Protección contra tormentas eléctricas y sobretensiones. Parte 1

El contenido del artículo

• Protección externa contra rayos
• Pararrayos
• Pararrayos de alambre de catenaria
• Pararrayos de malla
• Protección activa contra rayos
• Protección de casas y plazas

Las estadísticas dicen que una tormenta eléctrica es uno de los fenómenos naturales más peligrosos para los humanos. En la ciudad la vivienda y los servicios comunitarios están pensando en nuestra protección. Pero en una casa de campo, toda la responsabilidad recae sobre nosotros. Hablaremos sobre cómo defenderse adecuadamente en este artículo..

La mejor protección para una persona de una tormenta eléctrica es la propia casa de campo, por supuesto, si dicha casa está protegida adecuadamente. Y sin protección, puede convertirse en una fuente de peligro adicional. Todos los riesgos que supone una tormenta para una casa de campo se pueden dividir en dos grupos: externos e internos. Todo lo que está asociado con un rayo directo en la casa pertenece a los externos. Los riesgos internos están asociados con las consecuencias del impacto de un rayo en las redes dentro del edificio. Desafortunadamente, no existe un remedio universal. Cada grupo de riesgo deberá desarrollar su propio sistema. Y solo la presencia simultánea de tales sistemas puede proporcionar una protección real contra el peligro que representa una tormenta eléctrica..

Protección externa contra rayos

La invención del pararrayos a menudo se atribuye al presidente estadounidense Franklin. De hecho, el presidente no inventó nada y, siguiendo sus instrucciones, se llevó a cabo un experimento de física muy significativo. Durante una tormenta eléctrica, se lanzó una cometa al cielo, a la que se ató una llave de metal. Un rayo golpeó la tecla y la cuerda a la que estaba atada la cometa se quemó. Por lo tanto, se estableció la naturaleza física del rayo. Y dado que se trata de una descarga eléctrica, quedó claro cómo lidiar con tal peligro. Y luego se desarrollaron los primeros pararrayos. Es cierto que el objetivo no era proteger los hogares privados. Aún así, el presidente se enfrentó a tareas estatales. Y la tesorería sufrió grandes daños por incendios y explosiones en los almacenes de municiones, lo que a menudo ocurría después de que les cayera un rayo..

La naturaleza eléctrica de los rayos es ahora bien conocida por cualquier niño en edad escolar. Por lo tanto, estamos más interesados ​​en otro resultado del experimento del presidente. La cuerda se ha quemado, lo que significa que la corriente es alta. Por lo tanto, para desviar la energía eléctrica que ha entrado en el pararrayos (pararrayos), necesitará un conductor de bajada confiable que no se encienda, como una cuerda..

Desde pequeños nos hemos acostumbrado al hecho de que se coloca un pararrayos en el techo para protegernos de los rayos. Debo decir que este término está desactualizado, y no corresponde a las funciones que se le asignan. De hecho, el trueno es una señal acústica. Por lo tanto, un dispositivo llamado pararrayos no tiene nada que ver con él. El propósito de tales dispositivos es uno: recibir una descarga eléctrica. Por lo tanto, sería más correcto llamar a tales dispositivos un pararrayos o un pararrayos. Sin embargo, es posible y más generalizado: una tormenta eléctrica. Todos estos términos son sinónimos y describen dispositivos que tienen la misma funcionalidad. Consideraremos los tipos más populares de pararrayos a continuación..

Pararrayos

Este es quizás el diseño más antiguo y común de un pararrayos. Solo una varilla de cierta longitud y grosor. Los parámetros de la barra están determinados por la estructura que protege. Sin embargo, puede haber diseños bastante extravagantes. Pero esto es solo decoración, no afectan la funcionalidad. Más precisamente, no deberían. En realidad, tales decoraciones pueden comprometer la resistencia de la estructura o tener otras consecuencias indeseables. Por ejemplo, la humedad puede acumularse allí, lo que acelera la corrosión y, por lo tanto, reduce la vida útil del pararrayos..

Cada pararrayos tiene parámetros determinados por el área protegida. Se instala de forma que sea más alto que el objeto protegido. Está claro que un pararrayos, instalado en un lugar arbitrario, puede no brindar una protección efectiva para toda la casa, especialmente cuando la casa es grande y tiene una forma compleja. La metodología de cálculo se describe en el maravilloso documento RD 34.21.122-87 «Instrucciones para el dispositivo de protección contra rayos de edificios y estructuras». Tiene en cuenta todo y la frecuencia de las tormentas eléctricas en una región determinada, y el propósito del edificio, sus parámetros físicos, etc..

Para la casa de campo promedio en nuestras latitudes medias, se puede hacer una estimación simple. Construye un cono desde la parte superior del pararrayos. El ángulo de formación generalmente se toma a 45 grados. Si calcula con precisión, de acuerdo con las instrucciones anteriores, puede diferir de 1 a 5 grados en una dirección u otra.

Puede surgir la pregunta, ¿qué hacer si el cono reconstruido no cubre toda la estructura? Aquí es muy simple: debe instalar pararrayos adicionales de tal manera que todos juntos cubran la estructura protegida. Todos ellos se pueden reducir a un solo suelo. Pero debe recordar que dicha conexión debe ser confiable y cumplir con los requisitos para el conductor de bajada..

Pararrayos de alambre de catenaria

Para objetos alargados, puede utilizar otro tipo de pararrayos, que se llama cable de catenaria. Consisten en un cable metálico resistente que se fija a dos o más soportes. Si construimos conos alrededor de los dos soportes terminales de acuerdo con reglas similares a las de los pararrayos, y luego les imponemos dos planos a lo largo del cable, entonces obtendremos una zona de protección, que es proporcionada por un pararrayos de alambre de catenaria. Si tenemos una estructura compleja de la casa, entonces puede haber más soportes y el cable se colocará de acuerdo con su geometría. Por ejemplo, a lo largo de la visera del techo..

En principio, dicho pararrayos puede proteger no solo una casa de campo, sino también todo el territorio adyacente. Esto puede ser necesario, por ejemplo, si se utiliza un sistema de iluminación o riego avanzado que contiene una cantidad suficiente de componentes electrónicos costosos. Dos fuertes mástiles están instalados más arriba y un cable se extiende entre ellos, que está conectado a tierra por un conductor de bajada en un lado..

Pararrayos de malla

Muchas casas de campo tienen techo de metal. Existe una tentación, ¿por qué no usarla como pararrayos? De hecho, esto es bastante posible, solo necesitas tener en cuenta algunas características. Si recordamos la experiencia de Franklin, entonces la cuerda se quemó. Por tanto, con un metal de bajo espesor y una mala conexión entre las láminas con un techo metálico, puede suceder lo mismo. Si, por ejemplo, se utiliza un cartón ondulado fiable, todo estará bien. Por supuesto, dicho techo de metal debe estar conectado con un conductor de bajada a tierra..

En el caso de que el material del techo sea un dieléctrico, existe otra solución, que se llama pararrayos de malla. Colocamos una malla metálica sobre el techo, que actuará como pararrayos. Puede hacer lo mismo cuando no hay confianza en la confiabilidad de un techo de metal..

Para la organización de tales pararrayos, generalmente se usa malla de acero. El tamaño de las celdas no se toma con mucha frecuencia, pero hay una limitación: no más de 6×6 m El grosor del cable debe ser de al menos 5 mm.

El método de sujetar la malla también es importante. Independientemente del material del techo, es mejor fijar dicha malla en aisladores especiales. Y, por supuesto, es necesario garantizar una conexión confiable con el conductor de bajada..

Protección activa contra rayos

Los diseños de pararrayos, que se comentaron anteriormente, han estado en funcionamiento durante muchas decenas, o incluso cientos de años. Sus pros y contras son bien conocidos, sus diseños han sido elaborados. Sin embargo, vivimos en una época de todo tipo de innovaciones técnicas. Y no pudieron dejar de aparecer en el campo de la protección contra tormentas eléctricas. Los primeros desarrollos exitosos se remontan a los años ochenta del siglo pasado. Luego, a un grupo de entusiastas se les ocurrió la idea de hacer un dispositivo fundamentalmente nuevo. Los pararrayos suelen atrapar rayos al azar. La protección podría ser más efectiva si aprende a atraer rayos, es decir, activa la protección contra rayos..

El principio de funcionamiento se describe de forma sencilla. Lo primero que debería poder hacer un dispositivo de este tipo es identificar una situación previa a la tormenta. Está determinada por la fuerza del campo eléctrico entre la nube y el suelo. Lo más importante es que se puede medir la intensidad del campo eléctrico, lo que significa que se puede determinar el valor crítico. En segundo lugar, cuando se identifica el peligro, es decir, se alcanza el valor crítico de la intensidad del campo eléctrico, el dispositivo debe tomar la acción necesaria, es decir, simplemente provocar un rayo..

Estructuralmente, tal dispositivo, y es costumbre llamarlo pararrayos, parece muy simple. De hecho, se trata de un pararrayos, al que se le suma un contacto más, que se aísla del pararrayos. Se establece un espacio entre el contacto y la varilla, que corresponde al valor de tensión crítica. Cuando se alcanza un valor crítico, se produce una ruptura o descarga de arco entre el contacto y la varilla. Este es el canal en el que debe descargar el rayo. Después de la descarga, la intensidad del campo disminuye..

La principal ventaja de este sistema es el área que protege. Normalmente, dicho sistema está diseñado para proteger un área con un radio de unos cien metros alrededor de la terminal aérea, que es mucho más grande que cuando se usa un pararrayos estándar..

Existe otra ventaja de tales sistemas, que a menudo se compara con la confiabilidad. Los relámpagos por sí mismos no son muy predecibles, como la mayoría de los fenómenos naturales. Y el momento en que cae un rayo en un sistema de protección contra rayos es aún más imposible de predecir. Por lo tanto, tal evento puede esperarse durante meses o incluso años. Está claro que no se puede confiar en la capacidad de servicio de dicho sistema y, en el momento más crucial, es posible que simplemente no funcione. El sistema debe revisarse y revisarse periódicamente. Y si no sucede nada, tales obras se tratan sin la debida atención..

Los sistemas de protección contra rayos activos son otro asunto. Primero, tienen una función de prueba incorporada. Si tiene alguna duda sobre el rendimiento del sistema, simplemente presione un botón y asegúrese de que todo funcione correctamente. En segundo lugar, el sistema tiene un contador de descargas. Siempre es bueno saber cuántas veces el sistema ha protegido la casa, especialmente considerando el costo de los sistemas activos de protección contra rayos, que comienza desde 120 mil rublos..

Protección de casas y plazas

Una casa de campo generalmente no se construye en campo abierto. De una forma u otra, a su alrededor se está formando toda una granja familiar. Esto podría ser un garaje, un cobertizo de inventario o tal vez un invernadero o incluso un pequeño gallinero. Además, se pueden plantar arbustos y árboles frutales en el sitio. Si, en este caso, solo la casa de campo está protegida de una tormenta eléctrica, entonces esto no es suficiente para una seguridad completa. Si un rayo cae sobre un árbol o un cobertizo, también es peligroso para su hogar. Las distancias son pequeñas y el fuego puede extenderse a otros edificios, incluida la propia casa..

Por supuesto, puede proteger cada edificio de una tormenta por separado. Pero una solución racional sería un enfoque integrado. Para hacer esto, es necesario determinar el área que requiere protección contra tormentas eléctricas y solo entonces seleccionar sistemas de protección contra rayos. Una decisión racional es siempre individual. En algunos casos, será apropiado instalar un costoso sistema activo de protección contra rayos, en otros es suficiente instalar varios pararrayos más baratos. Además, al mismo tiempo, se permite utilizar diferentes tipos de pararrayos, que tendrán en cuenta tanto las dimensiones geométricas del objeto como los materiales con los que están fabricados..

Puede resultar que no haya pararrayos en la casa de campo. El pararrayos instalado en un árbol alto o en un mástil especial protegerá tanto la casa como todos los edificios del patio..

En esta parte del artículo, discutimos la protección en una situación en la que un rayo golpeó directamente en la casa. Pero si un rayo cae sobre las líneas eléctricas en algún lugar a un kilómetro de la casa, tampoco quedará sin consecuencias. Cómo proteger la casa de este peligro, lo consideraremos en la siguiente parte..