Pararrayos Franklin

 El  pararrayos Franklin es una varilla metálica con un extremo puntiagudo, que es utilizada en un circuito eléctrico diseñado  para recibir las descargas atmosféricas.

Pararrayos Franklin

El pararrayos, lightning rod en inglés, lo define la norma oficial mexicana NOM-022-STPS-2015. en  4.10  “Terminal área: los elementos mecánicos cuya función es ofrecer un punto de incidencia para recibir la descarga atmosférica”

Franklin lightning rod

El inventor del pararrayos fue el científico norteamericano Benjamín Franklin, en 1747 durante tormentas realizo diversos experimentos con la  “electricidad atmosférica”, escribió  y compartió sus resultados  a colegas científicos.

Dejo asentado la similitud entre la electricidad y el rayo, en su descripción fue el primero que utilizo términos como positivo y negativo (más y menos).

Experimento del cometa y la llave de Franklin

El Señor Franklin. Teorizó que los rayos se prevenían mediante una barra de hierro con un extremo en punta, elevada y conectada a tierra para vaciar la electricidad de la nube.

Se dice que nunca escribió  sobre su famoso experimento del cometa y la llave, y que sus pararrayos fueron considerados una rebeldía contra la corona inglesa, que recomendaba pararrayos con punta roma (no puntiaguda).

Los pararrayos forman parte de un circuito eléctrico, usado para canalizar el rayo directamente a tierra y  evitar sus efectos en instalaciones y seres vivos.

Elementos del circuito de pararrayos Franklin

El pararrayos se coloca de forma vertical en la parte más alta del edificio, su terminal de punta va directo al cielo el otro extremo lleva un cable conductor conectado al terreno, utilizando un sistema de tierra.

Logrando un punto más cerca a la nube y con una menor resistencia.

 

Circuito con pararrayos Franklin

Los pararrayos concentran la carga de la tierra debido al efecto punta, ioniza las partículas del aire (crean un campo cargado alrededor de la punta).

Para mejorar su efecto se fabrican  puntas captadoras (astas)  de acero inoxidable o cobre.

Puntas para pararrayos Franklin

El pararrayos Franklin esta limitados en cuanto a su volumen de protección en áreas grandes es necesario colocar varios pararrayos, o subir  su nivel mediante estructuras (una torre).

 El pararrayos Franklin es  consideran un elementos pasivo, que en algunos casos puede no ser el más adecuado ni el más económico.

Más aún su instalación y diseño aunque sencillos son del ámbito de muy alta especialización.

Ángel Rodríguez Morales, Pararrayos Franklin …y sus peligrosos efectos ocultos

El Ingeniero español Ángel Rodríguez Montes, Experto en Sistemas de Prevención y Protección Contra Rayos, en el canal de YouTube.

Nos advierte que el pararrayos Franklin puede representar un peligro para el que lo tiene y para sus vecinos, por los efectos presentes durante la descarga.

El rayo

 El rayo es un fenómeno natural, atmosférico y  transitorio, producido por una descarga eléctrica.

El rayo

Va de cuento.

Había una vez un niño de nombre Benjamín Franklin que a  sus diez años, le fueron interrumpiendo sus estudios básicos, para ayudar  a su modesto padre en su trabajo de fabricación de velas y jabones.

Fue el decimoquinto de 17 hermanos, su vida fue apasionante y ejemplar, fue político, filósofo y un destacado científico, que experimento en el cielo, buscándole sentido al rayo. 

  Descubrió que la electricidad proveniente  de las nubes, podía guiarse, para salvar vidas y proteger instalaciones.

Se cuenta que el 15 de junio de 1752, realizo el famoso experimento del “cometa y el rayo”.  

Experimento de Benjamín Franklin

En días de concentración de nubes voló un papalote, y al codón de seda le inserto una llave en el otro extremo, cuentan que al acercar los nudillos de sus manos saltaron chispas de la llave.

 Benjamín Franklin invento el pararrayos y varios de los términos que utilizamos  en electricidad, como  carga positiva, carga negativa y descarga eléctrica.

Los rayos son descargas de electricidad estática, las nubes se cargan, debido a diversos procesos naturales,  donde entra en juego principalmente la fricción del aire. 

Carga electrostática de la nube

El Servicio Meteorológico Nacional (National Weather Service) de los Estados Unidos, proporciona información de la ciencia del rayo.

https://www.weather.gov/safety/lightning-science-overview

 Los rayos pueden ser mortales y son factor  de la capa de ozono que nos  protege  de los rayos ultravioletas del sol.  

Ya que la  acción del rayo modifica la estructura molecular del oxígeno, transformándolo en ozono (O₃).

Lightning

Se dice que las nubes que producen tormentas eléctricas tienen forma de yunque, y que en la parte inferior se concentra la carga eléctrica negativa.

Tipos de rayos

Según los puntos donde se produce el rayo.

a.   Rayo nube - tierra, son lo que nombramos rayos que caen, pero también los hay ascendentes aunque en mucho menor cantidad, (rayo tierra a nube)

b.   Rayo nube – ionosfera hacia l aparte superior atmosférica.

c.   Rayo nube-nube

d.   Rayo intra-nube ocurre dentro de una misma nube

e.   Rayo  Nube-aire

Los rayos eléctricos  producen grandes chipas de luz, de kilómetros de longitud, a las que llamamos relámpago, a su paso a través del aire,  rápidamente lo calienta  a miles de grados centígrados, produciendo una onda sonora, a este estruendo lo llamamos trueno.

Por cierto el Señor Benjamín Franklin es considerado el primer héroe de los Estados Unidos.

Del pararrayos al modelo atómico electrónico

 Para dimensionar la invención del pararrayos  Franklin, es necesario  apreciar la fecha de su creación.

El Servicio Meteorológico Nacional de Argentina comparte el video ¿Cómo se forma un rayo?

 Y Colorín, Colorado

Este cuento se ha acabado.

El sentido de la corriente eléctrica

El sentido de la corriente eléctrica se basa en el movimiento de los electrones, en un circuito de corriente continua va desde el polo negativo de la pila al polo positivo.

El sentido de la corriente eléctrica

La afirmación anterior  está basada en la teoría electrónica, que señala que todos los cuerpos están constituidos por átomos,  y estos (los átomos) a su vez por tres partículas principales.

Dos de las cuales tienen carga eléctrica, y en los circuitos eléctricos,  los electrones con carga “negativa” son obligados a moverse para producir una corriente eléctrica.

Corriente eléctrica

Cuando los científicos empezaron a estudiar la electricidad, como un flujo eléctrico positivo, su referencia fue la electricidad estática generada por frotamiento.

No existía el conocimiento de los electrones, tal como hoy los definimos.

En los primeros circuitos de corriente directa (con pilas y cables conductores) se empezó a señalar de forma habitual (convencional), la corriente saliendo del polo positivo al polo negativo.

Tiempo después  se acordó desechar esta costumbre, señalando el sentido de la corriente de forma contraria,  del polo negativo al positivo, nombrándolo como “sentido real”.

Algunos de los libros antiguos en su reimpresión señalaban que el sentido utilizado era el convencional y no afectaba a los cálculos obtenidos.

Sentido convencional y real de la corriente eléctrica

Muchos de los términos utilizados en la electricidad  como carga positiva y carga negativa se deben al político y científico   estadunidense Benjamín Franklin.

Y fueron acuñados por él,  en el estudio de los rayos (descargas eléctricas atmosféricas).

Franklin bells

Los términos carga y descarga para describir, trasferencia de electricidad también fueron aportaciones  de él.

El señor Franklin  descubrió que los cuerpos que tienen más carga para cumplir  con  el principio de la conservación de la electricidad, trasfieren  electricidad a otro cuerpo de menor carga.

En el siguiente enlace

https://www.upsbatterycenter.com/blog/contribution-benjamin-franklin-electricity/

Se describe la función de un interesante experimento llamado “campanas de Franklin”

y en el siguiente se realiza y ejemplifica con materiales modernos.

https://www.youtube.com/watch?v=O7dKXE-jsk0

La automatización en las fábricas inteligentes

La automatización industrial en las fábricas inteligentes, genera desafíos y oportunidades, donde sobresale la interacción colaborativa entre las máquinas y los humanos. 

La automatización en las fábricas inteligentes

Hoy  también  es finalidad de la automatización, el  proporcionar datos útiles, para  la toma de una decisión correcta y  oportuna.

El término de una fábrica inteligente suele estar  acotado,  para designar a aquella que hace uso de la tecnología más avanzada, para optimizar su producción.

Y  el nombre de smart (inteligente en inglés) se ha empleado como estrategia de mercadotecnia, para resaltar funciones automáticas de ciertos dispositivos.

Dispositivos para interactuar

En la actualidad poco a poco nos hemos acostumbrado a interactuar con dispositivos a los que se les ha añadido, un microcontrolador o un microprocesador, y a estos programas que nos proporcione información de utilidad de las condiciones presentes.

Una tarjeta con chip de contacto, o con una cinta magnética, puede ser utilizada para  interactuar con una máquina, para ello  requerirá de un lector, puede hacer funciones similares a una llave, pero por si sola, no puede comunicarse con nosotros.

 En cambio a un teléfono, se da la categoría de "inteligente", cuando en tiempo real nos proporciona las condiciones de funcionamiento, tales como, el estado de su batería, si contamos con conexión a internet o si recibimos mensajes, entre otras funciones que le fueron añadidas.

Smart factories

Cuando se habla de en tiempo real ser hace énfasis al estado de las condiciones, que son el aquí y ahora. Lo que lo hace valioso y  determinante (donde el tiempo de actuar no vale oro, vale vida) ya que puede decidir el futuro de una empresa.

Las llamadas “Smart factories” tienen capacidad de adaptarse en tiempo real a necesidades cambiantes, integrando sistemas de datos físicos, operativos y humanos.

  

Sensor inteligente

Para la competitividad y eficacia, en las instalaciones automatizadas se utilizan “sensores inteligentes”.

A manera de ejemplificar, un sensor fotoeléctrico inteligente es capaz de informar entre otras funciones,  si está  sucio su lector ó si está mal alineado, monitorea las condiciones,  para ser  enviadas al controlador, y del controlador a un dispositivo de interface,  y  comunicar el estado  de funcionamiento  al ser humano.

Los sensores inteligentes son de gran utilidad en el mantenimiento proactivo.

Interacción colaborativa hombre-máquina 

La toma de decisiones en la industria actual  requiere rapidez y eficacia, por lo que la información verídica y oportuna es muy valiosa.

Ya lo señalaba en 1981 George T. Doran cuando presenta en el documento titulado “¿Existe una forma inteligente de redactar metas y objetivos de la administración?”.

 Donde  resaltando inteligente “SMART” como una herramienta.

 Specific (especifico), Measurable (medible), Achievable (alcanzable), Relevant (relevante), Time-Bound (limitados en tiempo).

En Conalep Gómez Palacio, Ingeniero Sergio Elías Reyes Medina, Licenciado Rubén Ruvalcaba Nieto y el añorado Licenciado Miguel Ángel Solís Maldonado 

La importancia de los datos de los sensores y la inteligencia del ser humano  en la toma de decisiones, son factores clave en una fábrica inteligente.

 Mi agradecimiento al Ingeniero Sergio Elías Reyes Medina, instructor del Centro Mexicano Francés del Conalep, por su valiosa Colaboración en esta serie.