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 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 que el líder descendente dé su último salto (a 50-100 m 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 la tierra se genera una onda de retorno debida a las cargas que suben desde la tierra neutralizando el canal, siendo ésta la descarga principal, donde aparece la luminosidad y el estruendo característico de los rayos.
El PARARRAYOS ACTIVO
IndepenA partir de lo expuesto más arriba se infieren 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 ser entregadas en el momento adecuado de forma de garantizar el progreso del líder ascendente.
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.
Han sido fabricados pararrayos activos con fuentes 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.
También se suele decir que poseen un mecanismo de cebado de la descarga.
Dado que el pararrayos Activo actúa en el último salto del Líder (a aproximadamente 50 ó 100 m del suelo), este NO atrae más rayos, sino que, si el rayo está por caer en una zona protegida, LO CAPTA, haciendo segura su descarga a tierra.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Pararrayos Attractor 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 (Dt), del cual surge un radio de protección (r) calculado utilizando el modelo electrogeométrico para un determinado nivel de protección acorde a las normas vigentes (Ver tabla adjunta).
PLAN DE RADIOS Y PROTECCIÓN PARA LOS DISTINTOS NIVELES
La determinación del nivel de protección y la clasificación de la estructura a proteger, deberá realizarse según Norma IRAM 2184-1-1 ó IEC 1024-1-1
Radios de Protección
ACREDITACIONES Y ENSAYOS DE CONTROL
Ensayo Comparativo de Evaluación
El Pararrayos Attractor se ensaya en el Laboratorio de Alta Tensión del INTI (Instituto Nacional de Tecnología Industrial), donde se verifica su funcionamiento y se determina el Dt correspondiente. Se ensaya acorde a la Norma Francesa NFC 17-102, que provee la fórmula de cálculo para el radio de protección.
Ensayos bajo lluvia
El fabricante verificó en su laboratorio de control de calidad la aislación del aparato como así también 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.
- 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 sensa 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 FUNCIONAMIENTOS
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. El pararrayos Attractor aprovecha este campo 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 su presencia y dispara un líder ascendente, un instante antes de 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 y calcular el radio de protección, acorde a la Norma NFC 17-102:
Válido para h = 5m
D = la distancia de impacto y depende del nivel de protección elegido:
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 Attractor esta altura es de 40m.
