Sistema Activo para la Captación del Rayo

Especificación Técnica
Sistema Activo de Captación del Rayo
Sistema Activo para la Captación del Rayo
Índice
Presentación del Producto
Introducción
El Fenómeno del Rayo
Problemas con la Punta Franklin
El Pararrayos Activo
Especificación Técnica
Radios de Protección
Acreditaciones y ensayos
Características Principales
Principio de Funcionamiento
Modo de Empleo
Vista del Pararrayos
Normas básicas para su Instalación
Emilio Castro 1443
Lanús Oeste (1824)
Buenos Aires
Argentina
Tel/Fax: 5 4-11- 4262 4340
e-mail: info @attractor.com .ar
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Especificación Técnica
Sistema Activo de Captación del Rayo
Presentación de producto
Introducción
Los terminales activos son una nueva
generación de pararrayos cuya característica
principal es la de activarse en el momento en
que se produce una amenaza de descarga
atmosférica sobre la tierra optimizando las
condiciones para que dicha descarga pueda ser
captada por el terminal.
La existencia de este tipo de dispositivos se
puede adjudicar a estudios llevados a cabo
durante la década del setenta que mostraron
evidencia que el pararrayos tipo Franklin en
muchas ocasiones no capta la descarga, sino
que, bajo determinadas condiciones, termina
paradójicamente protegiéndose a sí mismo.
Este avance se conjuga con la creciente
necesidad de la sociedad en general de un
mayor grado de protección en estos niveles.
Hoy día la cantidad de artefactos electrónicos
conectados a la red domiciliaria de energía
eléctrica, así como el incremento por parte de
las empresas del uso de sistemas electrónicos
altamente sofisticados (y extremadamente
sensibles a las variaciones de tensión)
principalmente en el área de la informática, es
notoriamente superior que hace treinta años.
El resultado es una necesidad de la sociedad
de sistemas de protección que garanticen
una mayor eficacia, dada la importancia de
los elementos a proteger.
Emilio Castro 1443
Lanús Oeste (1824)
Buenos Aires
Argentina
El fenómeno del rayo
Independientemente del modo en que las
cargas son trasladadas hacia la nube, llega un
momento en que el potencial de ésta supera el
de ruptura del medio circundante, con lo cual
se inicia el descenso hacia la tierra. Como la
tierra es inducida positivamente (nube
negativa), se forma un líder descendente
negativo que avanza de a saltos hacia la tierra
intentando conecta r con ésta para luego
descargar la nube.
Dado que la proximidad del líder induce en los
objetos en tierra potenciales muy altos,
algunos de ellos a su vez generan un líder
positivo ascendente. De todos estos líderes
ascendentes uno es el que conecta con el
descendente, quedando en ese instante
determinado el canal por el cual circulará toda
la carga necesaria para neutralizar a la nube.
Se estima, entonces , que antes de dar el líder
descendente su último salto (a 50-100mts del
suelo) es cuando se define el punto donde
impactará el rayo, siendo esta última etapa de
fundamental importancia.
Una vez formado el canal ionizado entre la
nube y tierra se genera una onda de retorno
debida a las cargas que suben de tierra
neutralizando el canal, siendo esta la descarga
principal, donde aparece la luminosidad y el
estruendo característico de los rayos.
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Sistema Activo de Captación del Rayo
++
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- - -
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LIDER ( saltos )
Ruptura preliminar
++
++
++
++
- - -
Formación del Canal Ionizado
- - -
Onda de Retorno
Fases previas a la caida del rayo
Problemas con la punta Franklin
El Pararrayos activo
La punta Franklin lo que hace es comenzar a
ionizar el aire que lo circunda a través del
efecto de puntas inducido por la nube cargada
encima de ésta.
A partir de lo escrito anteriormente se
vislumbra qué condiciones debería cumplir un
pararrayos para garantizar la formación de un
líder ascendente. Por un lado, sería beneficioso
que el efecto corona comience lo más tarde
posible para evitar la formación de cargas en
volumen; por otro lado, sería ideal disponer de
una cantidad extra de cargas para entregar en
el momento adecuado para garantizar el
progreso del líder ascendente.
El hecho es que esto no siempre garantiza la
formación de un líder ascendente: existen
condiciones mínimas que se deben cumplir
para la puesta en marcha de un líder. Estas
condiciones están ligadas fundamentalmente a
la corriente que pueda circular por la punta
que a su vez depende de la inducción que
genera el líder descendente.
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Especificación Técnica
Sistema Activo de Captación del Rayo
En esto se basa la acción de los pararrayos
activos, es decir, se trata de dispositivos
capaces de sensar las condiciones ambientales
de modo que ante el aumento abrupto
producido en el campo eléctrico por la
amenaza de un rayo activan un dispositivo
electrónico que genera las condiciones antes
mencionadas.
También se suele decir que poseen un
mecanismo de cebado de la descarga.
Dado que el pararrayos Activo actua en el
ultimo salto del Lider (a aproximadamente 50
o 100 mts del suelo), este NO atrae mas rayos,
sino que, si el rayo esta por caer en una zona
protegida, LO CAPTA, haciendo segura su
descarga a tierra.
Han sido fabricados pararrayos activos con
fuentes externas, o bien alimentados por
energía solar. Pero en general, si bien la
eficiencia en la detección es superior a la de la
punta Franklin, aparece un nuevo problema
referido al mantenimiento del dispositivo con
fuente (no nos olvidemos que su instalación es
a la intemperie) que eclipsa en cierto modo las
ventajas en la captación. Esto llevó a la
aparición de dispositivos sin fuente de
alimentación externa que, aprovechando la
energía disponible en el campo ambiental
preexistente antes de la descarga, solucionan
ese problema de mantenimiento.
Pararrayos
Sistema Activo de Captación del Rayo
El pararrayos
es de fabricación nacional y cumple con
la norma francesa NFC 17-102 para pararrayos activos. Su fabricación se
realiza bajo confor midad con nuestro sistema de aseguramiento de la calidad.
Cumple además con las exigencias de construcción de pararrayos
correspondientes a la norma IRAM 2184-1 de protección contra las descargas
atmosféricas.
Especificaciones técnicas:
Pararrayos
modelo P4500 con dispositivo de cebado
capaz de mejorar las condiciones de formación de un líder ascendente. Dicha
mejora se cuantifica midiendo el tiempo de avance en el cebado (∆t), del cual
surge un radio de protección (r) calcula do utilizando el modelo
electrogeométrico para un determinado nivel de protección acorde a las
normas vigentes (Ver tabla adjunta).
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Especificación Técnica
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Plan y Radios de Protección para los distintos niveles (Norma 2184 -1)
Radios de Protección
NIVEL I
h (mts)
6
8
10
12
15
20
25
r (mts)
63
64
64
65
65
65
65
NIVEL II
h (mts)
r (mts)
6
71
8
72
10
72
12
73
15
73
20
74
25
75
NIVEL III
h (mts)
6
8
10
12
15
20
25
r (mts)
81
82
83
84
85
86
88
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NIVEL IV
h (mts)
r (mts)
6
90
8
91
10
92
12
93
15
95
20
97
25
99
Donde:
h = altura de la punta del pararrayos
respecto del plano a proteger
r = radio de protección
*Los niveles de protección los fija la
Norma IRAM 2184-1.
∆T (
r
∆L )
h
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Sistema Activo de Captación del Rayo
Plan de Protección
Nuestro plan de protección se basa en los siguientes principios
1- El fenómeno del rayo es inevitable . No existe modo de evitar que caiga a la tierra. La
única opción es canalizarlo a un lugar seguro donde se disipe la energía sin provocar daños.
2.- El pararrayos no ejerce ninguna acción cuando el rayo comienza a bajar a 1 o 2 Km. de
altura. Comienza a actuar cuando el líder se halla entre 50 y 200 mts del nivel del piso. Por lo
tanto, el rayo es capturado porque está por impactar en la zona que el pararrayos protege. Si el
rayo no viene a la zona protegida, simplemente no será capturado. Por lo tanto, la instalación
que esta siendo protegida no recibirá más impactos de rayo que los que recibiría sin
pararrayos.
3.- La instalación de un buen elemento captor no garantiza nada si no se dispone de una
buena instalación de bajada y puesta a tierra.
Es importante disponer de un sistema controlado a través de inspecciones periódicas que
garanticen el funcionamiento de los elementos conectados a tierra y permita saber si ha
habido descargas sobre el sistema.
Acreditaciones y ensayos de control:
•
Ensayo Comparativo de Evaluación:
El Pararrayos
se ensaya en el Laboratorio de Alta Tensión del INTI
(Instituto Nacional de Tecnología Industrial), donde se verifica su funcionamiento y se
determina el ∆t correspondiente. Se ensaya acorde a la Norma Francesa NFC 17-102
la cual también provee la fórmula de cálculo para el radio de protección.
•
Ensayos bajo lluvia:
GEN ROD SA verifica en su laboratorio de control de calidad la aislación del aparato
así como su capacidad de funcionamiento bajo condiciones de lluvia artificial, para
garantizar su funcionamiento en las condiciones ambientales existentes en los
momentos previos a la caída del rayo.
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Especificación Técnica
Sistema Activo de Captación del Rayo
Características principales:
•
•
•
•
•
Dispositivo electrostático de carga que utiliza el campo ambiental presente en los instantes
previos a la caída del rayo para acumular energía que luego será liberada en el instante
adecuado.
Generador de pulsos de alta tensión que censa el campo ambiental y se activa ante la
detección del líder descendente.
Fabricado en acero inoxidable y poliuretano (con protección contra los rayos U.V.) para
soportar los efectos perjudiciales de la exposición a la intemperie que sufre el equipo.
Sistema electrónico completamente aislado y tropicalizado.
No requiere mantenimiento. No posee fuente de alimentación interna dado que el equipo
utiliza el campo existente durante la tormenta para cargarse y activarse en el momento
exacto.
Principio de funcionamiento:
La característica más sobresaliente del equipo es su capacidad para generar un líder
ascendente el cual, cuando conecta con el líder descendente (precursor de la caída del rayo),
se constituye en el punto de impacto del rayo. Cuando la nube cargada se sitúa sobre la zona
donde está colocado el pararrayos, el campo electrostático aumenta considerablemente, lo
cual aprovecha el equipo para acumular energía electrostática. Esta energía es mantenida
gracias a un excelente sistema de aislación que no permite, aún en condiciones de lluvia, la
pérdida de la carga acumulada. Cuando el líder descendente se encuentra en las proximidades,
el equipo detecta la presencia del mismo y dispara un líder ascendente un instante antes que lo
hagan todos aquellos objetos capaces de convertirse en punto de impacto.
Esto asegura la captación dado que los objetos pasivos que circundan al pararrayos no
producen ninguna acción, sino que están a merced del fenómeno tal cual este procede.
Es posible medir este adelanto de tiempo en el laboratorio. Una vez hecho esto el radio de
protección se calcula acorde a la Norma NFC 17-102 siendo:
r = 2 Dh − h ² + ∆L (2 D + ∆L )
Válido para h ≥ 5
D = la distancia de impacto y depende del nivel de protección elegido:
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D = 20m para NIVEL I
D = 30m para NIVEL II
D = 45m para NIVEL III
D = 60m para NIVEL IV
∆ L = v.∆
∆t
donde v es la velocidad de caída del líder (~ 1m/µs)
∆ L se suele tomar como la altura virtual que tiene el pararrayos. Para el caso del
esta altura es de 45m.
A
h
∆L
B
D
D
r
C
Modo de empleo:
La instalación del artefacto es muy simple dado que sale de fábrica calibrado y listo
para su uso. Simplemente se lo debe roscar al extremo del mástil de sujeción que se haya
previsto en la instalación. La instalación de bajada debe ser realizada en forma tradicional no
habiendo ninguna condición sobre esta que no sea común a las instalaciones de puntas
captoras simples.
GEN ROD SA dispone de adaptadores, en caso de requerirlo, para conectar la bajada
al pararrayos ya sea con cable o barras de cobre.
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Vista del Pararrayos
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Normas Básicas de Instalación
§
El pararrayos deberá ser el punto mas alto de la
instalación, quedando al menos dos metros por
encima de cualquier otro elemento a proteger.
§
El radio de acción del pararrayos sé elegirá en
función de su emplazamiento y el punto más
distante a proteger
§
La conducción del cable o barra a tierra
describirá el camino mas corto y derecho
posible, no efectuando curvas con radio inferior
a 20 cm.
§ La toma de tierra tendrá valores de resistencia
óhmica lo más pequeño posible. Valor indicado
habitualmente por las normas : menor de 10 Ù.
§ Se recomienda la equipotencialización
de todas las tomas de tierra próximas a la
del pararrayos.
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