Sistema para la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática generada por los rayos.

Sistema que permite la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática presente en la atmósfera durante las tormentas, generada por los rayos, transformando la energía natural en energía eléctrica, útil para el consumo, y ofreciendo la necesaria protección a vidas y bienes frente a los fenómenos electro-atmosféricos, caracterizado por estar constituido por un pararrayos ecológico -1-, un conductor eléctrico -3-, conectado por un extremo al electrodo de baja frecuencia -5- del pararrayos -1-, y una toma de tierra inteligente y mejorada -4-, a la que queda unido el conductor -3- por su otro extremo; incorporando el conductor -3- una serie de sondas -6- y unos detectores de campo magnético -7- que enviarán información al microprocesador -8- y de éste al ordenador central -9-, permitiendo este dispositivo de control regular la resistencia de tierra, y con ello generar más o menos carga, desviando la energía a los acumuladores -11- o bien hacia tierra, a través de unos electrodos disipadores -12-.

Sistema para la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática generada por los rayos.

La presente patente de invención tiene por objeto un sistema que permite la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática presente en la atmósfera durante las tormentas y que genera los rayos, lográndose así transformar la energía natural en energía eléctrica útil para el consumo doméstico e industrial, al tiempo que ofrece la imprescindible y suficiente protección a personas, animales y bienes frente a los fenómenos eléctricos atmosféricos antes mencionados.

En esta descripción serán detallados diversos argumentos técnico-científicos sobre la eficaz aplicación del sistema objeto de esta invención, al tiempo que serán descritos los elementos que componen el mencionado sistema.

Antecedentes técnico-científicos

Durante el proceso de formación de una tormenta atmosférica, aparecen campos eléctricos variables, que son los responsables de la generación y aparición de rayos, descargas entre tierra y atmósfera. A causa de la generación de cargas eléctricas de la nube, la atmósfera aumenta su potencial eléctrico, induciendo una tensión variable en tierra.

Está demostrado científicamente que si se controla esta tensión en tierra, podrá controlarse el flujo de corriente en tierra y se podrá aprovechar en todo su potencial esta energía, y hacerlo de forma adecuada.

Se evitará, de esta manera y en primer lugar, una saturación eléctrica en esa zona, que pueda llamar, excitar o crear el rayo en la misma, y en segundo lugar, se podrá acumular esta energía de la forma más adecuada.

Este proceso de recuperación de energía de la atmósfera se lleva a cabo antes y durante la primera fase de la generación de cargas del rayo. El efecto de atenuar el campo eléctrico de la atmósfera provoca la desaparición de la descarga del rayo a tierra, al no tener éste el suficiente potencial para su formación y, en consecuencia, se lleva a cabo la prevención y protección de personas, animales y bienes.

Son conocidos los experimentos y realizaciones llevadas a cabo en el siglo XVIII por B. Franklin, inventor del pararrayos de tipo pasivo provisto de dispositivo de cebado, o bien los desarrollados posteriormente con el sistema "multipuntos", cuya acción se basa en la ionización y excitación, constante o por impulsos, del campo electro-atmosférico para lograr captar la descarga del rayo.

Estado de la técnica

Se deben citar los pararrayos radioactivos, actualmente en desuso por razones evidentes de seguridad ante el peligro de radiaciones, y asimismo son conocidos otros dispositivos basados en filtrar las altas frecuencias y los componentes armónicos, con dos o más conexiones eléctricas externas y provistos de diversos componentes tales como bobinas, resistencias y condensadores, debidamente conectados y provistos de la necesaria arena silícea para la absorción de la inercia térmica provocada al funcionar todo el sistema conjuntamente.

Se cita aquí la patente de invención P 200202884/2, de los propios inventores, la cual recae en un pararrayos desionizante, de carga electrostática, basado en tres aisladores provistos interiormente de un dieléctrico variable de gas noble.

Consideraciones sobre los campos electro-atmosféricos

Diariamente, a lo largo de la totalidad de la atmósfera terrestre, se producen mas de 4 mil tormentas, generadora de unos 8 millones de rayos, según datos del sistema mundial de detección meteorológica.

El fenómeno denominado "rayo" es la reacción eléctrica causada por la saturación de cargas electrostáticas generadas por la acumulación progresiva del campo eléctrico entre tierra y nube, durante la activación de una tormenta típica.

Este fenómeno se presenta aleatoriamente a partir de un potencial electro-atmosférico de 10/45 kV. Se genera entre dos puntos de atracción de diferente polaridad e igual potencial con la finalidad de compensar la saturación de carga electrostática. La densidad de carga del rayo es proporcional a la saturación de carga electrostática de la zona: a mayor densidad de carga, mayor es el riesgo de generar un trazador o "leader" y, a continuación, una descarga de rayo.

La intensidad de la descarga del rayo es variable, dependiendo del momento crítico de la ruptura de la resistencia del aire entre los dos puntos de transferencia; estará influenciado también por los materiales expuestos en serie, como pueden ser tierras, rocas, maderas, hierro u otros metales, instalaciones de pararrayos, tomas de tierra, etc. Puede el rayo transportar una carga media de 20 gW de potencia en un segundo, equivalente a unos 100 millones de bombillas incandescentes ordinarias.

Se representa este fenómeno eléctrico en forma de sombra electrónica, que determina los elementos que serán afectados por el intercambio de cargas.

Los estudios del campo electro-atmosférico en tierra, determinan que la distribución de cargas durante la generación del campo de alta tensión no es estática sino dinámica, al formarse y generar aleatoriamente el trazador o "leader" en movimiento y diferentes puntos geográficos al mismo tiempo. La intensidad y situación de esta sombra electrónica puede cambiar radicalmente y afectar las zonas bajas o laterales de las estructuras o edificios altos.

Comportamiento de los pararrayos actuales

El estudio del comportamiento de un pararrayos convencional acabado en punta ha demostrado que, en mayor o menor medida, generan efectos electromagnéticos en las propias instalaciones, así como a las instalaciones vecinas, a causa de la captura del rayo. En el caso de pararrayos ionizantes se producen frecuentemente accidentes por esos motivos.

Últimamente, la mejora de los pararrayos desionizadores de carga electrostática, mediante la aplicación e incorporación de nuevas tecnologías, como puede ser un cable especial adaptable a diferentes formas de transporte de energía, elimina causas de accidentes y mejora la fiabilidad de las instalaciones, así como actuar dentro de un ambiente eléctrico ecológico y limpio de interferencias electromagnéticas.

Descripción del sistema objeto de la invención

Este sistema permite cubrir todos los niveles de riesgo eléctrico, diversidad de tipos y polaridad de rayos, para cualquier tipo de estructura. Es un sistema de protección individual y colectiva que basa su principio de funcionamiento en la transformación ordenada de iones en corriente, útil para trabajar en baja tensión y ser, previamente, derivada a una zona de acumulación.

En la descripción que sigue se emplean ya las referencias numéricas a los componentes del sistema representados en los dibujos que se adjuntan.

El sistema está compuesto por un electrodo externo, que efectúa las funciones de pararrayos ecológico (1), un conductor eléctrico (3), diseñado y calculado para una amplia gama de frecuencias, y provisto de una protección anticorrosiva y una toma de tierra inteligente (4), complementada con unos acumuladores de energía (11) y unos electrodos disipadores, capaces de derivar todas las fugas de corriente a tierra, estando todos estos componentes controlados por un microprocesador (8) que gestiona la energía a medida que aparece, controlando su intensidad, así como la carga de los citados acumuladores (11) para su posterior consumo.

El sistema incorpora asimismo un dispositivo de aviso de alarmas, tanto a nivel particular como público, para la gestión de la prevención de riesgos laborales frente al riesgo del rayo.

A nivel meteorológico, el sistema permite obtener datos del comportamiento del campo eléctrico, temperaturas, presión atmosférica, humedad y cantidad de descargas.

La invención que se describe incorpora unos detectores de campo magnético (7) y de control de la intensidad de la corriente de fuga a tierra, para su posterior análisis y las consiguientes alarmas. Estos detectores (7) envían la información al microprocesador (8), una vez han registrado las variaciones bruscas de los campos magnéticos.

El sistema de desionización del propio pararrayos (1) facilita la aparición de pequeñas corrientes a la toma de tierra (4), donde, de forma inteligente, se acumulan las cargas para su posterior utilización. En función de la intensidad del campo eléctrico natural en tierra, el sistema de pararrayos ecológico genera la aparición...

1. Sistema para la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática generada por los rayos, carga presente en la atmósfera durante las tormentas, teniendo como finalidad la transformación de la energía natural en energía eléctrica, ofreciendo asimismo la necesaria protección, individual y/o colectiva, a personas, animales y bienes, caracterizado por estar constituido por un electrodo externo o pararrayos ecológico propiamente dicho (1), sujeto por un mástil (2), unido por un conductor eléctrico (3) a una toma de tierra inteligente (4), complementada por unos acumuladores de energía (11) y unos electrodos disipadores (12), incorporando el sistema unas sondas eléctricas (6) y unos detectores de campo magnético (7), estando todos estos componentes controlados por un microprocesador (8) que, a su vez, transfiere los datos a un ordenador central (9).

2. Sistema para la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática generada por los rayos, según la reivindicación anterior, caracterizado porque el pararrayos ecológico (1), está constituido por un cuerpo de forma toroidal (13), en cuyo interior queda situado el producto dieléctrico, generalmente un gas noble, cerrado por una armadura superior (14) y completado por una armadura inferior (15), en cuyo apéndice central inferior (16) queda fijado el mástil o electrodo de baja resistencia eléctrica (5).

3. Sistema para la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática generada por los rayos, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el conductor eléctrico (3), conectado por un extremo al mástil o electrodo (5) del pararrayos (1), está diseñado para una amplia gama de frecuencias, estando provisto de una adecuada protección anticorrosiva, quedando unido por el otro extremo a la toma de tierra inteligente (4), incorporando dicho conductor el conjunto de sondas (6) y detectores de campo magnético (7).

4. Sistema para la recuperación y aprovechamiento de la carga electrostática generada por los rayos, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque la toma de tierra inteligente (4) está provista de los electrodos (12) disipadores a tierra, según el tipo de suelo y/o terreno, disponiendo además de un dispositivo de control (10) para el análisis en tiempo real de las fugas de corriente a tierra y el envío de datos al ordenador central (9), generando, según la intensidad de las fugas, alarmas o modificando el proceso de envío de la corriente a los acumuladores (11).