01 marzo 2010

El fenómeno del Rayo

La nube tempestuosa
Puede alcanzar varios kilómetros de altura y de ancho, la nube tempestuosa de tipo Cúmulo-Nimbus es la causa de la producción de los rayos. Las turbulencias atmosféricas y las fuertes diferencias de temperaturas (de hasta – 60 °C a 10 km de altura) engendran una separación de las cargas de la nube : su parte superior se constituye de cristales de hielo cargados positivamente y su base de gotas de agua cargadas negativamente. La base de la nube influye localmente sobre la carga del suelo en superficie atrayendo una cantidad equivalente de cargas eléctricas de polaridad opuesta.
Cuando la nube está demasiada cargada, la nube se esfuerza por despejar esta carga "explotando": se descarga por cambio de cargas con el sol (rayo), o con otras nubes o zonas de nubes (rayos intra o inter-nubes). Mil millones de cargas eléctricas son disipadas causando corrientes que pueden alcanzar 500,000 A y tensiones de varios milliones de voltios. Es importante tomar en cuenta que corrientes del orden de 30 milésimas de Amperios (mA) bajo tensiones de solamente 50 Voltios pueden ser peligrosas para el hombre, y mortal por valores superiores a 1 Amper !


El fenómeno de la descarga
De la base de una nube generalmente cargada negativamente sale una pre-descarga llamada "trazador o aguijón", debilmente luminosa, cuya progresión hacia el suelo se hace por saltos sucesivos de varios decenas de metros. Al acercarse del suelo, la extremidad fuertemente cargada del "trazador o aguijón" engendra a su vertical un importante crecimiento del campo eléctrico local. A aproximadamente 200 m del suelo, efluvios de cargas o "streamers" salen de los puntos de impactos preferenciales del rayo en el cual el campo eléctrico es el más intenso (cimas de los arboles, chimeneas, pararrayos, …). Localmente, estos efluvios se ponen en descargas ascendentes positivas y van al encuentro del "trazador o aguijón".
El streamer que ofrece las mejores características de cebadura y de propagación alcanza el trazador descendente y hace la unión eléctrica nube-suelo por la formación de un conducto ionizado. Este camino privilegiado ocasiona una fuerte descarga eléctrica de varios millares de amperios llamados "arco en retorno". Entre 0,2 a 1 segundo (s), varios golpes de rayo pueden intercambiarse, su progresión es continuada y su velocidad de propagación muy elevada.


Tipos de Rayo y pararrayos
Según la polaridad de la nube (cargas positivas o negativas a su base) y el sentido de la descarga (ascendente o descendente), cuatro tipos de descarga pueden suceder. Bajo nuestras latitudes, medidas estadísticas en el campo, han demostrado que más de un 90 % de las descargas son golpes de rayo descendente de tipo negativo. 
Instalados según las reglas del arte, los pararrayos sumistran, cualquiera que sea el tipo de rayo, características de cebadura y de propagación mejores que otro elemento en las cercanías. No atraen (no rechazan) el rayo sino que protegen las estructuras contra sus efectos desviando la corriente de rayo a la tierra y garantizando su flujo.







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