ES2328864T3 - Un metodo de fabricacion de un derivador de rayos que comprende medios conductores segmentados. - Google Patents

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Abstract

Un método de producir un derivador de rayos para conducir la corriente eléctrica inducida por un rayo y para ser instalado en estructuras tales como palas de turbinas eólicas, componentes de aeronaves, cúpulas de radar y similares, con el propósito de protegerlas contra los rayos, cuyo método comprende las operaciones de: - realizar una pluralidad de orificios (102) en una placa (101) de un material eléctricamente conductor, - llenar dichos orificios (102), al menos parcialmente, con uno o más materiales eléctricamente no conductores, - dividir la placa (101), para obtener, así, una capa de material eléctricamente no conductor (201) con una pluralidad de segmentos aislados de material eléctricamente conductor (105).

Description

Un método de fabricación de un derivador de rayos que comprende medios conductores segmentados.
El presente invento se refiere a un método de producir un derivador de rayos para conducir una corriente eléctrica inducida por un rayo y destinado a instalarse en estructuras tales como palas de turbinas eólicas, componentes de aeronaves, cúpulas de radar y similares con fines de protección contra rayos. El presente invento se refiere, además, al diseño de una tira derivadora de rayos.
Antecedentes del invento
El creciente desarrollo que se produce en el campo de las instalaciones de energía eólica tiene su reflejo en las grandes unidades con torres todavía más altas y palas cada vez más largas, que tienen como consecuencia un riesgo incrementado de que sean alcanzadas por un rayo. Típicamente, las instalaciones están protegidas contra la caída de rayos, de forma que una posible corriente generada por un rayo sea atraída y conducida a tierra en forma controlada para que no sufran daños los elementos sensibles de la instalación de energía eólica. Uno de los métodos más populares de protección contra rayos consiste en instalar uno o más de los denominados receptores de rayos, que son elementos conductores y que se sitúan, por ejemplo, en la punta de la pala y se conectan con cables conductores internos de las palas. Esto es conocido, por ejemplo, a partir del documento EP 0783629.
Un método similar se ha descrito en el documento US 6457943, de acuerdo con el cual la pala de una turbina eólica se construye con largas piezas de material de fibra de carbono a todo lo largo de la pala. Las fibras de carbono, que son conductoras, son hechas actuar, así, como receptores de rayos y la corriente generada por la descarga es conducida a través del material y por cables conductores situados internamente, hacia abajo. Este método se refiere, así, a la construcción de la pala completa y no sólo requiere el uso de fibras de carbono en grandes partes de la pala, lo cual no siempre es deseable, sino que también exige que las piezas de fibra de carbono tengan un grosor específico de manera que el material pueda conducir la corriente generada por el rayo sin sufrir daños.
Las palas son, usualmente, la parte de mayor longitud de la instalación de energía eólica y, por tanto, corren un elevado riesgo de sufrir la caída de un rayo. Las instalaciones de energía eólica se sitúan, en gran número, en el mar en forma de granjas de molinos eólicos, con la consecuencia de que su servicio y mantenimiento resultan ser tareas bastante costosas y complicadas debido a las condiciones atmosféricas y a las difíciles condiciones de acceso. La sal del aire se deposita en, por ejemplo, las palas, haciendo que éstas sean conductoras, lo que incrementa adicionalmente el riesgo de que caiga un rayo sobre ellas.
En el documento WO 01/77527, se sugiere pegar o fijar con cinta tiras de filamentos de cobre sobre la palas y conectar los filamentos a los pararrayos. Los filamentos están destinados a conducir la corriente generada por un rayo hacia un receptor, desde donde puede ser conducida a tierra mediante un cable. Esto supone que los filamentos deben poseer una conductividad suficiente con el fin de poder conducir una corriente generada por una descarga que puede ser de más de 50 kA. Los filamentos deben poder intercambiarse tras la caída de un rayo debido al daño producido por el intenso calentamiento resultante del paso de la corriente generada por el rayo, lo que no sólo supone vigilar la instalación de energía eólica y paralizarla durante el cambio sino, también, incurrir en fuertes gastos. Se corre, además, el riesgo de que los filamentos se suelten y, consiguientemente, afecten negativamente a las propiedades aerodinámicas de la pala. Por lo demás, los filamentos deben estar hechos de un material pesado, lo que tiene como consecuencia la adición de un peso extra, no deseado, a la pala. Uno de los problemas con que se tropieza cuando se diseñan largas palas es reducir el peso, ya que el peso, en sí mismo, no sólo hace que las palas pesen aún más sino que también el cubo, la góndola y la torre sean también más pesadas.
Las aeronaves también están expuestas a la caída de rayos y, por tanto, deben estar protegidas contra ello. Las aeronaves están equipadas con instalaciones de radar, por ejemplo, en conexión con la navegación, que con frecuencia se instalan en el morro del aparato con el fin de que apunten hacia delante. Cuando se instalan equipos de radar en el morro de las aeronaves, éste no se fabrica de aluminio, como el resto de ellas. En cambio, se fabrica de un determinado material plástico ya que, de otro modo, el radar no podría "ver" a través del morro. El morro también debe protegerse contra la caída de rayos, pero esto debe hacerse de un modo específico con el fin de no perturbar al radar. Desde la década de 1960, se tiene conocimiento de la idea de conseguir protección contra los rayos por medio de las denominadas tiras derivadoras de rayos, que pueden tener distintas configuraciones. Un ejemplo se encuentra en el documento US 4237514, en el que una base, provista de polvo de aluminio, se pega en forma de tiras sobre, por ejemplo, el morro de una aeronave. El polvo de aluminio no forma un conductor continuo, sino uno constituido por partículas conductoras interrumpido o segmentado. Cuando estas partículas metálicas y conductoras se exponen a un intenso campo eléctrico, como consecuencia de la caída de un rayo, se produce un cortocircuito entre las partículas y se crea un canal conductor ionizado en el aire, por encima de las partículas, mediante el que la corriente generada por el rayo puede ser conducida a, por ejemplo, alguna parte metálica del aparato. En lugar de polvo de aluminio, el documento US 4506311 describe piezas metálicas en forma de rombos o de botones que se incorporan por separado en una base configurada como una cinta, Tanto las cintas como las tiras están destinadas a instalarse por fuera del morro de la aeronave, donde se colocan simétricamente, radiando desde la punta del morro. Tal posicionamiento ofrece una buena protección pero, al mismo tiempo, tiene como consecuencia perturbaciones aerodinámicas. Además, estas tiras tienen la desventaja de no tener una duración muy prolongada, ya que los segmentos son arrancados fácilmente de la base en que están incorporados, ya sea a consecuencia de un rayo o por simple desgaste. Por tanto, estas cintas tienen que ser renovadas con frecuencia cuando se han visto expuestas a los rayos. Sin embargo, en muchas aplicaciones esto resulta muy costos y nada práctico. Además, se ve que las tiras derivadoras de acuerdo con el documento US 4506311 tienen el problema de que la corriente del rayo puede saltar desde debajo de los segmentos hasta el siguiente, lo que aumenta el riesgo de que la corriente salte a la estructura que debe ser protegida por el derivador. Otra desventaja reside en que resulta difícil fijar las tiras sobre las superficies sin estirar un poco las tiras o cintas inadvertidamente, cambiando por tanto, en consecuencia, las distancias entre los segmentos. Esto cambia también la capacidad de desprendimiento de la tira, al igual
que forma pequeñas aberturas en el material por las que puede penetrar el agua e iniciarse el deterioro del material.
El documento US-A-3416027 describe varios conjuntos de tiras de protección contra rayos instalados en una configuración seleccionada en una cúpula de radar para protegerla contra la caída de rayos. Cada conjunto de tira incluye una serie de segmentos metálicos espaciados conectados mediante un material de resistencia apropiada. Tales conjuntos de tiras proporcionan un sistema de protección contra rayos para la cúpula, transparente al radar, que puede soportar la caída repetida de rayos sobre él.
Otro ejemplo de tiras derivadoras de rayos es conocido a partir del documento US 4 583 702.
Objeto y sumario del invento
Por tanto, un objeto del presente invento es ofrecer un método de producción de tiras derivadoras que sea económicamente eficaz pero que, también, proporcione una gran precisión en cuanto a la separación de los segmentos y su adherencia a la capa subyacente.
El invento describe un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con la reivindicación 1, para conducir una corriente eléctrica inducida por la caída de un rayo, para ser colocado en estructuras tales como palas de turbinas eólicas, componentes de aeronaves, cúpulas de radar y similares, con el fin de proporcionarles protección contra la caída de rayos. El método comprende las operaciones de realizar una pluralidad de orificios en una placa de material eléctricamente conductor, rellenar dichos orificios, al menos parcialmente, con uno o más materiales eléctricamente no conductores y, luego, dividir la placa, con lo que se obtiene una capa de material eléctricamente no conductor con una pluralidad de segmentos aislados de material eléctricamente conductor.
El invento descrito en lo que antecede resulta ventajoso por cuanto es posible producir una o más tiras derivadoras con gran precisión y tolerancias muy estrechas. Es posible controlar todos los parámetros importantes del producto, tales como las distancias entre los segmentos de la tira derivadora resultante, el área y la calidad de los segmentos, el grosor de la capa de material no conductor bajo los segmentos, y la adherencia de los segmentos al material no conductor - parámetros que son, todos ellos, sumamente importantes para la calidad y la eficacia de la tira derivadora final. Al mismo tiempo, el método de producción de acuerdo con el invento no requiere ninguna maquinaria ni instalación especiales para la producción y se trata de un procedimiento francamente sencillo y económicamente efectivo. Además, resulta sencillo cambiar los parámetros del procedimiento - por ejemplo, para producir tiras derivadoras con segmentos de formas diferentes o con grosores diferentes.
El invento se refiere, además, a un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con la anterior descripción, en el que la placa se divide en tiras. Mediante la división de la placa en tiras como una de las últimas operaciones del método de producción, no se obtienen varios segmentos aislados que han de manipularse y disponerse en el proceso de producción, sino una placa con orificios. De este modo, el posicionamiento de los segmentos en el adhesivo se convier-
te en un proceso completamente controlado lo cual, en gran medida, garantiza la calidad de las tiras derivadoras finales.
Además, el invento se refiere a un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con lo que antecede, en el que los orificios de la placa se realizan por corte, preferiblemente por corte con láser o por troquelado. Estos métodos de producción son ventajosos porque son rápidos, pero todavía es posible cortar los orificios en la placa según el diseño deseado con un alto grado de precisión y con la posibilidad de realizar esquinas tanto redondeadas como con aristas bien definidas.
En una realización del invento, el material eléctricamente conductor es, de preferencia, un metal - tal como acero inoxidable, latón, cobre, latón niquelado o cobre barnizado. Los metales son, en general, materiales poseedores de buenas propiedades de conducción eléctrica y, por ello, resultan ventajosos. Son preferibles los metales con baja tendencia a la oxidación debido al aire ambiente. Además, los metales tienen una gran resistencia al desgaste a que está sometida la tira derivadora aplicada sobre una superficie expuesta.
En otra realización del invento, el material eléctricamente no conductor es, de preferencia, un adhesivo - tal como polímero MS o un material termoplástico o caucho. Un adhesivo es ventajoso por que resulta posible obtener una buena conectividad entre los segmentos y el material no conductor. Esto garantiza en parte que los segmentos se mantendrán en su sitio y no se caerán ni se desprenderán al paso de la corriente generada por un rayo lo cual, de otro modo, reduciría o, incluso, destruiría la funcionalidad de la tira derivadora. Además, los materiales mencionados no son materiales caros y poseen buenas propiedades de producción en relación con el método de producción descrito por el invento.
Los adhesivos anteriormente mencionados poseen, también, una gran flexibilidad, lo que garantiza que la tira derivadora resultante puede aplicarse igualmente bien a superficies curvadas o desiguales. Asimismo, los materiales mencionados tienen, todos ellos, buena resistencia a la luz ultravioleta y a las temperaturas, tanto altas como bajas, garantizando así una vida útil más prolongada. Todavía otra ventaja consiste en la posibilidad de colorear el adhesivo según deseos específicos.
El invento se refiere, además, a un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con la anterior descripción, en el que los orificios de la placa se llenan, al menos parcialmente, apretando la placa hacia abajo contra una capa de material eléctricamente no conductor. Esto describe una forma sencilla de empotrar los segmentos en el adhesivo y de garantizar que el adhesivo rodea por completo a todos los segmentos.
El invento describe, también, un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con lo que antecede y cuyo método comprende, además, aplicar una capa de material para incrementar la rigidez del derivador de rayos en la dirección de la longitud de la tira y otra capa de material eléctricamente no conductor a la primera capa de material eléctricamente no conductor. De este modo y por medios sencillos se consigue que la tira derivadora resultante no se estire fácilmente en su dirección longitudinal, por ejemplo, durante la aplicación de la tira a una superficie. Tal estiramiento debe evitarse para no cambiar las distancias entre un segmento de material conductor y el siguiente, lo que haría cambiar el voltaje de descarga disruptiva y la capacidad de desprendimiento de la tira. Por otro lado, el método de producción descrito en lo que antecede no cambia la capacidad de la tira derivadora de rayos para ser aplicada sobre superficies desiguales ni incrementa de forma significativa el coste del proceso.
En una realización del invento, el método de producir un derivador de rayos como se ha descrito en lo que antecede comprende, además, aplicar una cinta adhesiva por ambas caras a la capa más exterior de material eléctricamente no conductor. Esta cinta adhesiva por ambas caras facilita la aplicación de la tira derivadora de rayos a la superficie que ha de protegerse contra los rayos. Además, la cinta puede utilizarse durante la fabricación para controlar mejor el proceso al guiar la cinta sobre un soporte continuo.
Además, se describe un derivador de rayos para conducir una corriente eléctrica inducida por la caída de un rayo y destinado a colocarse en estructuras tales como las palas de turbinas eólicas, componentes de aeronaves, cúpulas de radar y similares con fines de protección contra rayos, cuyo derivador se produce por los métodos anteriormente mencionados. La tira derivadora así obtenida comprende una capa de material eléctricamente no conductor con una pluralidad de segmentos aislados de material eléctricamente conductor, y cuyos segmentos están definidos por superficies cóncavas. Se obtiene así un derivador de rayos en el que las formas cóncavas, al tener circunferencias mayores aumentan de forma significativa la conectividad de los segmentos con el material no conductor. Esta conectividad, a su vez, prolonga la vida útil del derivador, ya que los segmentos no se desprenden ni se ven afectados por el desgaste común ni por las corrientes generadas por los rayos. La buena conectividad garantiza, además, que la corriente generada por un rayo no puede correr por la estructura sobre la que está fijado el derivador y, además, impide la penetración de agua, lo que de otro modo reduciría la vida útil del derivador.
En otra realización, un derivador de rayos de acuerdo con lo que antecede adopta la forma de una tira. Por ello, la corriente inducida por un rayo puede ser guiada en la dirección de la tira hasta, por ejemplo, alguna clase de receptor conectado a unos medios de puesta a tierra. Además, una tira es más fácil de orientar sobre una superficie de acuerdo con necesidades específicas.
En todavía otra realización, un derivador de rayos de acuerdo con todo o parte de lo que antecede, se caracteriza porque varios de los segmentos aislados tienen forma de cruz o forma de estrella. Estas formas son ventajosas porque su conectividad con el material circundante puede ser óptima. Además, puede controlarse perfectamente cuando saltarán las chispas de un segmento al siguiente, por lo que el derivador puede diseñarse para obtener un óptimo voltaje de descarga disruptiva específica. Estas formas hacen posible obtener un derivador con un bajo voltaje de descarga disruptiva así como una capacidad de desprendimiento que, en la mayoría de las aplicaciones, es favorable. Asimismo, estas formas son ventajosas por cuanto la tira derivadora puede fabricarse utilizando el método de producción también descrito por este invento.
En una realización, un derivador de rayos puede comprender, también, una capa de material que incremente la rigidez del derivador de rayos en la dirección de la longitud de la tira. De este modo se obtiene, gracias a medios sencillos, una tira derivadora que no puede estirarse fácilmente en su dirección longitudinal, por lo que se garantiza que las distancias entre los segmentos no sufren cambios durante la aplicación del derivador en superficies. Esto es importante, por cuanto que estas distancias definen la capacidad de desprendimiento de la tira y, por ello, un cambio de este tipo cambiaría las cualidades del derivador en consecuencia.
En otra realización, un derivador de rayos puede comprender una capa más exterior de cinta adhesiva por ambas caras. Se obtiene así un derivador que está preparado para ser aplicado y que puede aplicarse fácilmente a una superficie. Esto incrementa adicionalmente la calidad del derivador ya que una buena fijación del mismo a la estructura expuesta resulta ser esencial para su funcionamiento e incrementa su vida útil.
Además, los segmentos del derivador de rayos de acuerdo con todo o parte de lo que antecede, se fabrican, preferiblemente, de un metal tal como acero inoxidable, latón, cobre, latón niquelado o cobre barnizado, y/o el material eléctricamente no conductor es, preferiblemente, un adhesivo tal como polímero MS o un material termoplástico o caucho. Sus ventajas son como se ha descrito en lo que antecede para el método de producción.
Finalmente, se describe una pala para una turbina eólica, cuya pala comprende un cuerpo de pala reforzado con fibra y medios para llevar a tierra una corriente eléctrica inducida por un rayo, cuya pala está equipada con, al menos, una tira derivadora producida de acuerdo con una o más de las realizaciones anteriormente mencionadas. Se obtiene así una pala con las mismas ventajas que se han descrito anteriormente para una tira derivadora producida por un método de acuerdo con el invento, incluyendo que la pala sea capaz de soportar caídas repetidas de rayos, ya que la corriente eléctrica inducida por los rayos es conducida por un canal ionizado en el aire, por encima de la tira derivadora, así como que las tiras derivadoras sean ligeras, no sean propensas a roturas, etc.
Breve descripción de los dibujos
En lo que sigue se describirán realizaciones del invento con referencia a los dibujos, en los que
la figura 1 muestra una placa de metal con un diseño cortado en ella para la producción de una tira derivadora,
la figura 2 muestra una realización de una tira derivadora como se ha descrito mediante el invento,
la figura 3 ilustra las operaciones de un método de producción de una tira derivadora,
la figura 4 muestra una tira derivadora con una capa de cinta adhesiva por ambas caras,
la figura 5 ilustra las operaciones de otro método de producción de una tira derivadora,
la fig. 6 muestra otra realización de una tira derivadora de acuerdo con el invento,
la figura 7 muestra todavía otra realización de una tira derivadora de acuerdo con el invento,
la figura 8 ilustra diferentes formas de segmentos para uso en la tira derivadora,
la figura 9 y la figura 10 muestran dos diseños de placa diferentes con distintos patrones para uso en la fabricación de tiras derivadoras,
la figura 11 y la figura 12 muestran una parte de una pala para una turbina eólica con tiras derivadoras en la superficie de la pala.
Descripción de realizaciones preferidas
La figura 1 muestra una placa 101 utilizada en la producción de un derivador de rayos como se describe en lo que sigue. La placa 101 está hecha de un material con buenas propiedades de conducción eléctrica, de preferencia un metal tal como acero inoxidable, cobre, latón o similares. En la placa 101 se cortan varios orificios 102, por ejemplo con láser o mediante troquelado. Los orificios 102 están realizados según un patrón diseñado de forma que la placa pueda dividirse en una o más tiras 103 como se muestra mediante las líneas de trazos 104 en las figuras, en cuyo caso la tira consistirá, entonces, en varios segmentos 195, todos ellos separados y no conectados. La tira 103 no tiene que ser recta, necesariamente, sino que puede tener cualquier forma curva deseada, adecuada para su propósito. En la realización de la placa que se muestra en la figura 1, el derivador resultante será una tira con varios segmentos en forma de cruz. En la figura 9 y en la figura 10 se muestran diferente diseños.
Antes de dividir la placa 101, se llenan los orificios con un material eléctricamente no conductor, de preferencia un adhesivo tal como un polímero MS. También podría ser con un material termoplástico o con caucho. Luego, se deja que este material cure. El resultado, después de cortar la placa en tiras, son una o más tiras derivadoras como se muestra en la figura 2 en perspectiva y como se ve desde el costado, consistentes en una capa de material 201 eléctricamente no conductor en el que están situados una pluralidad de segmentos de material eléctricamente conductor 105. En esta realización del invento, los segmentos 105 están configurados como cruces, lo cual resulta ventajoso ya que, de este modo, la unión de los segmentos 105 al material no conductor 201, es óptima. Otras configuraciones se muestran en los dibujos y se describen en lo que. Los segmentos están al descubierto por la cara superior y actuarán como atractores para los rayos. Como los segmentos están aislados, y no se tocan entre ellos, el aire situado por encima de la tira se ionizará y la corriente generada por el rayo correrá por un canal ionizado situado encima de la tira derivadora. Es importante, desde el punto de vista de la eficacia de la tira derivadora, que los segmentos estén totalmente cubiertos, por debajo, por material no conductor, de forma que la corriente inducida por el rayo no pueda correr hacia abajo, a la estructura. Asimismo, las esquinas 202, verdaderamente angulosas en el extremo de las cruces, facilitan el salto de la corriente generada por el rayo de un segmento al siguiente. Así, tales esquinas harán que disminuya el voltaje de descarga disruptiva al igual que la capacidad de desprendimiento de la tira. Por otro lado, los rincones internos de las cruces 203 están redondeados con el fin de reducir al mínimo el riesgo de formación de grietas a partir de estos rincones. La forma de los segmentos de una tira derivadora también puede variar a lo largo de la tira. Otro parámetro de dimensionamiento para una tira derivadora lo constituye la distancia o el espacio 204 existente entre los segmentos. Cuando menor sea la distancia menor será el voltaje de descarga disruptiva de la tira. Por tanto, es ventajosa una distancia pequeña. Por otro lado, una distancia demasiado pequeña puede tener como consecuencia que la corriente generada por el rayo corra a través de la tira, lo que debe evitarse. En una realización del invento, se hacen variar las distancias entre los segmentos 204 a lo largo de la tira, con lo que se consigue que la deseada ionización del aire por encima de la tira derivadora se inicie antes que si los segmentos estuviesen separados, todos ellos, en la misma distancia. Además, se ve que tal variación da como resultado una tira derivadora con una vida útil más prolongada. Las magnitudes de las distancias entre los segmentos 204 se encuentran en el intervalo de 0,1 a 5 mm, de preferencia entre 0,3 y 1,5 mm.
En la figura 3 se ilustra un método de producir la tira derivadora descrita, en vista en sección transversal. Consiste en aplicar una capa 301 de material eléctricamente no conductor o aislante a una superficie plana 302. Si se utiliza un polímero MS, la producción se lleva a cabo con herramientas calentadas, con el fin de controlar mejor los procesos. Luego, simplemente se pone una placa 101, con varios orificios 102 realizados según un diseño tal como el representado en la figura 1, encima de la capa de material aislante, dejando que el adhesivo llene los orificios, al menos parcialmente, por ejemplo merced a la aplicación de una ligera presión a la placa para apretarla hacia abajo, con el fin de que penetre en el adhesivo, como se ilustra mediante las flechas 303. Es importante, desde el punto de vista de la eficacia del derivador, garantizar que la placa está totalmente cubierta, por debajo, por el material aislante 301. En una realización del método, la placa 101 es rectificada y decapada antes de utilizarla con el fin de mejorar aún más la conexión entre la placa 101 y el adhesivo 301. En otra realización del método de producción, se aplica una delgada capa del adhesivo sobre la placa metálica con el fin de garantizar que los segmentos estén completamente rodeados/empotrados en el adhesivo. Luego, se deja que el material cure o se endurezca. Si se utiliza un polímero MS, curará gracias a la humedad del aire. Luego, se pule la superficie de forma que la superficie de la capa metálica quede al descubierto y abierta a los elementos, libre para atraer los rayos. En una realización del método de producción, la superficie es, además, lavada o enjuagada de forma que quede totalmente libre de cualquier polvo resultante del pulido y el centro de cada tira se cubre entonces con una cinta para proteger la superficie limpia (no mostrado en la figura). Se divide entonces el producto en tiras oblongas, por ejemplo, por corte, y las tiras están, entonces, preparadas para su aplicación en estructuras que han de ser protegidas de los rayos. La cinta que protege los segmentos limpios y pulidos ha de ser retirada cuando se vaya a fijar la tira derivadora a la estructura expuesta. Debido a la flexibilidad del material eléctricamente no conductor, la tira puede fijarse fácilmente, con una buena conectividad, sobre superficies curvadas de estructuras. Además, la flexibilidad de las tiras garantiza que la tira puede seguir las desviaciones y el comportamiento de la estructura sobre la que está fijada, por lo que se mejora la eficacia y se prolonga la vida útil de la tira derivadora. La fabricación también puede hacerse en posición invertida en el sentido de que la superficie superior resultante esté apuntando hacia abajo durante la producción. Se coloca primero, entonces, la placa 101 próxima a la superficie plana 302 y, luego, se aplica la capa de material no conductor 301 para rellenar los orificios 102 de la placa 101 y para formar la capa que, en la tira derivadora resultante, aísle los segmentos de la estructura.
Con el fin de facilitar la fijación de la tira derivadora en estructuras, bajo el derivador puede unirse una cinta 401 adhesiva por ambas caras. Una tira derivadora 103 de esta clase se muestra en la figura 4. Durante la fabricación, la cinta adhesiva puede tenderse, en una primera operación, aplicando luego encima la capa de material no conductor, etc., como se ha explicado anteriormente.
En otra realización del método de acuerdo con el invento, ilustrada en la figura 5, el derivador comprende, además, un tejido 501 situado bajo la placa metálica 101. El método consiste, entonces, en las siguientes operaciones: tender la cinta 401 de doble cara (opcionalmente), aplicar una capa de adhesivo 301. Aplicar luego el tejido 501 y, luego, otra capa de adhesivo 502 seguido por compresión suave de la placa de material conductor 101 hacia abajo, haciendo que penetre en el adhesivo 502. Por último, puede aplicarse una delgada capa final de adhesivo (no mostrada) sobre la placa para garantizar que los orificios 102 de la placa se rellenan por completo. Se deja curar entonces el producto y, después, se pule la superficie superior para dejar al descubierto los segmentos y se limpia. Como se ha descrito en lo que antecede, puede aplicarse entonces una cinta, también, para proteger las superficies de los segmentos. Finalmente, la placa combinada se divide o se corta, entonces, en tiras. El tejido 501 podría ser, por ejemplo, una delgada tela de vidrio. El tejido 501 sirve para hacer que la tira no pueda ser estirada en su dirección longitudinal para garantizar que la separación de los segmentos y, por tanto, la capacidad de desprendimiento de la tira se mantienen invariables durante la manipulación y la fijación de la tira derivadora. Por otro lado, el tejido 501 no altera la flexibilidad de la tira ni su capacidad para ser conectada de forma óptima en superficies estructurales curvadas y desiguales.
Las figuras 6-8 ilustran diferentes formas de los segmentos 105 del material conductor de las tiras derivadoras 103, de acuerdo con el invento. En general, los segmentos 105 pueden tener cualquier configuración cóncava como, por ejemplo, forma de cruz como en la figura 6, forma de estrella, "pies de gallina" (como se esquematiza en la figura 7) o forma de patata. Diferentes realizaciones se ilustran en al figura 8. La forma de los segmentos de una tira derivadora también puede variar a lo largo de la misma. Su forma cóncava (o no convexa) mejora la unión entre el segmento 105 y el material no conductor 201 circundante, en parte debido a la mayor circunferencia de los segmentos. Como se ha descrito anteriormente, una esquina (preferiblemente angulosa) es ventajosa cuando los segmentos se encuentran lo más próximos posible ya que será entonces cuando la corriente salte de un segmento al siguiente. Así, una esquina de esta clase reducirá el voltaje de descarga disruptiva de la tira. Otro parámetro de dimensionamiento para una tira derivadora lo constituye la distancia o el espacio existente entre los segmentos. Cuando menor sea la distancia, más bajo será el voltaje de descarga disruptiva de la tira, Por tanto, una pequeña distancia es ventajosa. Por otro lado, una distancia demasiado pequeña puede dar como consecuencia que la corriente generada por el rayo corra a través de la tira, lo que debe evitarse. En una realización del invento, las distancias entre los segmentos se hacen variar a lo largo de la tira, con lo cual se consigue que la deseada ionización del aire por encima de la tira derivadora comience más pronto que si todos los segmentos estuviesen situados a la misma distancia unos de otros. Se ve que tal variación, además, da como resultado una tira derivadora con una vida útil más larga. En otra realización, de una tira derivadora, los segmentos que-
dan a poca distancia del material no conductor circundante, actuando así como atractores más visibles para los rayos.
La figura 9 y la figura 10 muestran otras dos posibilidades de diseño de la placa conductora 101, a utilizar en la fabricación de la tira derivadora como se ha descrito anteriormente. Solamente se muestran partes de las placas. De alguna manera, las placas se llenan, al menos parcialmente, con un material no conductor y, luego se dividen en tiras como se muestra mediante las líneas de trazos 104. El diseño de los orificios 102 en ambas placas es tal que las tiras derivadoras 103 resultantes contendrán segmentos 105 espaciados en forma de cruces en ambas figuras, pero con orientaciones diferentes.
La figura 11 muestra una pala para una turbina eólica que comprende un cuerpo 1001 de pala con refuerzos 1002. El cuerpo 1001 de la pala comprende una superficie exterior 1003 que está provista de tiras derivadoras 103. Las tiras derivadoras 103 están colocadas por tramos y están conectadas a cables conductores de puesta a tierra. Las tiras derivadoras 103, en la figura 11, están colocadas de forma que radien desde un receptor 1006 que está conectado a cables conductores (no mostrados), que pueden estar puestos a tierra. Las tiras derivadoras 103 pueden correr, principalmente en dirección transversal a la pala 1001, entre el borde de ataque y el borde de salida de la pala o pueden estar colocadas a modo de estrella como se esquematiza en la figura. En la realización de la figura 11, las tiras derivadoras 103 tienen un efecto de antena para cualesquiera fibras conductoras que pudieran estar presentes en el cuerpo 1001 de la pala.
La figura 12 muestra una pala para una turbina eólica que comprende un cuerpo 1001 de pala con refuerzos 1002. El cuerpo 1001 de la pala comprende una superficie exterior 1003 que está provista de tiras derivadoras 103. Las tiras derivadoras 103 están colocadas por tramos y radian desde un receptor 1005, que está conectado a cables conductores (no mostrados), que pueden estar puestos a tierra. En la figura 12, las tiras derivadoras 103 corren, principalmente, en dirección transversal a la pala 1001, entre el borde de ataque y el borde de salida de la pala. En una realización, el cuerpo de la pala comprende dos estratificados principales 1101 que contienen fibras conductoras, tales como fibras de carbono o fibras de acero. El estratificado principal superior 1101 tiene una anchura que se indica mediante las líneas de trazos 1102 Como se ilustra, una tira derivadora 103 parte de un receptor 1005 y cruza el estratificado principal 1101, de modo que está protegida contra la caída de un rayo debido al efecto de antena que se consigue mediante la tira derivadora. En la realización ilustrada, el receptor 1005 está situado a distancia del estratificado principal 1101.
Debe hacerse notar que las realizaciones antes mencionadas ilustran el invento en lugar de limitarlo y que los expertos en la técnica serán capaces de diseñar muchas realizaciones alternativas sin salirse del alcance de las adjuntas reivindicaciones. En las reivindicaciones, no debe considerarse que cualquier signo de referencia puesto entre paréntesis limita la reivindicación. La expresión "que comprende" no excluye la presencia de otros elementos ni de otras operaciones que las enumeradas en una reivindicación. El invento puede ponerse en práctica por medio de hardware que comprenda varios elementos diferentes y por medio de un ordenador adecuadamente programado. En una reivindicación de dispositivo que cite varios medios, algunos de estos medios pueden estar incorporados en un mismo elemento de hardware. El mero hecho de que ciertas medidas se citen en reivindicaciones dependientes, mutuamente diferentes, no indica que una combinación de estas medidas no pueda ser utilizada de forma ventajosa.

Claims (9)

1. Un método de producir un derivador de rayos para conducir la corriente eléctrica inducida por un rayo y para ser instalado en estructuras tales como palas de turbinas eólicas, componentes de aeronaves, cúpulas de radar y similares, con el propósito de protegerlas contra los rayos, cuyo método comprende las operaciones de:
-
realizar una pluralidad de orificios (102) en una placa (101) de un material eléctricamente conductor,
-
llenar dichos orificios (102), al menos parcialmente, con uno o más materiales eléctricamente no conductores,
-
dividir la placa (101),
para obtener, así, una capa de material eléctricamente no conductor (201) con una pluralidad de segmentos aislados de material eléctricamente conductor (105).
2. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la placa se divide en tiras (103).
3. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-2, en el que los orificios (102) de la placa (101) se realizan por corte, de preferencia mediante corte con láser.
4. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-2, en el que los orificios (102) de la placa (101) se realizan por troquelado.
5. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-4, en el que el material eléctricamente conductor es un metal.
6. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-5, en el que el material eléctricamente no conductor es un adhesivo.
7. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-6, en el que los orificios (102) de la placa (101) se llenan, al menos parcialmente, apretando la placa (101) hacia abajo, contra una capa de material eléctricamente no conductor (201).
8. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-7, cuyo método comprende, además, aplicar una capa de material (501) que incremente la rigidez del derivador de rayos en la dirección de la longitud de la tira (103) y otra capa de material eléctricamente no conductor (502) a la primera capa de material eléctricamente no conductor (301).
9. Un método de producir un derivador de rayos de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-8, cuyo método comprende, además, aplicar una cinta adhesiva por ambas caras (401) a la capa más exterior de material eléctricamente no conductor.
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