CAPÍTULO III. SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Y ... - UNAM

3.8.4 Punta pararrayos tipo ionizante o PDC.
Gómez Marcial Daniel Análisis de contingencias eléctricas en centros comerciales
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Capítulo III
Este tipo de punta se refiere a los pararrayos “activos”, aquéllos que presentan un dispositivo
de cebado, de ahí que sea PDC (pararrayos con dispositivo de cebado), estos pararrayos
tienen fundamento teórico en normas internacionales, tales como la UNE-21186, NFC-17102 o
la NP-4426, pero no son acreditados por la norma mexicana “sistemas de protección contra
tormentas eléctricas” la NMX-J-549-ANCE-2005, pero aún así se instala y son las favoritas de
muchos ingenieros proyectistas, ya que tienen según los fabricantes y distribuidores una muy
buena reputación, sin embargo debido a su alto costo termina por ser reemplazada por otras
puntas, regularmente dipolo corona debido a su bajo costo y su mayor presencia en el
mercado.
El principio de funcionamiento se basa en el “refuerzo del campo eléctrico local, las calidades
de cebado y de inicio del efecto corona y las condiciones favorables para el desarrollo del
efluvio”. Un pararrayos con dispositivo de cebado se caracteriza por responder al acercamiento
del rayo, adelantándose en su captura a otros elementos dentro de su zona de protección, para
conducirlo a tierra de forma segura. Este adelanto se denomina normativamente “tiempo de
avance en el cebado y determina el radio de protección del pararrayos.
Cuando se produce la descarga, un líder descendente avanza desde la nube hacia la tierra
(como ya se mencionó), originando en la misma tierra, líderes o trazadores ascendente que
tratan de alcanzar al líder descendente. El líder o trazador ascendente que alcance al
descendente determinará el lugar de impacto.
Los P.D.C. tiene distintos "mecanismos" que logran que el líder ascendente que se origina en
ellos lo haga antes que los líderes que se originan en otros puntos de la tierra (por ejemplo
puntos de la estructura a proteger) de esta manera se logra que sea más probable que el líder
iniciado en el pararrayo alcance primero al líder ascendente y de esta manera capte al rayo.
Durante este proceso se ha logrado medir la distancia que existe desde la parte superior de la
estructura o desde el terreno (cuando son lugres abiertos) hasta el momento de unión de los
trazadores descendente y ascendente, a esta medición máxima se le conoce como distancia
máxima de cebado y al avance en el cebado en el momento de inicio de un trazador
ascendente respecto a otro pararrayos de la misma geometría se le llama ganancia de cebado.
Hasta el momento se ha descrito el funcionamiento del PDC, sin embargo surge una pregunta
¿cómo lo hace? Para esto, necesitamos conocer las partes constitutivas del dispositivo. Consta
de una cabeza captora, un asta soporte y un transductor. La cabeza está permanentemente
conectada al potencial de tierra, el asta (mástil) está protegida contra los impactos directos del
rayo y de la intemperie mediante la cabeza captora y por lo tanto también está conectada a
tierra; mientras el transductor (estimulador piezoeléctrico) se encuentra incorporado en la parte
inferior del mástil y formado de cerámicas piezoeléctricas encerradas en un cárter aislante,
asociadas a un sistema solicitador simple y perfectamente fiable. Además consta de un cable
de alta de alta tensión que corre por el interior del asta y conecta el estimulador a la punta
emisora.
El fenómeno de estimulación piezoeléctrica consiste en aumentar el número de cargas libres
(partículas ionizadas o electrones) en el aire cercano del pararrayos y crear, en presencia de
un campo eléctrico nube-tierra, un canal de fuerte conductividad relativa constituyendo un
camino preferencial para el rayo. La creación de cargas libres se hace por efecto corona
aplicando sobre la punta del pararrayos, la tensión proporcionada por las células en cerámica
piezoeléctrica es atribuida al fenómeno de producir una tensión muy elevada por un simple
cambio en la presión aplicada. El pararrayos está equipado de un dispositivo mecánico que
permite convertir el esfuerzo mecánico de la acción del viento sobre el pararrayos, en esfuerzo
de presión sobre las células piezoeléctricas.
La tensión así proporcionada esta aplicada, a través del cable de alta tensión que corre por el
interior del asta, sobre la punta ionizante para crear, por efecto corona, cargas libres, las cuales
después serán expulsadas por efecto venturi, de la cabeza perfilada del pararrayos (circulación
forzada del aire). Cuando están al exterior de la cabeza, estas cargas están sometidas al