EL hombre vs el Rayo ¿Cómo hacer para no sufrir lesiones proveniente por un rayo?

Imágenes ilustradas

Construcción de un SIPRA

Descarga Eléctrica

Lesiones ocasionadas por un rayo

El rayo es una poderosa descarga electrostática natural producida durante una tormenta eléctrica; generando un "pulso electromagnético". La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque. La electricidad (corriente eléctrica) que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del rayo; es decir, el trueno. Los rayos se encuentran en Estado plasmático. La probabilidad de ser alcanzado por un rayo es de 1 en 2.320.000. En promedio, un rayo mide 1 1/2 Km y el más extenso fue registrado en Texas y alcanzó los 190 Km de longitud. Un rayo puede alcanzar los 200.000 Km/H. Es 5 veces más caliente que la superficie del Sol. Su potencia es 1000 millones de volts. Toda la energía de todo tipo que consume el planeta en 7 años se encuentra contenida en un rayo. Cada año se registran 16 millones de tormentas con rayos. Generalmente, los rayos son producidos por partículas positivas por la tierra y negativas a partir de nubes de desarrollo vertical llamadas cumulonimbos. Cuando un cumulonimbo alcanza la tropopausa, las cargas positivas de la nube atraen a las cargas negativas, causando un relámpago o rayo. Esto produce un efecto de ida y vuelta; se refiere a que al subir las partículas instantáneamente regresan causando la visión de que los rayos bajan. La carga eléctrica que puede generar un rayo es de 1.21 gigawatts (1 millardo de watts), pudiendo generar un reacción similar a la reacción nuclear.

Cuando se forman nubes densas en una tormenta, debido a los movimientos de grandes masas de aire y de agua, en el interior de la nube se crean zonas con cargas positivas y cargas negativas. Entre estas zonas existen grandes diferencias de potencial, al igual que entre la nube y la superficie de la Tierra (en ocasiones estas diferencias potencial pueden llegar a los 100 millones de voltios). Debido a ello se producen descargas eléctricas a las que llamamos rayos, que van acompañados de liberación de energía en forma luminosa y en forma de sonido (el trueno). Hay rayos que se forman por descargas entre zonas de una misma nube, con cargas de distinto signo, entre dos nubes o entre la nube y la superficie terrestre.

¿Por qué se produce la luz? Debido a la gran diferencia de potencial se producen descargas de electrones desde la zona negativa a la zona positiva, lo que a su vez produce una ionización del aire. El aire se vuelve conductor cuando los electrones y los átomos ionizados se mueven con rapidez, lo que hace que a su vez choquen con otros átomos dando lugar a nuevas ionizaciones. la luz emitida corresponde a la energía desprendida cuando los átomos ionizados y los electrones se recombinan de nuevo.

Una predescarga (trazado descendente) se inicia a partir de la base de una nube. El trazador progresa escalonadamente hacia el suelo por saltos sucesivos (velocidad media de 0,15 m/s) Al acercarse al suelo, genera un crecimiento importante del campo eléctrico a la vertical del trazador descendente (dardo). Este aumento del campo eléctrico, crea unos efluvios a partir del suelo, personas o estructuras. Cuando se alcanza el umbral de ionización del aire (30 Kv/m) se rompe el dieléctrico del aire y pueden transformarse en descargas ascendentes. El efluvio más cercano y que avanza más rápido se une al trazador descendente, estableciéndose un canal ionizado. Ascensión de las cargas de polaridad contrarias al suelo (return stroke) hacia la nube: fenómeno luminoso. En el espacio de 0,2 a 1 segundo, se pueden intercambiar varios arcos en retorno, con una velocidad de propagación del orden de 100 m/s. El trazador descendente avanza escalonadamente por mpulsos en la 1ª fase y de un solo golpe en las fases

sucesivas Límite de la ionización del aire = 30 kV/m

Al darse este fenómeno natural de descarga eléctrica nos hallamos frente a un tormenta eléctrica, cuyos elementos más característicos son:

Rayo: Es la descarga electroestática propiamente dicha que se genera en las nubes cumulonimbo.

Relámpago: Es el resplandor visible del rayo, la enorme cantidad de energía que se descarga lo hace en forma de luz.

Trueno: Es el sonido provocado por la onda de choque que causa la descarga eléctrica.

Durante las tormentas eléctricas se pueden observar tres tipos de relámpagos, que se dan entre dos polos eléctricos.

1. Rayo nube-tierra: Es uno de los más comunes, la descarga eléctrica comienza en la nube y desciende hasta terminar en la tierra.

2. Rayo tierra-nube: Mucho más raro, pero posible, puede darse el caso inverso, donde el rayo se origina en un polo negativo de la tierra para descargarse en una nube con carga positiva.

3. Rayo entre/intra nubes: El relámpago más común que vemos es el que se desata entre nubes vecinas, o incluso dentro de la misma nube, a la que muchas veces vemos centellear sin mostrar los rayos que se desatan dentro de ella, entre los sectores con cargas eléctricas opuestas.

El rayo es un fenómeno meteorológico que genera severos efectos térmicos, eléctricos y mecánicos, en función de su energía durante la descarga. Se conocen rayos con trayectoria ascendente y descendente, que varían de valor en función de la actividad tormentosa y su situación geográfica. Los valores de corriente que pueden aparecer en un solo rayo, oscilan entre 5.000 y 350.000 amperios, siendo la media de 50.000 amperios. Las temporadas de tormentas, son cada vez más amplias durante el año apareciendo incluso en invierno, y su distribución geográfica es muy variable. La elevada intensidad de un rayo puede provocar paro cardíaco o respiratorio por electrocución de un ser vivo, debido al paso de la corriente de descarga. El impacto directo de un rayo provoca daños en las estructuras (edificios, antenas telecomunicaciones, industrias,...). El impacto de un rayo disipa calor por el efecto Joule y por tanto, puede llegar a provocar incendios. El cambio climático es uno de los mayores causantes del aumento de la actividad de tormentas y del aumento de la densidad de rayos, y por defecto de la aparición de tantos accidentes en instalaciones protegidas con pararrayos en punta. El aumento de la actividad solar incrementa la actividad eléctrica de la atmósfera, generando inesperadas tormentas electromagnéticas y termodinámicas que no aparecen en los modelos climáticos, ni en las previsiones. Esta actividad eléctrica es, entre otros fenómenos meteorológicos conocidos, otro detonante del aumento de la actividad de rayos nube tierra o tierra nube.

Un Sistema de conducción del rayo a tierra es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando el aire para excitar, llamar y conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones. Este artilugio fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin. Este primer pararrayos se conoce como "pararrayos Franklin", en homenaje a su inventor.

Según la NASA las tormentas solares tendrán su máximo previsto para el año 2012. El Secretario General de la Organización Meteorológica Mundial 2010 (OMM 2010), Michel Jarraud, instó a la comunidad internacional a actuar con urgencia para poner fin al cambio climático. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), varios organismos nacionales e internacionales han formulado directrices que establecen límites para la exposición a campos electromagnéticos (CEM) en el trabajo y en los lugares de residencia, en este sentido, estas directrices afectan directamente a las instalaciones de pararrayos, ya que ponen en peligro la continuidad de la industria y la salud de las personas en el trabajo.

Restos de un árbol de Eucaliptus golpeado por un rayo.

Un sistema de protección contra el rayo tiene 4 objetivos básicos: 1.- Capturar el rayo. 2.- Conducir la corriente de rayo de forma segura a tierra. 3.- Disipar la corriente del rayo en tierra. 4.- Proteger contra los efectos secundarios del rayo.

En las figuras se puede observar, las recomendaciones para montar un buen SIPRA: 1. Terminal Franklin 2. Pararrayo 3. Bajante

4. Conductor puesto a tierra 5. Puente equipotencial 6. Conectores mecánicos 7. Unión Neutro-Tierra en ACOMETIDA 8. Contrapeso 9. Anillo de la torre

• Los conductores de bajada son distribuidos a lo largo del perímetro de la edificación, de acuerdo con el nivel de protección, con preferencia para las esquinas principales.

• En edificaciones encima de 20

metros de altura, los conductores de bajadas entre dos anillos intermediarios horizontales deben tener el mismo tamaño que los conductores de captación, debido a la presencia de descargas laterales.

• Para minimizar los daños estéticos en las fachadas y en los niveles de las terrazas, se pueden utilizar conductores chatos de cobre.

• Una malla de aterramiento debe ser

hecha con cabos de cobre desnudos de #50mm² a 0,5m de profundidad en el suelo, interconectando todas las bajadas.

• Los electrodos de aterramiento tipo

copperweld deben tener una alta capa (254 micrones). Los electrodos de baja capa no son permitidos.

• Las conexiones enterradas deben

ser de preferencia con soldadura exotérmica. Si fueran usados conectores de ahogo, debe instalarse una caja de inspección sólo para protección y manutención del conector. Varilla Copperweld

• Las ecualizaciones de potencias deben ser ejecutadas en el nivel del suelo y a cada 20 metros de altura, donde son interconectadas todas las mallas de aterramiento, bien como todas las plumadas metálicas, además de la propia estructura de la edificación.

• Las cañerías de gas con protección catódica no pueden ser vinculados directamente. En

este caso se debe instalar un DPS tipo centellador. • Hay que recordar que el cobre es el mejor conductor de energía y tiene un papel

fundamental en la instalación de los pararrayos que protegen el patrimonio de su vida.