El campo eléctrico asociado a la nube de tormenta. estudio operacional de molinos de campo

Tesis doctoral de Harby Daniel Aranguren Fino

La presente tesis aborda un estudio de las características operacionales de los molinos de campo eléctrico como instrumentos para la implementación de sistemas de alerta de tormentas. Dichos dispositivos han sido utilizados desde 1914 para medir el campo electrico producido por tormentas eléctricas y las variaciones de asociadas con las descargas eléctricas. Las diferentes campañas de medida realizadas en inglaterra, estados unidos, sur áfrica, cataluña, entre otros, han permitido caracterizar la carga eléctrica asociada al rayo en relación con su magnitud y altura; no obstante, para ello se han utilizado sensores en condiciones «ideales». Las normativas internacionales sobre sistemas de alerta de tormentas más importantes en la actualidad, coinciden en que la medida de campo electrostático es la manera más directa de detectar la formación y aproximación de una nube de tormenta a un lugar específico; sin embargo ésta medida presenta una gran incertidumbre, principlamente en la calibración del equipo, ya que éste se ve altamente afectado por las características de instalación, los elementos cercanos, la topografía y las condicones climáticas del lugar, entre otros.  para el estudio operacional se usaron 31 molinos de campo instalados en el centro espacial kennedy en estados unidos, 11 molinos de campo instalados en parques de generación eólica en la comunidad de navarra, españa y 1 molino de campo en bogotá, colombia. Adicionalmente se usaron sistemas de localización de rayos en cada lugar como son: el «cloud to ground lightning surveillance system» – cglss y el «lightning detection and ranging» – ldar en florida – ee.Uu; «lightning network» – linet en navarra y el «sistema de información de descargas» en colombia. El uso de los sistemas de medida descritos permite hacer una comparación interesante entre regiones a diferentes latitudes y con condiciones climáticas diferentes. Mediante una revisión bibliográfica completa acerca de los diferentes experimentos relacionados con la medida del campo electrostático producido por tormentas eléctricas, realizados desde 1914; se encuentran una serie de dificultades, fuentes de incertidumbre y restricciones técnicas que permiten acotar las características mínimas de operación para un molino de campo a ser usado en un sistema de monitoreo de tormentas. El anterior análisis permitió verificar que las características técnicas de los molinos de campo y los sistemas de localización de rayos usados en la tesis eran adecuados para el estudio operacional. Los 31 molinos de campo del centro espacial kennedy se encuentran instalados en condiciones prácticamente «ideales», dado que están ubicados en una región totalmetne plana, sin la presencia de ningún tipo de elemento cercano, sobre una superficie libre de fuentes de carga espacial como la hierba y, adicionalmente, cuentan con un plan de mantenimiento y calibración contínuos. Debido a lo anterior, ésta red fue usada en la presente tesis con el propósito de desarrollar un sistema patrón que reflejará el comportamiento general de las variaciones de campo eléctrico de esperadas para un sensor ideal; para éste análisis se usaron más de 35000 medidas de de durante el verano de 2009. Los 11 molinos de campo en navarra se encuentran ubicados, unos en zona montañosa y otros en terreno plano, gracias a ésa característica se logro hacer una primera caracterización del efecto topografíco en un sensor instalado en montaña; para dicho análisis se usaron medidas de tormentas del verano de 2010.  el sensor de campo eléctrico instalado en bogotá (2600 m.S.N.M.) Permitió análizar el desempeño de un molino de campo en una región tropical, en zona montañosa a gran altura, con medidas de 2010. La tesis arroja resultados de tipo «científico» reflejados en parámetros de carga y de tipo «operacional» en relación con el desempeño de molinos de campo; todo evaluado en diferentes regiones a diferentes latitudes. 

Datos académicos de la tesis doctoral «El campo eléctrico asociado a la nube de tormenta. estudio operacional de molinos de campo«

• Título de la tesis:  El campo eléctrico asociado a la nube de tormenta. estudio operacional de molinos de campo
• Autor:  Harby Daniel Aranguren Fino
• Universidad:  Politécnica de catalunya
• Fecha de lectura de la tesis:  14/10/2011

Dirección y tribunal

• Director de la tesis
  • Joan Montaña Puig
• Tribunal
  • Presidente del tribunal: horacio Torres sánchez
  • earle Williams (vocal)
  • (vocal)
  • (vocal)