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El rayo
Temido fenómeno meteorológico, asociado desde la antigüedad a la cólera de los dioses, el rayo cae sobre la Tierra a diario, con varios miles de impactos. Causa daños por valor de miles de millones de dólares y accidentes mortales….
F.A.Q.
Preguntas / Respuestas sobre el rayo
¿Quiere saber más sobre el fenómeno? ¿Comprenderlo? Con más de 60 años de experiencia en la protección contra el rayo, podemos aconsejarle.
En determinadas condiciones atmosféricas (humedad, calor, etc.), se forman nubes características de las tormentas eléctricas. Estas enormes masas nubosas, generalmente de tipo cumulonimbo (en forma de yunque), están formadas por gotas de agua en su parte inferior y cristales de hielo en su parte superior.
Bajo el efecto de violentas corrientes ascendentes internas, se produce una separación de las cargas eléctricas de estas partículas de agua, lo que da lugar a una concentración positiva de la parte superior de estas nubes, mientras que su base está cargada negativamente. A veces, en la base negativa se encierra una bolsa de cargas positivas.
Cuando una nube de tormenta se forma sobre el suelo, forma un gran dipolo con el suelo. Bajo la influencia de las cargas negativas de la base de la nube, el ligero campo eléctrico atmosférico que existe permanentemente a nivel del suelo se invierte y aumenta rápidamente hasta alcanzar valores de 10 a 15 kilovoltios por metro. La descarga del suelo es entonces inminente.
La primera fase del rayo es una precarga débilmente luminosa (trazador descendente) que se forma dentro de la nube y avanza a saltos de varias decenas de metros hacia el suelo.
Al mismo tiempo, el campo eléctrico atmosférico a nivel del suelo aumenta a medida que se acerca el trazador descendente. Asistimos entonces a la creación espontánea en la punta de cualquier aspereza (pilón, pararrayos…) de una ionización natural, que se manifiesta en forma de efluvios eléctricos azulados: es el efecto espiga, o efecto Corona, observado en tiempo tormentoso por los marineros en forma de «fuegos de San Elmo», o por los montañeses durante la aparición característica del ruido de las «abejas».
En cuanto el trazador descendente se acerca al suelo, la ionización debida al efecto corona se intensifica, sobre todo en la punta de las asperezas, hasta convertirse en una descarga ascendente: es el trazador ascendente, que se desarrolla en dirección a la nube.
Cuando uno de estos trazadores ascendentes y el trazador descendente se encuentran, se crea un canal conductor que permite el paso de una corriente elevada: es el rayo, caracterizado por un resplandor brillante (relámpago) y un ruido ensordecedor (trueno).
El relámpago puede estar formado por varias descargas sucesivas, separadas por unas centésimas de segundo, que utilizan el mismo canal altamente ionizado.
En climas templados, la inmensa mayoría (alrededor del 90%) de los rayos son descendentes negativos, ya que la base de la nube cargada negativamente descarga hacia el suelo.
Principalmente en invierno, a veces se desarrolla un trazador descendente desde una bolsa positiva en la base de la nube hacia el suelo: se trata de un rayo descendente positivo.
Desde ciertas estructuras elevadas (cima de montaña, torre de telecomunicaciones, edificio alto) ocurre a veces que un trazador ascendente progresa espontáneamente hacia la nube, cuando las condiciones del campo eléctrico lo permiten; el rayo que le sigue se denomina entonces ascendente.
Estas descargas, positivas o más raramente negativas, son generalmente más intensas y por tanto más destructivas que los rayos descendentes.
Se calcula que se producen unos 32 millones de rayos al año, es decir, entre 50 y 100 rayos nube-tierra por segundo.
En 2020, según el Insurance Information Institute, el importe de las reclamaciones por daños solo en Estados Unidos será de 2,1 billones de dólares, un 125% más en un año.
En todo el mundo, sitios como http://www.struckbylightning.org/news/dispIncidentdb.cfm mantienen una base de datos de incidentes causados por este devastador fenómeno meteorológico.
Estos daños son especialmente importantes debido a las características técnicas de los rayos: la corriente eléctrica generada por un rayo es muy intensa (varios miles de amperios). Además, su forma de onda con un tiempo de subida muy corto contribuye a la generación de tensiones extremadamente altas. Así, la tensión generada en un conductor de cobre de 30 x 2 mm (60 mm²) y 50 m de longitud alcanzará hasta 10 MegaVoltios (arcos de retorno según datos normativos de Nivel I).
El fenómeno del rayo no se produce en todas las regiones con la misma intensidad. La aparición de cumulonimbos generadores de tormentas se basa en fuertes variaciones de temperatura entre el suelo (caliente y húmedo) y los estratos más altos de la atmósfera (fríos). Por ello, el fenómeno se concentra en las zonas tropicales y durante los meses de verano en las zonas templadas.
En 2017, los investigadores establecieron que el lugar del mundo con más rayos se encuentra en Venezuela, en el lago Maracaibo.
Durante el verano de 2018, Francia experimentó un fuerte aumento en el número de tormentas eléctricas y rayos (más de 700.000).
El 10 de junio de 2018, se contabilizaron 77.000 rayos en Francia. De enero a septiembre de 2018, el territorio francés solo experimentó 30 días sin que cayera ningún rayo
Los científicos han publicado un estudio en la revista Nature que muestra una relación entre el calentamiento global y la densidad de los rayos. Según este estudio, 1°C más de temperatura media se traduce en un 10% más de tormentas eléctricas.
Otro equipo ha demostrado recientemente una relación entre la densidad de los rayos y la contaminación provocada por el intenso tráfico marítimo en el estrecho de Malaca, en el sudeste asiático. Estudiando los 1.500 millones de rayos registrados entre 2006 y 2015 en esta región y el tráfico marítimo, los investigadores demuestran que la contaminación atmosférica provoca un aumento de la actividad de las tormentas eléctricas. Se trata de una consecuencia poco conocida de la actividad humana sobre el clima.
El rayo representa una fuente interesante de energía renovable, sobre todo para los países emergentes situados en zonas tropicales que sufren muchos rayos.
Hoy en día, sin embargo, no se ha propuesto ninguna solución de recuperación.
Se están realizando estudios para intentar canalizar la corriente hacia un único punto (sobre todo mediante el uso de láseres). La comunidad científica aún no ha propuesto resultados concluyentes.
F.A.Q.
Preguntas / Respuestas sobre la protección contra el rayo y los pararrayos
1753
Invención del pararrayos por Benjamin FRANKLIN. Es el primero en demostrar la naturaleza eléctrica del rayo, gracias al experimento de la «cometa».
Al mismo tiempo, en Francia, DALIBARD confirma esta hipótesis en MARLY, con su experimento de la varilla metálica que se electriza con el tiempo tormentoso;
Jacques de ROMAS llega también a esta conclusión con una cometa, diferente de la de FRANKLIN, por el hecho de que un hilo de cobre se enrolla alrededor de la cuerda que la une al suelo.
Este descubrimiento engendra rápidamente una extraordinaria locura por los pararrayos; se instalan inicialmente en algunas iglesias, luego bastante rápidamente en residencias privadas.
1880
Un físico belga, MELLSENS, recomendó proteger los edificios cubriéndolos con alambres metálicos tendidos en la superficie del edificio, conectados a piquetas en el tejado y a varias tomas de tierra: fue el nacimiento de la jaula de malla.
1914
Primeros intentos de mejorar un pararrayos de pararrayos único por parte del húngaro SZILLARD y el francés DOZERE. Estos trabajos dieron lugar a los pararrayos radiactivos, que utilizan fuentes radiactivas para mantener una ionización permanente alrededor de la punta
1985
Por razones de seguridad pública, la fabricación e instalación de pararrayos radiactivos está prohibida.
Tras varios años de investigación y gracias a un mejor conocimiento de los fenómenos físicos del rayo, se abre una nueva vía: se trata de reforzar la ionización cerca de la punta gracias a un dispositivo eléctrico, autónomo de cualquier fuente de energía. Esta nueva tecnología se denomina «Pararrayos con dispositivo de cebado».
1995
Publicación de la norma francesa NF C 17 102 relativa a la protección contra el rayo mediante pararrayos con dispostitivo de disparo. A continuación, esta norma fue revisada y traducida en más de veinte países que también adoptaron una norma específica para la protección contra el rayo mediante pararrayos con dispositivo de cebado, especialmente en España (UNE 21 186), Portugal (NP 4426), Rumanía (I7), Argentina (IRAM 2426), Turquía, Angola, etc…
2015
El organismo de certificación estadounidense UL (Underwriter Laboratories) ofrece la certificación de pararrayos y la emisión de certificados de conformidad de las instalaciones con la norma NF C 17 102.
2016
La asociación « International Lightning Protection Association » ( www.intlpa.org ) recoge en su sitio web más de 680.000 instalaciones de pararrayos en todo el mundo.
Un sistema de protección contra el rayo consta de cuatro elementos:
