Experiencias que condujeron a Benjamín Franklin

A inventar el Pararrayos

Introducción:

El tema principal de este trabajo es el Pararrayos en donde se destacará lo esencial de aquello, quién lo inventó, su elaboración, su funcionamiento y todo lo necesario que necesitamos aprender para así lograr comprenderlo en total amplitud dicho tema.

fisica/pararrayos/franklin.htm">Benjamín Franklin :

Observó una descarga producida por una botella: era una chispa y un chasquido con una increíble semejanza a un rayo y el trueno, solo que a menor escala.

¿Podía el cielo y la tierra comportarse como una botella de Lyden que se descarga a través de los rayos? Para averiguarlo planeó un experimento. Remontó un barrilete en una tormenta. El hilo mojado para conducir la electricidad, el barrilete con una punta metálica y una llave cerca del extremo que sostenía Franklin. Él sujetaba todo con un tramo de hilo seco.

La llave se cargó eléctricamente y soltaba chispas al acercársele la mano. Las fibras del hilo se erizaban por la estática, y hasta pudo cargar así una botella de Lyden. No había caído ningún rayo sobre la cometa, sino que manifestaba una corriente, fruto de la diferencia de tensión entre el cielo y la tierra. Había demostrado que tanto las descargas que se producían en una botella de Lyden como las de una tormenta eran fenómenos de la misma naturaleza.

En 1752 Benjamín Franklin publicó en su famoso Almanaque del Pobre Richard (Poor Richard's Alamnac) una aplicación interesante para este fenómeno. Propuso la idea de utilizar el efecto punta (que descargaba rápidamente una botella de Lyden) para protegernos de la caída de los rayos. Nacía así el pararrayos.

Al año siguiente (1753) el ruso Georg Wilhem Richmann, trabajó sobre la idea de Franklin disponiendo una varilla para la captura de rayos. Pero no fue tan afortunado como su colega norteamericano (Franklin) y murió al recibir una descarga. Es el riesgo de los que exploran en el límite de lo conocido.

Las cargas alrededor de un conductor no se distribuyen uniformemente. Se acumulan más en las partes más afiladas, y si se trata de curvas, se agrupan del lado convexo y en mayor cantidad cuanto más cerrada la curva.

Esta propiedad fue aprovechada por Benjamín Franklin para diseñar su pararrayos. Usando puntas se logra acumular rápidamente la carga, y éstas al apiñarse tanto vencen con facilidad la resistencia del aire. Estando tan juntas se rechazan unas a otras y entonces salen disparadas. Si se carga estáticamente un clavo o aguja, las cargas se escaparán por la punta, y lo harán tan violentamente que generarán una especie de viento llamado viento eléctrico, capaz de mover la llama de una vela o hacer volar polvo de tiza. Ese viento no es más que una fuga de cargas

EL PARARRAYOS Y SU FUNCIONAMIENTO

El Pararrayos:

Es un dispositivo formado por una o más barras metálicas terminadas en punta y unidas entre sí y con la tierra, o con el agua, mediante conductores metálicos, y que se coloca sobre los edificios o los buques para preservarlos de los efectos del rayo.

El rayo se debe a un desequilibrio eléctrico entre nubes, o entre la tierra y las nubes. Si la base de la nube está cargada negativamente, atrae cargas positivas de la tierra que está debajo. La diferencia de potencial aumenta hasta que tiene lugar una repentina descarga, el rayo, que neutraliza de nuevo las cargas en la nube y la tierra.

La mayoría de los pararrayos están fundados en el efecto de las puntas, o tendencia de las cargas a escapar por las regiones de máxima curvatura; en este efecto se basó el pararrayos de Benjamín Franklin. El campo eléctrico en el extremo del pararrayos es lo suficientemente intenso para ionizar el aire y estas cargas, opuestas a las de la nube,

Partes principales del Pararrayos:

Es un dispositivo formado por una o más barras metálicas terminadas en punta y unidas entre sí y con la tierra, o con el agua, mediante conductores metálicos, y que se coloca sobre los edificios o los buques para preservarlos de los efectos del rayo.

La barra: Es cilíndrica de 3 a 5 metros de altura, con una punta o puntas de hierro galvanizado o de cobre.

El conductor aéreo: está formado de cable de cobre de más de 8 mm de diámetro o cable

de hierro de más de 11 Mm. de diámetro, aunque también se puede emplear tubos de los mismos materiales. Una condición importante es que no esté aislado del edificio que protege.

El conductor subterráneo: consiste en placas de cobre o de hierro galvanizado de un metro cuadrado de superficie por lo menos, hundidas en el agua de un pozo o mejor en la tierra húmeda y enlazadas al conductor aéreo. Si el terreno es seco, es mejor usar como conductor subterráneo un cable muy largo enterrado alrededor de la casa. Se debe tomar en cuenta que el radio de la base circular (R) es igual a la altura (A) del pararrayos.

Función del Pararrayo:

La formación de un rayo va precedida de una elevación del campo eléctrico ambiental por encima de los 10 kV/m. Esta energía natural es acumulada directamente por el dispositivo de cebado del pararrayos electro pulsante que de esta forma queda en situación de precontrol.

A medida que se acerca la descarga, se produce un intenso y brusco incremento del campo eléctrico. Originándose una zona de riesgo de impacto. Si esta zona de riesgo tiene lugar en la zona de protección del pararrayos, la brusca variación del campo eléctrico acciona simultáneamente el sistema de control del que, en sincronía con la aproximación del rayo, proporciona una vía de descarga a tierra controlada y segura.

Campo eléctrico ambiental como única fuente de alimentación. Totalmente autónomo y libre de mantenimiento.

Construcciones que necesitan instalar un Pararrayos:

Se deben instalar en obras que, por su altura o por sus especiales características, sean susceptibles de ser dañadas por descargas eléctricas atmosféricas.

Altura de la punta del pararrayo:

La punta de la barra de un pararrayo está ubicada por lo menos a 1,00 m por sobre las partes más elevadas de un edificio, torres, tanques, chimeneas y mástiles aislados.

En las cumbreras de los tejados, parapetos y bordes de techos horizontales o terrazas, las barras de los pararrayos se colocarán a distancia que no excedan de 20,00 m entre sí, siempre que la Dirección no fije otra medida.

Conclusión:

Al confeccionar dicho trabajo desconocíamos algunas materias de real importancia, como por ejemplo el funcionamiento del pararrayos, cómo estaba echo, etc. Y que al tratar con detención cada tema nos han aclarado dichas dudas que por cierto no se nos olvidarán.

Bibliografía:

http://tesatel.netfirms.com/curri/sitio-1/gal-rayos.htm

http://educar.sc.usp.br/ciencias/fisica/fisicaespanhol/glosespan.htm

http://www.construir.com/Edifica/document/seccin4d.htm#4.8.7.0.

http://www.aplicaciones-tecnologicas-sa.es/rayo/index.html

http://encarta.msn.es

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