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  1. 1. 52 Ingeniería Eléctrica • Marzo 2014 Nota técnica ¿Dónde caen los rayos en Argentina? Reflexiones acerca de la prevención de daños generados por rayos, desde la importancia de la confección y consulta de mapas ceráunicos nacionales hasta la correcta instalación de los pararrayos Los mapas de rayos son una herramienta fundamental de pre- vención y planificación de cual- quier 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 dife- rencia de los anteriores, están tra- zados a partir de datos recabados por una red mundial de estacio- nes meteorológicas. Tener conocimiento acerca de cómo es el proceso de las des- cargas eléctricas atmosféricas así como de las zonas más propen- sas a la caída de rayos, permite el diseño óptimo de las medidas y sistemas de protección adecua- dos para seres vivos y bienes ma- teriales. En este sentido, los mapas ceráunicos, es decir, aquellos ma- pas 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 co- municación”, explica la geofísica Gabriela Nicora, quien además es investigadora del CONICET en el CITEDEF (Instituto de Investiga- ciones Científicas y Técnicas para la Defensa, perteneciente al Mi- nisterio de Defensa) y trabaja en la elaboración de nuevos mapas de rayos en el marco de su tesis doc- toral en la Universidad Nacional de La Plata. Orígenes de una herramienta de prevención Horacio Torres Sánchez, pro- fesor titular de la Facultad de In- geniería de la Universidad Nacio- nal de Colombia, en un artículo titulado ¿Qué rayos sabemos?, se remonta a los orígenes de lo que hoy conocemos como mapas ce- ráunicos. La historia comienza varios siglos antes de Cristo, en la cultura caldea de Babilonia, don- de se desarrolló un sistema de predicción del clima que incluía el conteo de truenos. Posterior- mente, en la Europa medieval se rescató esta práctica y se crearon, basándose en registros históricos de truenos, calendarios de true- nos que fueron utilizados para predecir el clima.
  2. 2. Ingeniería Eléctrica • Marzo 2014 53 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 isoceráu- nicas, se conectaban sitios en los cuales era escuchado el primer trueno de una tormenta. Así, los primeros mapas se tra- zaron a partir de los datos de días tormentosos basados en observa- ciones humanas, y permitieron la primera comparación cuantitativa de ocurrencia de tormentas en di- ferentes regiones y durante diver- sas épocas. Mapas ceráunicos en la Ar- gentina Los primeros mapas de rayos del territorio nacional fueron rea- lizados y publicados en la década del 80. Uno de los responsables de su trazado fue el ingeniero electri- cista Juan Carlos Arcioni, quien co- menta que “Previamente,sehabían 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 agu- jeros. 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 exten- diera 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 ochenta estaciones de medición repartidas por todo el territorio nacional, especial- mente en los aeropuertos. “En esas estaciones había un ob- servador que cuando escuchaba un trueno hacía una marquita en un cuaderno -relata la geofísica Gabrie- la Nicora-, aún hoy éste sigue siendo un método muy importante y se si- gue usando para hacer estadísticas”. El ingeniero Arcioni también destaca que “En ese momento las mediciones eran de un alcance de aproximadamente diez mil metros. Y en las bases de datos había es- tadísticas de la década del 70 y del 80. Tenían toda la información me- teorológica (temperatura, presión, vientos, lluvia y rayos) maravillosa- mente 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 cur- vas de niveles isoceraúnicos anua- les promedios y las densidades ceraúnicas para los períodos 1971 a 1980 y 1981 a 1990. ¿Y qué pasó luego? ¿Por qué se dejaron de hacer estos mapas? El ingeniero Jorge Giménez, jefe del Laboratorio de Ensayo de Seguri- dad 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 solo llevaba un registro de los días con tormentas eléctricas, pero no se trazaban los mapas”. Al respecto, el ingeniero Gimé- nez aclaró que en Argentina no Densidades ceraúnicas continenta- les de Argentina estimadas para el período climatológico 1971/1980 según los datos del Servicio Meteorológico Nacional. Fuente: Revista Ingeniería Eléctrica, abril 2006
  3. 3. 54 Ingeniería Eléctrica • Marzo 2014 Nota técnica hubo ni hay “Unplannacionalpara trazar mapas ceraúnicos como tie- nen 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 imporpor- tante en el mundo y la primera para países tropicales. Además, cada dos años celebra un congreso interna- cional dedicado al problema del rayo. Colombia, por su parte, es un país que tiene una actividad ceraú- nica muy intensa. Ellos tienen muy bien zonificadas las distintas re- giones. Ambos países hicieron una inversión muy importante para la obtención de rayos a tierra, al igual que otras naciones como Estados Unidos, Reino Unido, Francia, Ale- mania, Italia y Suiza, donde históri- camente y con continuidad se reali- zaronlosestudiosmásimportantes. 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 Nacio- nal de La Plata. Y lo hace a través de una tecnología no utilizada co- múnmente para esta tarea. Para realizarlos, Nicora –quien es dirigida en su tesis por los in- vestigadores 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 cincuenta estaciones esparci- das por todo el mundo. “Estas estaciones están forma- das por una antena con un amplifi- cador 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 espec- tro electromagnético. Y también se emite una onda muy larga, de baja frecuencia, que tiene la característi- ca de poder viajar largas distancias. Justamente, esas son las ondas que detectan las estaciones”, detalla. “Al ser la Tierra redonda y de- bido al largo recorrido de estas ondas, una misma señal puede ser captada por distintas estaciones – describe la geofísica- y eso a noso- tros nos sirve porque cuanta mayor redundancia de datos haya, menor margen de error.” Además, al pertenecer a una red internacional, estas estacio- nes recaban datos homogéneos y de calidad similar, lo que permite confeccionar mapas con mayor aproximación y detalle que los an- teriores, que se realizaban a partir de datos obtenidos por un obser- vador meteorológico. Con los datos recabados hasta el momento, Nicora confeccio- nó un mapa general de niveles ceraúnicos para el período 2005 a 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”. Mapas ceraúnicos estacionales traza- dos por la geofísica Gabriela Nicora. De izquiera a derecha, los mapas ceraúnicos de la Argentina correspon- dientes a las estaciones de primavera, verano, otoño e invierno
  4. 4. Ingeniería Eléctrica • Marzo 2014 55 Por otra parte, “En invierno casi no hay rayos, tanto en la Patagonia como en la Puna. En Tucumán y Sal- ta la probabilidad de rayos descien- de casi a cero, es muy baja, mientras que la zona central del país tiene alta densidad de rayos”, afirma. Con respecto a la zona patagó- nica, Nicora asegura que en épo- cas pasadas la actividad ceraúnica era muy baja y se está acrecentan- do. “Especialmente, en toda la zona costerasepuedeapreciarclaramen- te 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 se presen- tan sobre todo con el clima subtro- pical. Por ejemplo, en la Antártida 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. Sin embar- go, para sacar conclusiones sobre estos fenómenos hay que realizar mediciones durante diez años.” ¿Y a qué pueden deberse esos cambios? “Hay ciertos factores meteorológicos cuyas consecuen- cias son cambios en las circulacio- nes generales de la atmósfera. És- tas se dirigen hacia el Polo. Es decir, zonas de convección que estaban antes a los 60º, se están corriendo unos pocos grados. Es un cambio muy sutil pero que produce varia- ciones”, responde Nicora. El ingeniero Arcioni, que estu- vo trabajando muchos años en la zona patagónica, suma otro argu- mento. Para él, el aumento en la actividad ceraúnica “Se debe a los embalses de las centrales hidroeléc- tricas. En todas esas zonas se agre- garon espejos de agua. Donde an- tes 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. An- tes 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 cir- cuito eléctrico atmosférico, produce una destrucción muy grande”, ase- guró la geofísica Nicora. “Las pér- didas materiales son muy impor- tantes.Yestoesalgofundamentala tener en cuenta cuando se planean acciones como la radarización del país, la instalación de las líneas de electricidad y muchas otras cuestio- nes de planificación que se refieren a la seguridad nacional. Y es impor- tante dar un ‘marco de seguridad’ teniendo en cuenta estos datos”. 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 protec- ción contra el rayo comienza a ser seriocuandosetieneunmapaserio. Esto permite conocer y saber qué es lo que hay que hacer en cada zona.” Para ahondar más en la cues- tión, el ingeniero Giménez, citó como ejemplo el proceso de radarización que está llevando adelante el país, el cual implica un costo muy elevado. “Por diver- sas razones, en el Norte argentino, principalmente en el Litoral, se van De izquierda a derecha, el inge- niero Juan Carlos Arcioni, pionero en el trazado de mapas ceraúni- cos en el país, el ingeniero Jorge Giménez y la geofísica Gabriela Nicora
  5. 5. 56 Ingeniería Eléctrica • Marzo 2014 Nota técnica a instalar muchos radares. Si uno observa los mapas ceraúnicos, esas zonas presentan la más alta proba- bilidad de caída de rayos por año y por kilómetro cuadrado. Entonces, si se colocan radares sin tenerlos en cuenta, sin utilizar las protecciones adecuadas, estos equipos se po- drían ver seriamente afectados por caídasderayosatierra.Y,encasode que se averíen y salgan de servicio, tienen un costo de reparación altísi- mo, aparte de poner en riesgo otras cuestiones de seguridad y defensa”. Con este ejemplo, Giménez deja en claro por qué en Argentina a la meteorología se le debería dar mayor importancia, tal como se la concibe en otras partes del mun- do. “En otros países, por ejemplo, en Estados Unidos, los mapas de este tipo son financiados por el Departa- mento de Comercio.” Al respecto, Nicora agrega que en Argentina “Hay lugares en los que a muy poca distancia -200 ki- lómetros, a veces- varía mucho el riesgo de que caiga o no un rayo. Sin embargo, a la hora de decidir la ins- talación de un radar no se toman 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 dise- ño pueda estar técnicamente sub o sobredimensionado. Entonces, al conocerse el comportamiento anual de una zona determinada, es posible ajustar la protección y evi- tar fallas técnicas en el futuro. Pararrayos: ¿sí?, ¿no?, ¿dón- de?, ¿cómo? Los pararrayos instalados en los edificios cumplen la función de in- terceptar los rayos desde las nubes tormentosas hacia el edificio, con- duciendo las corrientes eléctricas desde los captores aéreos, pasan- do por las bajadas, hasta llegar al sistema de puesta a tierra de la es- tructura. Así, este sistema logra dis- persar esas corrientes en el suelo. Sin embargo, el ingeniero Juan Carlos Arcioni comenta que “Ge- neralmente colocamos cuatro, cin- co o diez pararrayos, creyendo que vamos a obligar al rayo a caer ahí. Pero estamos instalando proteccio- nessinsaber,enrealidad,quériesgo conllevan o sin tener en cuenta que quizás se crean condiciones para que el rayo caiga donde no quere- mos. Eso se estudia aplicando la ingeniería, pero debido a un proble- ma de costos -porque el gasto para hacer protección es muy grande-, lamentablemente, se termina sin hacer nada”. Según Arcioni, “actualmen- te, el 95% de los problemas son de tipo electromagnético”. Cuando no se cuenta con las protecciones apropiadas, las ondas electromag- néticas generadas por los rayos intervienen en las instalaciones eléctricas, quemando televisores, equipos electrónicos y todo lo que encuentran a su paso, incluso sa- las de terapia intensiva. En casi to- dos los casos, los rayos se condu- cen 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
  6. 6. Ingeniería Eléctrica • Marzo 2014 57 de los aparatos de protección in- terna (descargadores, etcétera). Incluso, se registraron casos trá- gicos, por ejemplo, hay personas que han levantado el tubo telefó- nico justo en el momento en que ingresó una sobretensión, lo que las condujo a la muerte. “Hay que tener en cuenta que cuando el aire se ioniza, todo se convierte en con- ductor, hasta los cables que están aislados”, asegura Arcioni. Deestamanera,losespecialistas afirmanquesenecesitaunprofesio- nal capacitado para diseñar e insta- lar los pararrayos, los cuales deben colocarse de acuerdo a las normas establecidas, cumpliendo con las leyes de la física y la electromag- nética, y, sobre todo, realizando los mantenimientos correspondientes. Según Nicora, “Lo más impor- tante del pararrayos es su ubicación en el edificio o estructura, y la pues- ta a tierra, porque en algún lugar tiene que descargar su energía eléc- trica. Si el pararrayos no posee bue- na puesta a tierra, el rayo se direc- ciona hacia allí pero al no descargar de forma controlada, termina que- mando todos los equipos eléctricos de un edificio. Hay buenas maneras de conducir la energía, pero a la vez hay que verificar tales protecciones. En algunos casos, no se puede dejar el pararrayos tal como cuando se construyó el edificio. Es necesarios hacer inspecciones visuales e ins- pecciones completas en forma pe- riódica, cada uno o dos años”. Fuente: Mi club tecnológico

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