Diseño y construcción de un módulo de adquisición automática para un sistema de medición de campo eléctrico producido por descargas atmosféricas (2021)
Las descargas eléctricas atmosféricas (rayos) son un fenómeno natural que ocurre en todas las regiones del mundo con mayor actividad en la zona tropical y Colombia al estar ubicado en esta zona tropical tiene un dinamismo de rayos importante. Este fenómeno de alta corriente además irradia campos electromagnéticos de baja y alta frecuencia a distancias considerables (cientos de kilómetros). De esta forma, debido al impacto de las descargas y por la radiación generada, los rayos son fuente de daños, afectaciones y accidentes en el entorno, así como la perturbación e incluso averías en diferentes equipos electrónicos susceptibles. Por tal motivo, en las últimas décadas se han aumentado esfuerzos por entender este fenómeno físico ocasionando el desarrollo de diferentes sistemas de medición para las descargas eléctricas atmosféricas, los cuales permiten entender su naturaleza y, de esta manera, mejorar los sistemas de protección haciéndolos más robustos y seguros. Entre los diferentes sistemas implementados en el mundo para la medición de estas descargas, se encuentran las estaciones de medición remota. Con este tipo de sistemas se han realizado registros de los campos eléctricos y magnéticos generados por rayos en Colombia durante varias temporadas que han permitido la caracterización de descargas eléctricas atmosféricas en la sabana de Bogotá. No obstante, la mayor desventaja que tiene la medición con este tipo de estaciones es la baja cantidad de datos registrados y los extensos periodos de adquisición de señales. Esto se debe a que el proceso de registro y almacenamiento es enteramente manual. Por estas razones, este trabajo de grado en modalidad investigación-innovación describe el proceso de construcción de un módulo de adquisición automática que puede ser incorporado a un sistema de medición de campo eléctrico radiado por descargas eléctricas atmosféricas. En este sentido, se exponen las diferentes características técnicas que se requieren para la automatización del proceso de medición, así como los diferentes dispositivos, equipos, programas, extensiones y algoritmos utilizados para el desarrollo de una interfaz de usuario implementada en el software MATLAB®. Esta herramienta permite la comunicación con el equipo de registro, la configuración del proceso, la identificación y almacenamiento de las señales de campo eléctrico capturadas, así como la reducción de los tiempos de adquisición y almacenamiento. Todas las pruebas realizadas para la validación del módulo de adquisición automática se ejecutaron en el Laboratorio de Alta Tensión de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, mientras su validación se realizó en la Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá. Esto se logró con el uso de la estación de medición indirecta de rayos perteneciente al Grupo de investigación en compatibilidad electromagnética (EMC-UN), cuyo funcionamiento es completamente manual.