Mi torre no está sobre el suelo sino sobre una pared de mi casa ¿qué hago?
En este caso el rayo cortará camino por la torre ¡precisamente hacia la estructura de su propia casa!, seguramente mojada y rica en las sales conductoras de su mampostería y allí se hará una fiesta con su instalación eléctrica, telefónica, radial y cargará en su camino con todo tipo de apetitosos artefactos eléctricos y electrónicos y, si todavía está hambriento, no olvide que su cuerpo y el de su familia son muy buenos conductores (y aunque sus colegas le digan que es “de madera” por no aceptar estos sanos consejos al rayo no le importa).
En este caso es mucho más importante que su torre tenga un generoso conductor que la vincule a tierra el cual debe estar separado de las paredes por los separadores que se fabrican para el propósito puesto que el rayo estará descargándose a tierra bien pegadito a su propia casa….
Tipo de conexión a tierra
Esto depende bastante de la naturaleza del suelo, sea este rocoso, arcilloso, con napas de agua muy cerca de la superficie, terrenos salinos, etc. De manera que señalaremos una conexión típica aunque siempre será recomendable acercarse a los profesionales encargados de este tipo de instalaciones para edificios o estructuras importantes como silos, etc, en la zonas rurales.
De todas maneras toda medida que se tome para mejorar la conductividad del suelo circundante será beneficiosa, al clavar la jabalina es
conveniente dejar a flor de tierra un recipiente de unos 4 litros o más, perforado que contenga alguna sal que ayude a aumentar la concentración de iones en el suelo. Estas sales se obtienen en cualquier droguería industrial y se mezclan en igual cantidad con tierra que se emplea para llenar el recipiente. Un suelo húmedo es por supuesto mejor.
Puede emplearse Sulfato de Cobre (Vitriolo azul), Sulfato de Magnesio (Sales de Epsom), Cloruro de Calcio, Cloruro de Sodio (Sal de cocina) o Nitrato de Potasio (Salitre).
Debe hacerse notar que las frecuentes lluvias irán “lavando” progresivamente estas sales del suelo por lo que habrá que reponerlas en períodos de dos a tres años.
Tenga presente la toxicidad de alguna de estas substancias. No las deje expuestas en la superficie si hay niños o animales en la zona trabajada. Por ejemplo el Sulfato de Cobre puede ser letal para un niño en dosis tan pequeñas como un gramo…!
Jabalinas:
Se emplearán al menos cuatro jabalinas con una longitud no menor que 2,50 m construida con Cobre, Acero inoxidable, Acero revestido en cobre (que facilita su penetración en terreno), Acero galvanizado en caliente o materiales aprobados para ese fin. El diámetro en que habitualmente se las obtiene es de 12 a 16 mm y si es mayor, mejor aún.
Se colocarán una justo sobre el pie de la torre y las otras tres formando una estrella con centro en la torre y apartadas un par de metros de ella. Estas jabalinas se unirán entre si formando un círculo exterior y a su vez cada una de ellas a la torre y a la jabalina central. Convendrá construir los conductores mediante cinta de cobre de 30 a 50 mm de ancho y por al menos 3 o 4 décimas de espesor o cable del mismo material de unos 5 mm de diámetro (es preferible la cinta de cobre pues puede proporcionar menor inductancia y resistencia por Kg de cobre que el cable cilíndrico debido al efecto pelicular). Las uniones eléctricas deberán realizarse por procedimientos mecánicos (abulonadas) y debidamente protegidas de la corrosión puesto que esta red conductora habrá de estar enterrada unos 30 cm. Deberán considerarse las propiedades del suelo puesto que puede ser de naturaleza corrosiva y arruine fácilmente esta instalación. De acuerdo a la empresa Polyphaser de USA, una resistencia de tierra del orden de los 5 Ohms es considerada óptima para el propósito.
Si es posible alcanzar la primer napa de agua con un buen conductor ello será aún mejor, especialmente en terrenos secos o rocosos.
IMPORTANTE:
El cable conductor que une al pararrayos con la jabalina debe tenderse tan recto como sea posible. Si tiene que variar su dirección ¡evite los ángulos agudos!, de ser necesario esto haga que el cable describa una curva suave.
¿Pararrayos si o no?
Con todo lo dicho creo que no cabe duda acerca de las ventajas de emplear un pararrayos en la torre. El pararrayos deberá instalarse de manera que sea la parte más alta de toda la estructura y deberá vincularse a tierra mediante los cables de cobre cuyo diámetro y dispositivos de conexión se hallan normalizados de acuerdo a su longitud y elemento a proteger. El cable de conexión tiene que ser recto y evitarse las curvas y dobleces, especialmente curvas pequeñas y/o en ángulos rectos debido al aumento considerable de inductancia que estas geometrías producen.
Debe tenerse presente que la descarga de un rayo puede producir una formidable cantidad de corriente durante tiempos relativamente cortos y hablar de 100.000 Amperes y millones de volts en este campo es lo habitual. En estas condiciones aunque la resistencia del cable del pararrayos sea baja, la de la conexión a tierra no lo es tanto, de allí que la caída de tensión que se produce en el camino a tierra es muy alta, por lo tanto los elementos que están sobre las partes superiores de la torre se hallarán a potenciales que pueden alcanzar varios centenares de miles de Volts (aún millones).
Estas altas tensiones, se propagarán por los cables coaxiles u otras líneas de trasmisión hacia la estación si no se vinculan a tierra de algún modo sobre la misma torre (por ejemplo conectando eléctricamente la malla de los coaxiles a la jabalina o a la torre misma). Si se descuida esta situación esos altísimos potenciales podrían ingresar a su casa transportados por las líneas de trasmisión colocando a los equipos conectados a ellas a muy altos potenciales respecto de tierra, de allí que habrá que tomar otras precauciones adicionales. Aún cuando se desconecten los cables de los equipos considere que al estar esos cables conectados al punto en que el rayo golpea a la antena su potencial puede alcanzar millones de Volts, suficiente para producir chispas de varios metros de longitud; seguramente usted no querrá estar en el camino de una de ellas…
Considere que la caída de un rayo “promedio” capaz de desarrollar una corriente de pico de unos 18 000 amperes sobre una buena toma de tierra que tuviera una resistencia de 10 ohms, la tensión en ella alcanzaría los 180.000 volts y, si piensa que una sola jabalina hincada sobre un relativamente buen terreno puede tener hasta unos 40 o 50 ohms, saque la cuenta…
La duración de un rayo es muy corta, la corriente es del tipo impulsiva o transitoria, entonces, además de la resistencia eléctrica del cable de toma de tierra, hay que considerar muy cuidadosamente la inductancia del mismo que puede originar fuerzas contra electromotrices cuyos valores alcanzan fácilmente valores varias veces superiores a los resultantes de la caída de tensión por resistencia óhmica en el cable. De allí que el sistema de tierra debe ser tan bueno, en este sentido, como para responder correctamente a frecuencias del orden de 10 a 100 KHz o mejor. La popular costumbre de enterrar un radiador de automóvil es una forma de lograr justamente una manera de disminuir la inductancia.
Esto nos lleva a considerar seriamente a la misma torre como conductor. Efectivamente, aunque la resistividad eléctrica del Hierro es mayor que la del Cobre, el diámetro de la torre es mucho mayor que el del conductor de Cobre que conecta normalmente al pararrayos y por ende su inductancia es menor, de manera que a los efectos de preservarnos del pico de fuerza contraelectromotriz la misma torre será el principal colaborador. Para que este efecto beneficioso sea aprovechado en su totalidad será conveniente emplear un procedimiento que permita “puentear” eléctricamente las uniones físicas entre los tramos, preferentemente empleando cintas de Cobre para que la inductancia de las uniones se mantenga en los valores mínimos posibles. Experiencias realizadas por la empresa Polyphase muestran que, en general, la torre conduce cerca del 80% de la energía y el cable de cobre del pararrayos solamente un 20%…
¿Y con esto alcanza?
Lamentablemente no. Con el pararrayos (o la torre puesta a tierra) habremos logrado canalizar por un camino seguro gran cantidad de la energía del rayo, pero como hemos visto los potenciales eléctricos remanentes siguen siendo muy altos y peligrosos para la vida. Hasta ahora probablemente habremos protegido las estructuras principales, aunque no algunos aparatos eléctricos y mucho menos los sensibles equipos electrónicos. Tampoco las vidas. Un choque eléctrico resultante de estar en contacto físico con algún artefacto que se halle conectado a las antenas etc., es más que suficiente para producir un paro cardíaco o lesiones tales como quemaduras, etc.
Un rayo directo es algo muy poderoso, rara vez asistimos a las consecuencias de un rayo directo, generalmente, en la ciudad, observamos los efectos de descargas secundarias o sobretensiones producidas cuando un rayo alcanza las líneas de suministro eléctrico o telefónico, ¡pero un rayo directo es mucha energía!, frente a eso salvar la vida y las estructuras ya se puede considerar un éxito.
Pero quedan varias cosas por hacer con todo conductor que ingrese a nuestra vivienda desde el exterior.
Todo cable que provenga del suministro eléctrico domiciliario, telefonía, antenas etc. debería ingresar a la vivienda mediante un dispositivo provisto de una jabalina a tierra dispuesta lo más cerca posible de esa entrada y a través de descargadores gaseosos que permitan derivar a a tierra los impulsos eléctricos que puedan llegar por los cables externos. La experiencia práctica demuestra que los aparatos electrónicos que un técnico de radio suele reparar luego de una tormenta son aquellos dañados por sobretensiones en la línea de alimentación más que aquellos que hayan recibido un impacto en la antena.
En el caso de los cables coaxiles, además de conectar su malla a la toma de tierra de la torre entes de que ellos se separen de la misma, también es necesario conectar directamente su malla a una jabalina cerca de la entrada a la casa e intercalar allí un chispero que disminuya la tensión del conductor central (aún así pueden aparecer potenciales de varios miles de Volts sobre ellos debido a las limitaciones impuestas por la resistencia e inductancia de la toma de tierra en esta toma de tierra) También ayudará hacer con el coaxil todo lo contrario que con la toma de tierra, es decir, hacerle presentar inductancia, por ejemplo arrollando algunas espiras con el mismo, pasarlo con un recorrido sinuoso, etc.
Para los coaxiles existen dispositivos que bloquean la corriente continua del rayo aunque permiten el paso de la gama de frecuencias de radio para la cual se hayan diseñados y también dispositivos gaseosos (que aquí hemos llamado “chisperos”) que no bloquean el paso de la CC y por lo tanto permiten emplear el coaxil como medio de enviar energía a preamplificadores remotos, etc. En inglés tales dispositivos se denominan “lighting arrestors”.
Texto Original: http://lu6etj.host-argentina.com.ar/lu6etj/tecnicos/rayos.htm