Efectos del impacto de los rayos sobre aviones en pleno vuelo
¿Puede un rayo provocar una catástrofe aérea?: Tanto como los aviones como automóviles deben proteger a sus tripulantes, por dicho motivo, su estructura se acondiciona como una jaula de Faraday, brindando seguridad en su interior.
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Cuando un sorprendente rayo impacta un avión en pleno vuelo o en tierra las consecuencias de tal suceso, en un primer instante, pueden parecer catastróficas: un avión repleto de personas, con combustible (inflamable) y múltiples sistemas electrónicos en su interior. Todos los ingredientes para acabar en una tragedia. Afortunadamente, el desenlace fue bien diferente.
El avión sin embargo soportó la carga eléctrica del rayo sin ningún problema. De hecho es muy probable que pasara desapercibido para los pasajeros del vuelo, los cuales solo apreciarían un destello luminoso en el exterior del avión. Pero, ¿cómo es esto posible? ¿Por qué el avión no sufrió daño alguno al incidir el rayo sobre él?.1
Cuando un rayo cae sobre un avión, éste no sufre daño alguno ya que se comporta como una jaula de Faraday. Tanto los aviones como los automóviles, como se pueden encontrar sometidos a la intemperie de una tormenta con carga eléctrica, como medios de transporte deben proteger a sus tripulantes, por dicho motivo, su estructura se acondiciona como una jaula de Faraday, brindando seguridad en su interior.2
Figura 1: Cuando un sorprendente rayo impacta un avión en pleno vuelo o en tierra: las consecuencias de tal suceso, en un primer instante, pueden parecer catastróficas sin embargo soportó la carga eléctrica del rayo sin ningún problema.
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La Jaula de Faraday es un efecto provocado en el que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea nulo, de paso 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 elcampo electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético , luego la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.3
Una jaula de Faraday es una caja metálica que protege de los campos eléctricos estáticos. Debe su nombre al físico británico Michael Faraday, quien construyó una en 1836. Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.
El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, empiezan a moverse puesto que sobre ellos actúa una fuerza dada por:
Donde e es la carga del electrón. Como la carga del electrón es negativa, los electrones se mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan los electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado queda con un defecto de electrones (carga positiva). Este desplazamiento de las cargas hace que en el interior de la caja se cree un campo eléctrico (representado en rojo en la siguiente animación) de sentido contrario al campo externo, representado en azul.4
► El campo eléctrico resultante en el interior del conductor es por tanto nulo
Como en el interior de la caja no hay campo, ninguna carga puede atravesarla; por ello se emplea para proteger dispositivos de cargas eléctricas. El fenómeno se denomina apantallamiento eléctrico.
Figura 2: Jaula de Faraday: Como en el interior de la caja no hay campo, ninguna carga puede atravesarla; por ello se emplea para proteger dispositivos de cargas eléctricas. El fenómeno se denomina apantallamiento eléctrico.
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Muchos dispositivos que empleamos en nuestra vida cotidiana están provistos de una jaula de Faraday: los microondas, escáneres, cables, etc. Otros dispositivos, sin estar provistos de una jaula de Faraday actúan como tal: los ascensores, los coches, los aviones, etc. Por esta razón se recomienda permanecer en el interior del coche durante una tormenta eléctrica: su carrocería metálica actúa como una jaula de Faraday.4
► ¿Puede un rayo provocar una catástrofe aérea?
Los momentos de un rayo impactar una nave aérea en el aire o en tierra han sido frecuentes en lugares donde predominan los fenómenos atmosféricos que generan esta descarga eléctrica, sin embargo el estado emocional de sorpresa o espanto se lo lleva quien presencie el evento desde una distancia prudente o en una cámara de vigilancia colocada en las inmediaciones donde el mismo ocurriese.
El fuselaje de los aviones y los tanques de combustible, obviamente, cumplen estas teorías formuladas por Faraday. Así pues, es posible afirmar que un rayo eléctrico no puede provocar un accidente aéreo por sí solo. Lo que sí puede provocar son daños en el radar meteorológico del avión, situado en el morro de este –la carga de los rayos suele desplazarse desde el morro hasta la cola, donde “desaparece”–. En ese hipotético caso, el avión puede continuar el vuelo sin mayor problema, pero los pilotos no podrán anticiparse a dificultades habituales en un vuelo como las turbulencias, las tormentas o el granizo. Dichos inconvenientes, en cambio, sí podrían llevar a un accidente aéreo.
Pero exceptuando ese improbable caso, los aviones pueden soportar el impacto de cargas eléctricas sin mayor problema, tal y como las leyes de la física y diversos expertos en aviación afirman. De hecho, las estadísticas demuestran que todos los aviones reciben el impacto de un rayo por cada cada 1.000 horas de vuelo aproximadamente. Y, desde hace más de cincuenta años, todos los soportan sin ningún inconveniente.
► La jaula de Faraday va más allá de los aviones
Aunque los aviones sean el mejor ejemplo de la jaula de Faraday, no hace falta embarcar en uno para presenciar sus efectos. El caso más sencillo y común en el que la jaula de Faraday hace acto de presencia es los edificios y estructuras metálicas. Cuando nos situamos en el interior de uno de ellos, la cobertura de nuestros teléfonos móviles desciende drásticamente como consecuencia de este aislamiento ante las ondas electromagnéticas.
Como este podemos encontrar múltiples casos en nuestro día a día, por lo que probar los efectos de las teorías de Michael Faraday es más sencillo de lo que puede parecer.
► Efectos de los rayos en las aeronaves.
Los pilotos deben evitar que sus vuelos crucen una tormenta, pero incluso si lo hicieran y un rayo impactara en la aeronave, el aparato está preparado para resistir y seguir volando, de hecho, es una de las pruebas a las que los modelos son sometidos por normativa.
Cortocircuito a bordo
El mayor problema que puede causar un rayo es que afecte al sistema eléctrico. Un cortocircuito puede producir un fallo en el sistema de navegación, con lo que el piloto tendría que coger los mandos del avión en manual. Debe orientarse y tener muy claro donde está la superficie, cosa que en condiciones de tormenta es complicado.
El procedimiento: Evitar las tormentas
El procedimiento es evitar las tormentas si los pilotos se encuentran con una. Para rastrearlas, los aviones comerciales van equipados con un radar meteorológico. Es decir que un avión puede evitar atravesar estos fenómenos atmosféricos salvo que los mismos cubran por completo un poblado donde se encuentre el aeropuerto de despegue o en el caso de las supertormentas abarquen un radio de amplitud tan extenso que obligue a girar la nave en más de 90º y por ello a cambiar su curso o ruta. Del mismo modo en el caso de las supertormentas sus nubes cumulonimbos ademas de la amplitud deberán tener una altitud extrema que le impida al avión colocarse por encima de las mismas obligándolos a atravesarlas y por lo tanto afrontar el riesgo de sufrir la descarga de uno de sus rayos.
Figura 3: Una prueba de normativa: Los pilotos deben evitar que sus vuelos crucen una tormenta, pero incluso si lo hicieran y un rayo impactara en la aeronave, el aparato está preparado para resistir y seguir volando, de hecho, es una de las pruebas a las que los modelos son sometidos por normativa
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La aeromedicina es una especialidad médica preventiva y ocupacional dirigida a brindar soporte al equipo de vuelo y traslado aéreo de pacientes, manteniendo siempre como apoyo los protocolos establecidos y las leyes de los gases. Sin embargo algunas aerolíneas del mundo ya emplean médicos especializados en esta rama para desempeñar una función falencia a bordo de sus aeronaves mientras la mayoría todavía se sustentan en la capacitación de su personal en primeros auxilios básicos para ellos mismos ofrecer la asistencia primaria y en caso de requerir un segundo o mayor nivel de atención dejar los pasajeros, en estos casos pacientes, en tierra y continuar su trayecto sin los mismos.
En definitiva los único que puede impactar sobre la tripulación del avión es el destello del rayo, el cual podrá iluminar por completo el interior del avión en especial si es una noche oscura y no tanto en caso de ser de día. El espanto espontáneo de los pasajeros que presencien el fenómeno físico podrá producir pánico y ansiedad y si da la casualidad que estén durmiendo o con la ventana exterior cerrada el evento podrá pasar desapercibido.
Por lo tanto si un medico se encuentra presente dentro de un avión ofreciendo servicio de asistencia lo primero que deberá hacer será conservar el mismo la calma y llamar a la misma al publico en caso de generarse alguna inquietud por motivos de ansiedad.
Si el médico o emergenciólogo se encontrase en tierra y presenciase la eventualidad lo primero que deberá hacer buscar seguridad y hacer un llamado a todo el personal del aeropuerto a localizarse en lugar seguro, no olvidando, que en todos los aeropuertos del mundo existen los pararrayos destinados específicamente para atraer estas descargas eléctricas naturales y evitar así que caigan en lugares más vulnerables y habitados por seres humanos.
Las medidas preventivas continuan siendo el pilar para evitar muertes y tragedias. Deberán ser aplicadas tanto por pilotos, autoridades de los aeropuertos y personal médico que labore en los mismos. Es importante para los emergenciólogos conocer estos principios básicos de física para ser ellos los primeros en tener que mantener la calma y motivar a los demás a preservarla y reducir con ello los eventos pos-trauma emocional.
Es importante recordar que los emergenciólogos, bomberos, paramédicos y policías serían las primera línea de rescate que la sociedad tendría presente en estos casos por lo que el presente conocimiento y su emisión a la misma es de vital importancia.
► Artículo ➔ Noticia ➲ Tema básico ➜ Editorial
1. https://hipertextual.com/2015/09/contaminacion-del-aire-ispex
2. https://www.euston96.com/jaula-de-faraday/
3. https://www.estonoentraenelexamen.com/2014/01/05/efecto-de-la-jaula-de-faraday-en-los-aviones/
4. http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/jaula.html
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