Seguridad Los pararrayos NO atraen a los rayos

[Itaca2]

Para los que quieran muuuuuy técnico.

Véase la figura para orientación.

Se ha planteado y resuelto la ecuación de Laplace para un cuadrado metálico a potencial 1000, que se ve en la figura representado por un cuadrado con borde negro en la parte inferior derecha, y un potencial nulo en el infinito.
En cada casilla se ha dejado el valor del potencial en el punto y se ha dotado de un degradado de colores para ver mejor la variación de potencial; a más rápida variación (gradiente) mayor campo eléctrico y mayor probabilidad de ruptura y de paso de un rayo al aumentar la diferencia de potencial.

De los valores numéricos, así como de la inspección óptica de los colores, se deduce que el punto en el que aparece una mayor diferencia de potencial y por lo tanto un mayor campo electrico es el vértice superior izquierdo del cuadrado (valores de 1000 y 878,7 respectivamente).
Por ello, en caso de que el potencial aumente hasta que el campo electrico pueda producir la ionización del dieléctrico, ésta se producirá en dicho punto, que empezará a conducir y por ello será el que reciba la posible descarga.
Este resultado se puede llevar al caso del mástil metálico de una embarcación. Tratándose de un elemento metálico se comportará como una superfície equipotencial. Dicho mástil, si está bien conectado a tierra será asimilable al cuadrado del cálculo. En caso de que no esté "bien" conectado también ya que la diferencia de potencial entre el mástil y tierra será de unos pocos voltios, insignificantes comparados con la diferencia de potencial entre la nube y tierra. Por lo tanto, y desde este punto de vista, es indiferente que el mástil esté conectado a tierra o no: lo está, queramos o no, voluntaria o involuntariamente. Evidentemente, si se dan las circunstancias para que exista ruptura dieléctrica (alta diferencia de potencial de unos millones de voltios, humedad, etc.) y hay una descarga (rayo) , éste caerá en el mástil, sí o sí. Por lo tanto, desde el punto de vista de "atraer" al rayo es indiferente que el mástil esté conectado a tierra o no: lo atrae igualmente.
Esta atracción no es infinita, sólo atraerá al rayo si éste iba a caer a unos pocos metros del mástil, digamos que a una distancia del orden de la altura del propio mástil.

Desde el punto de vista de la protección, si el mástil está conectado a tierra (en este caso mejor dicho "a mar", pero no la vamos a liar ahora) la descarga se deriva a tierra por el cable o cadena de derivación, causando mucho menos daño que si no lo está. En este último caso el rayo acabará yendo igualmente a tierra pero por el camino que "él" elija, que puede ser perforando el casco, a través de nuestro cuerpo o vaya Vd a saber por donde, pero seguro que causando más desperfectos que si lo "obligamos" a ir por un cable colocado ex-profeso para ir al agua.

Resumen.
1. El rayo, si ya iba a caer cerca del barco, es muy probable (casi seguro) que caiga en el mástil, tanto si está conectado a tierra como si no. Siempre será preferible que vaya al mástil que a la punta del dedo meñique del patrón.
2. Si el mástil está conectado a tierra (agua en este caso) los daños serán menores que si no lo está. De todos modos que nos pille "confesaos".

Y en internet pueden decir misa. La ecuación de Laplace no falla.

Y me parece que este es el tocho más gordo que he escrito para la taberna

Ahora para todos

[DL.]

Gracias Itaca2.

[wanted]

hola a todos
de los barcos que he tenido,el primero y mas pequeño no tenia ningun sistema que uniera electricamente el mastil con la orza,recuerdo en mas de una ocasion enrollar la cadena del ancla a la base del palo y hechar el extremo al agua,los dos siguientes tenian unicamente un cable que unia uno de los cadenotes con un tornillo de la orza,mi duda ahora es si esto es ya suficiente pues el que tengo ahora tiene un cable por cada cadenote en las dos bandas,ademas conecta tambien la base del mastil que cruza por cubierta y el stay,todos estos con la orza y el back con el eje del timon y la bocina,la pregunta es tiene alguna ventaja tanta conexion?o es suficiente con un solo cable? y otra pregunta cual es el lugar mas seguro dentro del barco en caso de tormenta?

[Itaca2]

Originalmente publicado por wanted

hola a todos
de los barcos que he tenido,el primero y mas pequeño no tenia ningun sistema que uniera electricamente el mastil con la orza,recuerdo en mas de una ocasion enrollar la cadena del ancla a la base del palo y hechar el extremo al agua,los dos siguientes tenian unicamente un cable que unia uno de los cadenotes con un tornillo de la orza,mi duda ahora es si esto es ya suficiente pues el que tengo ahora tiene un cable por cada cadenote en las dos bandas,ademas conecta tambien la base del mastil que cruza por cubierta y el stay,todos estos con la orza y el back con el eje del timon y la bocina,la pregunta es tiene alguna ventaja tanta conexion?o es suficiente con un solo cable? y otra pregunta cual es el lugar mas seguro dentro del barco en caso de tormenta?

Mira, lamentablemente nada es suficiente. Te adjunto un elemento de protección complementario .

Y el lugar más seguro es lo más lejos posible del mástil

[wanted]

Originalmente publicado por Itaca2

Mira, lamentablemente nada es suficiente. Te adjunto un elemento de protección complementario .

Y el lugar más seguro es lo más lejos posible del mástil

seguramente tendras toda la razon y es un tema sin solucion.

[riskfactor]

Desde luego, el mejor sistema de protección es el que sugiere Itaca2.

1. Lo que probablemente suceda es que si va a caer una pequeña derivación de una descarga sobre tu barco o en sus inmediaciones, el pararrayos bien instalado lo atraerá en vez de que caiga en tu cabeza mientras llevas la caña. Si tu pararrayos no atrae los rayos, ya puedes quitarlo. Habéis oido hablar del cono de protección ?

2. Si el tronco principal de una descarga mayor decide caer en tu barco, ya te puedes olvidar de tu barco - pararrayos o no pararrayos. Para el tronco principal de una descarga mayor la diferencia de potencial entre tu pararrayos y el mar es de risa y la conductividad de tu cable de cobre y tu maya disipadora es como querer meter en una manguera todo el caudal de agua de Barcelona.

Así que 1) el pararrayos que funciona si atrae el rayo y 2) no te va a caer una descarga significativa por el hecho de llevar pararrayos y 3) yo en vez de pararrayos llevo un sistema tipo Itaca2 y voy mas tranquilo que un inconsciente. (Si viviera en Miami, *igual* me pensaba reforzar mi protección.)

[dpons]

Originalmente publicado por Itaca2

... Este resultado se puede llevar al caso del mástil metálico de una embarcación. Tratándose de un elemento metálico se comportará como una superfície equipotencial. Dicho mástil, si está bien conectado a tierra será asimilable al cuadrado del cálculo. En caso de que no esté "bien" conectado también ya que la diferencia de potencial entre el mástil y tierra será de unos pocos voltios, insignificantes comparados con la diferencia de potencial entre la nube y tierra. Por lo tanto, y desde este punto de vista, es indiferente que el mástil esté conectado a tierra o no: lo está, queramos o no, voluntaria o involuntariamente. Evidentemente, si se dan las circunstancias para que exista ruptura dieléctrica (alta diferencia de potencial de unos millones de voltios, humedad, etc.) y hay una descarga (rayo) , éste caerá en el mástil, sí o sí. Por lo tanto, desde el punto de vista de "atraer" al rayo es indiferente que el mástil esté conectado a tierra o no: lo atrae igualmente.
Esta atracción no es infinita, sólo atraerá al rayo si éste iba a caer a unos pocos metros del mástil, digamos que a una distancia del orden de la altura del propio mástil.

Muy interesante y educativo tu trabajo. Sin embargo el fenómeno del rayo no tiene soluciones analíticas sino que cae en las matemáticas no-lineales. A modo de ejemplo:



Otra:



En estos dos casos (que son los primero que encontré en una búsqueda rápida y no puedo certificar que sean auténticos) el arco no se forma en la parte alta del "mástil". En ambos casos alguna resistencia en la parte alta redujo la diferencia de potencial, haciendo que el circuito se cierre más abajo. Una parte importante del problema que no figura en tu notable análisis es la parte de la nube, más difícil de representar analíticamente por su naturaleza dinámica.

Saludos

[Itaca2]

Originalmente publicado por dpons

Muy interesante y educativo tu trabajo. Sin embargo el fenómeno del rayo no tiene soluciones analíticas sino que cae en las matemáticas no-lineales. A modo de ejemplo:



Otra:



En estos dos casos (que son los primero que encontré en una búsqueda rápida y no puedo certificar que sean auténticos) el arco no se forma en la parte alta del "mástil". En ambos casos alguna resistencia en la parte alta redujo la diferencia de potencial, haciendo que el circuito se cierre más abajo. Una parte importante del problema que no figura en tu notable análisis es la parte de la nube, más difícil de representar analíticamente por su naturaleza dinámica.

Saludos

Efectivamente. Se trata de un modelo simple y aproximado únicamente.

Menos saludos y más que somos piratas