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Venezuela BS.F 20
SEPTIEMBRE 2012
CIENCIA HOY SEPTIEMBRE DE 2012. VOL 1. No 1
Contenido: •Un fenomenos sobrenatural para nuestros ancentros------------------ 4 •Los rayos, ¿Qué son? ------------------------------------------------------------ 6 •Origen---------------------------------------------------------------------------------7 •Conociendo las descargas-------------------------------------------------------8
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SIPRA------------------------------11 ¿Qué es un Pararrayos-------14 ¿Cómo protegernos? ---------18 Peligrosidad y efectos---------20 Mito vs realidad-----------------21
PORTADA: Descarga atmosférica durante tormenta eléctrica en el desierto de Serengueti. África. Editora: Maria Gabriela Martinez G.
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UN FENOMENO SOBRENATURAL PARA NUESTROS ANCESTROS Desde la antigüedad, el rayo ha sido un de los fenómenos más admirados y la vez temido por muchas culturas a lo largo de la historia. Se creía que las descargas electricas que venían del cielo eran una forma de castigo hacia el hombre. En la mitología germánica, Thor, era el dios del trueno y tenia influencia sobre el clima, las cosechas y las batallas. Era considerado el protector del mundo de los hombres . En la cultura Maya los dioses de la lluvia, llamados Chacs provocaban los relámpagos, y las tormentas. Se cree que los Mayas conocían la diferencia entre rayos de nube a nube y rayos de nube a tierra. Entre sus representaciones gráficas se encuentra un perro relámpago que lleva dos antorchas encendidas que representaba la tormenta. 4
Para la mitología griega el rayo era asociado a Zeus, quien era considerado el dios de la atmosfera y del cielo. Llevaba en su mano un cetro o el rayoy lanzaba los rayos hacia la tierra con dardos para demostrar su enojo. Los relámpagos y truenos se han visto asociados a la intervención divina, a numerosos mitos y supersticiones, debido a que el hombre para aquella época desconocía por completo que existía una explicación y una razón física que provocaba estas poderosas descargas. No fue hasta 1752 , que Benjamín Franklin establece científicamente la relación entre las descargas eléctricas y las presencia de nubes, al realizar un experimentos sumamente peligroso en el cual remontó una cometa bajo una nube tormentosa. La descarga se propagó por el cordel húmedo y llegó a tierra produciendo chispas en una llave metálica que Franklin había atado en su extremo. " Dicen que lo vieron a vista de ojos, abajo el señor Santiago, con un trueno muy grande, como rayo cayo del cielo a la fortaleza de inca y como cayo en tierra se espantaron los indios y dijeron que había caído lluvia, trueno y rayo del cielo y así bajó el señor Santiago a defender a los cristianos. ..” Existen relatos que datan de la conquista española , los cuales señalan que se le dio al rayo el nombre de “Santiago”.
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LOS RAYOS ¿ QUÉ SON?
Esta descarga eléctrica es acompañada por la emisión de luz, lo que conocemos como el relámpago. Cuando la electricidad que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produce el ruido característico del relámpago, que conocemos como trueno. Un rayo puede llegar provocar un potencial eléctrico de más de 100 millones de voltios y una intensidad de 20.000
El rayo es una poderosa descarga electrostática natural producida durante una tormenta eléctrica que golpea la tierra, proveniente de la polarización que se produce entre las moléculas de agua de una nube, habitualmente las cargas positivas se ubican en la parte alta de la nube y las negativas en la parte baja. La cargas negativas de la nube son atraídas por la carga positiva de la tierra, lo cual provoca un paso masivo de millones de electrones.
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EL ORIGEN DEL RAYO La formación de un rayo comienza cuando se acumulan cargas negativas en la base de la nube. Se forma una descarga guía de electrones que se dirige hacia el suelo , a su vez en el suelo, en los sobresaltos o terrenos altos como por ejemplo arboles, montañas, antenas, se acumulan cargas positivas. Cuando la nube esta lo suficientemente cerca del suelo, se genera una descarga positiva desde el suelo hasta la nube. Al unirse ambas descargas se origina un canal de aire ionizado. Este canal es el que toma el rayo. Existen rayos que van desde la tierra a la nube, en los que se observan ramificaciones mirando hacia arriba y también desde la nube hacia el suelo, en los que se observan las ramificaciones en dirección a la tierra
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Existen cuatro tipos de descargas atmosféricas distintas, no todas producen truenos y no todas son consideradas rayos. Dependiendo de donde se inician y donde terminan se clasifican en:
CONOCIENDO LAS DESCARGAS…
Nube a cielo, son descargas hacia la atmósfera, más arriba de las nubes, también conocidos como duendes. Nube a Tierra, son los que observamos generalmente cuando hay tormentas eléctricas y los más peligrosos. Intranubes, son descargas que ocurren dentro de la misma nube, algunos no llegan a producir el trueno y solo apreciamos el relámpago. Internubes, ocurren entre una nube y producen grandes truenos.
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El único tipo de descarga que se denomina rayo, es la descarga entre nube y tierra, siendo los otros tres tipos relámpagos que no representan ningún peligro para el hombre, a excepción de las aeronaves, las cuales también pueden ser impactadas, por lo cual también cuentan con un sistema de pararrayos..
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SIPRA: Sistema Integral de protección contra rayos. Ante las consecuencias devastadoras de los impactos en la tierra de descargas eléctricas se han realizado numerosas investigaciones que han dado como resultado la creación del sistema integral de protección contra rayos SIPRA, cuya función es reducir los daños físicos que pueden ser causados por el rayo. A través de una serie de reglamentos, medidas y procedimientos nos protege de las descargas atmosféricas mediante la canalización de la corriente de la mejor manera posible para proteger, en primer lugar a las vidas humanas, y en segundo lugar evita el deterioro o pérdida de equipos. Este sistema se divide en varias secciones: SPE o sistema de protección exterior, se encarga de la zona exterior a estructura a proteger. SPI o sistema de protección interior , protege el interior de la estructura y al personal que allí se encuentre. Guía de seguridad personal. Sistema de Alarma.
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En la figura se observa la estructura y el funcionamiento de un SIPRA.
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El PARARRAYOS… Su estructura consiste en un mástil Un pararrayos metálico que puede ser de acero inoxidable, cobre o aluminio, y posee un cabezal que capta la descarga, este cabezal, por lo general presenta forma de punta y sobresale por la parte mas alta de la edificación o la estructura a proteger. Dicho cabezal conduce la corriente a tierra mediante un cable de cobre conductor que esta conectado a una toma de tierra que va directamente al suelo a través de los electrodos que se entierran en el terreno.
es un instrumento diseñado para atraer un rayo ionizado, conducir y disipar la descarga eléctrica hacia tierra, para impedir que cause daños a personas o estructuras. Fue creado en 1753 por Benjamín Franklin.
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Un pararrayos esta compuesto de tres partes: •Parrayo •Cable o elemento conductor •Tierra Física (en el caso de embarcaciones, el elemento que asegure contacto eléctrico con el agua). .
Independientemente de la tecnología que utilicen, todos los pararrayos cumplen con la misma función: canalizar el rayo hacia la tierra. Entre los tipos de pararrayos más utilizados se encuentran los siguientes: Pararrayos de puntas: Compuestos por una varilla de 3 a 5 m de largo, con la punta recubierta de wolframio, material que soporta el calor producido en el impacto con el rayo. De tipo Franklin: Es uno de los mas usados y está formado por una varilla metálica acabada en una o varias puntas.
Fig. Pararrayo tipo Franklin
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De tipo ión-corona solar: Posee un dispositivo eléctrico que genera iones de forma permanente y permite establecer el canal del rayo hacia la tierra. De tipo piezoeléctrico: Este tipo de pararrayos produce cargas eléctricas cuando experimenta cambios en su estructura a causa de presiones externas, tales como tormentas y vientos fuertes. Pararrayos reticulares o de jaula de Faraday: Este tipo de pararrayo recubre la estructura del edificio a través de una malla metálica conectada a tierra. Fig. Pararrayos durante tormenta eléctrica en la ciudad de Chicago
Las nuevas tecnologías de protección se han convertido, más que en una necesidad, en un requisito debido a los riesgos a los que están expuestas personas, animales e instalaciones, ante este fenómeno ineludible de naturaleza.
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¿CÓMO PROTEGERNOS En la presencia de una tormenta DE UNA DESCARGA eléctrica : ELÉCTRICA? •Mantenerse alejado al menos 13 km de la zona donde se Los rayos ocasionan está produciendo la tormenta. numerosas muertes en •Son altamente propensos a recibir descargas eléctricas: el mundo, se estima antenas, vehículos abiertos, botes, estructuras metálicas que solamente en como rejas, mástiles, por lo cual es prudente mantenerse Brasil mueren cien alejado de dichos objetos. personas por año, a •En caso de resguardarse en el interior de un vehículo, causa de impactos directos o indirectos de desconectar los sistemas de ventilación y calefacción interior. rayos. La horas mas peligrosas son entre las •No correr durante la tormenta para evitar las corrientes 12 del mediodía y 4 de de aire. •Si se encuentra con un grupo de personas , sepárense la tarde. Existen medidas de prevención unos de otros. •Mantenerse apartado de los ríos, lagunas, u otras masas que se pueden tomar de agua. para evitar ser •No resguardarse bajo de los árboles y mucho menos de afectados por una los altos y aislados. descarga eléctrica. •No acostarse sobre el suelo.
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PELIGROSIDAD Y EFECTOS DE UNA DESCARGA ELÉCTRICA Las estadísticas muestran que sólo el 1020% de las personas alcanzadas por un rayo mueren, sin embargo, el 70-75% que sobrevive al impacto sufre daños permanentes . Si la corriente circula a través del cuerpo, por su interior, existe sólo un 15% de probabilidades de supervivencia; si por el contrario traza un arco voltaico entre la cabeza y el suelo, por el exterior, la probabilidad de supervivencia asciende al 55% aunque con graves quemaduras en la piel, además de otras posibles secuelas permanentes de carácter neurológico y físico,cardiovascular, pulmonar, dérmico (quemaduras), traumático.ensorial
Fig. Efecto de un rayo al impactar sobre el césped.
Fig. Quemaduras por un impacto de rayo en ganado
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PELIGROSIDAD Y EFECTOS DE UNA DESCARGA ELÉCTRICA
Fig. Efectos de destrucción causada por el impacto de un rayo en vehículo
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MITOS VS REALIDAD Mito: Un rayo nunca cae dos veces en el mismo lugar. REALIDAD: Los rayos a menudo atacan el mismo lugar varias veces, sobre todo si se trata de un objeto con punta aislada de altura. Mito: Si no llueve, o no hay nubes visibles, estoy a salvo de los rayos. REALIDAD: Los rayos usualmente caen a mas de 3 millas del sitio de la tormenta, por lo tanto si hay riesgo incluso cuando no est谩 lloviendo.
Mito: Si estoy en una casa, estoy a salvo de los rayos. REALIDAD: Si bien es cierto que estando dentro de una casa, estas mas a salvo de un rayo, tambien es importante evitar contacto con cables, telefonos de cable, objetos electricos , puertas de metal o ventanas cercanas a la calle. Mantenerse dentro de la habitacion es lo mas recomendable. Mito: La goma de los cauchos en los vehiculos actua como aislante por lo tanto protege de los rayos. REALIDAD: Los cauchos de los vehiculos son insignificantes ante la poderosa descarga de un rayo. En los automoviles la protecci贸n ante de los viene dada por el techo y el metal en las puertas.Dado esto,los vehiculos descubiertos son mas vulnerables. 21