Historia de la Primera Generación de DPS y las Interferencias Electromagnéticas

El invento del pararrayos se atribuye en forma generalizada a Benjamín Franklin, quien el 15 de junio de 1752 consiguió atraer un rayo con una cometa que fabricó, la cual contenía partes metálicas; aunque el sacerdote e inventor checo Prokop Divis ya había montado pararrayos antes de esta fecha. Sólo hasta 1847, cuando el Profesor Joseph Henry propuso una solución parecida a lo que hoy conocemos como vía de chispas, la protección contra rayos se aplicaba solamente a personas y estructuras.

Introducción
Buscando el ocertecnicaen histórico del uso incorrecto de la palabra “pararrayos” para designar un Dispositivo de Protección contra Sobretensión Transitoria (DPS), se encontró un documento, [4], que hacía referencia a la primera vez que aparece el vocablo “lightning arrester”. Dicha palabra aparece en un bosquejo histórico del desarrollo del Telégrafo escrito por Alexander Jones en 1852 [2]. Consultando varios documentos más, se encontró que la primera generación de DPS se ocertecnicainó antes de que las redes de distribución eléctricas de potencia se utilizaran para el alumbrado. Además, se documentaron las primeras manifestaciones de interferencias electromagnéticas en el Telégrafo.

Evolución Histórica de los DPS
Gray y Wheeler, de Inglaterra, ya en 1728, demostraron que la electricidad podía ser llevada a gran distancia.
El Dr. Watson, de Inglaterra, fue el primero en proponer la construcción de un telégrafo eléctrico, en 1747.

El primer sistema eléctrico manejado desde una central fue el Telégrafo. El 24 de mayo de 1844 se construyó la primera línea del Telégrafo Eléctrico en Estados Unidos de América, y se extendió desde Washington DC a Baltimore, aproximadamente 40 millas (64 km), por S.F.B. Morse y asociados; el Congreso concedió una subvención de 30.000.00 dólares para que pudieran ponerlo en operación. La siguiente foto muestra un modelo Morse-Vail (Fig.1).

En 1845 se abrió otra línea entre New York, Philadelphia, y Wilmington, por una empresa constituida como New York and Washington Telegraph Company.

En la primavera de 1846 se abrió una línea desde Albany a Buffalo. Para el 22 de junio esta línea se completó conectando la línea entre New York y Albany.

Las líneas telegráficas presentaron un gran incremento en los años siguientes. A medida que las líneas se extendían por grandes distancias, comenzaron a experimentar anomalías debido a las condiciones meteorológicas, como se describe en los siguientes párrafos. La Fig.2, que data de 1863, muestra a un reparador del servicio telegráfico (pertenece a la Biblioteca del Congreso de EE. UU.)

“Las causas más frecuentes de interrupción de la comunicación telegráfica, en este país, surgen de tormentas y aguanieve en invierno; y de las tormentas eléctricas de verano «. [2], pág. 94.

Fig.2 reparador del servicio telegráfico

“Se cree que la interrupción de la electricidad atmosférica se puede prevenir extendiendo un cable en la parte superior de los postes a lo largo de toda la línea, con conexiones a tierra, en intervalos adecuados, lo que conduciría la electricidad atmosférica a la tierra y dejaría los otros cables debajo de él, libre de interrupciones”. [2], pág. 94.

“El superintendente de la línea de Washington y Nueva Orleans descubrió mientras estaba en el sur, durante el clima cálido del verano, que por más despejada que fuera la atmósfera, que, a medida que el sol saliera y avanzara hacia el cenit, el cable más alto de los dos empleados se pondría fuera de lugar por la influencia de la electricidad atmosférica. Luego invirtió los cables, colocando el cable inferior en la parte superior y el otro debajo, y sin embargo descubrió que este cable inferior funcionaría, mientras que el superior estaba interrumpido. Este hecho nos ha sugerido que, si se entregara un cable superior a la electricidad atmosférica, con conexiones a tierra, todo lo que hay debajo estaría libre de interrupciones por esta causa”. [2], pág. 95.

Los dos últimos párrafos evidencian que estaban proponiendo el uso de lo que hoy conocemos como el cable de guarda en la transmisión eléctrica de potencia. En un intento de evaluar el desempeño del servicio telegráfico, en el año 1850 se pidió “Información estadística y de otro tipo con respecto a las operaciones de varias líneas principales” en el acápite 13 dice: “¿Son frecuentes las interrupciones derivadas de la electricidad atmosférica?” [2], pág. 101.

La respuesta a la pregunta anterior fue: “Las interrupciones de la electricidad atmosférica se han reducido considerablemente en los últimos tiempos, y se espera con seguridad que, en un día no lejano, se superen por completo. Uno de los medios utilizados en la actualidad es colocar un “lightning arrester” cerca del instrumento de registro. Este “arrester” está formado por un pequeño globo de vidrio, rodeado por un semicírculo de pequeños puntos, como agujas, que se acercan bastante a la bola. Estos puntos llevan el rayo a la tierra antes de que llegue al instrumento, provocando una interrupción momentánea. La disminución de las interrupciones por tormentas eléctricas se ha reducido en un treinta por ciento, por este medio solamente” [2], pág. 107.

En el párrafo anterior es la primera vez que aparece en la bibliografía de la protección contra rayos la palabra “lightning arrester”, lo cual se considera la causa de la confusión de lo que hoy, erróneamente, le llaman “apartarrayos” o “pararrayos” a lo que debe ser “Dispositivo de Protección contra Sobretensión Transitoria” (SPD). Otro término que desapareció de la literatura técnica fue TVSS.

En un libro de patentes donde se agrupan estos dispositivos, en la Subclase-30 titulada: “Lightning Arresters: Devices for Protecting Telegraph Apparatus from Lightning” [6], se engloban las 8 patentes al respecto. De las 8 patentes que aparecen solo las dos primeras no utilizan el término “lihgtning arrester”.

A continuación, se presenta una línea de tiempo de las soluciones propuestas y patentadas en EE. UU.
1) Patente 13,389 de John N. Gamewell del 7 de agosto de 1855, la primera concedida en EE. UU.
2) Patente 25,939 de Edmund F. Barnes del 1 de noviembre de 1859.
3) Patente 29,533 de David S.F. Ways del 7 de agosto de 1860.
4) Patente 43,265 de George A. Stearns del 21 de julio de 1864.
5) Patente 2,043 (Reedición) de George A. Stearns del 1 de agosto de 1865.
6) Patente 68,407 de Arthur Barbarin del 3 de septiembre de 1867.
7) Patente 70,203 de William H. Hall del 29 de octubre de 1867.
8) Patente 240,901 de John L. Finn del 3 de mayo de 1881.

Como se puede deducir, las 8 patentes se registraron en un periodo de 26 años (1855-1881), esto da una idea del desafío que imponía la “electricidad atmosférica” a los telegrafistas y su afán en la búsqueda de soluciones.

De manera pues, que los telegrafistas se enfrentaron al fenómeno, prácticamente, desde el comienzo del tendido del Telégrafo Eléctrico. Dado que los Telégrafos de las diferentes empresas, inevitablemente, estaban interconectados, las experiencias de los inconvenientes con la “electricidad atmosférica” se compartían colectivamente, dando lugar a un mejor conocimiento de los efectos del rayo.

Algo interesante de aclarar es que, en 1885, Elihu Thomson patentó el primer dispositivo para ser usado en sistemas de distribución eléctrica de potencia. En consecuencia, la costumbre de llamar erróneamente “pararrayos” a los DPS, probablemente, tuviera su ocertecnicaen debido a que la madurez del desarrollo del telégrafo coincidiera con la época temprana de la distribución eléctrica de potencia.

Efectos de la Aurora Boreal sobre el Telégrafo
Otros hechos interesantes de resaltar y que marcan el ocertecnicaen de la observación de las primeras interferencias electromagnéticas debido a las auroras en el telégrafo, fueron documentados en 1850 y 1851.

“La misteriosa influencia de la aurora boreal en las líneas telegráficas se ha notado en este país, y también por los servidores de observación en Europa; entre los cuales estaba M. Matteucci, quien notó sus efectos sobre el aparato de la línea de telégrafo eléctrico entre Ravenna y Pisa, en noviembre de 1850. El siguiente extracto del Philadelphia Ledger (un diario) se refiere a los efectos de una aurora, observados en septiembre de 1851. Estos hechos prueban la verdad de la teoría ocertecnicainal del Dr. Franklin, que la aurora boreal es idéntica a la naturaleza de la electricidad, o es, en realidad, simplemente una manifestación eléctrica: “La aurora boreal, visible la noche del miércoles y el jueves pasado, fue la exposición más brillante y notable de este tipo que se ha observado aquí durante años, y estuvo acompañada de algunos fenómenos muy singulares. El miércoles por la mañana se manifestó una apariencia inusual de electricidad atmosférica en todas las líneas telegráficas que irradiaban desde Filadelfia, este, oeste y sur, que continuó más o menos hasta el jueves por la noche. A veces había una corriente poderosa sobre los cables, sostenida durante minutos, luego disminuía a cero y la corriente de las baterías dejaba de tener efecto sobre el imán. No llegaba en impulsos rápidos y destellos, como es el caso durante las tormentas, sino que emitía una chispa constante durante segundos e incluso minutos. Durante este tiempo el clima fue frío y notablemente despejado. El mismo efecto se notó en otras ciudades. En Boston, se dice, había suficiente electricidad para suministrar los cables del telégrafo sin utilizar las baterías» [2] pág. 157 y 158.

Lo anterior constituye una evidencia documentada de las interferencias electromagnéticas en sistemas eléctricos con ocertecnicaen en las tormentas solares.

Esa experiencia se repetiría en dos eventos sucesivos uno el 28 de agosto y otro el 2 septiembre de 1859, donde una significativa porción de las 125.000 millas (200.000 km) de líneas telegráficas fueron afectadas, dejando algunas inservibles por más de 8 horas. Estas auroras boreales llegaron a ser vistas en Colombia. En una época más reciente, otra tormenta solar ocurrió a mediados de marzo de 1989, provocando un apagón de 9 horas en el sistema de transmisión eléctrica Hidro-Quebec, Canadá.

Conclusiones
En el tramo histórico tecnológico recorrido para la elaboración de este documento, se identificaron varias prácticas que se conservan hasta el día de hoy, salvando la distancia en tiempo y las nuevas tecnologías (bajo las regulaciones de normas de instalación y pruebas estandarizadas de dispositivos), se puede afirmar lo siguiente.

1) Las tecnologías de DPS aparecen por primera vez en la historia durante el periodo 1855-1881, motivadas por mantener el buen funcionamiento del Telégrafo Eléctrico, que era afectado por las descargas eléctricas atmosféricas.
2) Alrededor de 1852, se propone por primera vez utilizar un alambre en la parte superior de los postes del tendido eléctrico del Telégrafo poniéndolo a tierra a intervalos determinados, a fin de proteger los conductores contra impactos directos de rayo. Dicho concepto describe lo que hoy llamamos apantallamiento, que, si bien en aquellos tiempos no se contaba con el conocimiento de hoy, constituyó un concepto correcto.
3) Los relatos de las interrupciones del telégrafo debido a tormentas eléctricas, constituyen las primeras evidencias de las Interferencias Electromagnéticas, debido a esa causa.
4) 4)Los relatos relacionados con la corriente inducida en los alambres del telégrafo asociados a la observación de la Aurora Boreal localizan en el tiempo las primeras pruebas documentadas de Interferencias Electromagnéticas debido a estas causas.
5) Hoy en día se tienen diversas tecnologías de DPS, como, por ejemplo: Vías

Fuente: http://www.mundoelectrico.com/index.php/component/k2/item/972-historia-de-la-primera-generacion-de-dps-y-las-interferencias-electromagneticas

de chispa, varistores, descargadores a gas, diodos.