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Atmosféricas
El creciente empleo de equipos eléctricos y electrónicos en los
sectores residenciales, comerciales e industriales, ha hecho
que el tema de las descargas atmosféricas tome mayor
importancia en la sociedad, más teniendo en cuenta que en el
planeta se producen aproximadamente unas dos mil
tormentas diarias y en cada segundo cien rayos, que afectan
significativamente estos dispositivos.
Las nubes
Son agrupaciones de gotas de vapor de agua suspendidas en el aire, que cuando
llegan a un punto extremo en su proceso de condensación, no pueden sostenerse y
caen en forma de lluvia, nieve o granizo. Se encuentran en un sector de la atmósfera
conocido como troposfera y pueden ser de diversas formas, colores y tamaños.
Tipos fundamentales de nubes
Estratiformes: Son planas y de poco espesor, debido a corrientes de elevación de
aire muy débiles. Se forman en las capas bajas de la troposfera, también son
conocidas como estratos.
Cirriformes: Creadas por cristales de vapor de agua; tienen forma filamentosa muy
tenue. Se forman en las capas más altas de la troposfera, también se denominan cirros.
Cumuliformes: Son planas en su parte inferior y presentan cúpulas en la superior,
debido a fuertes elevaciones de aire. Se forman en la zona intermedia de la
troposfera y se conocen también como cúmulos. Los cumulonimbos, llamados
comúnmente nimbos o nubes de tormenta, son de tonos oscuros y producen las
precipitaciones y tormentas.
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Las nubes son elementos eléctricamente neutros; en su mayoría tienen en la zona
inferior densidad de carga negativa y en la superior positiva, debido al movimiento
que producen las corrientes de aire sobre las gotas de vapor cargadas.
Distribución convencional
de cargas en las nubes. Se
observan cargas negativas
en la parte inferior y
positivas en la superior.
La distribución de la carga negativa en la parte inferior de la nube hace que por
polarización la región de tierra que se encuentra debajo aparezca con carga
positiva. La diferencia del potencial eléctrico que se produce entre la zona superior y
la inferior de la nube, o entre la inferior de la nube y la tierra, puede ser tan elevada
que puede llegar a los diez mil voltios.
La existencia de tanta energía busca liberarse lo que hace que el aire, que
normalmente es aislante, permita pasar el exceso de carga negativa, produciéndose
el fenómeno del rayo o relámpago. Este valor de tensión de ruptura varía con las
condiciones atmosféricas, viéndose favorecida por la humedad ambiental.
Tipos de fenómenos eléctricos atmosféricos
Rayo intra nube: Ocurre entre centros de carga opuestos dentro de la misma nube
de tormenta, es la que se presenta con mayor frecuencia.
Rayo entre nubes: Sucede entre centros de carga en dos nubes diferentes; la
descarga recorre el espacio que hay entre ellas, que puede llegar a ser de veinte
kilómetros.
Rayo nube - tierra: Es el más dañino y peligroso aunque por fortuna no es el más
común. La mayoría se originan cerca de la parte negativa de la nube y liberan esta
carga negativa hacia la tierra. A continuación encontrará una descripción de este
fenómeno.
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En su camino para llegar al suelo, el rayo sigue un trayecto sinuoso, buscando
siempre la mínima resistencia. El vapor de agua en la atmósfera facilita el tránsito de
la descarga.
En su recorrido el rayo calienta el aire a temperaturas cercanas a los 30.000 °C, algo
más que la temperatura de la superficie del sol, haciéndolo estallar, produciendo el
sonido que conocemos como trueno. Además conduce una corriente de unos
20.000 Amperios, que en ocasiones puede alcanzar valores de hasta 200.000
Amperios, mientras que la energía media total de la descarga es de unos 15.000
Joules, equivalente a una explosión de cinco kilos de dinamita.
La enorme cantidad de energía que libera un rayo hace que sus mayores efectos
sean los incendios y electrocuciones debido a impactos directos, pero no son
menos importantes los efectos interferentes en equipos eléctricos y electrónicos,
como pulsos electromagnéticos, carga electrostática, sobrevoltajes transitorios,
corrientes de tierra, etc.
Existen más de quince parámetros relacionados con las descargas eléctricas
atmosféricas. Los más relevantes son:
Nivel ceráunico: Número de días del año en los que se presentan rayos o como
mínimo truenos en una región. En algunas zonas del planeta puede llegar hasta
trescientos.
Densidad de rayos a tierra DRT: Número de rayos a tierra por kilómetro cuadrado
al año. Es un parámetro complementario al nivel ceráunico, que permite cuantificar
la incidencia de rayos en la zona.
La magnitud de destrucción ocasionada por un rayo es producto de la combinación
de localización geográfica, estructura geológica del suelo y situación topográfica.
Los sistemas de los equipos localizados en alta montaña tienen mayor probabilidad
de sufrir daños por rayos que aquellos situados en los valles.
Las condiciones eléctricas del terreno son fundamentales; en aquellas zonas en que
la conductividad de la tierra es mala, la corriente del rayo puede seguir los cursos del
agua y cables eléctricos. Los repetidores de TV, radio y celulares, así como los
ferrocarriles de montaña y teleféricos, son algunas de las instalaciones de mayor
riesgo, a menudo proporcionan el mejor camino de conducción entre el pico de una
montaña y el suelo del valle.