Dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables.

Dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables conformado por un conjunto hueco que,

con formas geométricas que pueden ser diversas en su parte exterior, comprende un elemento captador pasivo superior (2), como electrodo de captación, un elemento captador pasivo inferior (3), como electrodo de recepción, y un elemento aislador (4) que los mantiene separados entre sí a una distancia (d) dependiente del coeficiente de conductividad de los materiales, y que, además, cubre externamente el elemento inferior (3) a modo de faldón hasta la base inferior del mismo, impidiendo que el impacto de un rayo sobre dicho elemento inferior (3) pueda llegar a inducir la generación de un trazador ascendente, existiendo, además, una válvula (5) de expansión y compresión que comunica el exterior con el interior del conjunto hueco y se expande en las fases de paso de corriente y/o absorción de las sobretensiones inducidas externas, y se comprime al finalizar la compensación del campo.

DISPOSITIVO EQUILIBRADOR DE CAMPOS ELÉCTRICOS VARIABLES OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables, el cual presenta ventajas y características de novedad, que se explicarán en detalle más adelante, que suponen una mejora en el estado actual de la técnica.

El objeto de la presente invención se centra, concretamente, en un dispositivo cuya finalidad es la protección de personas, animales e instalaciones en tierra y mar de las descargas eléctricas atmosféricas directas y minimizar, hasta límites tolerables, las sobretensiones inducidas externas provenientes de impactos de rayos en zonas próximas a las instalaciones protegidas, para lo cual, mediante un electrodo de captación y un electrodo de recepción aislados entre sí y una válvula de expansión y compresión, realiza una compensación del campo eléctrico existente en su entorno inmediato cada vez que aquel sufre una variación, situando la saturación de dicho campo eléctrico por debajo del límite que pueda provocar la rotura del dieléctrico del aire y, por tanto, la unión del trazador descendente generado con el trazador ascendente potencial generado en el dispositivo.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de aparatos y dispositivos

de protección contra descargas eléctricas atmosféricas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Según la comunidad científica, las normativas de pararrayos actuales y diferentes fabricantes, actualmente, entre los sistemas de protección contra descargas atmosféricas, los sistemas captadores pasivos tipo Franklin, de manera general, son los más aceptados, aunque conviene recordar que son sistemas que, compuestos esencialmente, como es sabido, por un mástil metálico con un cabezal captador que sobresale por encima de un edificio estando unido a una toma de tierra eléctrica por medio de un cable de cobre conductor que se construye mediante picas de metal, realizan una compensación del campo eléctrico de una manera inmediata, es decir, en microsegundos, de tal modo que cuando existe una diferencia de potencial aproximada, entre el trazador descendente y el trazador ascendente que generan, de unos 500KV, al aparecer el impacto de rayo sobre el captador, se originan diferentes efectos eléctricos y electromagnéticos sobre el mismo captador y sobre la estructura que protegen que, dependiendo de la intensidad que transporte el rayo (hecho que nunca se puede saber de antemano), generarán destrucciones sobre la instalación protegida y/o daños a personas o animales de consecuencias impredecibles.

Asimismo, los especialistas en este tema han valorado en numerosas ocasiones los pararrayos de cebado, concluyendo que estos sistemas no han podido probar su eficacia de atraer el rayo en menos tiempo que un sistema captador pasivo, debido, básicamente, a que la carga adicional que generan sobre la punta del captador, mediante la energía que pueda almacenar el dispositivo de cebado, no influye en la denominada distancia de impacto.

Igualmente, también se han valorado los denominados sistemas CTS (de las siglas en inglés Charge Transfer System), concluyendo que no hay argumentos científicos ni evidencia experimental que sustente la posibilidad de evitar, mediante un dispositivo de transferencia de carga CTS, que un rayo haga impacto en una estructura si se dan las condiciones para el mismo. La carga emitida por el sistema típico, en condiciones de tormenta, es despreciable frente a la de una guía o trazador descendente. El registro de impactos en este tipo de instalaciones muestra que, a lo sumo, se puede confiar en ellas en calidad de captores convencionales.

Ante estos estudios y valoraciones científicas, y teniendo presente que tanto las cargas generadas en la nube, como las que se generan en tierra, son ilimitadas y, en ningún caso, se puede generar una carga espacial lo suficientemente grande para que pueda compensar el campo eléctrico en el entorno de la estructura, precisamente porque la generación de estas cargas es muy superior a la carga espacial compensada y, por tanto, inapreciable, se hace evidente que la única manera de poder evitar el impacto de un rayo sobre una estructura es impidiendo que el sistema captador genere el trazador ascendente, para lo cual, se necesitará hacer descender de manera constante y durante el tiempo de formación de la tormenta, el campo eléctrico asociado al propio captador que, en todo caso, irá variando de modo constante, estando el dispositivo objeto de la presente invención basado en conseguir dicho efecto.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables que la invención propone se basa, pues, en evitar lo anteriormente expuesto, y aceptando

que, en todo caso, el dispositivo tendrá un límite de trabajo dentro de la naturaleza real, que dependerá de la velocidad de generación del eventual rayo, o sea, de la velocidad de aumento del campo eléctrico y de su llegada a su límite de saturación, en función de su velocidad de generación de fugas de corriente, ante la aparición de variaciones de campo eléctrico intermitentes y/o sucesivas en su entorno de trabajo, consiguiendo generar dicho dispositivo una compensación del campo eléctrico en su entorno inmediato, impidiendo así que el citado campo, en este entorno, pueda llegar a su límite de saturación.

Esta compensación de campo eléctrico, en ningún caso depende de la cantidad de cargas existentes en el entorno, ya que éstas son ilimitadas y no se puede provocar una desionización significativa en la estructura protegida y/o en el entorno inmediato del sistema captador, así como también es del todo imposible inhibir la formación de un rayo en un sistema tormentoso, pero lo que sí se puede lograr es una compensación del campo eléctrico en dicho entorno que baje el límite de saturación del mismo, impidiendo que tenga el tiempo necesario para poder generar un potencial lo suficientemente importante para que pueda aparecer un trazador ascendente e impedir que el rayo impacte sobre la estructura protegida. Por tanto, el dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables de la presente invención actúa impidiendo la generación de trazadores ascendentes sobre el mismo y sobre la estructura que protege.

De una manera concreta, por tanto, lo que la invención propone, es un dispositivo cuya finalidad es realizar una compensación del campo eléctrico existente en su entorno inmediato, cada vez que aquel sufre una variación, por muy pequeña que sea, situando la saturación del campo eléctrico en dicha zona por debajo del límite que pueda provocar la rotura del dieléctrico del aire y, en consecuencia, la unión del trazador

descendente generado con el trazador ascendente potencialmente generado en el dispositivo.

Dicha compensación, que será constante, sucesiva y/o secuencial, según las variaciones de campo existentes en la zona, el dispositivo de la invención garantiza la no generación del trazador ascendente. De esta manera se minimiza de modo muy significativo los potenciales efectos eléctricos y electromagnéticos sobre las estructuras protegidas y/o personas y/o animales que se encuentran situados en las zonas de protección.

Para todo ello, el dispositivo está conformado a partir de un elemento captador pasivo superior, que actúa a modo de electrodo de captación, un elemento captador pasivo inferior, que actúa a modo de electrodo de recepción, y un elemento aislador que se dispone entre ambos y cuya geometría es tal que además cubre hasta la parte inferior del electrodo de recepción, con el fin de generar el aislamiento de protección apto para impedir un impacto de rayo sobre dicho elemento inferior en el caso de que este elemento de recepción pueda llegar a inducir la generación de un trazador ascendente, por ser incapaz de conducir con la velocidad adecuada las fugas de corriente procedentes del sistema que comprende el conjunto de los tres elementos anteriormente descritos.

Es importante destacar que la citada disposición y geometría del elemento aislador, abarcando hasta la base inferior del elemento captador pasivo inferior, es básica para el correcto funcionamiento del dispositivo.

Además, en el dispositivo de la invención se contempla la incorporación, en la base inferior de dicho elemento captador pasivo inferior, de una válvula de expansión y compresión responsable de las fases de paso de

corriente y/o absorción de las sobretensiones inducidas externas.

Así, dicha válvula está configurada de tal...

1- Dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables que, comprendiendo elementos conductores de captación separados por un aislador eléctrico incorporados en un mástil (6) con toma de tierra (7), está caracterizado porque está conformado por un conjunto hueco que comprende un elemento captador pasivo superior (2), que actúa de electrodo de captación, y un elemento captador pasivo inferior (3), que actúa de electrodo de recepción, pudiendo presentar ambos elementos (2, 3) diversas formas geométricas en su parte exterior, y un elemento aislador (4) que se dispone entre dichos elementos superior (2) e inferior (3) manteniéndolos separados entre sí a una distancia (d) variable dependiente del coeficiente de conductividad de los materiales con que están compuestos dichos elementos (2 y 3), y cuya geometría, de este elemento aislador (4) es tal que, además de separar interiormente ambos elementos, cubre externamente el elemento inferior (3) a modo de faldón hasta la base inferior del mismo, impidiendo que el impacto de un rayo sobre dicho elemento inferior (3) pueda llegar a inducir la generación de un trazador ascendente, figurando, además, una válvula (5) de expansión y compresión que comunica el exterior con el interior del conjunto hueco y que se expande en las fases de paso de corriente y/o absorción de las sobretensiones inducidas externas, y se comprime al finalizar la compensación del campo.

2.- Dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento captador pasivo superior (2) y el elemento captador pasivo inferior (3) presentan una configuración exterior sem ¡esférica.

3.- Dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la válvula (5) es, además, una válvula de seguridad que salta de su emplazamiento cuando la sobrepresión generada dentro del conjunto hueco que forman el elemento

superior (2) de captación el elemento inferior (3) de recepción y el elemento aislador (4) llega a sobrepasar su límite de trabajo.

4.- Dispositivo equilibrador de campos eléctricos variables, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la válvula

(5) se incorpora en la base inferior del elemento captador pasivo inferior

(3) de recepción.