Red Colombiana de Localicación de rayos LINET (2016)_01.pdf

Innovación Tecnológica en Predicción de Rayos
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RED COLOMBIANA DE DETECCIÓN TOTAL
DE RAYOS - LINET
FICHA TÉCNICA
Junio de 2016

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RED COLOMBIANA DE DETECCIÓN TOTAL
DE RAYOS - LINET
CLASE II
(EN50536, IEC62793)
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN...................................................................................................................................................3
2 LA TECNOLOGÍA LINET DE CONFORMIDAD CON ESTÁNDARES INTERNACIONALES................................3
3 REFERENCIAS DE SERVICIOS METEOROLÓGICOS Y CENTROS DE INVESTIGACIÓN EN EL MUNDO.....6
4 RED COLOMBIANA DE DETECCIÓN TOTAL DE RAYOS – LINET....................................................................9
5 ESQUEMA GENERAL DE MANEJO DE INFORMACIÓN ..................................................................................10
6 DATOS SUMINISTRADOS..................................................................................................................................11
7 DESEMPEÑO......................................................................................................................................................12
7.1 LÍNEA BASE ENTRE SENSORES.............................................................................................................12
7.2 UPTIME DE LOS SENSORES ...................................................................................................................13
7.3 EFICIENCIA DE DETECCIÓN (DE) PARA RAYOS NUBE-TIERRA (CG) .................................................14
7.3.1 MODELACIÓN DE EFICIENCIA DE DETECCIÓN (CG)........................................................................14
7.3.2 VALIDACIÓN DE LA EFICIENCIA DE DETECCIÓN (CG) CON DATOS HISTÓRICOS......................17
7.4 EFICIENCIA DE DETECCIÓN (DE) PARA RAYOS INTRANUBE (IC) ......................................................18
7.5 PRECISIÓN EN LA LOCALIZACIÓN (Location Accuracy).........................................................................20
7.6 COBERTURA POR POBLACIÓN...............................................................................................................22
7.7 COMPARACIÓN CON EVENTOS GROUND TRUTH................................................................................24
8 VALIDACIÓN MEDIANTE COMPARACIONES CON OTROS SISTEMAS DE DETECCIÓN.............................39
8.1 COMPARACIÓN DE LINET Y OTRAS REDES CON SISTEMAS DE REFERENCIA................................42
9 PARÁMETROS DEL RAYO EN COLOMBIA.......................................................................................................47
10 ALGUNAS REDES LINET EN OTROS LUGARES DEL MUNDO.......................................................................48
11 REFERENCIAS ...................................................................................................................................................50

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1 INTRODUCCIÓN
Mediante un Convenio entre el HIMAT y la Universidad Nacional de Colombia realizado en 1989, se construyó el
primer mapa de Niveles Ceráunicos de Colombia, publicado en 1990. El trabajo recibió como reconocimiento el
premio nacional de ICEL (Instituto Colombiano de Energía Eléctrica) [15]
En 1997 se instaló la primera red de detección de rayos en Colombia, bajo el liderazgo del grupo PAAS de la
Universidad Nacional, la cual estaba en capacidad de detectar rayos nube-tierra (CG, por sus siglas en inglés: Cloud
to Ground). Entre 1997 y 2001 la red fue conocida como RECMA y se componía de 6 sensores LPATS [1],
posteriormente fue actualizada con sensores LS7001, con los mismos 6 sensores y hoy se conoce como SID [2].
Éste sistema es actualmente operado por la empresa ISA.
La RECMA aportó los datos iniciales para comenzar la investigación de parámetros del rayo en Colombia y
representaba una de las pocas redes de localización de rayos en países tropicales. La principal prestación de la red
estaba dada por una cobertura importante, con su zona de mayor eficiencia de detección que cubría la zona de
mayor actividad de rayos de Colombia (Magdalena Medio), mientras que las limitaciones estaban dadas por una baja
sensibilidad, lo que generaba que no fuera posible detectar rayos de corrientes inferiores a 10 kA, factor que influía a
su vez en una eficiencia de detección de rayos reducida, y adicionalmente no podía realizar la detección de rayos
intranube.
Con base en dicha red se hizo la primera caracterización de parámetros del rayo en Colombia. Younes [1] (2002)
presentó una descripción de los principales parámetros como son la Densidad de Descargas a Tierra, Polaridad,
Multiplicidad y Amplitud de la Corriente. Cómo uno de los principales resultados se encontró que la Densidad de
Descargas a Tierra reportada en Colombia alcanzaba valores máximos de 34 rayos/km2año, valor mayor al de los
referentes internacionales que se tenían en el momento.
En 2011, Keraunos (empresa spin-off derivada del grupo PAAS) instaló en Colombia una nueva red de detección de
rayos, pero en este caso con capacidad de realizar “Detección Total de Rayos”, es decir detectando tanto rayos
nube-tierra (CG, por sus siglas en inglés: Cloud-to-ground) como intranube (IC, por sus siglas en inglés: Intracloud),
con alta eficiencia de detección y precisión de localización. Por las características tecnológicas asociadas con la
detección eficiente de actividad “Total de Rayos” (En inglés: Total Lightning), ésta nueva red permite implementar
herramientas y algoritmos para realizar, además de la localización de rayos, la detección temprana o nowcasting de
tormentas eléctricas.
2 LA TECNOLOGÍA LINET DE CONFORMIDAD CON ESTÁNDARES INTERNACIONALES
Los sensores que componen la red son de tecnología LINET, introducida en 2004 por Betz et al [6] con una técnica
de detección basada en el método Time Of Arrival - TOA (el cual únicamente podía ser usado para la localización de
rayos nube-tierra), adaptada para la detección de rayos intranube lo que dio lugar a una versión 3D del método
(Patente estadounidense US7.672.783B2/2010). Detalles del proceso de desarrollo científico realizado en la
Universidad de Múnich y que condujo a la formación de la empresa spin-off Nowcast GmbH, se encuentran en las
referencias del DLR (Centro Aeroespacial Alemán) y DWD (Servicio Meteorológico Alemán), en el Anexo B.
La tecnología LINET pertenece a la Clase II de acuerdo con las normas EN50536 e IEC62793, la cual está definida
como: “detectores Clase II detectan rayos IC y CG (fases 2 a 4)”. La Figura 2-1 muestra la Certificación de
Conformidad emitida por el organismo oficial de certificación Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH, mientras
que la Figura 2-2 muestra el objeto de la evaluación extraído del Reporte de Evaluación de Conformidad del ente de

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certificación (los documentos completos con su traducción al español se encuentran en el Anexo A). Como se
observa, la tecnología LINET cuenta con la evaluación de conformidad en cumplimiento de las normas EN50536 e
IEC62793.
Figura 2-1 Certificado de Conformidad para la tecnología LINET emitido por el organismo acreditado de certificación
Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH (Anexo A).

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Figura 2-2 Apartes correspondientes al “Criterios de Evaluación” y “Objeto de la Evaluación” tomados del documento:
Evaluation Report. Lightning Detection System “LINET”. Report No. 75741, Rev1, 2015/07/30 de la Evaluación de
Conformidad, pg 3 (Documento completo en el Anexo A).
Como se observa en la Figura 2-2, los criterios de evaluación usados corresponden al cumplimiento de las normas:
 IEC 62793
 IEC 61400-22
 EN 50536
Así mismo, el alcance de la Certificación de Conformidad por su parte comprende:
 Integridad de la documentación.
 La función y lógica de los equipos eléctricos (e.j. Eficiencia de Detección, Precisión de Localización).
 Clasificación del sistema de detección de rayos (clase II; TOA).
 Veracidad de la información y su concordancia con los esquemas y los criterios de evaluación.
 Protección contra sobretensiones causadas por el impulso electromagnético del rayo.
El desempeño de la tecnología LINET ha sido ampliamente estudiado en diferentes investigaciones a lo largo del
mundo, cuyos resultados han sido publicados en artículos internacionales [6-8] y en reportes de centros de

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investigación y servicios meteorológicos [6-8]. En el Anexo B se incluyen los estudios más relevantes en los que se
incluyen comparaciones con otras tecnologías.
3 REFERENCIAS DE SERVICIOS METEOROLÓGICOS Y CENTROS DE INVESTIGACIÓN EN EL MUNDO
El Anexo B contiene los documentos originales junto con la traducción al español de una serie de certificaciones,
referencias y manifestaciones de satisfacción de Servicios Meteorológicos, Universidades, Institutos y Centros de
Investigación en diferentes partes del mundo que dan fe del desempeño de la tecnología LINET. Los documentos
adjuntos fueron tomados de procesos de contratación pública realizados en diferentes países. Las certificaciones
adjuntas provienen de:
 DRL: Centro Aeroespacial Alemán
 Fuerzas Armadas de Alemania, Grupo de Meteorología
 DWD: Servicio Meteorológico Alemán
 ISAC: Instituto de Ciencias Atmosféricas y Clima, Consejo Nacional de Investigación, Italia
 Universidad de Mississippi, Departamento de Física y Astronomía, Estados Unidos
 Meteogroup, Holanda
 SHMU: Instituto Hidrometeorológico de Eslovaquia
 ZAMG: Instituto Central de Meteorología y Geodinámica, Austria
 METEOCAT: Servicio Meteorológico de Cataluña
 OMSZ: Servicio Meteorológico de Hungría
 DHZ: Servicio Hidrológico y Meteorológico de Croacia
 IMGW: Instituto Polaco de Meteorología y Manejo del Agua
 Grupo Skymax Technologies, Kazajistán
 KML Technology, Thailandia
 Allianz
 Gamesa, parques de generación eólica en todo el mundo.
 Fulgura S.L., España
Del Anexo B se extraen algunas de las principales referencias:
DRL (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) Centro Aeroespacial Alemán
“El Instituto de Física de la Atmósfera (IPA) de DRL está enfocado en la investigación de los procesos químicos y
físicos de la tropósfera y la baja estratósfera…
…En 2004 IPA compró una red completa de detección de rayos de nowcast GmbH, la cual fue actualizada en 2011.
La red (LINET) exhibe muchas características que sirven a DRL en sus campañas científicas continuas en todo el
mundo. Tanto la eficiencia de detección particular como la alta precisión de localización son esenciales para estudios
científicos de alta calidad. Además, la identificación de descargas intranube con el reporte de la altura de emisión
(propiedad 3D) es única y no está disponible de otro modo. DRL ha instalado y usado ésta red en Brasil, Australia,
África y Europa. En el momento, la red está siendo instalada nuevamente en Brasil y se espera seguir con otras
campañas.
La red es fácilmente instalada en un tiempo extremadamente corto y entra en operación inmediatamente. No han
ocurrido fallas. La basta cantidad de datos ha sido analizada por varios científicos y se han logrado numerosas

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publicaciones en donde los datos de rayos juegan un rol importante. DRL está altamente satisfecho con la técnica de
nowcast y puede recomendar a LINET como la red más avanzada de detección de rayos.”
Prof. Dr. Ulrich Schumann
Instituto de Física de la Atmósfera
Centro Aeroespacial Alemán
Diciembre, 2011
ISAC (Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima, Unità Operativa di Roma):
“… Hemos encontrado que los datos de LINET están en capacidad de suministrar una fracción sustancial de rayos
intranube, no disponible en otros sistemas en Italia. De hecho, LINET es la única red habilitada para realizar medidas
de actividad total de rayos sobre grandes áreas de tal forma que las tormentas pueden ser seguidas al moverse
sobre grandes distancias. Más aún, los sensores LINET trabajan sin problemas después de tres años de su
instalación inicial, operan con costos moderados y no requieren esfuerzos particulares de servicio…”
Alberto Mugnai
Director de Investigación & Jefe de la División de Observaciones de la Tierra
Instituto de Ciencias Atmosféricas y Clima (ISAC)
Consejo Nacional Italiano de Investigación (CNR)
Octubre, 2008
IMGW: Instituto Polaco de Meteorología y Manejo del Agua:
“…Comparaciones han sido realizadas entre los datos de la red de nowcast y la red de VHF que IMGW opera en
Polonia para la detección total de rayos (sistema tipo SAFIR). De acuerdo a las evaluaciones actuales, los datos de
nowcast GmbH pueden ser efectivamente usados para la detección y reporte de actividad total de rayos…”
Roman Skapski
Director Adjunto para
Servicio de observación y medición Hidrológica y Meteorológica, Polonia
Septiembre, 2008
Universidad de Mississippi, Departamento de Física y Astronomía:
“De nuestra serie de datos de descargas nube-tierra observadas con una cámara de video de alta velocidad, junto
con cuatro antenas de variación de campo eléctrico y siete estaciones LINET en Florida, en julio de 2010, hemos
identificado definitivamente 33 descargas de retorno. El sistema LINET detectó todas excepto dos de estas 33
descargas de retorno; las dos que no fueron identificadas fueron débiles (con un cambio de campo eléctrico pequeño

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comparado con las otras descargas de retorno) y tampoco fueron detectadas por otros dos sistemas de detección
CG operando al mismo tiempo. De las 31 descargas de retorno detectadas por LINET sólo una fue mal clasificada
como una descarga intranube (i.e. su altura no fue al nivel del suelo) después del procesamiento total de datos por
parte de Nowcast. Con base en nuestro análisis de datos independiente, nuestros datos indican que LINET identificó
correctamente más de 95% (30 de 31) de las descargas de retorno nube-tierra, por tanto la clasificación de
descargas funciona con un error inferior a 5%. Esperamos que estos resultados, junto con análisis de datos
adicionales, aparezcan en una posterior publicación”
Dr. Maribeth Stolzenburg, Research Associate Professor,
Dr. Thomas C Marshall, Professor
Department of Physics & Astronomy
University of Mississippi
University, MS 38677 USA
Julio, 2011
SHMU: Instituto Hidrometeorológico de Eslovaquia
“…Debido a la alta calidad de los datos, SHMU ha decidido en 2014 adquirir una red completa de detección de rayos
de nowcast GmbH, más allá de muchas otras opciones del mercado. Ésta red ha sido instalada en 2014 y funciona
acorde con lo requerido.
En particular, la calidad de los datos en términos de alta eficiencia de detección, la alta precisión de localización y la
propiedad 3D para el reporte de alturas de emisión de rayos intranube sirven a SHMU especialmente para el
reconocimiento de tiempo severo y la detección temprana y seguimiento de tormentas severas”
Mgr. Marián Jurasek
Jefe del Departamento de Medición Remota
Instituto Hidrometeorológico de Eslovaquia
Febrero, 2015

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4 RED COLOMBIANA DE DETECCIÓN TOTAL DE RAYOS – LINET
El sistema LINET en Colombia, usado ampliamente en aplicaciones de predicción y localización total de rayos de
amplio rango, cubre actualmente cerca del 80% del territorio continental del país, en donde más del 92% de la
población está cubierta con una Eficiencia de Detección mayor o igual a 95%. Cada estación de medida se conforma
de una antena de campo magnético, una antena GPS y una unidad de procesamiento de señal.
Figura 4-1 Red de localización de rayos LINET.
La evolución operativa de la red se describe en la Tabla 4-1. Las fichas técnicas de los sensores que conforman la
red están descritas en el Anexo C.
Tabla 4-1 Evolución operativa de la red LINET en Colombia (I min: corriente pico mínima del rayo detectable).
Año Sensores Cobertura Calidad de información
2011 6 Región Central Buena eficiencia en la zona central (I min = 6 kA aprox.)
2012 9 Llanos Orientales, Costa
Caribe y Nororiente
Ampliación de la región de máxima eficiencia
2013 10 Región sur Muy alta eficiencia en la zona central (I min = 2 kA aprox.).
Buena eficiencia en zonas alejadas

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2014 15 Región sur y Región
Pacífica
Muy alta eficiencia en la mayor parte del territorio.
2016 -- Máxima expansión (en
ejecución)
5 ESQUEMA GENERAL DE MANEJO DE INFORMACIÓN
Como se describe en la Figura 5-1, la antena de campo magnético y GPS en cada estación se conectan a una
Unidad de Procesamiento Local. La señal de campo magnético medida por la antena es digitalizada, sin tiempo
muerto, con estampas de tiempo reales dadas por el receptor GPS. En la Unidad de Procesamiento Local se ajustan
los umbrales de medición que definen la sensibilidad de detección de rayos (triggering), pre-procesamiento de
formas de onda (preprocessing), se configura la transferencia de datos a una Unidad de Procesamiento Central
(data-transfer), se realiza un auto control de las principales variables asociadas con el adecuado funcionamiento de
la estación (self-monitoring) y se hace el almacenamiento local de las formas de onda detectadas, asociadas a rayos
intranube y nube-tierra (local archive).
Figura 5-1 Esquema de manejo de información.
Cuando ocurre una descarga eléctrica, intranube o nube-tierra, cada estación registra la forma de onda del campo
magnético y su estampa de tiempo. Los datos de la detección son enviados en tiempo real por cada estación a una
Unidad de Procesamiento Central, en la cual se ejecuta el algoritmo de detección de rayos; éste algoritmo realiza la
identificación del tipo de descarga (intranube o nube-tierra) y determina su ubicación, amplitud, polaridad, altura de
emisión (en el caso de ser una descarga intranube), entre otros.

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6 DATOS SUMINISTRADOS
Todas las estaciones transmiten la información en tiempo real hasta la Unidad de Procesamiento Central en la que
se calculan las soluciones de las que se obtienen los siguientes parámetros para cada descarga:
 Ubicación (latitud y longitud, con errores de localización medio del orden de 200 m en la zona de mayor
eficiencia).
 Tiempo (con una precisión de 100 ns).
 Discriminación del tipo de rayo (nube tierra (CG) o intranube (IC)).
 Amplitud de la Corriente de Retorno.
 Polaridad.
 Altura de emisión para rayos IC.
 Error en la detección
 Forma de onda.
 Error en la detección.
Adicionalmente se cuenta con herramientas de procesamiento en tiempo real que a partir de la información anterior
elaboran parámetros como:
 Densidad de Descargas a Tierra - DDT
 Amplitud de la corriente de la descarga de retorno - I
 Multiplicidad - M
 Polaridad - P
Como principal diferencia con los sistemas convencionales, la red detección total de rayos proporciona variables en
tiempo real que están asociadas con los ciclos de vida y severidad de los episodios de tormenta, como son:
 Lightning rates (intensidad medida en rayos por minuto, tanto intranube (IC) como nube-tierra (CG))
 Relación de rayos intranube y nube tierra (IC/CG)
 Alturas de emisión de rayos intranube.
 Estadísticas de intensidad de rayos IC y CG.
 Área de las celdas de tormenta con actividad intranube (IC).
Figura 6-1 Ejemplo de una tormenta registrada por LINET.

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7 DESEMPEÑO
En 2004, Betz et al [6] publicó una nueva técnica de detección de rayos basada en el método del tiempo de Arribo
(Time Of Arrval - TOA) pero introduciendo un algoritmo mejorado con el propósito de proporcionar no solamente la
ubicación horizontal (latitud y longitud) de descargas eléctricas atmosféricas sino también su altura; éste método es
protegido por la patente estadounidense US7.672.783B2 otorgada en el año 2010.
Mediante el método mencionado, los rayos intranube (Intracloud - IC) y nube-tierra (Clound-to-ground - CG) pueden
ser discriminados usando un técnica TOA - 3D que depende de la velocidad de propagación y la resolución temporal,
tal como ocurre en el método tradicional TOA, pero ahora es independiente de la forma de onda, la amplitud de la
señal y la polaridad. Es importante señalar que antes de la existencia del método descrito (y en otros sistemas
diferentes a LINET), la discriminación de rayos IC y CG se realiza mediante la evaluación de la forma de onda y la
amplitud, lo que conduce a un tiempo muerto grande en la detección de rayos y a errores grandes de discriminación.
Cómo se ha demostrado en [5][7] la discriminación mediante TOA-3D es confiable, cuando la línea base entre
sensores es inferior a 250 km; ésta es la distancia que garantiza que cualquier descarga dentro del área de la red no
se encuentra a una distancia superior a 125 km del sensor más cercano, con lo cual, las diferencias en el tiempo de
arribo entre emisiones de rayos IC y CG son mayores que el error de tiempo estadístico.
Por lo anterior, los principales parámetros que definen el desempeño del sistema son:
 Número de sensores y línea base
 Geometría de la red
 Técnica de detección y sensibilidad de los sensores
 Niveles de ruido
 Uptime de los sensores
 Tiempo muerto en la detección
7.1 LÍNEA BASE ENTRE SENSORES
Las líneas base en el sistema actual son descritas en la Tabla 7-1. Como se observa, 15 sensores se encuentran
ubicados de forma tal que el sensor más cercano se encuentra a una distancia menor a 200 km. La línea base
promedio para el sistema es de 153 km.
Con lo anterior se cumple el criterio de contar con un sistema de mínimo 14 sensores con líneas base que en
promedio sean inferiores a 200 km.
Tabla 7-1 Línea base entre sensores.
No. Sensor Distancia al sensor más
cercano (km)
1 Montería 148
2 Medellín 195
3 Albania 169
4 Cúcuta 175

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5 Barranca 155
6 Bogotá 126
7 Chigorodó 148
8 La Jagua 169
9 Tunja 131
10 Ibagué 126
11 Palmira 127
12 Neiva 127
13 Puerto Triunfo 113
14 Arauca 195
15 Barranquilla 198
Promedio 153
Dos sensores adicionales, Pasto y Campo Rubiales, se encuentran a una distancia al sensor más cercano de 277 y
290 km respectivamente. La modelación y validación de la Eficiencia de Detección para rayos intranube está descrita
en detalle en el numeral 7.2.
7.2 UPTIME DE LOS SENSORES
El tiempo de disponibilidad de los sensores, denominado “up-time” está dado en la Tabla 7-2. En general la mayoría
de estaciones tienen un tiempo de operación mayor al 99%. Como se describe en la ficha técnica de la tecnología
LINET, los sensores están en capacidad de seguir recogiendo información cuando pierden la comunicación con el
sistema de procesamiento central y posteriormente los datos son reincorporados a las soluciones cuando la
comunicación se restablece, por lo que la pérdida de información es muy baja.
De otro lado, la gran mayoría de las detecciones se realizan incluyendo 9 o más sensores, por lo que la salida
temporal de un equipo no afecta en forma considerable la capacidad de detección de la red, ya que las soluciones
aceptables se obtienen con un mínimo de 5 sensores. Es decir, la red cuenta con redundancia suficiente. Como
resultados, el sistema de información de rayos en general tiene un tiempo de disponibilidad mayor a 99.97%.
Tabla 7-2 Fecha de instalación y Up-time de los sensores.
Sensor Fecha de instalación Up-time
S1 Sept/02/2011 99.2
S2 Sept/04/2011 98.6
S3 Sept/06/2011 99.7
S4 Agos/01/2013 97.4
S5 Sept/13/2011 100.0
S6 Sept/19/2011 98.1
S7 Dic/21/2011 99.7
S8 Feb/24/2012 97.8
S9 Mar/14/2012 100.0
S10 Feb/01/2013 97.8
S11 Sept/15/2014 99.2

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S12 Sept/29/2014 99.7
S13 Oct/27/2014 100.0
S14 Feb/20/2015 100.0
S15 Feb/21/2015 96.7
7.3 EFICIENCIA DE DETECCIÓN (DE) PARA RAYOS NUBE-TIERRA (CG)
7.3.1 MODELACIÓN DE EFICIENCIA DE DETECCIÓN (CG)
Los criterios más aceptados para la evaluación de la Eficiencia de Detección (Detection Efficency - DE) para
sistemas de localización de rayos están descritos en el reporte CIGRE Task Force C4.404A [15]. El numeral 5.2
describe literalmente: “la forma y parámetros (e.j. media, mediana) de las distribuciones de la corriente pico (del rayo)
son extremadamente sensibles a la Eficiencia de Detección del Sistema de Localización de Rayos… En esta sección
se ilustra éste hecho y se describe brevemente el método usado para inferir DE (Eficiencia de Detección)…”, “Es
posible observar la influencia del DE en las distribuciones de la corriente pico mediante la evaluación cuidadosa de la
distribución acumulada”.
A partir de lo anterior, la eficiencia de detección de la Red Colombiana de Detección Total de Rayos, basada en la
tecnología LINET, es evaluada usando las distribuciones de probabilidad acumulada de la corriente pico reales
medidas por el sistema en Colombia y comparándolas con una distribución de “referencia” (El reporte CIGRE Task
Force C4.404 [15] presenta una distribución de referencia que corresponde una pequeña región en el centro de
Estados Unidos a partir de la información del sistema National Lightnign Detection Network (sección 5.2)).
Para realizar la modelación de la DE en el área cubierta por la red LINET se requieren usar las siguientes
suposiciones (CIGRE Task Force C4.404A [15]):
a) Considerar una distribución de probabilidad de referencia para la corriente pico del rayo de tipo lognormal.
Es posible usar dos distribuciones de referencia:
a. Con una mediana de 15 kA y desviación standard σlog de 0.6 que corresponde con los valores
reportados en Austria y Sur de Alemania (4.1 Apendix A. Detection Efficiency Simulations, CIGRE
Task Force C4.404A)
b. Con una mediana de 12.8 kA y desviación standard σlog de 0.6 que corresponde con los valores
obtenidos en el centro de Estados Unidos (5.2 Estimation of Peak Current Parameters, 4.1 Apendix
A. Detection Efficiency Simulations, CIGRE Task Force C4.404A).
b) Para todos los sistemas de localización de rayos, la corriente pico IP del rayo y el campo (eléctrico Ep o
magnético Bp) medido por los sensores del sistema, están relacionadas por la siguiente ecuación (modelo
de línea de transmisión para la descarga de retorno del rayo)
con
En donde D es la distancia del rayo al sensor, c es la velocidad de la luz y VRS es la velocidad de la
descarga de retorno del rayo.
c) Usar el criterio del número mínimo de sensores considerado para aceptar una solución, en el caso de
LINET, ese criterio es 5.
d) Determinar la corriente mínima detectable e inferir la probabilidad acumulada asociada. Con base en la
definición de la probabilidad acumulada, una corriente pico con una probabilidad acumulada de, por ejemplo
90%, significa que la ocurrencia de una descarga nube-tierra tiene una probabilidad de 90% de tener una

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corriente pico igual o mayor a dicha corriente; por tanto, la probabilidad acumulada es una medida de la
Eficiencia de Detección con respecto a dicha distribución de corriente.
Es indispensable en este procedimiento usar la distribución de corriente pico apropiada y umbrales de detección,
dado que en estos modelos los mapas se alteran fácilmente.
Con base en los anteriores criterios se calculó la Eficiencia de Detección para el sistema, usando pasos de 20 km
para toda Colombia y otras grandes áreas de países vecinos. Las Figuras 4a y 4b muestran los mapas de Eficiencia
de Detección obtenidos al usar las dos distribuciones de corriente pico mencionadas en la suposición a). Nótese que
a medida que se usa una mediana de corriente pico más alta, las áreas con alta Eficiencia de Detección se
incrementan.
La Figura 7-1.a muestra la Eficiencia de Detección obtenida cuando se considera una mediana de corriente pico de
12.8 kA. En este caso, el área de 99% de Eficiencia de Detección cubre un área definida en el centro del país. En la
Figura 7-1.b se observa el cambio del mapa al usar una mediana de IP de 15 kA. Puede observarse que ahora el
área de 99% de Eficiencia de Detección se incrementa considerablemente.
a. Mediana Ip = 12.8 kA y σlog = 0.6.
Distribución de corriente pico más exigente.
b. Mediana Ip = 15 kA y σlog = 0.6.
Distribución de corriente menos exigente
Figura 7-1 Eficiencia de Detección de la red LINET con base en diferentes distribuciones de probabilidad para la
corriente pico IP.
La forma más conservadora de calcular el mapa de la variable DE es usando la distribución de corriente más
exigente, descrita como referencia en el reporte CIGRE Task Force C4.404, que corresponde con el mapa ilustrado
en la Figura 7-2.
-80 -75 -70 -65
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
Longitud
Latitud
40
4
0
60
60
60 60
6
0
8
0
8
0
8
0
80
80
90
9
0
90
9
0
95
9
5
95
95
99
9
9
99
99
-80 -75 -70 -65
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
Longitud
Latitud
40
40
40
40
6
0
60
6
0
60
60
60
60
6
0
80
80
80
80
80
80 80
8
0
8
0
90
90
90
9
0
90
90
9
0
95
95
9
5
95
95
9
5
9
5
99
99
99
99
99
99
99

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Para la comparación de la Eficiencia de Detección de la red LINET en Colombia, mostrada anteriormente, con
otros sistemas de localización de rayos, debe conocerse la distribución de corrientes usada para dicho
cálculo y los umbrales de detección reales del sistema.
Figura 7-2 Eficiencia de Detección de la red LINET tomando como referencia la distribución de probabilidad de la
corriente pico más exigente descrita en el reporte CIGRE Task Force C4.404A [15].
Los resultados descritos anteriormente son aproximaciones construidas con la simple geometría de la red y con
suposiciones de desempeño ideal, no obstante el real desempeño de cualquier sistema depende de una serie de
factores como el nivel de ruido de los sensores, los umbrales de detección, los errores de sitio, la orografía y
apantallamiento por elementos cercanos, entre otros, además del mismo desempeño del algoritmo de solución, por
-80 -75 -70 -65
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
Longitud
Latitud
40
4
0
60
60
60 60
6
0
8
0
8
0
8
0
80
8
0
90
9
0
90
9
0
95
9
5
95
95
99
9
9
99
99

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lo que la Eficiencia de Detección real del sistema debe ser validada mediante los datos reales con series de datos
históricos confiables; a continuación se presenta dicho análisis.
7.3.2 VALIDACIÓN DE LA EFICIENCIA DE DETECCIÓN (CG) CON DATOS HISTÓRICOS
La Eficiencia de Detección real del sistema se evalúa mediante el análisis de la corriente pico de los datos históricos;
el software de administración de la red permite periódicamente hacer el análisis de las corrientes medida. La Figura
7-3 muestra la Eficiencia de Detección elaborada por la plataforma LINETview a partir de los datos históricos de la
red. Los dos contornos dibujados corresponden con las áreas en las que las distribuciones de corriente
corresponden con eficiencias de 90% y 80%; nótese que las curvas de la
Figura 7-3 Eficiencia de Detección de la red LINET construida por la plataforma LINETview a partir de la base de datos
histórica.

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7.4 EFICIENCIA DE DETECCIÓN (DE) PARA RAYOS INTRANUBE (IC)
La eficiencia de detección para rayos intranube se calcula usando los mismos conceptos para el caso de los rayos
nube-tierra, no obstante es necesario considerar factores que generan mayor dificultad en el método para ésta
detección.
Por una parte, la distribución de corriente a ser considerada es tomada del siguiente estudio, en el cual se hizo la
campaña de evaluación del sistema LINET en 2010 tomando como referencia el sistema LDAR-II del Centro Espacial
Kennedy de la NASA (detalles de este estudio están en el numeral 8.1). En este análisis, la distribución de corrientes
obtenida para rayos nube tierra es la ilustrada en la Figura 8-7. Nótese que la distribución de corriente pico de rayos
intranube tiene valores medios del orden de 10 kA menores de los rayos nube-tierra.
 Betz, H.-D., T. C. Marshall, M. Stolzenburg, K. Schmidt, W. P. Oettinger, E. Defer, J. Konarski, P. Laroche,
and F. Dombai, “Detection of in-cloud lightning with VLF/LF and VHF networks for studies of the initial
discharge phase”, Geophys. Res. Lett., 35, L23802, doi:10.1029/2008GL035820 (2008).
De otro lado, los estudios realizados en Florida (sección 8.1 y Anexo B, ref U. Mississippi), muestran que el error de
discriminación de rayos IC/CG de LINET es inferior a 5%. No obstante, Los sensores de la red Colombiana están
localizados a alturas de hasta 2700 MSL y es necesario evaluar el posible efecto en el error de discriminación. En la
Figura 9 se observa el perfil de alturas de rayos intranube obtenido de la red LINET en Colombia para zonas con
altura inferior a 1000 MSL. Descargas IC a alturas menores a 3 km representan únicamente el 0.12% (frecuencia
acumulada de 0,0012) de todos las descargas observadas; por tanto es posible decir que el intervalo de altura de las
descargas IC es suficientemente alto comparado con el rango de altitud de los sensores.
En la Figura 7-4 se muestra también la altitud de cada uno de los sensores que componen la red, como se observa,
únicamente tres sensores se ubican por encima de los 2000 MSL y son los únicos que se encuentran en un rango de
alturas en los que hay la ocurrencia de rayos IC tiene al menos una pequeña probabilidad de ocurrencia, los otros 17
sensores están ubicados a alturas en donde la probabilidad de ocurrencia de una descarga IC es cero. Para cada
solución, el método de detección usa mínimo 5 sensores, por lo que no se espera que haya un efecto importante en
el desempeño de la red en la discriminación.

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Figura 7-4 Distribución de frecuencia de la altura de emisión de rayos intranube en Colombia.
La eficiencia de detección para rayos IC está descrita en la Figura 7-5. Puede observarse una reducción de la
eficiencia de detección para rayos IC al compararse con rayos CG, principalmente por la reducción en la amplitud de
las señales que producen los rayos IC. No obstante, comparaciones con el satélite LIS (sección 8.1) muestran que la
eficiencia de detección de LINET para rayos IC con líneas base cortas se comporta igual que la eficiencia de
detección para rayos CG.

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Figura 7-5 Eficiencia de Detección para rayos intra-nube.
7.5 PRECISIÓN EN LA LOCALIZACIÓN (Location Accuracy)
La precisión de detección de un sistema de localización de rayos está dada principalmente por la técnica de
detección la precisión en la detección del tiempo en cada sensor. Si el error de tiempo es cero, la solución es un
único punto de localización, sin ambigüedad; pero dado que el error de tiempo cero no es posible, la solución es un
punto rodeado por una “elipse de error”; en donde el “error” de la detección reportado por la red corresponde con la
longitud del semieje mayor de la elipse.
La precisión en la localización de rayos del sistema, obtenida de los datos históricos, está dada por la siguiente
estadística que describe el parámetro “error” para la zona central del país (> 70% de la población).
-80 -75 -70 -65
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
Longitud
Latitud
Sensores
20
20
20
20
20
2
0
4
0
4
0
4
0
4
0
4
0
60
60
60
6
0
60
6
0
80
8
0
8
0
80
9
0

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Tabla 7-3 Error en la localización de rayos nube-tierra.
Parámetro Valor
Media 0.246 km
Mediana 0.182 km
Desviación estándar 0.302 km
En la zona de mayor eficiencia de la red (99%), el error de localización alcanza valores medios de 100 m. El
comportamiento del error para el área de cobertura igual o mayor a 70% de la población es descrito por la siguiente
gráfica de frecuencia. Como se observa, el valor del error medio es bajo, pero también la desviación estándar, por lo
que la dispersión en el error es en general muy baja.
Figura 7-6 Comportamiento de la variable “error” obtenida a partir de los datos históricos de la red LINET en Colombia.
El comportamiento del error en toda el área de cobertura de la red es la descrita en la siguiente Figura 7-7.
Error (km)
Frecuencia
Histogram
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000

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Figura 7-7 Error de localización (precisión) de la red LINET en Colombia.
7.6 COBERTURA POR POBLACIÓN
La Figura 7-8 muestra las áreas con eficiencia de detección de 80%, 90 y así como la zona con error de localización
menor a 200 m, sobrepuestas en los municipios de Colombia. Para la evaluación de cobertura se utilizó la población
resultante de definir en forma precisa los municipios que corresponden a cada región.
-80 -75 -70 -65
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
Longitud
Latitud
0
.
2
0
.
2
0
.
2
0
.
2
0.2
0
.
4
0.4
0
.
4
0
.
4
0.4
0.8
0.8
0.8
0
.
8
0.8
2
2
2
2
2
2

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Figura 7-8 Áreas de eficiencia de detección de 80% (azul claro), 90% (azul oscuro) y error menor a 200 m (morado),
sobrepuestas sobre los municipios de Colombia.
Por fuera de la zona con Eficiencia de Detección mayor o igual a 90% solo están los departamentos de Amazonia,
Vaupés, Guainía y San Andrés y Providencia, una parte del norte de la Guajira, la parte sur de Nariño y Putumayo y
parte de Caquetá. Tomando la información oficial del DANE totalizada para 2015; en el área cubierta por la red con
una eficiencia igual o mayor a 90% se encuentra una población aproximada de 47’379.604 habitantes sobre una
base de 48’202.617, lo que representa un 98.3% aproximadamente.

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Tabla 7-4 Eficiencia de detección y porcentaje de población.
EFICIENCIA DE DETECCIÓN PORCENTAJE DE POBLACIÓN
≥ 80 % 99.4 %
≥ 90 % 98.3 %
≥ 95 % 92.5 %
≥ 99 % 44.3 %
Para el caso de la eficiencia de detección de las descargas intranube, Figura 7-8, los municipios cubiertos por la
zona de eficiencia mayor a 60% tienen una población total de 36’957.943, lo que representa 76.7% del total de la
población de Colombia (2015).
7.7 COMPARACIÓN CON EVENTOS GROUND TRUTH
Las diferentes normas internacionales sobre sistemas de localización de rayos sugieren el uso de eventos “ground
truth” para verificar el desempeño de una red. Tales comparaciones incluyen el uso de imágenes, impactos de rayos
en torres, entre otros.
Desde 2011 Keraunos ha investigado más de 50 casos en los que los rayos han causado muertes o lesiones a
personas y daños en sistemas electrónicos sensibles; además del análisis de cientos de fallas en sistemas de
transporte de energía. A continuación se ilustran ocho casos representativos de incidencia de rayos:
- Aeropuerto El Dorado, Bogotá, 30 de abril de 2013 (Video)
- Universidad Nacional, Bogotá., 10 de marzo de 2016 (Fotografía)
- Aeropuerto El Dorado, Bogotá, 10 de marzo de 2016 (Daño en torre de control)
- Escuela General Almirante Padilla, Cartagena, 5 de julio de 2016 (Video)
- Parque Simón Bolívar, Bogotá, 13 de marzo de 2014 (Muerte de un policía y caballo)
- Barranquilla, 6 de septiembre de 2013 (Muerte de una persona)
- Kemakumake, Sierra Nevada de Santa Marta, 6 de octubre de 2014 (Muerte de 11 indígenas)
- Estadística de fallas causadas por rayos en redes eléctricas de Campos Petroleros
Aeropuerto El Dorado, Bogotá D.C., 30 de abril de 2013
El 30 de abril de 2013 un rayo impactó en el aeropuerto El Dorado de Bogotá a las 13:58:28 horas. Este rayo
presentó una multiplicidad de dos; es decir, que dos descargas (strokes) conformaron el rayo. En la Figura 7-9 se
puede observar el registro fotográfico para los dos impactos.

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Primer stroke
Segundo stroke
Figura 7-9 Descarga nube-tierra observada en Bogotá el día 30 de abril de 2013 a las 13:58:28. El rayo (flash) estuvo
conformado por dos descargas (strokes) ocurridas con un tiempo de diferencia de 40 ms.
En la Figura 7-10 se observa el rango de visión que se tenía por parte del observador en el momento de la
ocurrencia de las descargas y en la Figura 7-11 se presenta en detalle el punto de referencia “Centro Comercial
Centrosuba” que aparece en el registro fotográfico y que le da validez a la ubicación del observador.
Centro
Comercial
Centrosuba

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Figura 7-10 Distancia a los dos strokes detectados por la red que coinciden en tiempo y dirección.
Figura 7-11 Detalle del área cercana al punto de observación en donde se puede observar un punto de referencia en la
imagen.
El primer stroke presentó una magnitud de corriente de 16,9 kA y el segundo de 24,7 kA, ambos de polaridad
negativa. La distancia de impacto de ambas descargas fue de 260 m aproximadamente.
Centro
Comercial
Centrosuba
Lugar de
observación
Lugar de
observación

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Stroke a las 18:58:28.936 UTC
(13:58:28.936 hora local)
Stroke a las 18:58:28.976 UTC
(13:58:28.976 hora local)
Universidad Nacional, Bogotá, 10 de Marzo de 2016
El 10 de marzo de 2016 se presentó una tormenta muy fuerte en Bogotá, ésta comenzó con un rayo registrado a las
14:58 hora local. Durante esta tormenta se registró un de rayo en la Universidad Nacional de Colombia cerca al
edificio Concha Acústica. En la Figura 7-12 se puede observar el registro fotográfico de dicho evento. El impacto se
produjo a las 16:44:10.203, y presentó una magnitud de corriente de 9 kA de polaridad negativa. La distancia del
observador era de aproximadamente 400 m.
En la Figura 7-13 se puede observar los rayos que impactaron áreas cercanas a la Universidad Nacional en el
aplicativo LINET view. Los rayos que impactaron cerca al edificio Concha Acústica están delimitados por una
circunferencia morada.

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Figura 7-12 Rayo ocurrido el 10 de marzo de 2016 a las 16:44:10.203, cortesía grupo Fotografía Universidad Nacional.
Foto de Laura Violeta Ramírez.
Figura 7-13 Impactos de rayos en las cercanías de la Universidad Nacional.
Concha Acústica,
Universidad
Nacional
Estadio
Alfonso López

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En la Figura 7-14 se observan los puntos de referencia registrados en la foto, que son el edificio Concha Acústica y
el estadio Alfonso López. La red LINET reportó un error de localización teórico de 478 m; sin embargo, en la Figura
7-15 se logra identificar que éste fue de tan solo 110 m aproximadamente.
Figura 7-14 Impactos de rayos cerca al edificio Concha Acústica – UN.
Figura 7-15 Error de localización.
Lugar de
impacto
Concha Acústica,
Universidad Nacional
Estadio Alfonso
López
Lugar de
observación
Lugar de
impacto

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Aeropuerto El Dorado, Bogotá, 10 de marzo de 2016 (Daño en torre de control)
El día 10 de marzo del 2016 se reportó una falla en el aeropuerto El Dorado en los equipos de comunicación de la
torre de control, debido al impacto de un rayo. Este evento no tiene registro fotográfico; sin embargo, diferentes
medios de comunicación reportaron dicho acontecimiento.
Figura 7-16 Noticias sobre tormenta eléctrica presentada el 10 de marzo del 2016.
En la Figura 7-17 se puede observar los rayos que impactaron las zonas cercanas al aeropuerto, y en la Figura 7-18
se muestra en detalle el rayo que impactó la torre de control. El error reportado por la red corresponde a 227 m, sin
embargo se muestra que el error de localización real fue de 79 m aproximadamente. El rayo se produjo a las
14:00:15.729 horas y reportó una corriente de 14,8 kA con polaridad negativa.

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Figura 7-17 Rayos que impactaron el aeropuerto El Dorado.
Figura 7-18 Impacto de rayo en la torre de control del aeropuerto Eldorado de Bogotá.

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Escuela Naval de Cadetes Almirante Padilla, Cartagena, 5 de Julio de 2016:
El 5 de julio del 2016 un rayo impactó en los predios de la Escuela Naval de cadetes Almirante Padilla, ubicada en la
ciudad de Cartagena – Bolívar, a las 14:20 hora local, en la Figura 7-19 se observa el registro fotográfico del rayo.
Figura 7-19 Rayo grabado en la Escuela Naval de Cadetes Almirante Padilla, el 5 de julio de 2016, a las 14:20 hora local.
Distancia de observación: 50 m.
La tormenta eléctrica ocurrió en Cartagena y sus alrededores el 5 de julio del 2016 entre las 12:50 y 18:40 (hora
local). La Figura 7-20 muestra los rayos que impactaron el área durante el transcurso del día.
Figura 7-20 Tormenta eléctrica ocurrida en Cartagena y alrededores el 5 de julio de 2016. En el área desplegada se
presentaron 4.732 rayos entre las 12:50 y las 18:40 (hora local) aproximadamente.
Canchas
de Tenis
Figura irregular
en el suelo

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En el área de Cartagena específicamente se detectaron 145 rayos. En la Figura 7-22 se observa en detalle los rayos
que impactaron la zona circundante a la escuela.
Figura 7-21 Actividad de rayos en la ciudad de Cartagena el 5 de julio de 2016 entre las 13:30 y las 14:45 (hora local).
Figura 7-22 Detalle de la actividad de rayos detectada en cercanías a la Escuela Naval de Cadetes Almirante Padilla el 5
de julio de 2016.
Escuela Naval de Cadetes
Almirante Padilla

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En la Figura 7-23 muestra la ubicación del rayo registrado por LINET, ésta reportó un error de 695 m, sin embargo el
error real fue de 60 m aproximadamente. El observador se encontraba a cerca de 50 m del lugar de impacto.
Figura 7-23 Detalle del lugar de ocurrencia del evento y detección realizada por la red LINET
Parque Simón Bolívar, Bogotá D.C., 13 de Marzo de 2014:
El día 13 de marzo de 2014, un policía y su caballo fueron impactados por un rayo en Bogotá, entre las avenidas
calles 26 y 53, en un lote desocupado por donde atraviesa la vía férrea, en predio de la Policía Nacional de
Colombia. El caballo murió en el instante, mientras que el policía murió unos días después. Según los medios de
comunicación, el evento ocurrió a la 13:50 de la tarde.
La actividad de rayos se encontraba en ese momento concentrada en el occidente de Bogotá, sobre Fontibón y el
Aeropuerto El Dorado; sin embargo, una descarga sin lluvia (conocidas como “descargas en seco”) causó el
accidente. El reporte realizado por la red LINET se muestra en la Figura 7-24. Se detectó un rayo nube-tierra a las
13:53 pm dentro del mismo lote, a 300 m de la carrilera del tren, lugar donde ocurrió la fatalidad. Nótese que la
mayor cantidad de rayos se concentra hacia el occidente de la ciudad, a 5 km aproximadamente del lugar del
accidente.
Lugar de
impacto
Lugar de
observación
Canchas de Tenis
Figura
irregular en
el suelo

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Figura 7-24 Ubicación y tiempo de ocurrencia del rayo asociado con la fatalidad.
Barranquilla, 6 de septiembre de 2013
El día 6 de septiembre del 2013 se reportó una muerte en la ciudad de Barranquilla – Atlántico por causa de un rayo.
Este evento no tiene registro fotográfico; sin embargo, un medio de comunicación reportó dicho acontecimiento, ver
Figura 7-25. El error de localización fue de 79 m aproximadamente. El rayo se produjo a las 15:03:13.836 y reportó
una corriente de 17,2 kA con polaridad negativa, ver Figura 7-26.
Rayo.
13-03-2014
13:53 p.m.
Rayo.
13-03-2014
13:53 p.m.

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Figura 7-25 Noticias sobre tormenta eléctrica presentada el 6 de septiembre del 2013.
Figura 7-26 Ubicación de la fatalidad y del rayo que causó la muerte.

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En la Figura 7-27 se presenta la tormenta registrada por LINET en Barranquilla y sus alrededores una hora antes de
que ocurriera la fatalidad.
Figura 7-27 Rayos detectados por LINET el 6 de septiembre del 2013.
Kemakumake, Sierra Nevada de Santa Marta, 6 de octubre de 2014
El día 6 de octubre del 2014 se reportaron 11 personas muertas y 20 más heridas. Estas personas pertenecían a la
etnia Wiwas del resguardo indígena Kemakumake, ubicado en zona rural de la Sierra Nevada de Santa Marta. Este
hecho ocurrió a las 00:05 horas y fue reportado en diferentes medios de comunicación nacionales y regionales como
El Espectador, El País, El Heraldo, entre otros. La evolución de la tormenta y la georreferenciación se pueden
apreciar en la Figura 7-29 y Figura 7-30.
Figura 7-28 Noticias del evento.

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Figura 7-29 Evolución de la tormenta.
Figura 7-30 Georreferenciación de los rayos de la tormenta registrada el 6 de octubre de 2014, sobre la Sierra Nevada de
Santa Martha.
Fallas en Sistemas de Distribución en Campos Petroleros
A modo de ejemplo se muestra un caso de falla en redes de distribución de energía de campos petroleros en
Colombia, debido a Tormentas eléctricas que se presentaron en la zona. La Figura 9 describe un evento de falla de
una red, el 30 de noviembre de 2011, ocurrido a las 23:20:23, hora local. El sistema LINET reportó varios rayos en
0
1
2
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6:04
6:18
6:32
6:46
7:00
7:14
7:28
7:42
7:56
8:10
8:24
8:38
8:52
Rayos/min
Tempo [Hora UTC]

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las cercanías de la red, uno de ellos a las 23:20:23,732 (04:20:23,732 en UTC), con un punto de impacto a 60 m de
la línea; la amplitud de la corriente fue de -101.5 kA. La diferencia de tiempo entre el evento de falla y el rayo
detectado es de 732 ms.
De los estudios realizados en el tema de identificación d causas de falla se concluye que cerca del 95% de los
eventos de fallas reportados por los departamentos de mantenimiento de empresas de producción petrolera,
coindicen dentro de una ventana inferior a un segundo, con el rayo nube-tierra detectado por LINET.
Figura 7-31 Ejemplo de correlación entre un reporte de falla de una red de distribución de energía y el reporte de un
rayo nube-tierra dado por LINET. La distancia entre la línea y el rayo reportado fue de 60 m y la diferencia en tiempo fue
de 732 ms (debido a que el reporte de la falla no tenía la misma precisión en tiempo de LINET)
8 VALIDACIÓN MEDIANTE COMPARACIONES CON OTROS SISTEMAS DE DETECCIÓN
Los estudios de comparación tienen el propósito de evaluar el desempeño real del sistema de localización de rayos a
partir de sistemas aceptados como “referencia”. Sistemas considerados de referencia son:
 Lightning Imaging Sensor – LIS:
The Lightning Imaging Sensor (LIS), es un instrumento usado para detectar la distribución y variabilidad de la
actividad total de rayos (nube a nube, intranube, nube-tierra) que ocurre en las regiones tropicales del globo. LIS es
un instrumento científico abordo del Observatorio TRMM, el cual fue lanzado en 28 de noviembre de 1997 desde el

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Centro Espacial Tanegashima en Japón. (http://thunder.msfc.nasa.gov/lis/overview_lis_instrument.html). Su
eficiencia de detección, basada en la detección óptica, es prácticamente 100%, con precisión entre 5 y 7 km aunque
únicamente cruza por cada área durante periodos muy cortos.
Figura 8-1 Descripción del Lightning Imaging Sensor (LIS), NASA.
 Lightning Mapping Array - LMA:
El Lightning Mapping Array (LMA) desarrollado en New México Tech es un sistema de detección total de rayos
tridimensional. El sistema es predecessor del sistema LDAR (Lightning Detection and Ranging) desarollado en el
Centro Espacial Kennedy de la NASA por Carl Lennon, Launa Maier y colegas. El Lightning Mapping Array mide el
tiempo de arribo a 60 MHz de radiacón RF de una descarga a multiples stationes y localiza las fuentes de radicación
para producir un mapa tridimensional de cada descarga. (http://ibis.nmt.edu/nmt_lms/descrip.html).
Los LMA son los instrumentos más avanzados que existen para la detección de rayos, presentan una alta
complejidad de procesamiento, dado que para cada descarga generan miles de muestras con las que se reconstruye
la descarga en tres dimensiones. Los sensores se ubican en áreas pequeñas con distancias de separación menores
a 20 km entre ellos, por lo que solo cubre pequeñas regiones. La eficiencia de detección es 100%.
La Figura 8-2 muestra un ejemplo de la instalación de un sensor LMA y la Figura 8-5 muestra un ejemplo de los
datos producidos por el LMA para un rayo. Puede observarse la alta cantidad de datos.

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Figura 8-2 Ejemplo de detección de una descarga realizado por el LMA.
 Lightning Detection and Ranging System LDAR-II
LDAR es un sistema de mapeo de rayos volumétrico que proporcionar la localización de rayos en tiempo real como
soporte a la operación de la plataforma de lanzamiento especial. Con una resolución de 10 nanosegundos, el tiempo
y amplitud de la señal pico de cada antena es analizado para cada solución. LDAR es el sistema antecesor al LMA.
La eficiencia de detección es de 100 %. (https://ghrc.nsstc.nasa.gov/uso/ds_docs/ldar/ldar_dataset.html). La Figura
8-3 muestra un ejemplo de la cantidad de información producida por el LDAR para una descarga.

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Figura 8-3 Ejemplo de detección de una descarga nube-tierra realizada por LDAR-II.
8.1 COMPARACIÓN DE LINET Y OTRAS REDES CON SISTEMAS DE REFERENCIA
LINET (y otras tecnologías) vs LIS
Durante las campañas de evaluación del sistema LINET en Brasil 2004/2005, muchos sobrevuelos de LIS fueron
usados para ser comparados con los datos de LINET. Estos trabajos fueron hechos por terceras partes, incluyendo
el Centro Aeroespacial de Alemania y el Instituto de Investigaciones Espaciales de Brasil (publicaciones adjuntas).
La siguiente Figura muestra un ejemplo de la tormenta del 4 de febrero de 2005. La agrupación de detecciones
realizad por LIS es ilustrada por círculos alrededor de las radiaciones y las detecciones correspondientes de LINET
son ilustradas en la misma forma. El resultado muestra que LINET detecta prácticamente todas las radiaciones
ópticas reportadas por LIS. Este hecho es ilustrado en la Tabla, la cual indica las observaciones realizadas por LIS y
la correspondiente detección dada por LINET, adicionalmente se muestran los resultados de la red RINDAT de
Brasil. Los resultados han sido publicados en:
 Höller, H., H.-D. Betz, K. Schmidt, R. V. Calheiros, P. May, E. Houngninou, and G. Scialom, “Lightning
characteristics observed by a VLF lightning detection network (LINET) in Brazil, Australia, Africa and
Germany, Atmos. Chem. Phys., 9, 7795-7824, 2009.
 Schmidt K., H.-D. Betz, W. P. Oettinger, M. Wirz, O. Pinto, K. P. Naccarato, H. Höller, Th. Fehr, and G.
Held, “A Comparative Analysis of Lightning Data during the EU TROCCINOX / TroCCiBras Campaign”,
VIIIth International Symposium on Lightning Protection, 21st-25th November 2005, Sao Paulo, Brazil.

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Figura 8-4 Comparación de las descargas observadas por el sistema LIS y su correspondencia con detección de LINET,
Brasil 2004/2005.
Evaluaciones similares usando el satélite LIS para verificar la eficiencia de detección de otros sistemas de
localización han sido publicadas, por ejemplo en:
 Kleber P. Naccarato; Osmar Pinto Jr. Christopher D. Sloop, Stan Heckman, Charlie Liu. “Evaluation of
BrasilDAT relative detection efficiency based on LIS observations and a numeric model”. 2014
International Conference on Lightning Protection (ICLP), Shanghai, China
Nótese que esta evaluación fue realizada igualmente en Brasil, como en el caso del sistema LINET en 2005. La
evaluación fue igualmente realizada por

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El artículo describe como al hacer la comparación con el satélite LIS, el sistema mencionado presenta una eficiencia
de detección general inferior a 25 % y que varía entre 30 y 40% para los Estados de Brasil en el centro de la red, la
cual está compuesta de 56 sensores, con líneas base inferiores a 200 km en el centro del sistema. Esta comparación
se definió como el número de descargas deportadas por LIS que tienen una detección coincidente en BrasilDAT, en
relación con el número total de descargas detectadas por LIS.
LINET y LMA
En 2014 se publicó el artículo:
 Rachel I. Albrecht1,2*, Carlos A. Morales, Clara M. N. Iwabe, Marcelo F. Saba, Hartmut Höller. Using
Lightning Mapping Array to evaluate the lightning detection signatures at different technologies. XV
International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June 2014, Norman, Oklahoma, U.S.A.
Como lo muestra el título, se hizo la evaluación de la detección realizada por diferentes tecnologías usando el
Lightnign Mapping Array para compararlas. La siguiente tabla, tomada del artículo mencionado, muestra los
resultados de la comparación para la detección de rayos intranube (IC) y nube-tierra (CG). En la tabla puede
observarse que LINET es el sistema que mayor correlación presenta con la referencia dada por el sistema LMA; en
la misma tabla puede observarse la detección realizada por el satélite LIS. Se observa que el número de detecciones
de LINET es mucho mayor a otros sistemas, como por ejemplo Earth Networks, que detectan entre 20 y 50% de lo
observado por LINET.

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LINET y LDAR-II
Resultados de estudios de comparación de LINET con el sistema LDAR-II, realizados en julio de 2010 en el Centro
Espacial Kennedy de la NASA fueron publicados en cooperación con terceras partes independientes en:
 Betz, H.-D., T. C. Marshall, M. Stolzenburg, K. Schmidt, W. P. Oettinger, E. Defer, J. Konarski, P. Laroche,
and F. Dombai, “Detection of in-cloud lightning with VLF/LF and VHF networks for studies of the initial
discharge phase”, Geophys. Res. Lett., 35, L23802, doi:10.1029/2008GL035820 (2008).
Un ejemplo de la comparación entre ambos sistemas es ilustrado en la Figura XX. Los puntos azules corresponden
con la detección de LDAR-II para el rayo ocurrido el 11 de julio de 2010, 19:05:44 UTC, mientras los triángulos
corresponden con las soluciones encontradas por LINET. Puede observarse que las detecciones intranube
realizadas por LINET correlacionan muy bien con las emisiones de obtenidas por LDAR-II.

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Figura 8-5 Ejemplo de los datos producidos por el LMA para un rayo.
La Figura 8-6 describe la evolución en tiempo de la altura de la descarga ocurrida el 11 de julio de 2010 a las
19:30:08.647 UTC. Se puede observar que la correlación en tiempo entre los dos sistemas es alta. Todas las
soluciones en altura dadas por LINET concuerdan con las posiciones de los canales ubicados por LDAR-II
Figura 8-6 Evolución de la altura en función del tiempo para la descarga registrada el 11 de julio de 2010 a las
19:30:08.647 UTC.
Finalmente la Figura x muestra la distribución de las variables altura y corriente pico para todas las mediciones
realizadas durante la campaña en el Centro Espacial Kennedy. Las distribuciones de corriente son en especial útiles
como medida patrón para la estimación teórica de eficiencia de detección de otras redes.

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Figura 8-7. Distribuciones de altura y de corriente pico de las descargas (intranube y nube-tierra) registradas por LINET
y LDAR-II en el Centro Espacial Kennedy, campaña Julio de 2010.
9 PARÁMETROS DEL RAYO EN COLOMBIA
Los datos históricos proporcionados por la red LINET después de cinco años han permitido permitieron hacer
diversas publicaciones en donde se destacan algunas como:
 Aranguren D., López J., Inampués J., Torres H., Betz H., Moehrlein M. “Electrostatic Field and Lightning
Detection applied to Thunderstorms Nowcasting in Colombia”. International Symposium on Lightning
Protection, XII SIPDA 2013, Belo Horizonte, Brazil.
 Aranguren D., Inampués J., López J., Tibaduiza A., Casas F., Torres H., Betz H. “Colombian Total
Lightning Detection Network and early detection of failure risks for power systems”. SICEL2013,
Medellín, Cololmbia.
 Aranguren D., López J., Inampués J., Torres H., Betz H. “Overview of the cloud to ground lightning
activity in Colombia”. International Conference on Grounding and Earthing & 6th International Conference
on Lightning Physics and Effects Manaus, Brazil, May, 2014.
 Aranguren D., López J., Inampués J., Torres H., Betz H. “Cloud-to-Ground Lightning activity in
Colombia and the influence of topography”. International Conference on Lightning Protection (ICLP),
Shanghai, China, 2014.

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10 ALGUNAS REDES LINET EN OTROS LUGARES DEL MUNDO
EUROPA:
TAILANDIA

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AUSTRALIA
KASAJISTÁN

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11 REFERENCIAS
Publicaciones científicas:
[1] Younes, C. “Evaluación de parámetros del rayo con mediciones terrestres y satelitales para Colombia”.
Tesis de Maestría, Universidad Nacional de Colombia, 2002.
[2] Gallego J. “Parámetros de las Descargas Eléctricas Atmosféricas en Colombia”. Tesis de Pregrado,
Universidad Nacional de Colombia, Medellín, 2010.
[3] Aranguren D. “Estudio Operacional de Sensores de Campo Electrostático como Sistemas de Alerta de
Tormentas”. Tesis de Doctorado, Universidad Nacional de Colombia. 2012.
[4] Aranguren D. “El Campo Eléctrico asociado a las Nubes de Tormenta”. Tesis de Doctorado, Universidad
Politécnica de Cataluña. 2011.
[5] H.D. Betz, U. Schumann. Lightning: principles, instruments and applications. Laroche Editors. Springer.
2009
[6] Höller, H, Betz, H.-D., Schmidt, K, Calheiros, R., May, P., Houngninou, E., Scialom, G. “Lightning
characteristics observed by a VLF/LF lightning detection network (LINET) in Brazil, Australia, Africa
and Germany”. Atmos. Chem. Phys., 9, 7795-7824, 2009.
[7] Betz, H.-D., K. Schmidt, P. Oettinger, and M. Wirz, “Lightning Detection with 3D-Discrimination of
Intracloud and Cloud-to-Ground Discharges”, J. Geophys. Res. Lett., Vol. 31, L11108, doi:10.1029/
2004GL019821, 2004.
[8] Betz, H.-D., K. Schmidt, B. Fuchs, W. P. Oettinger, and H. Höller, “Cloud Lightning: Detection and
Utilization for Total Lightning measured in the VLF/LF Regime”, J. of Lightning Research, Vol. 2, 1-17,
2007.
[9] Aranguren D., López J., Inampués J., Torres H., Betz H., Moehrlein M. “Electrostatic Field and Lightning
Detection applied to Thunderstorms Nowcasting in Colombia”. International Symposium on Lightning
Protection, XII SIPDA 2013, Belo Horizonte, Brazil.
[10] Aranguren D., Inampués J., López J., Tibaduiza A., Casas F., Torres H., Betz H. “Colombian Total
Lightning Detection Network and early detection of failure risks for power systems”. SICEL2013,
Medellín, Cololmbia.
[11] Aranguren D., López J., Inampués J., Torres H., Betz H. “Overview of the cloud to ground lightning
activity in Colombia”. International Conference on Grounding and Earthing & 6th International Conference
on Lightning Physics and Effects Manaus, Brazil, May, 2014.
[12] Aranguren D., López J., Inampués J., Torres H., Betz H. “Cloud-to-Ground Lightning activity in
Colombia and the influence of topography”. International Conference on Lightning Protection (ICLP),
Shanghai, China, 2014.
[13] Schulz W., Diendorfer G. “Lightning Characteristics as a Function of Altitude Evaluated from Lightning
Location Network Data”. International Conference on Lightning and Static Electricity, Toulouse, France,
1999.
[14] Smorgonskiy A., Rachidi F., Rubenstein M., and Diendorfer G.. “On the relation between lightning flash
density and terrain elevation” in 2013 International Symposium on Lightning Protection (XII SIPDA), 2013, pp
62-66.
[15] CIGRE Task Force C4.404A. “Cloud-to-Ground Lightning Parameters derived from Lightning Detection
Systems. The effects of the performance” CIGRE Technical Brochure, num. 376, 2009.
[16] Torres H. et al. “Avances en el conocimiento de la descargas eléctricas atmosféricas en Colombia para
aplicaciones en ingeniería”. Memorias VII Jornadas ACIEM. Bogotá, 1990.

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Informes técnicos:
[17] Estudio elaborado por Keraunos “Identificación y Análisis de los Niveles de Calidad del Servicio Alcanzables
en la redes de distribución de Energía Eléctrica del SIN”. COMISIÓN DE REGULACIÓN DE ENERGÍA Y
GAS – GREG, 2013.
[18] Informe estudio interno: “Coordinación de Aislamiento para Circuitos de 34.5 kV en Campo Rubiales – Meta.
Circuito 6”. 2012. Operaciones Eléctricas, Pacific Rubiales Energy.
[19] Serie de informes “Incidencia de Descargas Eléctricas Atmosféricas y Coordinación de Aislamiento para las
redes de Distribución y Transmisión de Energía de los Campo Apiay y Castilla”. Estudio realizado para
Ecopetrol, Diciembre de 2012.
[20] Estudio “Incidencia de rayos y confiabilidad de sistemas de los distribución de CENS”, Centrales Eléctricas
de Norte de Santander, 2013.
[21] Estudio “Incidencia de rayos y confiabilidad de sistemas de los distribución de EEC”, Empresa de Energía
de Cundinamarca, 2014.
[22] Reportes “Incidencia de rayos para tramos de la línea Guavio – Reforma - Tunal” Empresa de Energía de
Bogotá, 2013.
[23] Informe “Incidencia de Rayos en Redes de Distribución”, Compañía Energética de Occidente – CEO. 2014.
Servicio de reporte continúo.
[24] Informe “Incidencia de Rayos en redes de Distribución” Empresa de Energía del Pacífico – EPSA. 2014.
Servicio de reporte continúo.
[25] Informe “Incidencia de rayos para los trazados alternativos de la red de 220 kV entre Tesalia y Alférez”.
Estudio realizado para la firma Consultoría Colombiana. 2012.
[26] Informe “Incidencia de rayos para el trazado de la red de 220 kV entre Armenia y Santa Rosa de Cabal”.
Estudio realizado para la firma Consultores Unidos. 2012.
[27] Informe “Nivel Ceráunico y Densidad de Descargas a Tierra para las líneas de 110 kV El Salto – Yarumal II
y Riogrande – Yarumal II.” Estudio realizado para la firma Genivar. 2012.
[28] Informe “Nivel Ceráunico y Densidad de Descargas a Tierra para el trazado de la red de 110 kV entre La
Ceja y Sonsón”. Estudio realizado para la firma Consultoría Colombiana. 2013.
[29] Informe “Densidad de Descargas a Tierra para la Línea de Transmisión de 500 kV, ubicada entre la ciudad
de Moquegua y el Distrito de Colcabamba en Perú”. Estudio realizado para la firma Consultoría Colombiana.
2013.
[30] Serie de informes “Incidencia de rayos para la Línea de Transmisión de 220 kV, entre Chivor y Campo
Rubiales”. Análisis realizado para la firma Petroeléctrica de Pacific Rubiales Energy. 2014.
[31] Proyecto de Investigación: “Mejoramiento de Indicadores de Calidad de Energía en Zonas de Alta actividad
Eléctrica Atmosférica” Universidad Nacional de Colombia, Codensa, Colciencias, 2009.
Noticias
[32] EL TIEMPO, «Se inicia operación del aeropuerto El Dorado tras tormenta eléctrica,» EL TIEMPO, 11 marzo
2016.
[33] El Espectador, «Rayo causó muerte a 11 indígenas en la Sierra Nevada de Santa Marta,» El Espectador, 6
10 2014.
[34] El Heraldo, «Ejército confirma muerte de 11 indígenas por tormenta eléctrica en la Sierra Nevada,» El
Heraldo, 6 10 2014.
[35] El País, «Rayo mató a once indígenas de la Sierra Nevada de Santa Marta durante ritual,» El país, 6 10
2014.
[36] EL ESPECTADOR, «Aeropuerto El Dorado opera con normalidad luego de tormenta eléctrica en Bogotá,»
EL ESPECTADOR, 10 marzo 2016.
[37] NOTICIAS CARACOL, «Tormenta eléctrica causa cierre temporal del aeropuerto El Dorado en Bogotá,»
Caracol Televisión, 10 marzo 2016.

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