El rayo es uno de los fenómenos naturales más fascinantes y espectaculares de la naturaleza. La potente descarga electrostática que representa ilumina el cielo durante las tormentas eléctricas.
Sin embargo, no hay que olvidar que el rayo impacta sobre la Tierra con gran fuerza, y sin la protección y prevención apropiada puede suponer un importante peligro para las personas, los animales, los edificios y los equipos eléctricos y electrónicos.
No obstante, existen muchos datos interesantes sobre los rayos que a veces se desconocen. Es popularmente conocido que las formas metálicas y puntiagudas atraen al rayo (de ahí que los pararrayos tengan esa forma). Pero, ¿es esto cierto? ¿Qué más sabemos sobre los rayos?
Si hablamos de magnitudes, los rayos alcanzan números realmente llamativos: picos de corriente de 200.000 amperios y decenas de culombios de carga a una tensión de cientos de millones de voltios. Si lo comparamos con los valores domésticos, en una instalación eléctrica solemos tener 250V y corrientes del orden de amperios. Si una corriente de alrededor de un amperio pasara a través del cuerpo humano provocaría quemaduras muy graves y significaría un alto riesgo de muerte. Aunque, hay que tener en cuenta que la onda del rayo es muy rápida, por eso hay personas que logran sobrevivir al impacto de un rayo.
En cuanto a su temperatura, un rayo puede alcanzar 30.000 Kelvin, es decir, puede ser hasta cinco veces superior a la temperatura de la superficie del Sol. Debido a esto, se comprende que cuando una persona sufre el impacto del rayo, los metales que porta consigo lleguen a derretirse.
Tipos de rayos
Según los puntos entre los que se produce el rayo, existe la siguiente clasificación de tipos de rayos:
- Los rayos Nube-Nube son los que van de una nube a otra.
- Los rayos Intra-Nube son los existentes dentro de una misma nube entre zonas con distinta carga.
- Los rayos Nube-Aire son descargas eléctricas hacia la estratosfera.
- Los rayos Nube-Tierra son los que se producen desde una nube hacia el suelo. Este tipo de rayo es del que debemos protegernos por el peligro que representan al impactar contra los seres o estructuras que se encuentran sobre la tierra.
¿Cómo se forma un rayo?
El rayo se forma debido a una electrificación de las nubes. Las diferencias de temperatura en el interior de la nube generan corrientes de aire ascendentes y descendentes. Las pequeñas partículas de granizo y los cristales de hielo son arrastrados por estas corrientes de aire, chocan entre sí y se cargan eléctricamente. A su vez, el viento transporta las partículas con cargas positivas hacia la parte superior de la nube y a las cargas negativas hacia la parte más baja.
Por la influencia de estas cargas, la superficie terrestre debajo de la nube también adquiere carga positiva, lo que genera un campo eléctrico que sigue a la nube.
Debido a que el aire no es buen conductor de la electricidad, la acumulación de cargas debe ser muy grande para que el campo eléctrico sea lo suficientemente fuerte y se pueda formar un rayo. Cuando esto sucede, comienza a crearse un canal de aire ionizado entre la nube y la superficie. Las cargas se atraen mutuamente hasta cerrar el camino y se produce un rápido intercambio entre cargas entre la superficie y la nube. Los elementos metálicos y puntiagudos, si están conectados a tierra, acumulan más carga y por eso se convierten en puntos preferentes de impacto de rayo.
¿Por qué suenan los truenos?
El trueno es el efecto acústico del rayo, que se produce porque el calentamiento del rayo provoca una onda de presión ultrasónica.
Cuando el aire a lo largo del canal del rayo se calienta a tan altas temperaturas, se expande y contrae rápidamente, causando el familiar estallido del trueno. Literalmente, podríamos decir que el rayo rompe el aire a su paso.
¿Es posible que caiga un rayo si no truena?
La respuesta es que no es posible, el trueno es el resultado directo de un rayo. Si vemos un rayo, pero no escuchamos el trueno, es únicamente porque la descarga se encuentra muy lejos.
¿Es posible que caiga un rayo si no llueve?
Aunque de manera frecuente se relaciona la caída de rayos con las tormentas que traen lluvia, puede suceder que no llueva, pero que sí se produzca una tormenta eléctrica sin precipitaciones. Este fenómeno que se conoce como tormenta seca, se produce porque las precipitaciones son poco abundantes y se evaporan antes de aproximarse al suelo.
En ocasiones, las tormentas secas implican un peligro para las personas que se encuentran al aire libre, ya que al no estar lloviendo podrían no tener en cuenta que existe el riesgo de caída de rayo. En este sentido, cabe destacar que muchas de las muertes producidas por impacto de rayos tienen lugar antes de que llegue la tormenta acompañada de lluvia o cuando ha cesado de llover, de nuevo por creerse fuera de peligro. También suponen un gran riesgo de incendios forestales.
¿Dónde caen más rayos y por qué?
Los niveles isoceráunicos indican la frecuencia de caída de rayos en un área geográfica. Un mapa isoceráunico puede indicar los días de tormenta o la densidad de descargas por kilómetro cuadrado y año, y en general se representa con líneas de igual valor, semejantes a las líneas isóbaras que se utilizan en los mapas del tiempo.
Los países con mayor nivel isoceráunico son aquellos que registran temperaturas cálidas y un alto grado de humedad, ya que como hemos visto, las nubes de tormenta (cumulonimbos) se forman por la electrización del agua evaporada. Países como Venezuela, la India, o la República Democrática del Congo presentan un número de caída de rayos muy elevado si lo comparamos con la media mundial, mientras que en los polos la incidencia es mínima.
En este aspecto, algunos estudios apuntan que el calentamiento global y la contaminación podrían tener como consecuencia el aumento de descargas eléctricas.
No podemos controlar la actividad eléctrica en la atmósfera, por lo que es muy importante que se apliquen los sistemas de protección adecuados para garantizar la seguridad de las personas y las infraestructuras. Hoy en día existen sofisticados sistemas de detección de rayos que permiten alertar sobre el riesgo para tomar las medidas preventivas con antelación suficiente.
Daños producidos por rayos:
Los rayos ocasionan importantes daños y pérdidas en todo el mundo, especialmente en aquellas áreas con mayor frecuencia de tormentas eléctricas y durante los meses de verano. Se calcula que diariamente hay unas 2000 tormentas activas y que caen aproximadamente 40 rayos por segundo en la Tierra, lo que supone en total unos 1200 millones de rayos al año. Algunas investigaciones apuntan que se podría estar produciendo un aumento de las tormentas eléctricas a causa del cambio climático y la polución.
El aumento en los costes derivados de la caída de rayos ha provocado la preocupación de las compañías aseguradoras, que han detectado un incremento de las reclamaciones y de los pagos relacionados con las consecuencias de las tormentas eléctricas. Según datos de Insurance Information Institute, las pérdidas aseguradas relacionadas con rayos han aumentado significativamente.
Pérdidas provocadas por rayos en el sector residencial:
Los rayos producen siniestros en estructuras, en la red eléctrica y en equipos en viviendas que no se encuentran protegidas de manera eficaz.
Solo en Estados Unidos, las aseguradoras pagan cada año alrededor de 800 $ millones en daños provocados por rayos en propiedades residenciales. De media cada reclamación supone aproximadamente 7000 $ como compensación por las pérdidas sufridas.
Cada siniestro provocado por un rayo puede generar los siguientes daños que, evidentemente, se convierten en costes que las aseguradoras deben abonar:
- Incendio, con la consecuente intervención de bomberos.
- Desescombro y rehabilitación, en el caso de que el rayo impacte sobre la estructura de la vivienda.
- Rotura de electrodomésticos y otros equipos eléctricos, si tras las sobretensiones provocadas por la caída de un rayo no existe la protección apropiada.
- Alojamiento del asegurado y su familia si tuvieran que abandonar el domicilio por inhabitabilidad temporal.
En los hogares cada vez se utilizan más dispositivos electrónicos que son extremadamente sensibles a las sobretensiones transitorias causadas por la caída de rayos. La manera de proteger estos dispositivos es la instalación de un sistema de pararrayos, una adecuada toma de tierra y protectores contra sobretensiones.
En ocasiones, las aseguradoras rechazan siniestros provocados por rayos argumentando que la avería en equipos eléctricos no se ha producido por una sobretensión inducida por la descarga del rayo. En este sentido, resulta muy práctico disponer de un contador de impactos de rayos que registra el número de impactos de rayo y el momento en el que se han producido. El contador de rayos se instala en la bajante del pararrayos cuando existe una protección externa contra el rayo, pero en el caso de que hubiera sobretensiones transitorias, esta es la mejor solución para poder demostrar las causas reales de la avería eléctrica.
Por otro lado, en algunos países europeos la prima del seguro se reduce considerablemente si existe protección contra el rayo en la vivienda, ya que esta protección ofrece una garantía de que los gastos derivados de siniestros en los seguros de hogar se reducen.
Pérdidas provocadas por rayos en la industria:
En el ámbito de la industria, la descarga de un rayo puede tener consecuencias de mayor gravedad que en un domicilio particular. El impacto de un rayo supone un riesgo para los trabajadores, para los almacenamientos de material inflamable o para los equipos electrónicos, que podrían dañarse por las sobretensiones ocasionadas por la descarga eléctrica.
Por estos motivos, es indispensable la instalación de un sistema de pararrayos eficaz de alta tecnología que garantice una adecuada protección y conduzca la descarga eléctrica hasta el sistema de puesta a tierra de una manera segura. Esta protección es especialmente importante en industrias que se encuentran alejadas de núcleos urbanos, ya que al estar aisladas no se benefician de la protección que pudieran proporcionar otros edificios más altos contiguos.
Además, cuando las industrias cuentan con complejos dispositivos electrónicos que controlan la maquinaria es muy importante el uso de protectores de sobretensiones que protejan de los sobrevoltajes ocasionados por la corriente del rayo en la red eléctrica.
Bomberos y algunas compañías aseguradoras especializadas en seguros industriales exigen que exista protección contra el rayo interna y externa, ya que solo de esta manera se pueden garantizar los requisitos de seguridad. Aunque, cabe destacar, que cada país y cada compañía aseguradora establece sus propias normas.
Por ejemplo, en Francia las industrias peligrosas o que manejan productos inflamables, según recomendación de las compañías aseguradoras, deben instalar un contador de rayos como medida de control.
Los siniestros en las industrias provocados por un rayo pueden tener consecuencias leves o muy graves:
- Accidentes laborales de trabajadores.
- Paradas de producción o de servicios que producen pérdidas económicas.
- Daños eléctricos de equipos electrónicos.
- Pérdida de datos y fallos en las comunicaciones.
- Daños a las infraestructuras.
- Incendios.
En lo que respecta a la empresa asegurada, algunas pérdidas son muy difíciles de calcular en términos económicos y difíciles de demostrar, como pudiera ser la pérdida de datos. Por ello, el mejor seguro es siempre una buena protección.
Si necesita un proyecto de protección contra el rayo, consúltenos, nuestros ingenieros podrán asesorarle.
¿Existe una relación entre la contaminación, el cambio climático y un posible aumento de tormentas eléctricas?
Actualmente, caen sobre la Tierra alrededor de 25 millones de rayos cada año. En relación a la frecuencia de caída de rayos, algunos estudios apuntan que el calor y un aumento de la temperatura tienen una relación con la electrificación de las nubes. De hecho, se conoce que las tormentas eléctricas son más frecuentes durante los meses de verano.
Este razonamiento podría hacernos pensar que, si el cambio climático produce un aumento de las temperaturas a nivel global, se podría producir un aumento de la incidencia de rayos.
Pero, ¿De verdad el calentamiento global podría estar provocando un aumento de la caída de rayos? ¿Existen datos que corroboren la relación entre la polución y los rayos?
Investigaciones recientes apuntan que el número de rayos aumentará en los próximos años.
Torre Eiffel - Protegida con pararrayos France Paratonnerre
A mayor temperatura, mayor frecuencia de rayos: Un grupo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley, liderado por el científico David Romps, ha publicado el resultado de sus investigaciones en la revista Science bajo el título “Projected increase in lightning strikes in the United States due to global warming”. La investigación se llevó a cabo en Estados Unidos, recabando y relacionando los datos ofrecidos por National Lightning Detection Network NLDN (Red Nacional de Rayos de Estados Unidos) durante un año. A raíz del análisis realizado, concluyeron que el número de rayos aumenta alrededor de un 12% por cada grado que incrementa la temperatura global en el aire.
Según los investigadores, si el aumento de las temperaturas continua al ritmo actual, al final del siglo XXI podríamos experimentar un 50% más de rayos que en la actualidad.
Problemas y soluciones para sobretensiones en la red eléctrica
No hay ninguna duda de que existe una tendencia a la domotización de las viviendas y que esta va a seguir aumentando, ya que estas tecnologías implican una importante mejora de la calidad de vida de las personas. Cada vez los edificios y las viviendas disponen de mayor número de dispositivos electrónicos que permiten disfrutar de hogares más confortables y eficientes, por ejemplo: sofisticados sistemas de seguridad, termorregulación, automatizaciones de todo tipo, controles remotos, sistemas de gestión de la energía, numerosos dispositivos interconectados...
Las ventajas que la tendencia Smart Cities supone son claras. Sin embargo, toda la tecnología incorporada a los hogares tiene un único inconveniente que conviene contemplar y al que es necesario hallar solución: los minúsculos componentes electrónicos de cada uno de los dispositivos conectados son muy sensibles a las sobretensiones y se averían con facilidad si no existe la protección adecuada.
Pero este inconveniente no implica que haya que renunciar a los edificios inteligentes. En absoluto, los hogares y ciudades inteligentes contribuyen al ahorro de tiempo en aspectos cotidianos y a crear entornos más saludables. Solo es necesario buscar una solución apropiada y proteger estos dispositivos de manera oportuna para que podamos alargar su vida útil y disfrutar de ellos durante mucho tiempo. Proporcionar una protección eficaz no es difícil si se usan los protectores adecuados.
¿Qué es una sobretensión y cómo un protector evita sobretensiones y daños en los equipos electrónicos de una instalación domótica?
Una sobretensión, también llamada sobrevoltaje, es un pico de tensión que se produce en la red de una instalación eléctrica o de telecomunicaciones. Aunque la red esté protegida con los elementos habituales (magnetotérmicos y diferenciales), existen dos tipos de sobretensiones para los que esa protección no es suficiente:
- Sobretensiones transitorias: las sobretensiones transitorias son picos de voltaje de corta duración. Están causadas principalmente por las descargas eléctricas atmosféricas, es decir, por la caída de rayos sobre la estructura, en las líneas conectadas o en las proximidades al causar un campo electromagnético que induce corrientes transitorias en los equipos.
- Sobretensiones permanentes: las sobretensiones permanentes son de menos intensidad, pero superan la tensión de red durante más tiempo (varios ciclos). Los sobrevoltajes permanentes se producen, por ejemplo, cuando hay una rotura del neutro.
Un protector contra sobretensiones, también conocido como supresor de sobretensiones o supresor de sobrevoltajes, es un dispositivo que evita que las corrientes de gran intensidad se introduzcan en la instalación eléctrica y alcancen a los componentes electrónicos sensibles, que resultarían dañados o incluso destruidos.
Toda instalación eléctrica que quiera proteger de las sobretensiones a los equipos conectados (ya sean electrodomésticos o maquinaria) para que no sufran daños, debe instalar esta protección. Los protectores contra sobretensiones son imprescindibles en una instalación eléctrica para garantizar la seguridad, ya que estas pueden causar cortocircuitos e incendios en la instalación eléctrica. Los protectores contra sobretensiones contribuyen a la seguridad de personas y equipos.
Protectores contra sobretensiones especialmente diseñados para domótica
Es importante que las smart homes cuenten con protección específica contra sobretensiones en el interior de la vivienda.
Protector contra sobretensiones transitorias:
La línea VCL SLIM son protectores de sobrevoltaje de tipo 2, esto es, ofrecen una protección coordinada que soporta los efectos secundarios del rayo dejando una tensión no perjudicial para los equipos más sensibles. Protege las líneas de suministro eléctrico tanto trifásicas como monofásicas.
Los productos de la línea Clamper ofrecen una protección total, que abarca la protección entre fase y neutro, entre fase y fase, y entre fase y tierra. Además, la tensión residual es muy baja, lo que lo convierte en una protección ideal para equipos altamente sensibles como ordenadores, módems, etc.
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