Descargas Atmosfericas

DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

ORIGEN DE LA DESCARGA ATMOSFÉRICA
Los rayos son producidos en un intento de la naturaleza por mantener un balance dinámico entre las cargas positivas de la ionosfera y las cargas negativas de la tierra.
Una de las teorías más aceptadas es la de “Schonland”, según la cual el ciclo de la nube de tormenta y la consecuente descarga denominada rayo, se puede resumir de lasiguiente manera:
a.- Las cargas eléctricas en la nube se encuentran distribuidas en forma no homogénea, existiendo por consiguiente concentraciones desiguales de carga en el seno de la misma.
b.- Una vez que el gradiente eléctrico sobrepasa el valor crítico, comienzan a ocurrir pequeñas descargas en el seno de la nube. Estas, en virtud de la ionización por choque en el aire, van degenerando enuna forma de avalancha, denominada “Pilot Streamer” o descarga piloto, el mismo que avanza a una velocidad promedio de 150 a 200 Km/seg
c.- La rama de la descarga piloto orientada hacia la tierra logra imponerse en su crecimiento, viéndose acompañada de pequeños puntos luminosos característicos de las descargas escalonadas “Stepped Leaders” (Lider escalonado). Durante este proceso, la luminosidades baja y la corriente no excede de unos pocos amperios.
Las descargas escalonadas parecen tener su origen en la acción del viento, llegando raras veces a tierra; esto se debe a que la intermitencia de la descarga piloto (de 30 a 90 μseg) les sustrae la energía necesaria para tales fines. Esta etapa ocurre a mucha mayor velocidad.
A medida que la descarga se aproxima a tierra su gradienteeléctrico aumenta produciéndose un canal de recepción el mismo que puede salir desde la superficie de tierra o a su vez salir de un objeto o estructura construida por el hombre (edificaciones, torres, mástiles, etc.), en donde este canal de recepción rara vez supera los 30 metros de altura.
d.- El canal de recepción con carga positiva sale al encuentro de la descarga piloto con gran cantidad de cargasnegativas (positivas muy pocas veces), formándose así un canal plasmático. Para neutralizar la carga en la nube, una gran cantidad de cargas opuestas salen de tierra utilizando el mismo canal previamente ionizado. A través del canal plasmático ocurrirán todas las descargas sucesivas, de las cuales la primera es la denominada de retorno o “Return Stroke”.
e.- El impacto provocado por las cargaseléctricas que la descarga de retorno introduce en el seno de la nube es tan fuerte que, en la mayoría de los casos origina una segunda descarga orientada hacia tierra, denominada descarga secundaria o "Dart Leader”, con una velocidad promedio de 1% la de la luz.
Este par de fenómenos (Return Stroke/Dart leader), puede repetirse un número de veces apreciable y esto se denomina descargas sucesivas o“Multiple Stroke”, que consisten en descargas separadas que utilizan el mismo canal plasmático, como se indican en las figuras Nº1 (g), (h), (i).
Cerca del 50% de las descargas que ocurren son múltiples y el intervalo de tiempo entre descargas, va desde 0.5 mseg, hasta 0.5 seg.

Figura 1: Etapas de una descarga atmosférica
POLARIDAD DE LAS DESCARGAS ELÉCTRICAS
En el estudio y cálculo desobretensiones un rayo puede ser visto como una fuente de corriente que puede tener polaridad positiva, negativa o ambas en una misma descarga, lo que se conoce como onda bipolar. En general, se han identificado cuatro tipos de rayo entre nube y tierra. Las descargas negativas forman el 90 % de las descargas que caen a tierra a lo largo de todo el planeta (figura 2 categoría 1), menos del 10 % de lasdescargas son positivas (figura 2 categoría
3). También existen descargas iniciadas desde tierra hasta la nube (figura 2 categorías 2 y 4), sin embargo, estas descargas son relativamente raras y ocurren normalmente en zonas de gran altitud, desde los picos de las montañas o desde altas estructuras construidas por el hombre. Un aspecto adicional que se debe tener en cuenta es la distorsión que...