Contribuciones a la verificación y mejora de la compatibilidad electromagnética de los telescopios de gran tamaño del observatorio Cherenkov Telescope Array Norte

  1. Martínez Vilchez, Oibar
Dirigida por:
  1. José Miguel Miranda Pantoja Director

Universidad de defensa: Universidad Complutense de Madrid

Fecha de defensa: 09 de julio de 2021

Tribunal:
  1. Sagrario Muñoz San Martín Presidenta
  2. Luis Ángel Tejedor Álvarez Secretario
  3. Jose Manuel Yebras Rivera Vocal
  4. Ignacio Vegas Azcarate Vocal
  5. Teodoro Bernardino Santos Vocal
Departamento:
  1. Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica

Tipo: Tesis

Resumen

En esta tesis se presentan distintas aportaciones realizadas con el objetivo de analizar y mejorar la compatibilidad electromagnética de los Telescopios Cherenkov Large Size Telescopes (LST) del Observatorio Cherenkov Telescope Array Norte (CTA-N), situado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos (ORM) en la isla de La Palma en España. Este observatorio cuenta en la actualidad con un LST ya construido, el LST1. A esta labor, se ha contribuido elaborando protocolos de compatibilidad electromagnética y realizando diversas tareas y estudios experimentales en coordinación con el resto de los grupos de la Colaboración CTA. Se han realizado simulaciones por el método de elementos finitos y verificaciones experimentales de las mejoras al sistema de tierras del LST1, propuestas por empresas locales en base a la norma UNE 21186, como fue la instalación de una estructura de pata de ganso que pretendía disminuir la resistencia de puesta a tierra. Además, se ha participado en dos de las tres campañas de medida de la resistividad eléctrica del emplazamiento del LST1, así como de los emplazamientos de otros telescopios que están por construir. Como resultado de estas medidas se descubrió una capa de resistividad eléctrica muy elevada en la localización del futuro telescopio LST3, de más de 10k?·m. Mediante el método de elementos finitos, se ha podido predecir que la instalación de este telescopio con un sistema de tierra equivalente al construido para el LST1 daría lugar a resistencias de tierra que comprometerían seriamente el funcionamiento del telescopio y la seguridad de sus componentes. Se ha detectado asimismo una capa profunda en este mismo emplazamiento de una resistividad considerablemente más baja. Estos hallazgos ayudarán a diseñar los sistemas de tierra de esos futuros telescopios. Se ha desarrollado un plan de control de carga estática. Este plan abarca no sólo el observatorio, sino también los laboratorios de diseño que se han implicado en la construcción del telescopio LST1. Como parte de la implementación de este plan se han realizado visitas de supervisión a los laboratorios de diseño más relevantes, incluyendo los laboratorios de los grupos pertenecientes al Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos de Tokio (ICRR), la Universidad de Kioto, la Universidad de Zúrich y la Universidad de Ginebra. Asimismo, se han llevado a cabo medidas en tiempo real de la carga estática acumulada en los contenedores que alojan los ordenadores y la instrumentación de control del telescopio LST1, en conjunto con el seguimiento de los niveles de humedad relativa. También se ha aportado al proyecto la documentación interna pertinente relativa a este plan. Por otra parte, se ha contribuido a diversas mejoras que han permitido optimizar el sistema de protección contra descargas atmosféricas. Este sistema fue desarrollado por una empresa alemana a partir del método de la esfera rodante y en base a los requerimientos de máximo nivel de protección fijados por el estándar EN 62305-3. Las puntas captadoras fueron integradas en la estructura del telescopio, implementándose un sistema de doble camino de conductores de bajada a tierra. Se han realizado verificaciones de equipotencialidad eléctrica de las distintas partes conductoras que conforman el LST1, a partir de las cuales se han ofrecido soluciones para mejorar las debilidades detectadas. Por último, se ha participado en los ensayos de algunos de los subsistemas críticos realizando medidas de carga estática y emisiones conducidas sobre el actuador responsable del movimiento de los espejos. Además, se han hecho medidas in situ de las emisiones radiadas del LST1 procedentes de los módulos Xbee que se encargan de la comunicación entre los distintos actuadores y los sistemas de control del telescopio y se ha valorado su impacto en el entorno electromagnético.