Novedoso sistema mide e identifica rayos en tiempo real

La UNAL Sede Manizales ha sido fundamental en la financiación y logística de este proyecto, pero Antioquia, y concretamente Medellín, ofrece un laboratorio natural ideal para hacer las mediciones, en promedio, en un solo kilómetro cuadrado pueden caer hasta 172 descargas por año, una cifra 43 veces mayor a la de Bogotá y 80 veces superior a la de Estados Unidos.

El ingeniero Camilo Younes, profesor de la UNAL Sede Manizales y uno de los líderes de la iniciativa, menciona que “estudiar los rayos es importante no solo para predecir y mitigar sus efectos, sino que también puede abrir puertas a nuevas tecnologías en el campo de la energía”.

En ese sentido, el profesor Javier Herrera, de la Facultad de Minas de la UNAL Sede Medellín, aporta señalando que “necesitamos un sistema que provea información precisa sobre los rayos. Queríamos medirlos de manera confiable para compararlos con los sistemas de localización existentes”.

La estación diseñada por ellos actúa como un sistema de referencia proporcionando una medición real –con una certeza cercana al 100 %–, lo que permite hacer comparaciones efectivas con otros sistemas de detección de rayos”.

¿Cómo se capturan las imágenes?

El monitoreo y la activación de la cámara se basa en la captura de la señal del campo electromagnético que emite el rayo cuando impacta la tierra. Inicialmente esta señal es detectada por una antena que la envía a un circuito que procesa la información.

Después, el circuito transmite la señal a un osciloscopio (instrumento de medición electrónica para visualizar señales eléctricas en un tiempo determinado), el cual registra los datos y está en constante monitoreo, manteniendo una grabación previa de 200 milisegundos.

Cuando el osciloscopio detecta un rayo, envía una señal de activación a la cámara de alta velocidad para que grabe el evento. La cámara se activa solo cuando el sistema lo indica, capturando tanto el video como la señal electromagnética del rayo. Así se pueden determinar las características del fenómeno con mayor precisión.

En términos simples, los rayos se producen cuando hay una separación de cargas dentro de una nube de tormenta, comúnmente conocida como cumulonimbus, es decir nubes de gran desarrollo vertical formadas por aire cálido y húmedo que asciende en espiral. Su base está a menos de 2 km de altura y su cima puede alcanzar entre 11 y 12 km. Tienen una forma de yunque y son responsables de precipitaciones intensas y tormentas eléctricas.

Las nubes de tormenta se cargan eléctricamente creando un potencial que puede superar los 100 millones de voltios. Cuando la diferencia es suficiente para superar la resistencia del aire se genera un rayo en forma de una descarga eléctrica rápida y poderosa.

Potencial energético que no dominamos

El uso práctico de los rayos como fuente de energía sigue siendo un desafío tecnológico. Aunque un solo rayo podría suplir durante un mes las necesidades energéticas de un hogar promedio, no se tienen las herramientas para capturar y almacenar dicha energía de manera eficaz.

Cada año mueren en todo el mundo alrededor de 24.000 personas a causa de los rayos, y miles más sufren heridas graves. El profesor Younes destaca que “la implementación de redes de sensores para detectar tormentas y rastrear rayos es un avance significativo en la protección de las comunidades”. Estas redes permiten emitir alertas tempranas y prevenir daños, mientras las investigaciones continúan mejorando las medidas de seguridad y protección de infraestructuras.

Aparte de las pérdidas humanas, este fenómeno natural también es responsable de daños a la infraestructura, desde la quema de edificios hasta la destrucción de equipos electrónicos sensibles.

Al respecto, el profesor Herrera anota que “la investigación sobre los rayos no solo ayuda a mitigar sus efectos destructivos, sino que también puede ofrecernos información valiosa para avanzar en el desarrollo tecnológico, particularmente en áreas como la energía y la protección de infraestructuras”.