directa del rayo es un conjunto de dispositivos de protección diseñados para garantizar la seguridad de las personas, la seguridad de los edificios y estructuras frente a posibles explosiones, incendios y destrucciones provocadas por los rayos.

Un dispositivo que recibe el impacto directo de un rayo y desvía la corriente del rayo hacia tierra se llama pararrayos. Un pararrayos es un dispositivo metálico que se eleva por encima del objeto protegido. Consta de un pararrayos, una estructura de soporte, un conductor de bajada y conductores de puesta a tierra.

Autor: Korshevr N.G.

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