Información Técnica
V.- ESTUDIO DEL INHIBIDOR DE RAYOS PROTOTAL
V.3 Funcionamiento real del Inhibidor.
La base del funcionamiento real del Inhibidor de descargas de rayos es mucho más sencilla que las soluciones posibles enumeradas en el aparato anterior. Está fundamentada en principios de electrostática básica y corresponde a lo que llamamos tercer estadio de desarrollo de los pararrayos.
El primer estadio se ha descrito en apartados anteriores. Correspondería a la atracción del rayo mediante efecto punta. Una evolución intermedia entre este sistema y el sistema propuesto por PROTOTAL sería lo llamado segunda fase y estaría basada en un principio opuesto: el retraso en la formación del rayo. En lugar de utilizar una punta (o unas pocas puntas) como cabezal ionizador, se podría construir un cabezal formado por muchísimas puntas para repartir entre todas ellas la carga debida a la presencia de la nube. A medida que el potencial de tierra crece, la corona generada en una punta Franklin aumenta y
se expande, permitiendo la formación de un efluvio ascendente que se encontrará con el trazador descendente. En cambio, en el caso de una distribución densa de puntas o una esfera/semiesfera metálica, el potencial necesario para provocar la ionización es mucho más grande y cuando se genere lo hace de forma repentina, encontrándose con el trazador. La ventaja de este sistema sería que en función de la energía acumulada en algunos casos la nube podría pasar por encima de la instalación sin que tuviera tiempo de formar y rayo (figura 9).
El tercer estadio de desarrollo correspondería al Inhibidor de rayos desarrollado por PROTOTAL. Su funcionamiento está esquematizado en la (figura 8).
Figura 8: Funcionamiento del Inhibidor
Las etapas de operación son las siguientes:
Así, a medida que aumenta la carga en la nube también lo hace la carga imagen de la tierra y por tanto, la del condensador y la tensión de ruptura del dieléctrico dinámico especial.
Al producirse la descarga del condensador, Q anulará –Q1 y sólo quedará la pieza semiesférica con carga Q2 positiva. En un caso ideal, la carga atmosférica no influye al conductor exterior y Q2 permanece igual a Q1. Tenemos pues un conductor cargado positivamente como punto de partida del proceso antes descrito. Así pues, después de cada descarga del condensador la carga positiva neta se incrementa en la misma cantidad (Q1), aumentando sucesivamente en función de la carga de la nube (figura 9).
Figura 9: Comparación de los diversos sistemas de protección primaria contra el rayo. En la punta de Franklin las líneas se concentran en la punta, ionizando el aire y favoreciendo la atracción del rayo. Con una esfera conductora conectada a tierra y favoreciendo la atracción del rayo. Con una esfera conductora conectada a tierra se consigue dispersar las líneas de campo y retardar la ionización. El Inhibidor permite concentrar mucha carga, que influenciará un área mayor. Esta carga variable permite una modificación de la densidad de líneas de campo en función de la carga de la nube.
Para un Ion negativo lejano, ésta carga actúa como si fuera puntual y de valor Q2=n-Q1, (donde n es el número de descargas que han tenido lugar en el condensador) atrayéndolo con una fuerza proporcional a Q2 e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Debido a la forma semiesférica del cabezal, el área influenciada tendría una forma redondeada tal como se esquematiza en la figura 10.
Figura 10: Esquema del proceso de inhibición. Descrito en el texto.
En la figura 11 se puede ver una simulación por ordenador del área de influencia del Inhibidor, y en la figura 12 el área de influencia del mismo Inhibidor complementado con otro de los elementos de protección aérea, el que denominados Corrector o Expansor de Campo. Estas simulaciones no corresponden a escala alguna.
Figura 11: Distribución del campo eléctrico
Figura 12: Distribución del campo eléctrico
Cualquier partícula que se encuentre dentro del área influenciada por el cabezal y elementos correctores añadidos y/o accidentales se verá atraída hacia ella.
Como las líneas de campo no convergen en un punto creando un efecto punta sino que se distribuyen por todo el cabezal, se produce una equidistribución de la carga bajante no formándose nunca un canal ionizado. En un caso extremo se producirían mini-descargas distribuidas alrededor de la superficie de la pieza semiesférica. De esta forma se conseguiría ir descargando lentamente la nube a un bajo nivel energético, siempre que el radio de acción sea lo suficientemente grande. En realidad éste dispositivo tiene un carácter ecualizador de carga.
En el supuesto de que el trazador procedente de la nube formara, si su esfera de influencia entrara en el área protegida por el Inhibidor daría lugar a una distribución de mini-descargas por toda la superficie. El proceso sería exactamente el mismo descrito anteriormente.
El proceso puede considerarse a la inversa: el cabezal lleva una cierta carga que suministra al trazador para anular la de éste (efecto Inhibidor). Entonces nunca se produce la vuelta de la carga a partir de la tierra y por lo tanto, nunca la gran intensidad que produce el rayo.
La situación descrita corresponde a un caso ideal en el cual la carga Q2 no se ve influenciada por la atmósfera circundante. En realidad, un ambiente húmedo y ventoso pude favorecer la descarga parcial de la parte externa del cabezal. En este caso Q2 no aumentaría tan rápidamente, con lo cual el Inhibidor funcionaría exactamente igual.
Información Técnica
INTRODUCCIÓN
I.1 Introducción
¿POR QUÉ SE PRODUCE EL RAYO?
II.2 Fases en la descarga del rayo
¿NOS PODEMOS PROTEGER?
III.1 ¿Nos podemos Prodeger?
SISTEMA DE INHIBICIÓN VERSUS PROVOCACION
IV.1 Aspectos de interés
IV.2 Conceptos básicos: transparencia de los aparatos
IV.4 Máximo potencial que admite el filtro
IV.5 Tiempos de actuación
ESTUDIO DEL INHIBIDOR DE RAYOS PROTOTAL
V.2 Posibilidades de funcionamiento
V.3 Funcionamiento real del Inhibidor
CONCLUSIONES
VI.1 Respecto al cabezal aéreo
SINTESÍS DEL SISTEMA PROTOTAL
