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Efectos de los rayos sobre una aeronave

Normalmente, los rayos alcanzan a los aviones por sus extremos (morro o alas), recorriéndolos de punta a punta y posteriormente escapando por la cola de éste. 


La descarga de un rayo sobre la aeronave produce tensiones y corrientes eléctricas muy altas a través de la estructura. Por este motivo, como medida básica de protección, todos los elementos estructurales del avión deben tener una conexión eléctrica perfecta, para conducir la corriente de descarga lejos de las zonas donde sus efectos comprometen la seguridad del avión: depósitos de combustible, superficiesde control de vuelo, equipos electrónicos de aviónica entre otros.


Los aviones están protegidos ante los rayos por un fenómeno llamado Jaula de Faraday, motivo por el cual por mucho que un rayo impacte ferozmente contra un avión en vuelo, la electricidad de ese rayo fluirá a través del fuselaje exterior del avión, escapando por la cola sin peligro alguno para el aparato, pasaje y tripulación.

El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo, se polariza de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo electromagnético, y cargado negativamente, en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, éste genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético, por lo que la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.

Para eliminar estos problemas, las aeronaves se construyen a imitación de una Jaula de Faraday (perfectamente conductora), para lo cual los materiales no metálicos (fibra de vidrio, etc.) son sometidos a diferentes procesos de transformación. Estos procesos convierten a estos materiales no metálicos en buenos eléctricos, y por tanto, la enorme carga eléctrica que porta el rayo pueda circular y distribuirse uniformemente por toda la estructura de la aeronave. Para facilitar este proceso, sus diferentes módulos deben estar perfectamente unidos por medio de conectores de masa, para que no haya diferencia de potencial, y por tanto evitar los posibles arcos voltaicos, con los consiguientes daños estructurales. La sólida interconexión de todos los módulos de la estructura, facilita la evacuación de las cargas estáticas que se generan por fricción con el aire.

La eliminación de la carga eléctrica de la aeronave, (indistintamente generada por el rayo, o por la fricción), se efectúa por los “descargadores estáticos” situados en la estructura del avión.

Además de lo anterior, en las posibles zonas de impacto se utilizan elementos hidráulicos y mecánicos para intentar minimizar los efectos de la descarga.


Daños
El impacto de un rayo libera mil millones de voltios, 200.000 amperios y 30.000ºC de temperatura. Se calcula que un avión es alcanzado por un rayo una vez cada 10.000 horas de vuelo, por lo que, a pesar de todo, pueden producirse daños de distinta índole: primarios y secundarios.


Daños primarios son aquellos que afectan físicamente a la estructura del avión, y son causados por la enorme carga puntual que es el rayo, dando lugar a los típicos “picotazos”, similares a los puntos de soldadura eléctrica, y que pueden llegar a perforarla por fusión. (Daños estructurales: agujeros, hendiduras...).

Daños secundarios, son aquellos ocasionados por los efectos electromagnéticos que producen los campos creados por las grandes cargas eléctricas, que circulan por la estructura de la aeronave, en la forma anteriormente citada, y que se traducen fundamentalmente, en sobreexcitación y por tanto sobrecarga de los generadores y conductores eléctricos, y por tanto la actuación de los sistemas de protección de los circuitos, llegando incluso a desconectarlos de las barras de alimentación. (Desconexión de sistemas, sobrecarga de generadores...).

Este tipo de daños pueden ser los más peligrosos, ya que afectan o pueden afectar a los equipos de navegación y computación, con lo que ello supone en una fase critica del vuelo.



Precauciones

Una de las precauciones que se tienen que tener en cuenta en un vuelo de tormenta, es el llenado completo de los tanques de combustible que van en la punta de ala. Esto se realiza para evitar que el combustible esté gasificado (vapor de combustible), ya que de ser así, si el avión fuera alcanzado por un rayo en la punta del ala estos tanques podrían explotar. 

Por otro lado, dado que se consulta de antemano el parte meteorológico, durante un vuelo con tormenta, en el plan de vuelo ya se ha proyectado una ruta para esquivar la tormenta. El procedimiento a seguir normalmente es rodear dicha tormenta a una distancia de entre 40 a 80 kilómetros, dependiendo de su magnitud. También se reduce la velocidad  para evitar que el avión se mueva.

Fuentes:

David López Vilela

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