De los diferentes fenómenos meteorológicos que conocemos, se encuentra entre los más impresionantes y letales, las tormentas. Acompañados de otros elementos como lluvia, granizo y fuertes rachas de viento, las tormentas representan uno de los momentos más peligrosos y estremecedores que puede experimentar el ser humano.

El lugar en que se forman, se encuentra dentro de las nubes llamadas «Cumulonimbos». Unas nubes de formación ascendente y gran desarrollo vertical, con umbrales de entre 8 y 14 Km de altura.

En España, se originan sobre todo en primavera y verano en situaciones de inestabilidad meteorológica. En las tormentas se originan rayos o descargas verticales. A diferencia de los relámpagos que se desplazan de forma horizontal, los rayos se desplazan entre la parte inferior de la nube cargada negativamente y la base del suelo, que por norma general tiene carga positiva, y que puede tener de 5 a 7 km de altura.

Como recordaras, el pasado Agosto de 2018 fue un mes con un elevado numero de tormentas, donde el numero de rayos que cayo sobre la península fue de mas de 776.000 rayos. Siendo el mayor registro de este siglo, según datos de la Agencia Estatal de Meteorología. Es por esto que me ha parecido lo suficientemente relevante el asunto como para tratarlo en este sitio.

Como se forma una tormenta

En una tormenta de verano, lo que desencadena el proceso es una elevación del aire caliente desde el suelo que se carga de humedad. Pues bien, la intensidad de las corrientes de aire ascendentes y descendentes, conduce a que se separen las gotas de agua que contienen en su interior. Lo llamativo a esas altitudes, son las bajas temperaturas, que nada tienen que ver con la que existe en cotas bajas a nivel de suelo, lo que provoca que esas mismas gotas se transformen en cristal de hielo. En ese momento, el movimiento interior desencadena una colisión entre ellas, lo que crea cargas eléctricas positivas y negativas en el interior de la nube. Y ese, solo es el comienzo de la carga eléctrica de la nube.

Primera fase de formación de una tormenta. Fuente elaboración propia.

En una siguiente fase, las cargas positivas formadas por cristales de hielo comienzan a situarse en la parte superior de la nube, mientras que las negativas lo hacen en la inferior. Sin embargo, una pequeña cantidad de cargas positivas permanece en la base de la nube lo que origina la fase de desarrollo, que evoluciona hasta la fase activa donde se producen las primeras chispas del trazador o rayo.

Dada la alta probabilidad de la caída de rayos en las tormentas, hoy por hoy es clave la adopción de medidas preventivas de seguridad para las personas, los equipos eléctricos y las propias estructuras que albergan esas personas, como veremos después. Aunque también para aquellos trabajadores que en el desempeño de sus funciones, están expuestos especialmente a la caída de un rayo. Por tanto, en los planes de prevención deben tenerse en cuenta estas consideraciones de protección que sin duda de producirse, causan accidentes de diversa gravedad e incluso la muerte. Es decir, la adopción de estas medidas preventivas, debe ir desde las actividades más tempranas como la fase de construcción, hasta cualquier otro tipo de actividades posteriores.

Algo que conviene mencionar, es que aparte de las actividades que hemos mencionado, otro de los efectos de los rayos en épocas estivales, es la de provocar algunos de los incendios que se producen en Verano, propiciado en parte por las altas temperaturas y la facilidad con la que el material seco facilita la combustión.

Efectos del rayo

Como se ha indicado, es sobradamente conocido los efectos destructivos que pueden producir los rayos y que pueden dividirse en daños físicos, concretamente los que pueden afectar directamente a las personas, pero también los daños materiales que pueden afectar a estructuras y equipos en diferente grado, e incluso puede afectar a las personas que se encuentren en contacto o cerca de esas estructuras o equipos por los efectos de la deflagración. Y es que el potencial que contiene cada una de las descargas es muy elevado, pudiendo descargarse intensidades de hasta 200 kA.

Por tanto, los efectos del impacto sobre elementos, personas o cerca de ellas, resultan ser de extrema gravedad ya que puede causar desde efectos, térmicos, electrodinámicos, deflagraciones y sobretensiones conducidas o inducidas, y en ese orden de magnitud las personas pueden verse afectadas en diverso grado como:

• Diferente grado de quemaduras
• Ceguera
• Estrés pos-traumático
• Paro cardíaco y/o paro respiratorio

Medidas de prevención y protección

Pararrayos

Uno de los sistemas más habituales y conocidos, es un sistema externo encargado de la protección contra el rayo, que tiene como objetivo conducir el momento de descarga del trazador de forma segura a tierra. El sistema, básicamente consta de varios elementos en orden descendente:

• Un sistema de captación del rayo.
• Un sistema de conducción de la descarga.
• Un punto de toma de tierra para dispersar la corriente del rayo en la propia tierra.

Al igual que los dos primeros aseguran su funcionamiento con la conexión y mecanización de los elementos por la estructura o edificación, los sistemas de puesta a tierra con picas de cobre tienen que ser inspeccionados periódicamente, pues pueden variar sus características en función del terreno y las características del mismo. Para ello se usan unos equipos de medida llamados telurometros, que miden la impedancia o resistencia especifica del terreno en el que se encuentran instalados.

Se distinguen dos tipos de pararrayos:

-Las puntas Franklin o elementos pasivos. Son los más habituales y se sitúan en la parte superior de la estructura. Están formados por un elemento central y cuatro más laterales. Pueden estar fabricadas en acero inoxidable o bronce níquel.

-Los pararrayos con dispositivo de cebado (PDC), también llamados activos. Emiten un trazador ascendente mediante una ionización, lo que permite anticiparse a captar el rayo. Esto les permite aumentar el radio de protección respecto a las puntas Franklin, consiguiendo que la zona de protección sea mayor.

Nuevos elementos

En la búsqueda de nuevas alternativas para la protección de estas importantes descargas, han aparecido los compensadores de campos eléctricos. Su funcionamiento se basa en equilibrar el campo eléctrico originado en una tormenta, evitando como ya se comentaba, que se produzca el trazado vertical en la formación del rayo.

Aunque se considera un captador pasivo, puede decirse que es un elemento activo, ya que trabaja en captar las corrientes electrostáticas al estar cargado positivamente. Y es que al aumentar el campo eléctrico, se produce un efecto de atracción de cargas, induciendo a subir las cargas positivas hacia el elemento de recepción. Por tanto, la variación de diferencia de potencial dentro de interior del dispositivo, provoca una fuga de corriente a tierra.

Todo este funcionamiento es secuencial, por lo que impide la creación del trazador vertical y por tanto elimina el riesgo de impacto. Según el tamaño de estos compensadores se puede cubrir mayor radio de acción y la instalación en forma de malla de varios de estos elementos, permite garantizar una protección mayor sobre una zona de trabajo mas extensa.

                     

Estos elementos han demostrado su eficacia en países donde la actividad eléctrica es muy alta como es en el Trópico, o en instalaciones u obras en construcción donde los costes de parar la actividad cuando suceden las tormentas son muy altos. O también, en países donde la normativa de seguridad es más restrictiva, como es en Japón.

En mi opinión, esta es una opción muy a tener en cuenta, ya que así lo avalan los análisis tras la instalación de estos dispositivos, y donde algún operador de telecomunicaciones ha optado por su instalación.

DDCE: Fuente dinntecospain.com

Protección contra sobretensiones

Por último, conviene mencionar otros elementos de protección en las instalaciones y equipamiento, como son los protectores contra sobretensiones transitorias.

La instalación de estos elementos de protección en las instalaciones, evitan que una vez sean alcanzados supongan un riesgo para las personas que manejan equipos o se encuentran próximos a ellos.

También las normativas de seguridad, exigen de los diferenciales que actúen para corrientes superiores a 30 mA, evitando la exposición de los trabajadores a riesgos de electrocución. En el caso de los rayos, la corriente de pico es de decenas de miles de amperios, y muy rápida, por lo que las protecciones eléctricas habituales no son capaces de actuar a tiempo para evitar su paso.

Normas de seguridad

Sin duda, la clave en la seguridad es la formación y la información. Y de conformidad con los artículos 18 y 19 de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales, el empresario deberá garantizar que los trabajadores reciban una formación e información adecuadas sobre el riesgo eléctrico, así como sobre las medidas de prevención y protección que hayan de adoptarse.

Y ademas, los trabajadores deben estar informados, sobre la no conformidad o indisponibilidad de protecciones contra el rayo, tanto en interiores como en trabajos al aire libre. Pero también los trabajadores deben detectar y denunciar, la falta de estas protecciones, con el fin de evitar accidentes a ellos mismos o los que pueda afectar.

En el caso del tipo de protecciones que hemos hablado, los operadores de Telecomunicaciones han optado por diferentes protecciones en las torres como son las puntas Franklin en general, o en las que se ha optado porque la propia torre realice la derivación de la descarga. Pero en cualquier caso, creemos en la importancia de verificar que cualquiera de los sistemas existan y estén operativos. Y es que por desgracia, el robo de las líneas de tierra impide la protección de las estructuras y por consiguiente la ejecución de los trabajos con seguridad.

Seguridad y prevención

En Campos Corporación, estamos muy concienciados con la seguridad de los trabajadores y para ello se ha elaborado un sistema de gestión preventivo, optimo y eficaz, donde empresa y empleados participan activamente, para que se consiga que entre todos, seamos un referente en la reducción de la siniestralidad laboral.

Jesús Sepúlveda

Responsable de proyectos en Campos Telecom