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La Protección del Rayo en edificios sostenibles


 






Por Aurelio Calderón,
Arquitecto Técnico y Asesor en Construcción Sostenible.


Decidir sostenibilidad

Cuando una persona decide vivir en un edificio sostenible, lo que busca es ubicarse en un lugar adecuado, donde pueda integrarse con el entorno, con un diseño adaptado a sus necesidades, contando con una buena distribución de espacios, utilizando materiales saludables, biocompatibles e hidroscópicos, que optimice los recursos naturales y contenga sistemas de ahorro energético.
Se trata pues de introducir el edificio entero en un sistema cíclico, donde se utilizan todos los recursos con cuidado y economía.
El edificio se asemeja a un organismo, donde los materiales configuran nuestra tercera piel (ya que como segunda piel utilizamos la ropa). Como en todo organismo esta piel realiza unas funciones esenciales para la vida: protege, aisla, respira, absorbe, evapora, regula y comunica.


Protección frente al rayo

Centrandonos en la protección, los agentes externos de los cuales el edificio nos protege son de diversa indole, tanto atmósfericos (agua, viento, calor, frio, rayo) como humanos (intrusos, ruido).
En la construcción sostenible, la utilización de sistemas de protección para la mayor parte de estos agentes externos es muy buena, pues se garantiza perfectamente la estanqueidad al agua y viento, el confort térmico y acústico, y la seguridad frente a intrusos.
Si nos fijamos detenidamente en la protección actual frente al rayo atmósferico, observaremos algunas incoherencias a la hora de llegar a una protección adecuada a los principios que rigen la construcción sostenible.
En esencia el problema se explica con la cuestión: ¿Porqué atraer la descarga del rayo a una zona que queremos proteger?
El cuerpo humano es un organismo bioeléctrico, polarizado eléctricamente y toda la actividad electromagnética del entorno nos afecta. Cada impacto de rayo genera una radiación o pulso electromagnético peligroso para las personas. Los campos electromagnéticos artificiales perturban el magnetismo natural terrestre y el cuerpo humano sufre cambios de sus ritmos biológicos normales pudiendo sucumbir a diferentes enfermedades. Estos fenómenos están en estudio, pues pueden afectar la membrana celular a partir de una exposición de gran energía y corto tiempo; en función de la radiación absorbida nuestro sistema nervioso y cardiovascular pueden estar afectados.
Hoy en día está comprobado que las corrientes eléctricas de baja frecuencia con densidades superiores a 10 mA/m2 afectan al ser humano, no solo afectan al sistema nervioso sino también pueden producir extrasístoles.
Toda radiación superior a 0,4W/kg no podrá ser absorbida correctamente por el cuerpo. El aumento repentino de 1 grado en el cuerpo puede producir efectos biológicos adversos, éste fenómeno puede ser representado por radiaciones de gigaherzios o microondas.


Diferentes sistemas de protección

En 1747 B. Franklin inició sus experimentos sobre la electricidad. Adelantó una posible teoría de la botella de Leyden, defendió la hipótesis de que las tormentas son un fenómeno eléctrico y propuso un método efectivo para demostrarlo. Su teoría se publicó en Londres y se ensayó en Inglaterra y Francia antes incluso de que él mismo ejecutara su famoso experimento con una cometa en 1752. Inventó el pararrayos y presentó la llamada teoría del fluido único para explicar los dos tipos de electricidad atmosférica, la positiva y negativa. Desde entonces el Pararrayos a evolucionado con diferentes tecnologías, unos, manteniendo el principio de ionización por efecto punta a partir de un campo eléctrico natural.
Todos los pararrayos que acaban en una o varias puntas tienen como principio la excitación y captación del rayo. En mayor o menor grado generan efectos secundarios de contaminación electroestática y electromagnética que afectan con la posible destrucción a las instalaciones eléctricas y equipos, por ese motivo los fabricantes de pararrayos recomiendan protecciones suplementarias en las instalaciones internas para minimizar los efectos de la subida de tensión temporal (sobre tensión) en los equipos eléctricos, de telecomunicaciones, audiovisual y cualquier otro que contengan electrónica sensibles, durante la descarga del rayo en el pararrayos.
Durante la evolución industrial, no existían tecnologías electrónicas tan sensibles como las actuales, si miramos a nuestro alrededor, pocos son los equipos eléctricos o electromecánicos que no llevan incorporado un sistema electrónico de control para facilitarnos los procesos que utilizamos en nuestra vida cotidiana, todos ellos incorporan componentes electrónicos cada vez mas reducidos y sensibles a las variaciones de tensión y frecuencia. Es evidente que les afecta la contaminación eléctrico ambiental y dependen de la continuidad y calidad en el suministro eléctrico o en la comunicación de la información.
Por ese motivo se tiene que evitar en lo posible las fuentes que generan perturbaciones electromagnéticas, como por ejemplo los impactos de rayos cercanos o las instalaciones de pararrayos Franklin tipo punta (atrae-rayos) o PDC (pararrayos con Dispositivo de Cebado) que excitan y atraen la descarga del rayo dentro de los núcleos industriales o urbanos.
Como alternativa podemos disponer de otro tipo de pararrayos que utilizan el campo eléctrico atmosférico durante la tormenta para transferir la carga del sistema pacíficamente sin producir descarga. Se denominan pararrayos desionizantes pasivos, tecnología CTS, Charge Transfer System , (pararrayos).
1. Características básicas. Los Pararrayos Desionizadores de Carga Electroestática (PDCE), incorporan un sistema de transferencia de carga ( CTS ), no incorporan ninguna fuente radioactiva. Se caracteriza por transferir la carga electroestática antes de la formación del rayo anulando el fenómeno de ionización o efecto corona. El cabezal del pararrayos está constituido por dos electrodos de aluminio separados por un aislante dieléctrico todo ello soportado por un pequeño mástil de acero inoxidable. Su forma es esférica y el sistema está conectado en serie con la propia toma de tierra para transferir la carga electroestática a tierra evitando la excitación e impacto directo del rayo.
2. Su principio de funcionamiento. Se basa esencialmente en canalizar por la toma de tierra la diferencia de potencial entre la nube y el cabezal del pararrayos, la instalación conduce primero hacia arriba, por el cable desnudo de tierra; la tensión eléctrica generada por la tormenta eléctrica al punto más alto de la instalación, durante el proceso de la tormenta se genera campos de alta tensión que se concentran en el electrodo inferior (cátodo -) , a partir de una magnitud del campo eléctrico, el electrodo superior (ánodo +) atrae cargas opuestas para compensar la diferencia de potencial interna del cabezal , durante el proceso de transferencia, en el interior del pararrayos se produce un flujo de corriente entre el ánodo y el cátodo, este proceso natural anula el efecto corona en el exterior del pararrayos, no produciendo descargas disruptivas, ni ruido audible a frito, ni radiofrecuencia, ni vibraciones del conductor. Durante el proceso, se produce una fuga de corriente a tierra por el cable conductor eléctrico, los valores máximos que se pueden registrar durante el proceso de máxima actividad de la tormenta , no superan los 300 miliamperios. A partir de ese momento el campo eléctrico ambiental no supera la tensión de ruptura al no tener la carga suficiente para romper su resistencia eléctrica.
3. El objetivo es evitar el impacto directo en la zona de protección para proteger a las personas , animales e instalaciones, el conjunto de la instalación se diseña para canalizar la energía del proceso anterior a la formación del rayo desde el cabezal aéreo hasta la toma de tierra. ( las instalaciones de la puesta a tierra y cables del pararrayos están reguladas según las normativas de baja tensión)
4. Las instalaciones de pararrayos con tecnología CTS cubre unas necesidades más exigentes de protección, donde los sistemas convencionales de captación del rayo acabados en punta no son suficientes.


Conclusiones

Vivir en un edificio sostenible es una elección de calidad en la salud. Por tanto, hemos de decidir también que el sistemas de protección del rayo utilizado sea el que cuida las personas, animales e instalaciones del propio edificio evitando su caida en la zona de protección.


Bibliografía:

David Pearson: La Casa Natural, ed. Integral 1.989
Pararrayos y posibles efectos peligrosos para la salud.
http://www.emprendedoras.com/article615.html Pararrayos, su función y posibilidades. Rayos no gracias.
http://waste.ideal.es/pararrayos-1.htm
INTAR S.L. C/Dells Escals nº 9 301-Escaldes-Engordany, Principat d’Andorra. Web. www.rayos.info


 





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