Efectos de los rayos en la torre Eiffel

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Efectos de los rayos en la torre Eiffel


Obviamente, los relámpagos golpearon la Torre Eiffel innumerables veces, pero cada vez que se golpean los pararrayos, y afortunadamente porque de lo contrario el daño sería considerable, incluidas las lesiones humanas. Pero como los paratonnerrres se han dispuesto alrededor de la cumbre, no hay ningún peligro en particular al respecto. Antes de ver más en detalle, citemos la observación realizada el 19 de agosto de 1889 por el Sr. Foussat, jefe del servicio eléctrico de la torre.

Alrededor de las nueve y media de la noche, soplaba un viento muy fuerte del noroeste, acompañado por una fina lluvia. Nada nos hizo sospechar la presencia de una tormenta, cuando de repente un inmenso destello surcó las nubes y golpeó con un ruido terrible el pararrayo, que se encuentra en la parte superior de la Torre, sobre el faro; La torre de metal sonaba como un diapasón, y la vibración duró varios segundos. En el momento de la descarga, cayeron unas gotitas de hierro fundido, probablemente debido a la fusión de la varilla del pararrayos, que momentáneamente estaba desprovista de su punta. El ruido de esta descarga disruptiva ha imitado el de dos pequeñas piezas de artillería disparadas en un intervalo invaluable, pero sin embargo, diferente al oído. El guardián del faro no sintió ninguna conmoción, como tampoco lo hicieron las tres personas en la plataforma de los focos. En los últimos días, se instalaron ocho pararrayos alrededor de la plataforma del foco; El extremo de estos conductores de rayos está constituido por un haz de varillas de cobre finas coronadas por una varilla que avanza unos pocos centímetros por delante de la viga. Estos conductores de rayos han cumplido perfectamente su papel; Las nubes, por cierto, se estaban descargando, produciendo las llamadas descargas silenciosas, pero que, en realidad, crujen y recuerdan el efecto producido por un cortocircuito rápido, un efecto bien conocido de los electricistas.

Toma de tierra de la torre Eiffel

Cabe señalar que, en el momento de la construcción de la torre, había una comisión especial compuesta por el Sr. Becquerel, miembro del Instituto, el Sr. Mascart, miembro del Instituto y director de meteorología de la Oficina Central, y el Sr. Georges Berger, presidente. Honorario de la Sociedad Internacional de Electricistas, había indicado las medidas especiales que deben tomarse para proteger la Torre contra la acción de los rayos. Este informe declaró:

"La torre de 300 m podrá desempeñar el papel de un enorme conductor de rayos que protege un espacio muy grande a su alrededor, siempre que su masa metálica esté en perfecta comunicación con el acuífero del sótano por medio de buenos conductores. Gracias a estas precauciones, el interior del edificio, con las personas que se alojarán allí, estará absolutamente asegurado contra cualquier accidente que pueda provenir de los frecuentes rayos que golpearán las paredes de la Torre de manera infalible a diferentes alturas. Para lograr el no aislamiento de la Torre en las mejores condiciones, nos ahogaremos en la capa del acuífero de los conductores metálicos de gran sección, emergiendo del suelo y comunicándonos con las partes metálicas bajas de la Torre, mediante cables y barras. o láminas de cobre con grandes secciones. "

Por supuesto, estas recomendaciones fueron seguidas por el fabricante, no era necesario jugar con seguridad en este momento. Solo agregaremos, desde el punto de vista de los conductores de rayos, que el que supera al campanario es del sistema de Melsens; termina en tres puntas inclinadas de 1,50 m de largo y tiene una longitud total de 10,79 m. Además, se colocaron ocho pararrayos del mismo tipo en el balcón superior de la plataforma a una velocidad de dos por lado.

Era esencial asegurar que la tierra fuera adecuada para el propósito que se había propuesto. Una primera determinación de esta resistencia fue hecha en enero de 1889 por el Sr. G. Borrel. El método empleado fue el del Puente de Wheatstone, modificado por el Sr. E. Guerin, Capitán de la Sección Técnica de Artillería. La mayor resistencia encontrada es de 4.125 ohmios (tierra en la celda 3) y la menor de 1.05 ohmios (tierra en la celda 4). Dado que el valor máximo de la resistencia de un buen conductor de rayos se permite a 15 ohmios, se reconocerá que la tierra más resistente es 3 veces y media más pequeña que el límite indicado, es decir que Estas conexiones de tierra están en las mejores condiciones.

En agosto de 1889, el Sr. A. Terquem, comandante del escuadrón de artillería, realizó experimentos nuevos y muy precisos sobre la conductibilidad eléctrica de la Torre y sus conexiones a tierra; se relatan en una nota presentada a la Academia de Ciencias el 2 de diciembre de 1889, que se reproduce en su totalidad, debido a su interés, y que resume todo lo que se puede decir al respecto:


Conductividad Eléctrica, por A. Terquem

La Torre Eiffel fue la primera construcción de hierro de una dimensión tan grande en la dirección vertical, y debido a su forma, a sufrir una acción considerable de la acción de la electricidad atmosférica, parecía interesante comprobar, por medio de Mediciones precisas, las condiciones de su propia conductividad y sus vínculos con la tierra. La torre está equipada actualmente con nueve pararrayos coronados por una punta de puntos y conectados directamente al marco de hierro que sirve de conductor; se pensó que este marco, ensamblado por medio de innumerables remaches colocados en calor y uniendo las distintas partes con una presión muy considerable, formaría una masa tan conductora como si se hubieran usado las soldaduras habituales.

Hay ocho conexiones a tierra para la conexión a tierra, en grupos de dos para cada pila; para las pilas Norte y Oeste, son tubos de hierro fundido, de 20 cm de diámetro, que descienden verticalmente, a unos 12 m por debajo de la superficie del suelo a una distancia de 20 m: para las pilas Este y Sur, son tubos grandes de 50 cm de diámetro, que descienden verticalmente primero, luego se curvan en ángulo recto en una longitud promedio de 18 m; están enterrados en los depósitos aluviales del Sena, a 20 m. Provisionalmente, los fluidos perdidos se unen a la torre mediante cables de hierro y tiras de correa de hierro, aplicadas en los marcos.

Las mediciones de conductividad se realizaron, por primera vez, en un puente de Wheatstone, construido por el Sr. Gaiffe para controlar los pararrayos de las tiendas y el polvo; la segunda vez, operamos simultáneamente con otro aparato del mismo fabricante, provisto de un galvanómetro de reflexión del tipo Deprer y Arsonval, que permite un uso conveniente del método de Mance.

La determinación de la resistencia de una conexión a tierra requiere tres experimentos y dos puntos de conexión a tierra auxiliares, cuya resistencia se mide en pares. Las tres incógnitas están dadas por tres ecuaciones de primer grado.

En este caso, fue suficiente combinar de dos en dos la loza de la propia torre.

Para medir la conductividad de la torre, el objetivo de transmitir el faro y los faros primero se aisló del aparato y se puso en comunicación con la base de la barra de iluminación central; La base del cable se conectó luego a una estructura de pilotes oeste en las dos terminales del puente, la Torre cerrando el circuito. La resistencia, medida varias veces, se encontró que era igual al grado de aproximación de los dispositivos, a la resistencia de los objetivos que se habían utilizado para las conexiones. La resistencia de la torre es despreciable.

Para medir la resistencia de los perdedores de fluidos, se aislaron de la Torre en los pilares Este, Sur y Oeste, y tres de ellos se obtuvieron:

  • E1 = 0,3 Ω
  • S1 = 0,3 Ω
  • S1 = 3,2 Ω

En la segunda serie de experimentos, los fluidos perdidos N1 y N2 se aislaron de la pila Norte, tomando la torre T en la base de la pila Este como la tercera tierra. El método del puente con el primer aparato Gaiffe y el método de Mance con el segundo aparato dieron:

  • T = 0,1 Ω
  • N1 = 0,9 Ω
  • N2 = 1,1 Ω
  • T = 0,15 Ω
  • N1 = 1,5 Ω
  • N2 = 1,35 Ω

Para el método Mance, la batería utilizada consistía en dos elementos de blanqueador de mercurio y sulfato ácido, una celda muy constante con solo 1.9 Ω de resistencia. Finalmente, se aisló el fluido looper E2 de la pila Este comparándolo con los dos perdedores de fluidos de la pila Norte; Los experimentos dieron:

  • E1 = 0,2 Ω
  • N1 = 1,1 Ω
  • N1 = 1,3 Ω

Parece que se puede concluir a partir de estos experimentos, realizados con dos meses de diferencia, bajo diversas condiciones como método y como aparato, que la concordancia de los resultados obtenidos ofrece serias garantías de precisión.

La Torre en sí misma debe considerarse como un conjunto de bastidores perfectamente en contacto entre sí, formando un inestimable conductor de resistencia; Su conexión con el suelo, por medio de ocho pérdidas de fluidos y tuberías, es excelente, ya que la resistencia se ha encontrado solo 0.1 Ω o 0.15 como máximo para una sola pila.

Los fluidos perdidos de los pilares Este y Sur, que ofrecen una superficie muy grande enterrada en el aluvión del Sena, tienen muy poca resistencia, 0.3 Ω; En cuanto a los fluidos perdidos de los pilares Norte y Oeste, si su resistencia es más fuerte, 1.1 Ω y 3.2 Ω, es sin duda porque su superficie es mucho más pequeña y que atraviesan los cajones de hormigón que forman. Los cimientos de la torre.

En resumen, pensamos que todos los pararrayos de la Torre Eiffel, establecidos de acuerdo con las sabias indicaciones de MM. Becquerel, Berger y Mascart, pueden considerarse muy perfectos, y es probable que ejerzan su protección en un radio considerable


Variación diurna de la electricidad atmosférica

Señor A-B. Chauveau ha realizado un importante trabajo sobre esta variación, se reproduce en una memoria que se presentó al Congreso Meteorológico de Chicago (agosto de 1893) y en dos comunicaciones a la Academia de Ciencias (26 de diciembre de 1893 y 25 de septiembre de 1899); Lo reproducimos aquí:


Condiciones de prueba

Una serie de observaciones sobre la electricidad atmosférica en la parte superior de la Torre Eiffel fue organizada por la Oficina Meteorológica Central, con la asistencia del Ayuntamiento de París. El potencial se toma utilizando el método indicado por Lord Kelvin, usando un chorro fino de agua que brota desde el extremo de un tubo horizontal, hasta 1,60 m fuera de la Torre. La cubeta metálica, que constituye el depósito de agua, descansa sobre tres tubos de vidrio sellados en una capa de azufre y embebidos en una espesa masa de parafina. Hecho así, el aislamiento así obtenido es al menos equivalente al que brindan los mejores soportes de ácido sulfúrico, pero bajo esta condición absoluta que la superficie de la parafina permanece limpia de todo el polvo. Muy fácilmente alcanzable a una altitud de 300 m, donde el aire contiene muy pocos sólidos suspendidos, esta condición es un serio obstáculo para el uso de parafina para observaciones continuas cerca del suelo. El conjunto está encerrado en una caja de roble y se coloca a una altura de 285 m, en el extremo de uno de los cuatro arcos (arco oeste) que sostienen la linterna del faro.

El registrador fotográfico es un cilindro de Hichard, montado horizontalmente y girando dentro de un sobre de metal, en el que una ranura estrecha se perfora a lo largo de un generador. El papel fotográfico se enrolla en el cilindro, el lado sensible se aplica al metal, de modo que es la parte posterior de la hoja la que se presenta a la impresión luminosa.

En las condiciones que acabamos de indicar, es decir, a aproximadamente 1 m de la superficie de la Torre, el potencial suele ser superior a 10 000 voltios. Ahora, el electrómetro de cuadrante, menos en su forma ordinaria, no parece prestarse a la medición de potenciales altos. La desviación de la aguja a un valor límite, variable con la sensibilidad del dispositivo, pero aún corresponde al mismo valor de potencial que es de aproximadamente 3,000 voltios.

Durante una primera serie de experimentos llevados a cabo a fines de 1893, para permanecer dentro de los potenciales medibles, fue necesario reducir la longitud del tubo de salida a 40 cm. Pero, a esta altitud, los niveles de surf son extremadamente ajustados en las cercanías de la Torre; las variaciones más pequeñas en la longitud del chorro (resultantes de la acción del viento, por ejemplo) corresponden a variaciones considerables en el potencial observado y las curvas obtenidas están demasiado atormentadas para poder ser eliminadas con certeza.

En ausencia de un instrumento que no parece haberse realizado hasta el momento en una forma adecuada para las observaciones de la electricidad atmosférica, hemos podido, mediante un dispositivo muy simple, utilizar el electrómetro de cuadrante para la medición de potenciales muy altos. , manteniéndose dentro de los límites ordinarios de la sensibilidad de este dispositivo. Para hacer esto, es suficiente colocar, entre la fuente y el electrómetro, una cascada de pequeños condensadores bien aislados. Al variar el número de elementos en la cascada, podemos dar a la aguja la fracción que queramos del potencial primitivo.


Los resultados

Las observaciones realizadas por este método en 1893 continuaron sin interrupción desde el 1 de mayo hasta el 2 de noviembre, y forman dos series. El primero, que va del 1 de mayo al 20 de agosto, nos proporcionó cincuenta y ocho días útiles, típicos de la dieta de verano. Damos aquí el resumen, en forma gráfica, y agregamos la variación diurna observada durante el mismo período en la Oficina Meteorológica Central.

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A partir de la comparación de estas curvas, se desprende en primer lugar que para la electricidad atmosférica, en cuanto a la tensión del vapor de agua, la variación diurna se simplifica cuando nos alejamos del suelo. Si bien a bajas altitudes, invariablemente hay una doble oscilación en el valor del potencial, tiene solo un máximo y un mínimo cerca de la parte superior de la Torre Eiffel.

El mínimo de la mañana ocurre exactamente al mismo tiempo (4 horas) en la Torre y la Oficina; precede muy poco al tiempo de la salida del sol promedio durante el período considerado.

El máximo de la tarde, en la Torre, tiene lugar a las 6:30; es 1h15 por delante del máximo observado cerca del suelo.

Finalmente, las dos curvas muestran claramente la existencia de un máximo relativo en el medio del día, alrededor de la 1 o 2 de la tarde. Esta oscilación secundaria, informada anteriormente por el Sr. Mascart en las observaciones del Colegio de Francia, encontrada en Greenwich y Perpignan, no se encontró en Lyon. Parece más allá de toda duda, sea cual sea la altitud para el clima de París.

Estas observaciones, continuadas durante ocho años, forman hoy una serie bastante extensa, de modo que los datos que se deducen de ellos presenten un carácter de exactitud suficiente. Indico aquí los resultados de esta investigación, relacionados con la variación diurna del potencial en un punto dado de la atmósfera.

En nuestras regiones templadas, existen dos tipos muy diferentes de variación diurna en la vecindad del suelo, una es la estación cálida y la otra en la estación fría.

Durante el verano, un mínimo muy alto ocurre durante las horas más calurosas del día y es el mínimo principal cuando el punto explorado no está suficientemente claro de la influencia del suelo, los árboles o los edificios vecinos. La oscilación diurna es doble; Es la ley generalmente admitida para esta variación.

Durante el invierno, el mínimo de la tarde disminuye o desaparece, mientras que el mínimo de la noche aumenta aún más. Considerada como un todo, la oscilación parece simple, con un máximo de día y un mínimo alrededor de las 4 de la mañana. Este personaje es tanto más claro como el lugar de observación es más claro.

Esta distinción entre los dos regímenes de invierno y verano en la vecindad del terreno se confirma mediante el examen de los resultados obtenidos, por un lado en Sodankyla (Finlandia) por la misión dirigida por el Sr. Lemstrom (1883-1881), por Otro en el observatorio de Batavia (1887-1895). Cada una de estas estaciones brinda, por así decirlo, el tipo exagerado de variación observado en nuestro clima, ya sea durante la estación fría o durante la estación cálida.

La variación diurna en la parte superior de la Torre Eiffel durante el verano, completamente diferente de la variación correspondiente en la oficina central, ofrece la analogía más llamativa con la variación de invierno.

Este mismo tipo de invierno se encuentra, menos acentuado, pero perfectamente claro, en el promedio provisto por tres meses de observaciones, durante el verano de 1898, en la caseta del observatorio de Trappes (actitud 20 m). Aparece así como caracterizando la forma constante de variación diurna fuera de cualquier influencia del suelo.

Por el contrario, en las estaciones donde el colector está dominado por edificios o árboles vecinos, el tipo correspondiente al régimen de verano es exagerado; El mínimo de la tarde se ensancha en detrimento del mínimo nocturno, que a veces desaparece. La oscilación puede ser simple, pero en la dirección opuesta a la oscilación de invierno, es decir, con un mínimo de día y un máximo de noche. Esta forma anormal de la variación diurna, observada previamente por el Sr. Mascart, resulta de hecho de las observaciones del Colegio de Francia, pero solo para la temporada de verano. Todavía se encuentra, casi idéntico, en Greenwich, donde el colector se coloca en condiciones tan desfavorables.


Conclusiones de las pruebas

Se puede concluir de lo anterior:

  1. Que una influencia máxima del suelo durante el verano, y cuyo factor principal, según las ideas de Peltier, es quizás el vapor de agua, interviene como un factor perturbador en la forma de la variación diurna.
  2. Que la verdadera ley de esta variación, que cualquier teoría, para ser aceptable, debe tener en cuenta, resulta en una oscilación simple, con un máximo de día y un mínimo (además notablemente constante) entre la 1 am y las 5 am mañana.


La torre Eiffel


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