Ensayos en condiciones reales
PREVECTRON® : Ensayos In situ, en condiciones reales de caida de rayos
De manera inédita, INDELEC trabaja desde casi 15 años en ensayos del PREVECTRON® en condiciones reales de caída de rayos y al establecimiento de una relación entre las pruebas en laboratorio de Alta Tensión y las pruebas en condiciones naturales.
La realización de estos ensayos fue inicialmente confiada al C.E.A. (Comisariato a la Energía Atómica) de Grenoble. Los informes detallados de los ensayos descritos abajo son disponibles bajo pedido.
Plataformas de pruebas han sido instaladas sucesivamente en los Estados Unidos, en Francia, en Japón y, últimamente, en Brasil. Por su interés, estas campañas de ensayos han atraído a varias universidades y instituciones estadounidenses, francesas, japonesas, canadienses y brasileñas, permitiendo numerosas colaboraciones científicas.
Objetivos de los ensayos in situ
Los objetivos de estos ensayos son múltiples:
1. Validar el buen funcionamiento del PREVECTRON® - medidas por los laboratorios.
Para esto, se someterán a un PREVECTRON® y a una punta simple a las mismas condiciones reales de caída de rayos y se medirán sus reacciones especialmente antes de la caída del rayo (momento de desarrollo del trazador ascendente). Se utilizarán los golpes de rayo naturales próximos y, para aumentar el número de eventos interesantes para los pararrayos, los golpes de rayo “provocados”. La técnica de provocación utilizada consiste en enviar hacia la masa tormentosa, en el momento en que las condiciones de caída de rayos se cumplen, un cohete desenrollando un fino hilo de cobre forrado de Kevlar con el fin de poner en “corto – circuito” a la nube y al suelo. Para ofrecer relámpagos parecidos a los relámpagos naturales, el hilo incluye una parte aislante (técnica LRS-G).
De esta manera, se disponen de más golpes de rayos explotables y se concentra su impacto cerca de los pararrayos probados.
2. Validar el buen funcionamiento del PREVECTRON®
El funcionamiento del PREVECTRON® obtiene su originalidad de su sistema de “disparo”, el cual utiliza la pendiente de la subida del campo eléctrico como suelo de comando de su dispositivo de cebado. Una instrumentación paralela permite filmar, durante las pruebas, el funcionamiento de este gatillo sincronizado con la subida del campo eléctrico, característica del golpe de rayo real.
3. Validar la buena resistencia del PREVECTRON® a los golpes de rayos reales
Sometemos al PREVECTRON® a un número importante de impactos de rayos directos, en condiciones idénticas, y a veces también más severas que las condiciones reales de utilización del producto.
De esta manera podemos verificar :
- Su buena resistencia mecánica
- Su resistencia a los efectos electrodinámicos
- La resistencia del dispositivo de cebado a las sobrecargas inducidas
4. Herramienta de pruebas reales para investigacion y desarollo
Como el laboratorio de alta tensión, el sitio de ensayos en condiciones naturales representa una ayuda muy importante para pruebas de investigación y desarrollo, con la ventaja de ofrecer situaciones reales de rayo por lo que se refiere al fenómeno si mismo y a los valores de corriente, tensión y distancias de cebado.
Sitio de ensayos
Golpe de rayos
Lanzador
Pruebas in situ, procedimiento de los ensayos
Es necesario distinguir dos procedimientos de ensayos entre las diferentes campañas llevadas a cabo por INDELEC y sus asociados.
1- Ensayos con caída natural de rayos
Estos consisten en la instalación de los pararrayos a probar en zonas donde los rayos son frecuentes y registrar los datos de los rayos.
- En Brasil, en el sitio de Cachoeira Paulista, cuatro puntas captadoras han sido instaladas: dos puntas Franklin y dos pararrayos con dispositivo de cebado PREVECTRON®. Los impactos de rayos en cada dispositivo son contabilizados por contadores de descargas, montados en serie en el conductor de bajada de cada pararrayos. Así, cada mástil es interrumpido por una pequeña manga de nylon dentro de la cual se inserta el contador. Los vientos de los mástiles son de kevlar con el fin de asegurar el paso de la corriente por el contador.
- En Japón, en el sitio de Nadachi, un pararrayos PREVECTRON® es fijado sobre una torre de 60m de altura en una zona donde los rayos son muy frecuentes durante el invierno. Un sitio de observación fue instalado con una cámara fotográfica específica con doble obturador (mecánico y óptico) permitiendo tomas rápidas en caso de rayos.
- En Indonesia, en el sitio de Bandung, dos pararrayos Prevectron han sido instalados (bajo el control del UTE, Unión Técnica de la Electricidad ) en la cima de dos postes en la azotea de un edificio. Esta zona tiene una muy alta densidad de impactos. Estos son registrados para cada pararrayos por contadores de descargas.
2- Ensayos con disparo artificial de rayos
En este caso, los sitios de ensayos (actualmente el de Cachoeira Paulista, en Brasil) son equipados con una plataforma sobre la cual son instaladas 3 puntas captadoras (punta Franklin y pararrayos con dispositivo de cebado PREVECTRON®).
Estos tres dispositivos de captura son a igual distancia de un sistema de lanzamiento de cohetes y son suficientemente cerca los unos de los otros para ser sometidos a las mismas condiciones de campo eléctrico generadas por la descarga. Cada pararrayos es conectado por fibra óptica a los aparatos de medida que analizarán y filmarán la actividad eléctrica en la punta de los pararrayos en sincronización con la medida de la evolución del campo eléctrico.
Fotos en condiciones reales
Los rayos son provocados por el lanzamiento de cohetes conectados al suelo con un hilo completamente conductor (de cobre - sistema LRS-G) o parcialmente conductor (por ejemplo de cobre sobre 600m y luego de Kevlar no conductor sobre 100m – sistema LRS-A). Estos cohetes, lanzados en condiciones de campo eléctrico favorables, provocan un “corto circuito” entre la base de la nube de tormenta y el suelo. Una corriente de descarga va a pasar entonces por el hilo conductor. Los motores de los cohetes permiten alcanzar una velocidad máxima de unos 220m/s, lo que asegura condiciones de disparo del rayo satisfactorias.
La velocidad del cohete así que la longitud de las partes conductora y aislante del hilo son esenciales para que el trazador descendente iniciado en la base del hilo de cobre pueda desarrollarse naturalmente en varios pasos antes de alcanzar el nivel de los dispositivos de captura. Recordemos que la longitud media de un paso es de más o menos veinte metros.