I.- INTRODUCCIÓ

II.- PER QUÈ ES PRODUEIX EL LLAMP?
II.1 Càrrega elèctrica del llamp
II.2 Processos de descàrrega del llamp

III.- ENS EN PODEM PROTEGIR?

IV.- SISTEMA D'INHIBICIÓ VERSUS PROVOCACIÓ
IV.1 Aspectes d'interès
IV.2 Conceptes bàsics: transparència dels aparells
IV.3 Potencial d'activació
IV.4 Màxim potencial que admet el filtre
IV.5 Temps d'actuació

V.- ESTUDI DE L'INHIBIDOR DE LLAMPS PROTOTAL
V.1 Descripció estructural
V.2 Possibilitats de funcionament
V.3 Funcionament real de l'Inhibidor
V.4 Descàrrega del condensador

VI.- CONCLUSIONS
VI.1 Respecte al capçal aeri
VI.2 Respecte a l'evacuació del condensador

Vll.- SÍNTESI DEL SISTEMA PROTOTAL
VII.1 Resum pel lector amb pressa

Els fenòmens atmosfèrics naturals com les descàrregues elèctriques, els efectes dels quals més coneguts són el llamp i el tro, poden causar greus danys a les persones i béns. Els més comuns ocasionats als edificis o al seu contingut són normalment incendis, trencament d'estructures, i les copioses pèrdues ocasionades per la interrupció de l'activitat empresarial.

A tot directiu responsable això el preocupa i li genera la imperiosa necessitat de buscar la solució més òptima i adequada que elimini al màxim aquest tipus de problemes.

PROTOTAL, sensible a tal necessitat, proposa un sistema global i innovador de protecció fruit d'un profund estudi de la problemàtica, basat en els més avançats coneixements multidisciplinars que intervenen en les descàrregues atmosfèriques i els seus efectes colaterals.

Partint del fet real de que evitant la causa s'elimina el problema, tots els seus esforços s'han dirigit en aquest sentit d'investigació, ja que pràcticament des dels experiments de Franklin no s'havien produït innovacions en aquest camp.

LA PREVENCIÓ ÉS LA MÀXIMA PROTECCIÓ. Aquest savi principi guia tots els esforços de PROTOTAL en els seus desenvolupaments i productes.

A Espanya es produeixen cada any més de un milió de caigudes de llamps, (veure figura 1), ocasionant pèrdues de varis milions d'euros.

La caiguda d'un llamp origina bàsicament tres tipus de problemes:

1er.- Si impacta directament sobre l'estructura d'un edifici sense protecció provoca accidents com electrocució d'éssers vius, incendis, trencament de les edificacions, destrucció de les instal·lacions elèctriques i equips a elles connectats, motors, maquinària, sistemes informàtics, comunicacions i interrupció de les activitats empresarials, etc.

2on.- Si impacta sobre un cable aeri de subministrament d'energia, produeix una important sobretensió que es distribueix per totes les instal·lacions elèctriques provocant la destrucció dels equips elèctrics i electrònics connectats a les instal·lacions.

3er.- El propi conducte del llamp pot considerar-se com una immensa antena que uneix el núvol amb la terra, emetent una forta radiació electromagnètica que serà captada pels conductors d'energia i pels equips de telecomunicacions que es trobin dins del radi d'acció de l'antena, transformant-se la radiació rebuda en una sobretensió d'energia conduïda. Tot això contribuirà a que s'ocasionin danys i destruccions.

Essent el senyal utilizat en els aparells electrònics de poca magnitud, fa que qualsevol perturbació electromagnètica, per mínima que sigui, impideixi el correcte funcionament, podent-se causar danys irreparables als sistemes de seguretat, anti-incendis, procés de dades, etc.

Això evidencia la necessitat de protegir-se contra aquest fenòmen atmosfèric aplicant el sistema de protecció més eficaç existent, ja que repercuteix directament en favor de la seguretat de les persones i en el bon funcionament dels equips i instal·lacions de qualsevol tipus.

El Sistema d'Inhibició de la formació del llamp està basat en uns sòlids fonaments físics teòrico-pràctics que garantitzen la seva eficàcia i fiabilitat.

Com per la novetat del sistema no es fàcil de trobar literatura sobre el tema, per facilitar-ne la seva comprensió PROTOTAL presenta la descripció dels principis bàsics del funcionament de l'innovador Sistema d'Inhibició, en una forma simplificada, intentant que sigui el més comprensible possible, ja que els fenòmens que hi intervenen són molt complexes.

Aquesta descripció consta de sis apartats:

II. Per què es produeix el llamp?
III. Ens en podem protegir?
IV. Sistema d'Inhibició versus provocació
V. Estudi de l'Inhibidor de Llamps PROTOTAL
VI. Conclusions
VII. Síntesi del Sistema PROTOTAL

II.1 Càrrega elèctrica del llamp.
El gradient elèctric a l'atmòsfera, amb el cel serè, és de l'ordre de 100V/m, degut al camp elèctric produït per les càrregues negatives que normalment existeixen a la superfície terrestre. En situació de tempesta, les variacions de pressió i temperatura a l'atmòsfera donen lloc a la formació de cumulonimbus, amb una columna central que pot arribar a més de 15.000 m. Quant més alta sigui la columna del nucli del núvol, més freqüent serà el llamp. Per a ser capaç de generar un llamp, la columna interna necessita superar els 3.000 metres d'alçada.

Existeixen diverses i complexes teories per explicar el mecanisme real de la separació de càrregues, però cap d'elles desvetlla amb exactitud què empeny les càrregues dins del núvol tempestuós. A la columna central del nucli del cumulonimbus hi ha corrents ascendents amb velocitats superiors a 120 Kms/h que separen les càrregues elèctriques que originen la descàrrega del llamp. Per estudis sobre la pluja es sap que la precipitació fina adquireix una càrrega elèctrica positiva, mentre que partícules més grans adquireixen una càrrega negativa. El fort desplaçament d'aire a la columna interior del cumulonimbus separa aquestes càrregues empenyent les partícules més fines (positives) cap a les zones altes. La càrrega negativa més pesada resta a la base del núvol. A mesura que es separen les càrregues, les diverses zones del núvol es carreguen tant, que les forces elèctriques originen cada cop més i més fragments carregats (figura 2).

Com que la terra te moltes menys càrregues negatives que la base del núvol situada a sobre, es genera una atracció entre ambdúes càrregues. Per tant, els electrons alliberats prop del núvol són atrets cap a la terra. A mesura que es van movent aquests electrons topen amb molècules d'aire que troben al seu pas, trencant els seus enllaços (ionitzant-los) i creant així més fragments carregats. Aquests nous fragments són arrossegats cap a la part inferior juntament amb els electrons originals, creant-se l'efecte d'allau elèctric. Els ions positius deixats enrerre crean una nova atracció al conjunt d'electrons cap al núvol. Al mateix temps més electrons continuen alliberant-se en el núvol arrossegant cap a la base als que pretenien pujar. Aquest procés de frenada i acceleració es repeteix contínuament, fent seguir al grup d'electrons inicials un camí en ziga-zaga, amb avançades d'uns 50m en 50ms, des del núvol cap el terra, que es coneix com camí traçador, canal de decàrrega o "stepped leader" (figura 3).

A l'apropar-se al terra el cap de l'efluvi traçador descendent (stepped leader), produeix, per inducció, un ràpid increment del gradient elèctric a la superfície terrestre, que s'afegeix a la component contínua, ja existent com a conseqüència de la distribució estàtica de càrregues al núvol.

II.2 Fases en la descàrrega del llamp.
Es divideix en 4 fases:

1a fase: PREDESCÀRREGA o efluvis descendents, aparició d'efluvis traçadors descendents, que s'extenen des del núvol en direcció al terra.

2a fase: APARICIÓ D'EFLUVIS elèctrics ascendents, quan el cap del traçador descendent s'aproxima al terra. Aquests efluvis surgeixen en la majoria dels cassos a partir d'elements que sobressurten de la superfície terrestre tals com arbres, xemeneies, antenes, parallamps etc., conseqüència de l'efecte punta.

3a fase: CREACIÓ D'UN CANAL IONITZAT entre el núvol i el terra quan el cap del traçador s'uneix a l'efluvi ascendent. Es crea un tallcircuit entre el núvol i la terra permetent el pas d'un corrent d'alta intensitat. És l'anomenat "return stroke".

4a fase: TRAÇ DE GRAN LLUMINOSITAT entre el núvol i la terra. Els electrons situats prop del terra són els primers en sentir la connexió i accelerar-se cap avall. A continuació els successius grups superiors van fent el mateix. Per tant, encara que les càrregues negatives es mouen del núvol cap el terra, el flash lluminós del llamp es mou de la terra cap el núvol en un temps de 100ms. Al mateix instant en el seu camí cap a terra, les partícules negatives colisionen amb l'aire escalfant-lo i causant una expansió repentina que es propaga en forma d'ona sonora anomenada tro.

Els pics de corrent oscil·len des d'1kA fins 400kA, acceptant-se internacionalment un valor mig de 30kA.

És possible observar que no es produeix un únic llamp, contrariament aprofitant el mateix canal ionitzat les descàrregues són múltiples, se n'ha arribat a contabilitzar fins a 40. L'energia alliberada per la descàrrega es produeix durant un temps de 100 a 300ms i la durada del pic màxim de descàrrega és de tan sols 1 o 2 microssegons.

Més del 90% de les descàrregues del núvol cap a terra ténen lloc entre el núvol carregat negativament i el terra carregat positivament com s'ha explicat, encara que també pot passar a l'inrevés.

A l'hora de dissenyar una instal·lació, s'han de considerar tres nivells bàsics de protecció:

1) Nivell de protecció primària contra la caiguda directa del llamp. Tradicionalment inclou el terminal aeri, el baixant i la presa de terra.

2) Nivell de protecció secundària, contra les sobretensions produïdes per l'impacte proper d'un llamp. Inclou sistemes limitadors de tensió.

3) Nivell de protecció terciària, protecció específica dels equips contra acoplaments inductius, difícil d'aconseguir amb els parallamps tradicionals usats per a la protecció primària, ja que per la proximitat a la zona de l'impacte el que fa és originar una fortíssima perturbació electromagnètica.

Ens centrarem en l'estudi del primer nivell de protecció en el qual PROTOTAL introdueix un innovador concepte amb l'Inhibidor que evita el camí per on es produeix el llamp, eliminant la possibilitat de la seva caiguda. Posteriorment ens referirem al filtre de terres Induc-Control, que cobreix el 2on i 3er nivells o sigui protecció de les preses de terra contra les perturbacions elèctrico- atmosfèriques d'origen tempestuós via terra, evitant el seu pas i propagació en ambdós sentits.

El principi fonamental de funcionament del parallamps clàssic és el de provocar i oferir al traçador descendent un camí predeterminat a terra que permeti al màxim la descàrrega del fort corrent elèctric del llamp, disminuint així els efectes destructius a les edificacions i les seves consequències directes. Existeixen diversos sistemes de parallamps i diferents tècniques.

El primer sistema es basa en l'aplicació de les Lleis de Faraday. Es limita a envolicar l'edifici que es desitja protegir amb una densa gàbia metàl·lica a través de la qual, el llamp, en cas de caure sobre l'edifici, es dissiparà a terra per l'esmentada gàbia causant els mínims danys a les estructures, però no evita, sinó tot el contrari, augmenta els destructius efectes anomenats secundaris, causats per les inherents i potents induccions electromagnètiques als aparells electrònics i elèctrics.

Els altres sistemes pretenen ser més actius, perquè en ells s'incentiva la provocació de la caiguda del llamp mitjançant la ionització de la punta del parallamps, generant l'aparició dels efluvis ascendents. Aquests sistemes actius es basen en l'anomenat model electro geomètric.

L'ementat model parteix de la certesa experimental de que l'avanç del traçador del llamp no es produeix de manera contínua sinó que ho fa en forma d'impulsos, avançant una certa distància, parant, avançant un altre cop, parant, i així successivament.

Segons aquest model el punt d'impacte del llamp és el primer punt de terra que es trobi a distància límit del traçador descendent. Aquesta distància límit, R, és la que separa el cap de l'efluvi elèctric descendent del punt d'impacte, en el moment en que es crea un efluvi elèctric ascendent, i depen en part de la intensitat màxima del corrent del llamp. Per tant es pot suposar que la punta del traçador està envoltada per una esfera imaginària de radi R, que l'acompanya en la seva trajectòria. En aproximar-se a terra, el primer punt que entri en contacte amb la imaginària esfera determinarà el punt de l'impacte del llamp (figures 4 i 5).

El sistema de punta activada es basa en les consideracions següents: el gradient de camp elèctric augmenta al voltant del parallamps a causa del seu disseny geomètric (efecte punta). Quan se li acosta un efluvi descendent durant la 1a fase, el gradient del camp elèctric al voltant del vèrtix pren un valor superior al mínim requerit per a que es produeixi la descàrrega. Aquesta, doncs, s'inicia des de la punta, donant lloc a un efluvi ascendent que surt a buscar l'efluvi descendent (2a fase). El resultat final és la unió entre ambdós i el drenatge del corrent del llamp (fases 3a i 4a) a través del sistema de posta a terra.

El camp elèctric influeix en el desenvolupament del llamp, en dos components simultànis:

· Pel lent creixement del camp en funció de la càrrega espacial localitzada al núvol.

· Pel ràpid creixement del camp associat a l'efluvi descendent que es dirigeix a terra.

Com no és possible controlar l'efluvi descendent, una manera de millorar l'eficàcia d'aquests sistemes és promoure la creació i propagació de l'efluvi ascendent.

El primer parallamps d'aquest tipus que es va utilitzar va ser el parallamps de Franklin, consistent en una punta envoltada d'arestes que augmenten la ionització de l'aire al voltant de la punta central. El radi de protecció del parallamps es calcula aproximadament multiplicant la seva altura per 1,7.

El parallamps actualmente prohibit pels seus efectes contaminants és el radioactiu, en el qual la ionització pretenia obtenir-se mitjançant l'emissió de partícules d'un element radioactiu col·locat a l'extrem del parallamps, efecte que a la pràctica va resultar ser nul.

Un altre tipus utilitzat és el parallamps ionitzant, que funciona bàsicament mitjançant l'augment de la tensió a la punta quan l'ambient està carregat, de forma que es produeixi un increment de l'"efecte corona" (formació de ions al voltant de la punta en forma de corona), que tendeix a augmentar la formació de l'efluvi ascendent.

1.- La utilització d'elements de protecció PROTOTAL a qualsevol instal·lació, no interfereix, ni neutralitza ni contrarresta les proteccions existents anterioriorment, a excepció, està clar, dels parallamps convencionals, que per tractar-se de "captadors provocadors de llamps" s'hauran de retirar doncs entren en contradicció amb el Sistema d'Inhibició, la característica fonamental del qual, és, precisament, la d'evitar la formació del llamps i el seu posterior impacte.

2.- Les característiques pròpies de funcionament fan invulnerables els equips de protecció de PROTOTAL. Concretament, els temps d'activació dels elements de protecció són tan ràpids que en cap cas poden trobar-se en situació de saturació.

IV.2 Conceptes bàsics: transparència (baixíssima resistència de pas) dels aparells.
Els filtres aeris i els filtres de terres PROTOTAL conceptualment són de la mateixa naturalesa, però dimensionats de manera diversa adequada segons la funció a desenvolupar i la seva ubicació.

Aquests filtres estan "by-passats". Això vol dir que en condicions atmosfèriques estacionàries, o sigui, sensa perturbació, entre les puntes del filtre el potencial és 0, i la resistència és pràcticament nul·la (potser unes centèssimes d'ohm, degudes a la pròpia resistència del cable i a les connexions dels borns). Per aquest motiu es considera que el filtre de terres Induc-Control és totalment transparent (R= quasi 0W) a les mesures de comprovació de les preses de terra, actuant adequadament com a derivador dels corrents de fuga indesitjats cap el terra, d'acord amb el que està previst al Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, del Ministerio de Industria y Energía.

IV.3 Potencial d'activació.
En condicions transitòries, o sigui en una perturbació, s'activa a partir d'un cert potencial el qual constitueix el llindar d'activació. A partir d'aquest moment el filtre comença a actuar presentant un efecte de super-conductància o resistència negativa, per tant la intensitat de corrent passa necessàriament pel filtre, no circulant pel cable que en aquest moment és un pas de major resistència, o d'alta impedància.

En el cas de l'Inhibidor, degut a les oscil·lacions del camp elèctric que es produeixen per l'agitació electromagnètica ambiental provocada per un núvol incipient, s'ha dotat el filtre d'un capçal aeri que actúa de condensador d'aquests efectes. Aquest capçal capacitatiu te, entre d'altres funcions, la de garantitzar l'obtenció del llindar d'activació.

IV.4 Màxim potencial que admet el filtre.
A partir d'aquest potencial d'activació, encara que l'ona perturbadora o activadora continuï en progressió, el filtre presenta, per inèrcia, un petit rebot que sobrepassa el potencial d'activació, arribant al seu màxim valor després de només uns 300 a 500 ns.

La resposta del filtre és simple. Es tracta d'una forma d'ona sinussoidal amortiguada l'amplitud de la qual va disminuint de manera exponencial.

IV.5 Temps d'actuació.
Els potencials d'activació a qualsevol dels dos casos s'obtenen amb gran rapidesa (essent el temps màxim de 100 ns, i el mínim despreciable).

Per a comprovar la rapidesa en que les proteccions PROTOTAL comencen a actuar, farem una breu explicació de les proves estàndar tipificades per les normatives més exigents.

Per a qualsevol aparell de protecció, i concretament en el nostre cas pel filtre de la presa de terra Induc-Control, les proves estandaritzades d'aïllament es realitzen amb la curva estàndar 1,25/50 ms en tensió, per a la caiguda directa o quasi directa d'un llamp, o també per una espurna residual del mateix llamp. De fet aquest valor no és més que una proposta extrema d'un fenòmen difícil de quantificar però que es considera que la primera enlluernada no acostuma a encebar-se en menys de 2-3 ms (estimacions per la Llei de Lenz, en el cas modelitzat d'un salt de xispa entre les plaques del condensador que representen respectivament el núvol i la superfície de la terra, i amb un dielèctric atmosfèric d'humitat variable).

Per altre part, les induccions residuals (corrents de derivació, no te sentit parlar de tensions), es consideren amortiguades per dos motius: tant per la seva pròpia naturalesa d'inducció (són induccions sense contacte directe depenent del coeficient d'acoplament) com pels elements resistius de diferent naturalesa (resistius, inductius i capacitatius) que troben al seu pas. En definitiva, les proves d'intensitat estan modelitzades amb l'estàndar 8/20 ms, que te una forma d'ona amb un pic en rampa, amb una fase ascendent, menys pronunciada i una "cua" de l'ona, fase descendent, molt menys "plena" i per tant menys energètica.

Cal destacar que el filtre per a la presa de terra Induc-Control actua bidireccionalment. Això vol dir que és capaç d'absorbir els corrents que puguin ser induïts per la pròpia xarxa de les preses de terra (per exemple un llamp que ha caigut a 100 metres o a 1 Km. de distància i que hagi perturbat determinades capes superficials o subterrànies de la terra amb més o menys qualitat resistiva, i que es transmeti a la instal·lació a través de la presa de terra), o bé pot actuar per un corrent generat per inducció a la pròpia infraestructura de la instal·lació.

El Sistema d'Inhibició de PROTOTAL ha demostrat que la caiguda directa del llamp és un problema que ha passat a la història.

Per si sorgeix el dubte sobre la possibilitat de que un núvol ràpid es situi al damunt de la nostra instal·lació protegida i el seu efecte de creació de camp elèctric sigui més ràpid que el del nostre potencial d'activació, (amb les hipòtesis extremes d'un núvol carregat a un màxim de 40 Culombs i que a 1 Km. de la vertical de la nostra instal·lació no perturba el camp elèctric), direm que la velocitat del núvol tindria que ser 3,6x109 Km./h, el que representa aproximadament de 7 a 8 ordres de magnitud superior a la màxima velocitat dels núvols

V.1 Descripció.
L'Inhibidor conté un capçal aeri soportat per un màstil al que se li acobla un filtre (figura 6). El capçal aeri presenta una placa metàl·lica de forma semiesfèrica, separada d'un altre peça també de forma semiesfèrica, per l'aire, un dielèctric dinàmic especial desenvolupat per PROTOTAL i una peça separadora aïllant orgànica amb una forma discal resistent als agents ambientals atmosfèrics.

V.2 Possibilitats de funcionament.
Podem intuir diferents hipòtesis de funcionament del sistema. Les dues més típiques serien:

1) Que l'Inhibidor sigui bàsicament una capacitat en sèrie amb una resistència en paral·lel amb una inductància. Aquest circuit tan senzill es comportaria com un filtre passa - alts. Degut a que la impedància de la capacitat (Z=1/jwC) està en sèrie, seria la que limitaria l'entrada de corrent al circuit. Com aquesta depén en proporció inversa de la freqüència, únicament deixerà passar el senyal d'alta freqüència.

Per altre banda, pel fet d'estar constituït per un terminal aeri, el sistema hauria de ser sensible a les variacions del camp electromagnètic al seu voltant, comportant-se com una antena receptora (figura 7).

Malgrat que aquestes dues hipòtesis poden semblar certes, no corresponen exactament al funcionament bàsic de l'Inhibidor:

La primera és directament eliminable com a solució a les descàrregues atmosfèriques, degut a que el seu funcionament es basaria en la caiguda directa del llamp sobre el capçal metàl·lic del terminal. Tenint en compte les explicacions donades anteriorment sobre els moderns mètodes de detenció del llamp, la forma semiesfèrica del capçal no seria un bon punt per atraure el traçador. Així, si un llamp es formés prop de l'Inhibidor, seria atret directament per l'estructura del propi edifici.

V.3 Funcionament real de l'Inhibidor.
La base del funcionament real de l'Inhibidor de llamps és molt més senzilla que les solucions possibles enumerades a l'apartat anterior. Està fonamentada en principis d'electrostàtica bàsica i correspón a allò que anomenem tercer estadi de desenvolupament dels parallamps.

El primer estadi s'ha descrit en apartats anteriors. Correspondria a l'atracció del llamp mitjançant l'efecte punta. Una evolució intermitja entre aquest sistema i el sistema proposat per PROTOTAL seria el que anomenem segona fase i estaria basada en un principi oposat: l'enderreriment en la formació del llamp. En lloc d'utilitzar una punta (o unes quantes puntes) com capçal ionitzador, es podria construir un capçal format per moltíssimes puntes per a repartir entre totes elles la càrrega deguda a la presència del núvol. A mesura que el potencial de terra creix, la corona generada en una punta Franklin augmenta i s'expandeix, permetent la formació d'un efluvi ascendent que es trobarà amb el traçador descendent. En canvi, en el cas d'una distribució densa de puntes o una esfera/semiesfera metàl·lica, el potencial necessari per provocar la ionització és molt més gran i quan es genera ho fa de manera repentina, trobant-se amb el traçador. L'avantge d'aquest sistema seria que en funció de l'energia acumulada en alguns casos el núvol podria passar per sobre de la instal·lació sense que tingués temps de formar un llamp (figura 9).

El tercer estadi de desenvolupament correspondria a l'Inhibidor de llamps desenvolupat per PROTOTAL. El seu funcionament està esquematitzat a la figura 8.

Les etapes d'operació són les següents:

1) La càrrega negativa de la base del núvol indueix una càrrega positiva a la terra, que es transmet a través del màstil de l'Inhibidor i carrega positivament (amb càrrega Q1) l'armadura interna del condensador.

2) El dielèctric complexe i dinàmic especial desenvolupat per PROTOTAL existent al condensador, permet que a la part interior de la peça semiesfèrica que l'envolta s'hi indueixi una càrrega igual a la de l'armadura interior però de signe contrari, -Q1 (inducció de càrregues).

3) Com que el conductor armadura exterior inicialment és neutre perquè no està connectat a cap terminal, aquesta càrrega interior negativa produeix una càrrega igual positiva a la part exterior (separació de càrregues), en contacte amb l'aire. Q2=Q1.

4) El xoc de partícules carregades de l'atmòsfera circumdant (negatives) pot influir a la càrrega exterior Q2 sense afectar les altres. Es tracte d'un efecte similar a quan s'uneix un conductor a una font de tensió i després es separen, quedant el conductor carregat.

Així, a mida que augmenta la càrrega al núvol també ho fa la càrrega imatge de la terra i per tant, la del condensador incrementant-se fins un valor màxim determinat per la capacitat del condensador i la tensió de ruptura del dielèctric dinàmic especial.

En produir-se la descàrrega del condensador, Q anul·larà -Q1 i només quedarà la peça semiesfèrica amb càrrega Q2 positiva. En un cas ideal, la càrrega atmosfèrica no influeix al conductor exterior i Q2 roman igual a Q1. Tenim un conductor carregat positivament com punt de partida del procés descrit abans. Així doncs, després de cada descàrrega del condensador la càrrega positiva neta s'incrementa en la mateixa quantitat (Q1), augmentant successivament en funció de la càrrega del núvol (figura 9).

Per un ion negatiu llunyà, aquesta càrrega actúa com si fos puntual i de valor Q2=n·Q1, (on n és el nombre de descàrregues que han tingut lloc al condensador) atraient-lo amb una força proporcional a Q2 i inversament proporcional al quadrat de la distància.

Degut a la forma semiesfèrica del capçal, l'àrea influenciada tindria una forma arrodonida tal com s'esquematitza a la figura 10.

A la figura 11 es pot veure una simulació per ordinador de l'àrea d'influència de l'Inhibidor, i a la figura 12 l'àrea d'influència del mateix Inhibidor complementat amb un altre dels elements de protecció aèria, el que anomenem Corrector o expansor de Camp. Aquestes simulacions no corresponen a cap escala.

Qualsevol particula que es trobi dins de l'àrea influenciada pel capçal i elements correctors afegits i/o accidentals es veurà atreta cap a ella.

Com que les línies de camp no convergeixen en un punt creant un efecte punta sinò que es distribueixen por tot el capçal, es produeix una equidistribució de la càrrega baixant no formant-se mai un canal ionitzat. En un cas extrem es produirien mini-descàrregues distribuïdes al voltant de la superfície de la peça semiesfèrica. D'aquesta manera s'aconseguiria anar descarregant lentament el núvol a un baix nivell energètic, sempre que el radi d'acció sigui suficientment gran. En realitat aquest dispositiu te un caràcter equalitzador de càrrega.

En el cas de que el traçador procedent del núvol es formés, si la seva esfera d'influència entrés a l'àrea protegida per l'Inhibidor donaria lloc a una distribució de mini-descàrregues per tota la superfície. El procés seria exactament el mateix descrit anteriorment.

El procés pot considerar-se a la inversa: el capçal porta una certa càrrega que subministra al traçador per anul·lar la d'aquest (efecte Inhibidor). Aleshores mai es produeix la tornada de la càrrega a partir del terra i per tant, mai la gran intensitat que produeix el llamp.

La situació descrita correspón a un cas ideal en el que la càrrega Q2 no es veu influenciada per l'atmòsfera circundant. En realitat, un ambient humit i ventós pot afavorir la descàrrega parcial de la part externa del capçal. En aquest cas Q2 no augmentaria tan ràpidament, i per tant l'Inhibidor funcionaria exactament igual.

V.4 Descàrrega del condensador.
En el procés de descàrrega del condensador és on entra en joc el dielèctric dinàmic especial del capçal aeri. Això és fonamental, perquè la constant dielèctrica del material determina la capacitat del condensador, i aquesta la càrrega que és capaç d'emmagatzemar.

VI.1 Respecte al terminal aeri.

El resultat final d'aquest estudi de l'Inhibidor de llamps desenvolupat per PROTOTAL demostra la seva efectivitat en quant a la protecció contra el llamp, ja que sempre endarrereix la seva formació gràcies a la forma semiesfèrica de la peça metàl·lica exterior. Aquesta morfologia inhibeix la formació d'efluvis ascendents que vagin a trobar el camí traçat pel llamp en la seva formació, assegurant mitjançant el correcte disseny del terminal aeri, el seu caràcter inhibidor. Descarregant l'atmòsfera circumdant, impideix la possibilitat de la formació del llamp al voltant de l'Inhibidor i la descàrrega descontrolada del núvol.

Tot el que s'ha descrit ha estat en el supòsit d'una càrrega negativa a la base del núvol. És obvi que en el cas de que aquesta càrrega fos positiva, l'Inhibidor funcionaria exactament igual, però a la inversa.

VII. Resum pel lector amb pressa.
Els sistemes de protecció existents contra les descàrregues atmosfèriques es basen en provocar-les mitjançant un dispositiu mal anomenat parallamps, (ja que no els deté sinó tot el contrari, els atrau, potser haurien de dir-se "captallamps"), siguent la seva missió el canalitzar la major part de l'enorme energia instantània produïda per la descàrrega, tractant d'evitar així els greus danys primaris causats als edificis i als seus ocupants de no existir tal dispositiu, però no sempre s'aconsegueix ja que depén de la magnitud de la descàrrega, cadència, condicions i dimensionat del conjunt de la instal·lació del parallamps (resistència elèctrica, traçat de la baixada i de l'estat de la presa de terra, etc.). En canvi no ens poden protegir dels gens despreciables efectes secundaris de la inducció electromagnètica causada per la gran energia que es desenvolupa durant la descàrrega en el propi parallamps, en tots els conductors de les diferents instal·lacions existents, elèctriques, telefòniques, comunicacions, informàtiques, equips electrònics, gas, valles metàliques, etc., ja que els seus efectes imprevisibles poden arribar a considerables distàncies.

PROTOTAL proposa un sistema global de protecció, resultat d'un profund, innovador i actualitzat estudi, dels complexes fenòmens atmosfèrics que intervenen en els processos de les descàrregues elèctriques, aplicant els darrers coneixements multidisciplinars i estudis estadístics, amb l'objectiu d'aconseguir la màxima protecció, seguint el savi principi de la prevenció, que ens ensenya que evitant la causa no apareix l'efecte.

El sistema PROTOTAL consisteix en impedir la formació del camí traçador plàsmic iònic pel que transcòrren les descàrregues atmosfèriques, basant-se en que la formació del camí traçador no és instantània, per tant transcorre un cert temps per la seva completa formació, fent possible que durant aquest temps puguin provocar-se imperceptibles micro descàrregues al camí plàsmic iònic en el seu estat inicial, que eviten la formació del camí traçador final pel que transcorrerien les macro descàrregues de l'energia acumulada a l'atmòsfera, evitant-se el fenòmen que tots coneixem com caiguda del llamp.

Del que s'ha esmentat anteriorment es desprén que el sistema PROTOTAL sí acompleix veritablement amb la funció de parallamps (parar els llamps), aconseguint que no es produeixi el llamp, eliminant la formació del camí traçador pel que es produiria la perillosa descàrrega, de la que resulta difícil predir i quantificar-ne la magnitud.

El sistema PROTOTAL, a més de la màxima protecció primària (evitant la causa), proposa solucions per a minimitzar i eliminar els efects secundaris de les descàrregues externes que es produeixen en arbres, elevacions del terreny, edificis sense protecció, estructures metàl·liques, pals de ciment amb armadura metàl·lica, parallamps convencionals propers, etc., i que ens arriba a través de línies elèctriques de diferents subministraments, preses de terra, línies telefòniques, xarxes informàtiques, tuberies metàl·liques i la pròpia presa de terra.

Està clar que el que s'ha exposat fins ara és una simplificació de la realitat, ja que la descripció detallada de tots els fenòmens que acompanyen les descàrregues atmosfèriques te una gran complexitat, ja descrita anteriorment.

El propòsit del present document és el de facilitar dades comprensibles per a col·laborar amb la persona que ha d'assumir la important responsabilitat d'elegir el sistema de protecció més idòni i eficaç.

Per això posem a la seva disposició el nostre departament tècnic per a col·laborar i orientar a l'instal·lador en les principals regles a seguir per aconseguir la màxima protecció del nou sistema PROTOTAL, ja que les aplicades en d'altres sistemes convencionals, creiem que ja obsolets, no ho són en el nostre, basat en conceptes més innovadors i completament diferents.

Convé assenyalar que cada instal·lació te les seves particularitats en funció de la forma de l'edifici, ubicació del terreny, tipus de béns a protegir, (no és el mateix protegir les instal·lacions d'una estació d'esquí que un camp de generació d'energia eòlica), línies d'alta tensió, torres d'emissió o enllaç radiofònic, magatzems de materials inflamables i/o explosius, centres de comunicacions i un llarg etc. També els graus de protecció que es desitgi o sigui necessari obtenir dependrà de l'adopció de un tipus o altre d'instal·ació.

PROTOTAL posa a la seva disposició el Centre d'Assistència i Estudis al servei d'instal·ladors i empreses que requereixin projectes d'instal·lacions i solucions de problemes específics.