Cómo se forman los rayos. Orígenes y tipos.
Los rayos son un fenómeno natural que consiste en descargas atmosféricas que pueden producirse durante la actividad de las tormentas eléctricas.
Durante las tormentas eléctricas, se produce una separación de cargas de polaridad opuesta dentro de las nubes, normalmente en las nubes cumulonimbos, que son nubes de desarrollo vertical que se generan en condiciones atmosféricas inestables.
La formación de cargas en el extremo de la nube se produce por la fricción de partículas de hielo y agua, puestas en movimiento por corrientes ascendentes de aire caliente dentro de la nube.
La descarga se produce cuando la intensidad del campo eléctrico supera el valor de rigidez dieléctrica (el valor límite del campo eléctrico) del aire, que, en el caso de aire limpio y seco, equivale a 30 kV/cm.
Durante la actividad de una tormenta eléctrica, debido a la humedad y al polvo atmosférico presentes, la rigidez dieléctrica del aire se reduce a pocos kV/cm, lo que facilita la descarga.
Podemos identificar tres categorías de rayos:
- Rayo nube-nube: cuando la descarga ocurre entre dos nubes cercanas;
- Rayo intranube: cuando la descarga ocurre dentro de la misma nube;
- Rayo nube-tierra: cuando la descarga ocurre entre el suelo y la nube, independientemente del origen, es decir, tanto si es un rayo ascendente o descendente.
Los rayos nube-tierra son los más peligrosos y de los que hay que protegerse, ya que tienen un mayor impacto sobre las personas y , en general, sobre las actividades humanas.
El rayo y su potencia
Los rayos pueden alcanzar potencias muy elevadas:
- Hasta 33 000 °C de calor (equivalente a casi 5 veces el calor del sol);
- Una potencia instantánea de 750 megavatios;
- Tensión de hasta 15 gigavoltios (equivalente a 40 000 veces la generada por una central eléctrica).
A lo largo de un año, caen en el mundo unos 2 000 000 de rayos. La superficie terrestre recibe descargas atmosféricas unas 100 veces por segundo, es decir, unas 8,6 millones de veces al día.
En términos de densidad de rayos, los tres países con mayor impacto de rayos en los últimos 10 años en Europa Occidental son Italia, Suiza y Francia.
Solo en Italia caen alrededor de 1 000 000 de rayos al año.
Por tanto, es bastante probable presenciar rayos en persona al menos una vez al año.
Son datos sorprendentes si se tiene en cuenta hasta qué punto, incluso hoy en día, se subestima el peligro y la frecuencia con la que pueden producirse estos fenómenos.
Protege a las personas y los bienes de los daños causados por los rayos y las sobretensiones con los sistemas de protección activa de Euthalia.
Cómo se genera una descarga de rayo y cómo puede «volver»
El mecanismo por el que se genera la descarga se manifiesta en dos tiempos:
durante el primero, una descarga,
conocida como «guía» o «líder» , consiste en una carga negativa débil e invisible que va desde la nube hacia el suelo en zigzag, avanzando a una velocidad de unos 8000 km/s. Cuando esta descarga se aproxima a unos 50/100 metros del suelo, desde este último se genera una descarga de retorno positiva que se dirige hacia arriba.
Cuando las dos descargas se encuentran, se genera una estela luminosa de relámpagos entre el cielo y la tierra, el circuito se cierra y a lo largo de esta estela una corriente eléctrica muy intensa asciende hacia la nube a una velocidad estimada de unos 46 000 km/s.
Los rayos de la categoría nube-tierra que pueden generarse pueden ser de dos tipos:
- rayos descendentes, que siguen la trayectoria nube-tierra con una descarga líder con carga positiva que sale de la nube y otra con carga negativa que asciende desde el suelo.
- rayos ascendentes, que se propagan desde el suelo hacia la nube y se originan generalmente en estructuras de gran altura (al menos 80 metros) en las que, en presencia de nubes de tormenta, se crean campos eléctricos intensos capaces de superar la rigidez dieléctrica del aire circundante. El canal del rayo ascendente tiene un mecanismo de formación similar al del rayo descendente: se desarrolla hacia arriba y alcanza cientos e incluso miles de metros de altura.
Protege a las personas y los bienes de los daños causados por los rayos y las sobretensiones con los sistemas de protección activa de Euthalia.
Peligros y daños causados por los rayos
Los fenómenos más frecuentes son los rayos descendentes, que a su vez pueden clasificarse en función del objetivo alcanzado:
- Impacto directo sobre la estructura;
- Impacto cercano a la estructura (indirecto);
- Impacto directo sobre las líneas entrantes;
- Impacto cercano a las líneas entrantes (indirecto).
Cada uno de estos tipos de impacto de rayo es peligroso para las vidas humanas y las estructuras (objetos e instalaciones), ya que puede causar daños tales como:
daños a seres vivos por electrocución, incendios, explosiones, efectos químicos, destrucción mecánica y otros daños materiales, averías, fallos y rotura de instalaciones eléctricas y equipos electrónicos debido a sobretensiones.
Los daños causados en el interior de la estructura alcanzada o cerca de ella también pueden afectar al entorno y a las estructuras circundantes, generando más fallos o pérdidas.
Por estos motivos, es imprescindible tomar medidas de protección contra el fenómeno del rayo confiando en expertos capaces de valorar cuáles son las más adecuadas mediante una evaluación del riesgo de impacto de rayo de la estructura y un correcto dimensionamiento del sistema de protección, elaborado en función de las características específicas del inmueble a proteger.
Euthalia pone a disposición de particulares, empresas y estudios de diseño una oficina técnica con una amplia experiencia en la realización y actualización del documento de evaluación del riesgo de impacto de rayo.
Llámanos al 0332 280041 para recibir toda la información.
¿Cuándo es necesaria la protección contra las descargas atmosféricas?
Como ya hemos visto, el impacto del rayo puede dar lugar a diferentes tipos de daños que pueden causar averías, pero a menudo también pérdidas.
Estas últimas pueden ser muy diferentes. Según el tipo de estructura, su uso y el material con el que se haya construido, pueden identificarse cuatro tipos de pérdidas:
L1 – Pérdida de vidas humanas (lesiones o muerte de personas); L2 – Pérdida de servicio al público;
L3 – Pérdida de patrimonio cultural;
L4 – Pérdida de valor económico.
Las normas internacionales (IEC 62305), basándose en las definiciones anteriores, permiten calcular un valor R de RIESGO que mide la probabilidad de que el edificio analizado sea alcanzado y sufra la descarga eléctrica de un rayo.
Los componentes de riesgo Rx se calculan con la siguiente ecuación:
Rx = Nx *Px *Lx
donde:
Nx representa el número de sucesos peligrosos;
Px representa la probabilidad de daño;
Lx representa la pérdida, es decir, la evaluación cuantitativa del daño;
La comparación del riesgo R identificado mediante este análisis con el riesgo aceptable RT (definido por la norma IEC 62305-2), proporciona información sobre los requisitos y la dimensión de las medidas de protección contra el rayo.
Un sistema de protección contra rayos tiene la misión de proteger los edificios contra los impactos de rayo directos e indirectos.
Los sistemas de protección activa contra el rayo y las sobretensiones de Euthalia, con tecnología Ingelva srl, «trabajan» para reducir el valor de Px, es decir, la probabilidad de ser alcanzados sin atraer el rayo. No son pararrayos pasivos, sino sistemas de prevención «activa».
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El enfoque preventivo de nuestra tecnología permite intervenir en las causas que originan los rayos, evitando así su formación.