Cómo funciona un pararrayos: ¿lo necesito en mi casa o empresa?

Los pararrayos son instrumentos, cuyo origen se remonta a 1753 gracias a Benjamin Franklin, que tienen como objetivo evitar que un rayo ionizado del aire cause daños a las personas o construcciones atrayendo la descarga hacia tierra, impidiendo de esta manera que impacte directamente contra ellos.

Un rayo es una fuerte descarga natural de electricidad estática producida durante una tormenta eléctrica que genera un pulso electromagnético. La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (conocida como relámpago) causada por el paso de corriente eléctrica, que ioniza las moléculas de aire; y por el sonido del trueno, causado por la onda de choque. La electricidad que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del trueno.

Los rayos pueden provocar diferentes efectos: térmicos, fisiológicos, electrodinámicos o electroquímicos, entre otros. Los térmicos y los fisiológicos son los más importantes. Los efectos térmicos son debidos a la alta temperatura que alcanza el canal por donde circula la corriente de un rayo, dejando temperaturas de hasta 20.000 grados. Por otro lado, los efectos fisiológicos afectan a los seres vivos y son debidos a las tensiones tras la descarga del rayo en la tierra.

Quién inventó el pararrayos

Benjamin Franklin inició sus experimentos sobre la electricidad en el año 1949, defendiendo la idea de que las tormentas son fenómenos eléctricos. En 1752 publicó un artículo en el que proponía colocar varillas de acero sobre los tejados para protegerse de la caída de los rayos, lo cual empezó a probarse en Inglaterra y Francia.

En 1953 presentó la llamada teoría del fluido único para explicar los dos tipos de electricidad atmosférica: positiva y negativa. A partir de entonces nacieron los pararrayos, que se diseñaron para excitar y atraer la descarga y luego conducirla hacia la tierra, contrariamente a lo que indica su nombre.

En 1753, el ruso Georg Wilhelm Richmann intentó seguir con las investigaciones de Franklin relacionadas con el efecto de protección, pero al poco tiempo murió tras el impacto de un rayo. Dos siglos después, en el año 1919, Nikola Tesla definió correctamente el principio de funcionamiento del pararrayos y rebatió las teorías de Benjamín Franklin. Desde entonces, la industria del pararrayos ha evolucionado y ahora se fabrican distintos tipos, aunque todos con el mismo principio físico.

¿Para qué sirve un pararrayos?

Un pararrayos es un terminal aéreo que realiza la protección externa de un edificio o estructura de los posibles impactos directos de los rayos. Se debe instalar siempre por encima de la parte más elevada de la estructura a proteger y será encargado de captar y canalizar de forma segura la descarga del rayo.

Los pararrayos disponen de un cuerpo metálico y una punta conectados mediante una red conductora a un sistema de puesta a tierra donde se disipa la descarga del rayo. Una instalación de pararrayos está compuesta de tres elementos: un electrodo captador, que es el pararrayos, una toma de tierra eléctrica y un cable para conducir la corriente del rayo.

El pararrayos se centra en ionizar el aire a partir de un campo eléctrico natural generado en el suelo por la tormenta para captar los rayos que pudieran caer en la zona que se desea proteger.

En la actualidad existen cuatro sistemas de protección avalados por la normativa: el pararrayos Franklin, la Jaula de Faraday, el pararrayos con dispositivo de cebado y los cables de guarda. El pararrayos con dispositivo de cebado PDC es el más utilizado, ya que proporciona un mayor radio de protección y su instalación es más sencilla y económica.

Un pararrayos con dispositivo de cebado es un instrumento que incorpora un dispositivo de cebado (PDC), que puede ser electrónico o no, que garantiza que el impacto del rayo será a una mayor altura, aumentando el área de cobertura y facilitando la protección de grandes áreas.

Normativa de los pararrayos en España

Las instalaciones de pararrayos se regulan en cada país por guías de recomendación o normas. El Código Técnico de la Edificación (CTE) es un marco normativo de obligado cumplimiento en España en el que se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios en relación con la seguridad y la habitabilidad.

La normativa tiene una sección llamada 'Seguridad frente al riesgo causado por la acción del rayo', donde se indica la obligatoriedad de instalar dispositivos para la protección externa contra el rayo, en función del índice de riesgo de la instalación a proteger.

"Será necesaria la instalación de un sistema de protección contra el rayo, en los términos que se establecen en el apartado 2, cuando la frecuencia esperada de impactos Ne sea mayor que el riesgo admisible Na", indica la normativa.

"Los edificios en los que se manipulen sustancias tóxicas, radioactivas, altamente inflamables o explosivas y los edificios cuya altura sea superior a 43 metros dispondrán siempre de sistemas de protección contra el rayo de eficiencia E superior o igual a 0,98", añade.

Por otro lado, la norma española UNE 21186 'Protección de estructuras y edificaciones y zonas abiertas mediante pararrayos con dispositivos de cebado' indica las medidas a adoptar para diseñar un sistema de protección contra el rayo efectivo en estructuras mediante pararrayos con dispositivo de cebado y marca las directrices para la realización del sistema de protección.

Según esta normativa, "entre las estructuras en las que será necesaria la instalación de un sistema de protección contra el rayo se pueden citar": edificios o zonas abiertas con concurrencia de público, edificaciones de gran altura y, en general, construcciones elevadas, construcciones y depósitos en los que se manipulen y/o contengan materiales peligrosos, edificios que contengan equipos o documentos especialmente vulnerables o valiosos.

Protección contra sobretensiones

Las sobretensiones son elevaciones del voltaje que pueden aparecer en las líneas de distribución eléctrica que pueden producir, entre otras cosas, daños en los equipos conectados a la red. Las sobretensiones se producen por descargas atmosféricas directas, indirectas, desconexión de cargas inductivas, conmutaciones de redes y defectos en las mismas.

Las sobretensiones son grandes picos de tensión con una fuerte pendiente y de poca duración, aun así, sus efectos sobre los equipos electrónicos son notables. Para una correcta protección de los equipos, se debe realizar un sistema de puesta a tierra de bajo valor óhmico y conectarlo con el sistema de protección externa.

La instalación de protección externa contra el rayo y de protectores contra sobretensiones reduce considerablemente el riesgo de sufrir daños producidos por el rayo en las estructuras, equipos y personas.

El cambio climático incrementa la actividad eléctrica de la atmósfera

El cambio climático es uno de los factores causantes del aumento de las tormentas y de la densidad de rayos. El crecimiento de la actividad solar incrementa la actividad eléctrica de la atmósfera y genera tormentas electromagnéticas y termodinámicas. Esta actividad eléctrica es, entre otros fenómenos meteorológicos, otro detonante del aumento de la actividad de rayos nube-tierra o tierra-nube.

Aunque nunca puedes estar a salvo, hay fechas en las que las probabilidades de que un rayo impacte sobre una persona son mucho mayores, coincidiendo con las estaciones en que las tormentas eléctricas son más frecuentes. El mayor número de personas afectadas por rayos tienen lugar en verano, sobre todo en julio y a última hora de la tarde.

Expertos han llegado a la conclusión de que las probabilidades de que te caiga un rayo es de 1 de cada 3.000.000. No obstante, se estima que aproximadamente 24.000 personas mueren a causa de los rayos cada año a nivel mundial. Es pertinente aclarar que esta cifra engloba incidentes como incendios; las muertes por impactos directos son mucho más bajas.

Como dato curioso, los hombres tienen un 5 por ciento más de probabilidades que las mujeres de sufrir el impacto de un rayo. De hecho, la mayor parte de las personas afectadas por estos fenómenos meteorológicos son hombres de entre 15 y 35 años. Tiene lógica si se tiene en cuenta que gran parte de las personas que sufren la caída de un rayo se dedican a la construcción o trabajan en agropecuarios, empleos dominados mayormente por hombres.

Aunque muchas veces pensamos que la mayoría de las personas que son alcanzadas por un rayo fallecen, realmente no es así. Solo un 10% mueren, en gran medida, por un ataque al corazón. La mayoría de las lesiones son quemaduras, traumatismos, problemas neurológicos, y lesiones musculares, cutáneas u oculares.

¿Qué hacer si te sorprende una tormenta a campo abierto? Lo primero que hay que hacer es buscar refugio. Si no hay nada alrededor hay que evitar buscar cobijo debajo de un árbol. La mejor postura para protegerse de los rayos es sentarse con los pies juntos con la cabeza pegada al pecho o colocada entre las rodillas. Nunca te acuestes en el suelo, ya que serás más grande que el rayo. Cubre las orejas y cierra los ojos para protegerte de los relámpagos y espera a que pase la tormenta.