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 20gW 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 de una corriente de fuga a tierra que pasa por el conductor eléctrico -3- desde el pararrayos propiamente dicho -1- hasta la toma de tierra -4- . El sistema automático de control regula la resistencia de tierra con la finalidad de generar más o menos carga y desviar la energía a los acumuladores -11- o a la toma de tierra inteligente mejorada.-4-

Esta toma de tierra inteligente -4- incorpora un sistema electrónico que regula automáticamente su propia resistencia eléctrica con referencia a la tierra física. Este sistema de control permite facilitar una transferencia de energía controlada , manteniendo en la instalación de tierra una resistencia inferior a 5 ohmios, durante todas las estaciones del año, variando, en función de la necesidad, la conductividad eléctrica de la tierra física y su humedad, para facilitar o frenar las corrientes de fuga..

Está constituida la toma de tierra inteligente -4- por unos electrodos especiales, según el tipo de suelo y/o terreno, con la finalidad de facilitar las fugas de corrientes y evitar la corrosión de los metales. Estos electrodos son instalados convenientemente protegidos contra la agresividad de cualquier reacción química o electroquímica. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

Durante el proceso de una tormenta, se genera un campo de alta tensión en tierra, que es proporcional a la carga de la nube y su distancia de separación del suelo,

A partir de una magnitud determinada del campo eléctrico natural en la tierra física, la instalación equipotencial de tierras del sistema facilita la transferencia de las cargas por el conductor eléctrico -3-, cargas que, indistintamente de su polaridad, se concentran en el mástil o electrodo inferior -5- del pararrayos -1-, situado en lo más alto de la instalación que configura el sistema, y que está conectado a la toma de tierra por dicho conductor eléctrico -3-. La corriente que circula por el sistema pararrayos- conductor-tierra es proporcional a la carga de la nube.

La baja resistencia de este mástil o electrodo inferior -5- del pararrayos -1-, facilita la captación de cargas opuestas en el electrodo o cuerpo superior -13-. Durante este proceso de transferencia de energía se produce, en el interior del pararrayos, un pequeño flujo de corriente entre el cátodo y el ánodo, según el sentido del flujo de la corriente.

El efecto resultante provoca la aparición de una débil corriente de fuga que se deriva en la puesta a tierra eléctrica de la instalación, la cual es controlada por un microprocesador -8- que, a su vez, provoca la derivación de las corrientes a un sistema de acumulación -11- o a unos electrodos -12- disipadores a tierra.

La evolución del fenómeno electro. astmosférico se registra en una base de datos, gracias a unas sondas eléctricas -6- , instaladas en el conductor eléctrico -3- , situadas entre el pararrayos -1- y la toma de tierra inteligente -4-, y unos detectores de campo magnético -7-. Los datos son almacenados, a tiempo real, en un microprocesador -8-, gracias a la transferencia de datos desde las sondas -6- al ordenador central -9- , via radio o via conductor. Estos datos podrán visualizarse en una pantalla de PC y realizarse estadísticas, tanto a tiempo real como pasado con la finalidad de llevar a cabo estudios de prevención electromagnética y eléctrica.

La tecnología novedosa del sistema objeto de esta invención, y que se describe, permite optimizar la gestión de los procesos industriales y mejorar la seguridad eléctrica de las personas..

En función de la intensidad de la corriente que pasa por el conductor -3- hacia la toma de tierra -4- se podrán generar alarmas de campo eléctrico alto, y avisar, en consecuencia, del riesgo de tormenta eléctrica en la zona, con actividad de rayos.

REPRESENTACIÓN GRÁFICA ILUSTRATIVA

Con la finalidad de complementar lo descrito anteriormente, se adjuntan unos dibujos en los que, a modo de ejemplo no limitativo, se ha representado el sistema objeto de esta invención, En los anteriores párrafo ya se han mencionado las referencias asignadas a cada componente del sistema.

En dichos dibujos,

La fig. 1 es un esquema longitudinal del sistema, ilustrativo de la disposición de los diferentes componentes del mismo;

La fig. 2 muestra una vista exterior del pararrayos ecológico propiamente dicho; y

La fig. 3 es una vista complementaria de la fig. anterior, mostrando el pararrayos totalmente seccionado.

Siguiendo estos dibujos, se observa el sistema para la recuperación y el aprovechamiento de la carga electrostática generada por los rayos, constituido por un pararrayos ecológico -1-, colocado sobre un mástil -2-, que se instala en lo más alto de la estructura existente, mediante unos soportes adecuados, o bien sobre una torre de nueva construcción, un conductor eléctrico -3- y una toma de tierra inteligente -4-.

El conductor eléctrico -3- está conectado por un extremo al mástil o electrodo de baja resistencia eléctrica -5- del pararrayos -1-, mientras que por el otro extremo queda conectado a la toma de tierra inteligente -4-, incorporando dicho conductor una serie de sondas -6- y unos detectores de campo magnético -7- que envían información al microprocesador -8-.

Estos datos, registrados por el microprocesador -8- son enviados a un ordenador central -9- donde son procesados, siendo inmediatamente visibles en una pantalla o bien enviados a una red de transporte de datos, tipo "Internet".

La toma de tierra inteligente -4- está provista de un dispositivo de control -10- que analizará, en tiempo real, las fugas de corriente a tierra, enviando los datos al aludido ordenador central -9-. En función de la intensidad de esta fuga, el sistema gestionará la información, generando alarmas o modificando los procesos para el envío de la corriente a los acumuladores de energía -11-, situados junto a la toma de tierra inteligente -4-. Esta toma de tierra -4- posee, además, unos electrodos -12-, disipadores a tierra.

El pararrayos ecológico -1- está constituido por un cuerpo -13-, de forma toroidal, cerrado por su parte superior por una a armadura superior -14- y completado por una armadura inferior -15- a la cual, y en el apéndice central -16- de su parte inferior, queda fijado el mástil o electrodo de baja resistencia eléctrica -5-.

En el interior del cuerpo toroidal -13- del pararrayos ecológico, queda situado el producto dieléctrico imprescindible para la acción del objeto como pararrayos en sí, dieléctrico generalmente consistente en un gas noble.

Las características del pararrayos ecológico, descritas anteriormente, confieren a este componente del sistema la cualidad de pararrayos desionizante de carga electrostática, que permite la aparición, como anteriormente se ha indicado, de pequeñas corrientes en la toma de tierra inteligente -4-, donde se acumulan las cargas para su posterior consumo en los acumuladores de energía -11-, mencionados en párrafos anteriores.. Descritas suficientemente las características del sistema objeto de la presente invención, debe indicarse que toda variación en dimensiones, formas, tipos de materiales y disposición de los diferentes componentes, no alterarán la esencialidad de la invención, variaciones que podrán ser necesarias en función de las exigencias de protección de la zona deseada, según factores de la zona geográfica, el contexto ambiental y las dimensiones.

Estas características esenciales quedan resumidas en las reivindicaciones que siguen.