SISTEMA DETECTOR DE TORMENTAS 1. PROTECCIÓN PREVENTIVA En condiciones normales, existe en la atmósfera un equilibrio entre las cargas positivas y negativas, en el que la tierra está cargada más negativamente que el aire y los elementos situados sobre el suelo. Pero al formarse las nubes de tormenta se produce una polarización de las cargas: la parte baja de las nubes queda cargada negativamente induciendo una carga positiva en la tierra y los elementos situados sobre ella, formándose en la atmósfera un campo eléctrico que llega a alcanzar decenas de kilovoltios. Cuando el campo eléctrico es suficientemente intenso, la nube comienza a descargarse hacia tierra. El camino que forma esta descarga se denomina trazador descendente y produce una variación muy brusca del campo eléctrico. Es el proceso de formación del rayo. Para una protección preventiva eficaz, es necesario detectar la tormenta antes de que se produzca este incremento brusco del campo en la zona a proteger. Cuando esto sucede, es el sistema de protección contra el rayo el que debe captar la descarga y conducirla de forma segura a tierra. Sin embargo, la detección temprana de tormentas permite tomar medidas activas con anterioridad a la caída de los rayos. Los detectores de tormentas son especialmente aplicables para: Personas en zonas abiertas: trabajos, deportes o actividades al aire libre, competiciones, eventos multitudinarios, actividades agrícolas, ganaderas y pesqueras. Salvaguarda de bienes sensibles: sistemas informáticos, controles eléctricos o electrónicos, sistemas de emergencia, alarma y seguridad. Prevención de pérdidas en operaciones y procesos industriales. Carrera 63 D # 42 B 26 Of. 204 Medellín Teléfono: (4) 350 48 80 nysa@colombia.com
Prevención de accidentes graves que involucren substancias peligrosas (inflamables, radioactivas, tóxicas y explosivas). Prevención en determinados ambientes o actividades con especial peligro de descargas electrostáticas. Operaciones en las que se deba garantizar la continuidad de los servicios básicos: telecomunicaciones, generación, transporte y distribución de energía, servicios sanitarios y servicios de emergencias. Infraestructuras: puertos, aeropuertos, ferrocarriles, carreteras y autopistas, teleféricos. Protección civil y del medio ambiente: incendios forestales, riadas e inundaciones. Prevención de riesgos laborales. La detección precoz de la formación y evolución de las tormentas es un método de prevención que complementa la protección física de las estructuras y los equipos. Disponer de una información fiable sobre la cercanía de una tormenta permite tomar medidas de carácter temporal que eviten riesgos y aseguren los servicios más importantes. Los detectores de tormentas son equipos o sistemas que proporcionan información en tiempo real de la actividad eléctrica atmosférica, monitorizada con fines preventivos. La protección preventiva constituye el complemento perfecto para los sistema de protección contra el rayo y sus sobretensiones asociadas, aunque en ningún caso un sistema de prevención puede ni pretende reemplazarlos. 2. SISTEMAS EXISTENTES DE DETECCIÓN DE TORMENTAS En la actualidad existen principalmente tres métodos distintos para la detección de tormentas: -Detección por ionización del aire o efecto corona -Detección por radiofrecuencia. -Detección por medición de campo electrostático Detección por ionización del aire o efecto corona Este tipo de detectores actúan midiendo la intensidad generada por las variaciones de campo eléctrico provocadas por la tormentas y más concretamente las variaciones bruscas que se producen momentos antes de la caída de un rayo. Inconvenientes: Este tipo de detectores sólo detectan variaciones bruscas del campo, por lo que su tiempo de antelación a la tormenta es casi nulo, ya que solo detectan la actividad de la tormenta cuando esta se encuentra sobre el propio detector.
Detección por radiofrecuencia Los detectores por radiofrecuencia detectan las emisiones electromagnéticas que emiten los rayos al atravesar la atmósfera desde la nube hasta el suelo. Inconvenientes: Este tipo de detectores son eficaces para detectar tormentas a grandes distancias, pero presentan el inconveniente de que son incapaces de detectar tormentas que se estén formando justo sobre el propio detector ya que solo detectan la tormenta cuando esta presenta una actividad eléctrica considerable. Detección de tormentas por medición de campo electrostático Se trata de detectores capaces de estar midiendo continuamente el campo electrostático, por lo que son capaces de medir las pequeñas variaciones o incrementos del campo electrostático producidos tanto por la aproximación de una tormenta como por la creación de ésta sobre el propio detector. No precisan de la caída de un rayo para detectar actividad tormentosa. Este tipo de detectores son los adecuados para tomar acciones preventivas locales. Inconvenientes: El principal inconveniente de este tipo de detectores no radica en el método de detección sino en el elemento sensor empleado. En la actualidad se viene utilizando como elemento sensor para este tipo de detectores el denominado molino campo. Estos sensores utilizan un motor mecánico para transformar el campo electrostático, en una señal alterna, la cual permite su medición de una forma más sencilla. Es el empleo de este motor su principal inconveniente pues al utilizar partes móviles lo convierten en un equipo muy propenso a averías y desgastes, ya que se debe tener en cuenta que el equipo debe estar funcionando 24 horas al día los 365 días del año. Las partes móviles además son susceptibles de ser obstruidas (por partículas, insectos, hielo) dejando fuera de servicio al detector. Cuál es la solución a los inconvenientes que presentan los molinos de campo? Ante los problemas característicos de los molinos de campo, se ha desarrollado un sensor electrónico de campo electrostático (Sensor Electrométrico de Campo Controlado), que presenta las ventajas del método de detección por medición de campo electrostático, pero eliminando los inconvenientes generados por el sensor de tipo molino de campo. Se trata de sensores puramente electrónicos, sin partes móviles, capaces de medir directamente el campo electrostático, sin necesidad de transformarlo en señales alternas.
3. DETECTOR DE TORMENTAS AT-STORM La configuración básica del detector de tormentas está formada por un sensor y una consola de operaciones. El sensor se instala en lugares despejados, sin elementos que puedan deformar el campo eléctrico. Su sistema de medida se basa en la tecnología SECC (Sensor Electrométrico de Campo Controlado), desarrollada para mejorar la detección de tormentas, ya que esta tecnología se caracteriza por ser totalmente electrónica y carente de elementos móviles o mecánicos. Permite detectar incluso las tormentas que se estén formando en la zona de ubicación del detector. La consola de operaciones se instala en el interior de una estructura y conectado al sensor, al que proporciona suministro eléctrico además de las funciones de transmisión y adquisición de datos. Todos los parámetros de medida pueden programarse de forma muy sencilla con la consola de operaciones, sin que sea necesaria la utilización de ordenadores ni ningún otro autómata de programación.
Mediante un teclado de membrana y un display, y con un menú sencillo, pueden introducirse todos parámetros necesarios para el funcionamiento del detector de tormentas, según las características y necesidades del usuario. Pueden introducirse los umbrales de campo eléctrico para los tres niveles de alarma, el tiempo de funcionamiento de la señal sonora y la duración de un determinado nivel de tensión para activar y desactivar la alarma (lo que evita falsas alarmas debidas a elementos como pájaros, copos de nieve o señales puntuales de radiofrecuencia que podrían deformar momentáneamente el campo eléctrico). Su versatilidad, fiabilidad y robustez lo convierten en una herramienta idónea para la protección preventiva contra los efectos de las tormentas y las descargas atmosféricas, ya que permite tomar las medidas necesarias en los momentos puntuales de peligro, salvaguardando a las personas y a los equipos de los efectos destructivos del rayo. 3.1 SENSOR Es capaz de detectar la formación de una tormenta sobre el área de prevención (a más de 10 kilómetros de distancia). Su diseño protege el sistema de medida de las inclemencias climáticas, mejorando su funcionamiento y alargando su vida útil.
3.2 CONSOLA DE OPERACIONES El sensor se conecta a una consola de operaciones accesible al usuario y puede ubicarse en cualquier lugar apropiado para su control. Emite distintas alarmas visuales y sonoras según la evolución de la tormenta. También puede conectarse a cualquier dispositivo de alarma, comunicación o actuación eléctrica. Los umbrales de alarma para las tormentas son programables y permiten al detector avisar de forma automática según la evolución del campo electrostático, que puede variar según el entorno. Sin embargo, existen unos niveles recomendados aplicables a cualquier instalación:
4. INSTALACIÓN El sensor funciona con la tecnología SECC (Sensor Electrométrico de Campo Controlado), lo que le permite medir el campo electrostático sin precisar de elementos mecánicos. Debe instalarse en emplazamientos alejados de elementos que deformen el campo eléctrico, como árboles, estructuras metálicas o fuentes de energía. Su funcionamiento es
independiente de la altura a la que esté situado. Además, la configuración de sus dos sensores hace que no sea necesaria la calibración según la altura a la que esté instalado. La Consola de Operaciones se instala en el interior de una estructura, donde resulte conveniente para su control por parte del usuario. Todas sus funciones se programan de forma muy sencilla a través de un display que integra un teclado de membrana. - Niveles de alarma - Señalización de la alarma (existencia y duración de la alarma sonora) - Tolerancias para la iniciación y finalización de la alarma El panel se une al sensor mediante un cable directo. Se suministra un cable estándar de 25 metros, aunque se puede llegar a una separación de 100 metros si fuese necesario. En este
cable se incluye el suministro eléctrico, la conexión a tierra y la transmisión y adquisición de datos. Se alimenta directamente de la red (220VAC). Permite la programación, de forma sencilla y amigable, de todos los parámetros de interés para el usuario: Además dispone de salidas de contacto libre (de 2A, 220V) que permiten la conexión de cualquier dispositivo de alarma, medida, etc. El detector de tormentas dispone de un software específico que permite además realizar un control a largo plazo de la evolución del campo eléctrico y la incidencia de tormentas en la zona. 5. ACCESORIOS
El usuario puede programar la sensibilidad del detector de tormentas de forma que no se dispare por un factor extraño. El software permite comprobar que la alarma se activa cuando el nivel de campo eléctrico se mantiene durante un tiempo suficiente. Para las ubicaciones que no dispongan de suministro eléctrico, Se suministra un equipo de baterías para la alimentación del equipo. 6. MANTENIMIENTO No precisa mantenimiento
7. NORMATIVAS El detector de tormentas cumple las normativas de instalación en baja tensión y seguridad eléctrica: Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (RBT2002) EN 61010: Seguridad Eléctrica en Baja Tensión. EN 61000: Compatibilidad Electromagnética.