Dónde caen los rayos?-Nota recomendada

Los mapas de rayos son una herramienta fundamental de prevención y planificación de cualquier nación. Si bien en nuestro país no siempre se les han dado la importancia que se merecen, actualmente se están realizando unos nuevos mapas que, a diferencia de los anteriores, están trazados a partir de datos recabados por una red mundial de estaciones meteorológicas.

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Tener conocimiento acer­ca de cómo es el proceso de las descargas eléctricas atmosféricas así como de las zonas más propen­sas a la caída de rayos, permite el diseño óptimo de las medidas y sistemas de protección adecuados para seres vivos y bienes mate­riales. En este sentido, los mapas ceráunicos, es decir, aquellos mapas geográficos que determinan el nivel de caída de rayos, son una herramienta fundamental para la seguridad y la planificación de cualquier nación.
“Estos mapas deben tenerse en cuenta, por ejemplo, al diseñar una red de líneas de alta tensión, al instalar radares y antenas de comunicación”, explica la geofísica Gabriela Nicora, quien además es investigadora del CONICET en el CITEDEF (Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa, perteneciente al Ministerio de Defensa) y trabaja en la elaboración de nuevos mapas de rayos en el marco de su te­sis doctoral en la Universidad Nacional de La Plata.
Orígenes de una herra­mienta de prevención
Horacio Torres Sánchez, profesor titular de la Facultad de Ingeniería de la Universi­dad Nacional de Colombia, en un artí­culo titulado ¿Qué rayos sabemos?, se remonta a los orígenes de lo hoy conocemos como mapas ceráunicos. La historia comienza varios siglos an­tes de Cristo, en la cultura Caldea de Babilonia donde se desarrolló un sistema de predicción del clima que incluía el conteo de truenos. Posteriormente, en la Europa medieval se rescató esta práctica y se crearon, basándose en regis­tros históricos de truenos oídos, calendarios de truenos que fueron usados para hacer predicciones climáticas.
Muchos años más tarde, en 1873, el Comité Meteorológico Internacional adoptó una unidad que denominó “día con trueno oído” y hacia finales del siglo XIX se co­menzaron a elaborar mapas donde, mediante líneas isoceráunicas, se conectaban sitios en los cuales el primer trueno de una tormenta era oído.
Así, los primeros mapas se trazaron a partir de los datos de días tormentosos basados en observaciones humanas y permitieron la primera comparación cuantitativa de ocurrencia de tormentas en diferentes regiones y du­rante diversas épocas.
Mapas ceráunicos en la Argentina

Densidades ceraúnicas continentales de Argentina estimadas para el período climatológico
1971/1980 según los datos del Servicio Meteorológico Nacional.
Fuente: Revista Ingeniería Eléctrica, abril 2006

Los primeros mapas de rayos del territorio nacional fueron realizados y publicados en la década del 80. Uno de los responsables de su trazado fue el ingeniero electricista Juan Carlos Arcioni, quien comenta que “previamente, se habían hecho en la Universidad Nacional de La Plata unos mapas localizados que se extendían solo a la provincia de Buenos Aires, pero presentaban una serie de desconexiones y agu­jeros. Entonces, pensamos desde la empresa SEGBA S.A., donde yo trabajaba, que valía la pena que ese trabajo que se había hecho para la provincia de Buenos Aires se extendiera a todo el país”.
Así, los mapas fueron trazados a partir de la base de datos del Servicio Meteorológico Nacional (SMN). En aquel entonces, el SMN poseía más de 80 estaciones de medición repartidas por todo el territorio nacional, especialmente en los aeropuertos.
“En esas estaciones había un observador que cuando escuchaba un trueno hacía una marquita en un cuaderno -relata la geofísica Gabriela Nicora-, aún hoy este sigue siendo un método muy importante y se sigue usando para hacer estadísticas”.
El ingeniero Arcioni también destaca que “en ese momento las mediciones eran de un alcance de aproximadamente 10 mil metros. Y en las bases de datos había estadísticas de la década del 70 y del 80. Tenían toda la informa­ción meteorológica (temperatura, presión, vientos, lluvia y rayos) ma­ravillosamente bien estudiada y en base a eso se hicieron los primeros mapas, que fueron trazados todos a mano”.
De esta manera, Arcioni y su equipo trazaron en los mapas curvas de niveles isoceraúnicos anuales promedios y las densida­des ceraúnicas para los períodos 1971/80 y 1981/90.
¿Y qué paso luego? ¿Por qué se dejaron de hacer estos ma­pas? El ingeniero Jorge Giménez, jefe del Laboratorio de Ensayo de Seguridad Eléctrica de CITEDEF, comentó que “el problema fue que muchas estaciones meteorológicas fueron abandonadas durante la década de 1990”. Arcioni agregó además que “el SMN sólo llevaba un registro de los días con tormentas eléctricas, pero no se trazaban los mapas”.
Al respecto, el ingeniero Giménez aclaró que en Argentina no hubo ni hay “un plan nacional para trazar mapas ceraúnicos como tienen otros países” y citó el caso de Brasil y de Colombia, actualmente los dos países más avanzados en Sudamérica en la materia.
“Brasil posee la tercera red de detección de rayos más im­portante en el mundo y la primera para países tropicales. Además, cada dos años celebra un congreso internacional dedicado al problema del rayo. Colombia, por su parte, es un país que tiene una actividad ceraúnica muy intensa. Ellos tienen muy bien zonificadas las distintas regiones. Ambos países hicieron una inversión muy importante para la obtención de rayos a tierra, al igual que otras naciones como Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, Alemania, Italia y Suiza, donde históricamente y con conti­nuidad se realizaron los estudios más importantes. Nosotros, en cambio, empezamos con métodos más humildes”.
Nuevos mapas de rayos para el país
Luego de años de inactividad, los mapas ceraúnicos vuelven a ser una realidad para la Argentina. Actualmente, la geofísica Gabriela Nicora es la única persona en el país encargada de trazar nuevos mapas en el marco de su tesis doctoral en la Universidad Nacional de La Plata. Y lo hace a través de una tecnología no utilizada común­mente para esta tarea.

Mapas ceraúnicos estacionales
trazados por la geofísica Gabriela
Nicora. De izquiera a derecha,
los mapas ceraúnicos de la Argentina
correspondiente a las
estaciones de primavera, verano,
otoño e invierno

Para realizarlos, Nicora –quien es dirigida en su tesis por los investigadores Rodrigo Bürgesser y Edgardo Ávila de la Universidad Nacional de Córdoba– comenzó a relevar datos de la World Wide Lightning Location Network, una red de estaciones meteorológicas perteneciente a la Universidad de Washington que cuenta con más de 50 estaciones esparcidas por todo el mundo.
“Estas estaciones están formadas por una antena con un amplificador y un GPS, y pueden captar una onda de baja frecuencia”, comenta Nicora. “Cuando se genera un rayo, se libera e irradia al espacio mucha energía de amplio rango en el espectro electro­magnético. Y también se emite una onda muy larga, de baja frecuencia, que tiene la característica de poder viajar largas distancias. Justamen­te, esas son las ondas que detec­tan las estaciones”, detalla.
“Al ser la Tierra redonda y debido al largo recorrido de estas ondas, una misma señal puede ser captada por distintas estacio­nes –describe la geofísica- y eso a nosotros nos sirve porque, cuanta mayor redundancia de datos haya, menor margen de error”.
Además, al pertenecer a una red internacional, estas estaciones recaban datos homo­géneos y de calidad similar, lo que permite confeccionar mapas con mayor aproximación y detalle que los anteriores, que se realizaban a partir de datos obtenidos por un observador meteorológico.
Con los datos recaba­dos hasta el momento, Nicora confeccionó un mapa general de niveles ceraúnicos para el período 2005-2011 y cuatro estacionales. Al respecto la geofísica comenta que “las mayores cantidades de rayos se registran en la época de verano y primavera en tres grandes focos: la región mesopotámica; la zona central, San Luís y Córdoba; y en Tucumán y Salta”.
Por otra parte, “en invierno casi no hay rayos, tanto en la patagonia como en la puna. Por ejemplo, en Tucumán y Salta la probabilidad de rayos desciende casi a cero, es muy baja. Mientras que la zona central del país tiene alta densidad de rayos”, afirma.
Con respecto a la zona patagónica, Nicora asegura que en épocas pasadas la actividad ceraúnica era muy baja y se está acrecentando. “Especialmente, en toda la zona costera se puede apreciar claramente cómo cambia el nivel ceraúnico por la latitud. Teóricamente, más allá de cierta latitud, no se espera que haya acti­vidad porque no hay nubes convec­tivas, que tienen más que ver con el clima subtropical. Por ejemplo, en la Antartida no hay rayos. Pero ya se empieza a ver actividad en latitudes muy altas, por ejemplo en Río Gallegos, que era algo que no se daba. Pero para sacar conclu­siones sobre estos fenómenos hay que realizar mediciones durante 10 años”.
¿Y a qué pueden deberse esos cambios? “Hay ciertos facto­res meteorológicos que hacen que estén cambiando las circulaciones generales de la atmósfera. Estas se van más hacia el polo. O sea, zonas de convección que estaban antes a los 60º se están corriendo unos pocos grados. Es un cambio muy sutil pero que produce varia­ciones”, responde Nicora.
El ingeniero Arcioni, que estuvo trabajando muchos años en la zona patagónica, suma otro argumento. Para él, el aumento en la actividad ceraúnica “se debe a los embalses de las centrales hidroeléctricas. En todas esas zonas se agregaron espejos de agua. Donde antes había piedra ahora hay agua y el agua ioniza el aire. Es un principio básico de la física. Entonces, yo lo atribuyo a la obra del hombre. Antes casi no había actividad: caía un rayo por kilómetro cuadrado en un año. Ahora caen cinco”.
Para planificar y prevenir
“El rayo, además de ser natural y necesario porque completa un circuito eléctrico atmosférico, produce una destrucción muy grande”, aseguró la geofísica Nicora. “Las pérdidas materiales son muy importantes. Y esto es algo fundamental a tener en cuenta cuando se planean cosas como la radarización del país, la instalación de las líneas de electricidad y mu­chas otras cuestiones de planifica­ción que se refieren a la seguridad nacional. Y es importante dar un ‘marco de seguridad’ teniendo en cuenta estos datos”.

De izq a derecha: El ingeniero Juan Carlos Arcioni, pionero en el trazado de mapas ceraúnicos en el país,
el ingeniero Jorge Giménez y la geofísica Gabriela Nicora.

Ese marco de seguridad al que la geofísica se refiere co­mienza, ni más ni menos, que con un mapa ceraúnico. El ingeniero Giménez, también coincide en este aspecto, ya que “todo proyecto de protección contra el rayo comienza a ser serio cuando se tiene un mapa serio. Este permite conocer y saber qué es lo que hay que hacer en cada zona”.
Para ahondar más en la cuestión, el ingeniero Giménez, citó como ejemplo el proceso de radarización que está llevando adelante el país, el cual implica un costo muy elevado. “Por diversas razones, en el norte argentino, principalmente en el litoral, se van a instalar muchos radares. Si uno observa en los mapas ceraúnicos, en esas zonas la probabilidad de caída de rayos por año y por kilómetro cuadrado son las más intensas. Entonces, si se colocan radares sin tenerlo en cuenta, sin utilizar las protecciones adecua­das, estos equipos se podrían ver seriamente afectados por caídas de rayos a tierra. Y, en caso de que se averíen y salgan de servicio, tienen un costo de reparación altísimo, aparte de poner en riesgo otras cuestiones de seguridad y defen­sa”.
Con este ejemplo, Giménez deja en claro porqué en Argentina a la meteorología se le debería dar mayor importancia, al igual que se la concibe en otras partes del mundo. “En otros países, por ejemplo en Estados Unidos, los mapas de este tipo son financiados por el Departamento de Comercio”.
Al respecto Nicora agrega que en Argentina “hay lugares que, con muy poca distancia, el riesgo de que caiga o no un rayo cambia mucho. Son lugares que, por ejemplo, están a una distancia de 200 kilómetros, y muchas veces la decisión de instalar un radar se toma sin tener en cuenta paráme­tros meteorológicos”.
Para finalizar, los especia­listas también destacaron la impor­tancia del conocimiento de la varia­ción temporal de los parámetros del rayo, lo que influye en el diseño, el mantenimiento y la operación de los sistemas de protección. Si un diseño de protección contra rayos se realiza, por ejemplo, para un año determinado, es posible que unos años más tarde este mismo diseño pueda estar técnicamente sub o sobre dimensionado. Enton­ces, al conocerse el comportamien­to anual de una zona determinada, es posible ir ajustando la protección y evitar fallas técni­cas en el futuro.§
Pararrayos: ¿Sí?, ¿No?, ¿Dónde?, ¿Cómo?
Los pararrayos instalados en los edificios cumplen la función de interceptar los rayos desde las nubes tormentosas hacia el edificio, conduciendo las corrientes eléctricas desde los captores aéreos, pasando por las ba­jadas, hasta llegar al sistema de puesta a tierra de la estructura. Así, este sistema logra dispersar esas corrientes en el suelo.
Sin embargo, el ingeniero Juan Carlos Arcioni comenta que “generalmente ponemos cuatro, cinco o diez pararrayos creyendo que vamos a obligar al rayo a caer ahí. Pero, estamos insta­lando protecciones sin saber, en realidad, qué riesgo conllevan o sin tener en cuenta si crean condiciones para que el rayo caiga donde ellas no están. Eso se estudia aplicando la ingenie­ría, pero después aparece el problema de los costos porque el gasto para hacer protección es muy grande. Y, lamentablemente, se termina no haciendo nada”.
Según Arcioni, “actualmente, el 95% de los problemas son de tipo electromagnético”. Cuando no se tienen las protecciones apropia­das, las ondas electromagnéticas generadas por los rayos intervienen en las instalaciones eléctri­cas, quemando televisores, equipos electrónicos y todo lo que encuentran a su paso, incluso salas de terapia intensiva. En casi todos los casos, los rayos se conducen a tierra a través del hormi­gón armando y terminan quemando todos los electrodomésticos y toda la instalación eléctrica del edificio si se omitió la instalación de los aparatos de protección interna (descargadores, etc.). Incluso, hay casos trágicos de, por ejemplo, personas que levantan el tubo telefónico justo en el momento en que entra una sobretensión, lo que les produce la muerte. “Hay que tener en cuenta que cuando se produce la ionización del aire todo se vuelve conductor, hasta los cables que están aislados”, asegura Arcioni.
De esta manera, los especialistas afir­man que se necesita un profesional capacitado para diseñar e instalar los pararrayos, los cuales deben colocarse de acuerdo a las normas esta­blecidas, cumpliendo con las leyes de la física y la electromagnética, y, sobre todo, haciendo los mantenimientos correspondientes.
Según Nicora, “lo más importante del pararrayos es su ubicación en el edificio o estructura y la puesta a tierra porque en algún lugar tiene que descargar su energía eléctrica. Si el pararrayo no tiene buena puesta a tierra, el rayo va ahí pero en algún lado tiene que descargar y por eso, termina quemando todos los equipos eléctri­cos de un edificio. Hay buenas maneras de conducir, pero a la vez hay que chequear esas protecciones. En algunos casos, no se puede dejar el pararrayos tal cual como cuando se construyó el edificio. Es necesa­rio hacer inspeccio­nes visuales e inspecciones completas en forma periódica: cada uno o dos años”.



Publicada en Mi club tecnológico.