RAYOS GAMMA Y TORMENTAS ELÉCTRICAS

La formación de rayos gamma (la forma de luz más energética que se conoce) durante una tormenta eléctrica podría tener relación con la producción de relámpagos, revela nuevo estudio. Los rayos gamma suelen formarse a consecuencia de cataclismos cósmicos tales como las supernovas, pero las tormentas eléctricas terrestres también energizan suficientemente las partículas para crear poderosos rayos.

Los científicos detectaron por primera vez los rayos gamma de las tormentas a principios de la década de 1990. El Observatorio de Rayos Gamma Compton registró inesperadamente la radiación que se originaba en el suelo mientras observaban una supernova lejana. 

RELAMPAGUEANTE MISTERIO

Aún no se explica cómo se producen los rayos en las nubes de tormenta, como tampoco ha podido determinarse la naturaleza de su aparente vínculo con la formación de relámpagos, sobre los cuales persisten muchos misterios. No obstante, un nuevo estudio encabezado por Teruaki Enoto de la Universidad de Tokio y Harufumi Tsuchiya de RIKEN (Instituto de Investigación Física y Química de Japón) ha permitido entender mejor estos fenómenos.

El equipo dirigió una serie de detectores de rayos gamma hacia dos masas de aire de baja presión que chocaron sobre el Mar de Japón. Los investigadores observaron que los rayos gamma se producían unos 70 segundos después del estallido del relámpago y también determinaron que las explosiones gamma, cuyas mediciones previas habían revelado una duración inferior a un segundo, pueden prolongarse durante casi un minuto. 

Los hallazgos sugieren que lo que desencadena los rayos gamma también podría intervenir en la formación del relámpago y que su origen podría estar vinculado con poderosas partículas conocidas como rayos cósmicos, las cuales llueven continuamente desde el espacio.

Los poderosos rayos gamma pueden resultar peligrosos en algunos casos debido a que su radiación alcanza niveles de energía cientos o miles de veces más elevados que los rayos x utilizados en dispositivos médicos, prosiguió Enoto. No obstante, las nubes de tormenta difícilmente producen suficiente radiación para representar un peligro.

La potencia de los rayos gamma los hace útiles en la esterilización de equipamiento médico. Se suelen utilizar para matar bacterias e insectos en productos alimentarios tales como carne, setas, huevos y vegetales, con el fin de mantener su frescura. Debido a la capacidad de penetrar en los tejidos, los rayos gamma o los rayos X tienen un amplio espectro de usos médicos, como la realización de tomografías y radioterapias. Sin embargo, como forma de radiación ionizante, tienen la habilidad de provocar cambios moleculares, pudiendo tener efectos cancerígenos si el ADN es afectado y también se utilizan en la medicina nuclear para realizar diagnósticos.

No  parece  lejano  el día  en que  los  científicos  logren  condesar  la  producción de rayos  gamma  generados  por  los  rayos  y poder  utilizarlos  a  su  disposición  en los  diversos  usos  que  hoy se  conocen  y  en  otros  por  descubrir.

"Por National Geographic "

Abrego: un Municipio Atormentado

El  Municipio  de  Abrego  en Norte  de  Santander,  es  uno  de los  lugares  donde  más  se  presentan  eventos  de  tormentas  eléctricas  en  Colombia, de  ahí  que  la  patrona  de  la  región es  la  virgen de  Santa  Bárbara a  la  cual  se  le  invoca   su  protección.

"Panorámica del Valle de Abrego"

La   siguiente  es  una  breve  historia  de  la  virgen de  Santa  Bárbara  lo  cual  nos  da  a  entender  el  porque  es   invocada  y  adorada  en esta  población  donde  también  fue  erigido  un  templo para  que  los  pobladores  la  veneren:

Santa Bárbara figura en el santoral cristiano,  entre las estrellas más resplandecientes. Su sepulcro, en Nicomedia, junto con el de santa Juliana, fue durante siglos uno de los más importantes centros de peregrinación de la cristiandad. Las curaciones de los enfermos que acudían a venerar estas reliquias, fueron numerosísimas. La antigüedad de estas santas (son de principios del siglo III) es la causa de que la documentación sobre ellas sea muy escasa; pero la devoción y la tradición suplieron el desgaste del tiempo. Cuenta, pues, la tradición, que nació santa Bárbara en Nicomedia, hija de un pagano noble pero supersticioso, llamado Dióscoro. La belleza de la niña aumentaba de día en día, de manera que al llegar a la edad núbil, su padre construyó para ella una torre dotada de todos los lujos y comodidades, incluyendo un baño para su recreo, y allí la tuvo como si fuese prisionera. Al convertirse Bárbara al cristianismo, notó el padre cosas raras, demasiados símbolos cristianos en la casa, por lo que después de haber averiguado el significado de todo aquello, la denunció a Martiniano, pretor de la provincia. Éste, cumpliendo con su deber de perseguir a los cristianos, tras intentar en vano convencerla de que volviese al culto de los dioses paganos, se vio obligado a condenarla a la pena capital. Pero era tal el fanatismo de su padre, que pidió ser él mismo quien la ejecutase. Se le concedió, y así lo hizo. Y he aquí que al volver a casa, se desató una terrible tormenta, y un rayo lo fulminó (de aquí viene el dicho de "acordarse de santa Bárbara cuando truena"). Fue sepultada, junto con santa Juliana, que con ella sufrió martirio, por un hombre piadoso llamado Valentín. He ahí la tradición y el porqué de la devoción a santa Bárbara. Se la invoca en las tormentas y en los incendios, y es la patrona de la artillería, de los mineros y de los canteros. Se la representa ante una torre con tres ventanas, sosteniendo la palma que simboliza el martirio. A veces también se la ve con un cañón al lado. Su fiesta es el 4 de diciembre.

"Templo de Santa Barbara, Abrego. La cual se encontraba en remodelacion"

"Interior Templo Santa Barbara, Abrego"

Así mismo  y  con  el fin  de  conocer  más  detalles  acerca   de  la  ocurrencia  de  las   tormentas  eléctricas  en el   valle  donde  está  ubicada  la  población de  Abrego,   se  procedió a  realizar  un  trabajo de  campo  consistente  en  entrevistas  a   pobladores  del Municipio,  logrando tal  y como se  observa  seguidamente,   algunas  apreciaciones   sobre  este  particular. 

"De antemano  pido disculpas por la calidad del audio en algunos tramos de la grabación, debido a fallas de origen."

Es  de  anotar  que  es  generalizada   la  creencia  de  que  la  gran  intensidad  de  los  rayos  en la  región se  debe  a  la  presencia  de unos   supuestos  yacimientos  de  uranio  que   se  encuentran   en  inmediaciones  de  la  población   y  que  aún  no  han  sido  explotados. Otro  evento  al  cual  también  se  le  atribuyen  estos  fenómenos  es   a  que  en cercanías  de  Abrego  se  encuentran  instaladas  desde  hace  mucho  tiempo, unas  poderosos antenas  de  repetición las cuales se encuentran ubicadas en el Monte la Maria,  creyéndose  también  que  el  gran espectro  electromagnético   que  se genera   es  el  causante  de  la  atracción  de  tormentas. Sea  cual  fuere   la  causa  real  de  la  ocurrencia  de los  eventos de  tormentas  eléctricas  en  la  región,  sus  habitantes  que  en su  mayoría  son   del  sector  rural, se  siguen  aferrando  a la  protección  de  su  patrona  la  Virgen  de  Santa  Bárbara.

"De antemano  pido disculpas por la calidad del audio en algunos tramos de la grabación, debido a fallas de origen."

Según los moradores de este Municipio la presencia de dos torres de comunicación, dentro del casco urbano, han mitigado de gran forma el impacto de el Fenómeno de las descargas eléctricas (Rayo) sobre la población en general lo cual se ve en una reducción de los indices de mortalidad a causa de este fenómeno.

"Torres de Comunicación, las cuales poseen pararrayos"

"Torre de Comunicación, dentro del casco urbano"

El objeto de esta investigación fue dar a conocer la incidencia de los rayos sobre este lugar y a su vez la relación entre Santa Barbara y el fenómeno del Rayo, así como la historia de Santa Barbara patrona y protectora de este Municipio.

"Por Cristian I. Rochel Rivera, Estudiante Ing. Ambiental"

Cortes de energía por rayos quedarán en el pasado

Entre el 50% y el 60% de los daños en las líneas de distribución eléctrica son producidos por rayos, fenómeno que tiene alta prevalencia en Colombia por estar en la zona tropical. Un sofisticado software desarrollado en la UN en Manizales se convirtió en la solución para evitarles sobrecostos a las empresas distribuidoras y disminuir los cortes de suministro. En Caldas ya está en uso.

Debido a las condiciones meteorológicas y topográficas de Colombia, las redes que conducen energía a los tres tipos de usuarios del sector eléctrico (residencial, comercial e industrial) son muy susceptibles de quedar fuera de servicio por los sobrevoltajes que causan los rayos.

La ubicación del país en la zona tropical proporciona un ambiente favorable para que haya alta densidad de descargas eléctricas por kilómetro cuadrado (km²) y su energía contenida sea mayor a la de una normal. Por ejemplo, en otros lugares del planeta, la intensidad de corriente promedio de un rayo es de 30 kiloamperios (kA), mientras que en Colombia es de 43.

Para tener una idea de lo que significan esas cantidades, es útil la siguiente relación: cada kA equivale a mil amperios, con los cuales se encenderían 1.000 bombillos (cada uno de 100 vatios de potencia). Esto significa que 43 kA servirían para encender 43 mil focos. Es una inmensa energía luminosa concentrada que dura milésimas de segundo.

Estudios satelitales de la NASA muestran que una de las zonas en donde hay mayor actividad del fenómeno en el mundo es la de los municipios de Samaná (Caldas), con 9 rayos por km² al año, y El Bagre (Antioquía), con 12 rayos por km² al año; mientras que, en lugares como Manizales y Bogotá, la cifra es de apenas 2 rayos y 1 rayo por km² al año, respectivamente.

IDEA ELÉCTRICA 

Estas condiciones particulares no pasaron desapercibidas para los investigadores de la Universidad Nacional de Colombia, que, desde hace quince años, trabajan en este problema, tanto en el Programa de Investigación sobre Adquisición y Análisis de Señales (PAAS), de la UN en Bogotá, como en grupos de la UN en Medellín y en Manizales.

Uno de los trabajos destacados es el de Edison Andrés Soto Ríos, estudiante del Doctorado en Ingeniería (línea de Automática) de la UN en Manizales. Él, basado en un software desarrollado por el profesor Ernesto Pérez de la UN en Medellín, denominado Yaluk Draw, mejoró el desempeño de las líneas aéreas de distribución y las redes eléctricas afectadas frecuentemente por los rayos.

Este tipo de infraestructura se caracteriza por su bajo aislamiento o incapacidad para soportar un sobrevoltaje, en especial ante la alta frecuencia de los impactos indirectos (los destellos cercanos a las redes).

“Cuando un rayo cae se produce un campo electromagnético que se propaga por el aire y, al hacer contacto con la línea, se origina una tensión inducida, que es el incremento en el voltaje normal (el cual debe oscilar entre los 13.200 y los 33.000 voltios). Cuando se registra una anomalía, el sistema eléctrico saca de servicio la línea afectada y deja sin el suministro a los usuarios”, explica el investigador Soto Ríos.

EN TRES PASOS 

Para contrarrestar estos problemas, los ingenieros desarrollaron el programa computacional Yaluk Draw, que consta de tres módulos: el primero permite calcular el sobrevoltaje en el cable; el segundo determina su índice de fallas; y el tercero señala los lugares en los que se deben ubicar los dispositivos de protección.

El primer componente consiste en una simulación virtual mediante la cual se conoce el valor de la sobretensión, es decir, el voltaje máximo que la afectó. Para ello, se utiliza un modelo matemático que describe la forma de onda de la corriente del rayo y su campo electromagnético.

“Mediante otro modelo verificamos el acople, para determinar el efecto de ese campo en el circuito eléctrico de la línea de distribución. Además, calculamos los voltajes producidos en sus puntos de interconexión (postes de luz), para saber cuál es el tipo de tensión presente”, precisa el investigador de la UN.

El segundo módulo es un análisis estadístico de desempeño para determinar cuántas veces el transporte de energía se interrumpirá. La operación consiste en calcular una gran cantidad de eventos alrededor del cable conductor, cada uno con valores de corriente distinta y cuyas posiciones se establecen aleatoriamente en la zona circundante al objetivo. Esto proporciona una gráfica con un registro sobre el número de descargas que provocaron las fallas.

Para las empresas de distribución es fundamental efectuar este tipo de análisis, debido a que son penalizadas cuando las líneas presentan daños recurrentes: la regulación en Colombia exige que las interferencias no duren mucho ni sean frecuentes. La dificultad es que, en el país, entre el 70% y el 80% de los problemas con la calidad del servicio, así como entre el 50% y 60% de los daños son ocasionados por los rayos.

Finalmente, el tercer elemento es el que optimiza la ubicación correcta de los dispositivos de protección, llamados descargadores de sobretensión. Estos absorben parte de la energía del rayo y así evitan la propagación del daño a otras instalaciones.

El proyecto ya se implementó en la Central Hidroeléctrica de Caldas. Además, en alianza, la UN y Colciencias hicieron un estudio para Codensa en zonas rurales de Cundinamarca, que presentan una alta actividad de rayos, son de difícil acceso y representan altos costos de desplazamiento para cuadrillas de operarios.

Gracias al software, se disminuyen las averías de las líneas eléctricas y, por tanto, se mejoran los índices de calidad de la energía y se reducen las pérdidas económicas de las empresas.

" Por: Ana María Escobar Jiménez, Unimedios "