Traducción de Nadia Luciene Ziroldo publicada en julio de 2023 | Texto original en portugués
Un sistema de monitoreo de tormentas eléctricas, llevado a cabo por parte del Grupo de Fenómenos Eléctricos Atmosféricos (FEA), de la Universidad Federal de Paraná (UFPR), se encuentra en etapa final de desarrollo. Llamado StormDetector Sensor, el sistema de bajo costo es capaz de informar la ubicación del impacto de los rayos a distancias cortas, a través de la triangulación de ondas electromagnéticas.
Con base en datos de rayos previamente detectados, la red también podrá señalar gráficamente la probabilidad y ocurrencia de rayos en la región, así como dar una estimación del desplazamiento de las descargas atmosféricas.
Formado por alumnos y profesores de la carrera de Ingeniería Eléctrica de la UFPR, el FEA viene realizando el estudio hace dos años. El proyecto de Iniciación Científica correlacionó datos de rayos del sensor StormDetector Sensor con otras redes de monitoreo para conocer la eficiencia y precisión de los sensores de rayos. En la etapa de medición se utilizaron datos de Paraná, recogidos por una red europea de detección de rayos y cedidos por la Universidad de São Paulo (USP).
“La propuesta inicial de la red StormDetector es ofrecer una alternativa al monitoreo en tiempo real para regiones donde la comunicación es un gran problema, como zonas rurales, centrales eléctricas, refinerías, aeropuertos, zonas turísticas y zonas cercanas a regiones montañosas, ofreciendo características de desempeño similares a las de las actuales redes de monitoreo”, explica el coordinador del grupo, profesor Armando Heilmann.
Heilmann señala que, debido a la pandemia, fue necesario reinventar la forma de hacer ciencia, adaptando las actividades de laboratorio a un formato más doméstico, como el proceso de desarrollo de antenas para la red, idealmente probadas en laboratorio.
“La pandemia nos obligó a crear una versión casera de este equipo para poder realizar al menos las pruebas preliminares de las antenas. Funcionó».
Los primeros resultados de una simulación de los sensores muestran que, operando en red, el sistema alcanza una eficiencia de detección de rayos del 77% y la precisión en la localización supera a los 90%. Por otro lado, la probabilidad de ocurrencia de rayos -previsibilidad por zona de tormenta – llegó a más del 80%, con un error de localización de los rayos inferior a 3 km.
Inicialmente prevista para la pasada temporada de verano, la respuesta del campo aún no se ha observado debido a la ocurrencia de tormentas leves, efecto de las variaciones de temperatura en los océanos que originaron fenómenos climáticos inherentes, como La Niña, en la región sur de Brasil. Actualmente, el sensor StormDetector está pasando por mejorías para clasificar los tipos de rayos detectados por sus antenas, lo que permitirá una mayor calificación de la severidad de las tormentas.
El sensor StormDetector podrá sumarse a los actuales sistemas de monitoreo de rayos como alternativa para tormentas eléctricas más localizadas.
“Nada impide que la red se extienda por todo el estado de Paraná, llegando a abarcar un área mucho mayor. La principal diferencia del StormDetector es, además de su desempeño similar a las redes de monitoreo reconocidas, la facilidad de comprensión de las informaciones mostradas, lo que permite tomar medidas rápidas y efectivas de acuerdo con el desarrollo de la tormenta y de las descargas atmosféricas”, completa el profesor.
Uno de sus usos destacados es la gestión del riesgo de las personas en lugares abiertos, como la costa de Paraná durante la temporada de veraneo.
El estudiante Augusto Mathias Adams, miembro del proyecto, destaca que el desarrollo de una red de detección de rayos para distancias cortas ofrece oportunidades únicas de aprendizaje.
«Nuestra investigación se extiende a la aplicación en la sociedad. Esto es gratificante desde el punto de vista social y científico. Podemos ver la aplicación en un contexto que también puede ayudar a los organismos que gestionan los riesgos de rayos sobre determinados lugares del estado».
Cómo funciona la red StormDetector
El sistema de detección de rayos a corta distancia consiste en un sistema que recibe los datos de detección de rayos y los transforma en información gráfica, con la indicación georreferenciada de la ocurrencia de rayos, una tabla de colores que indica las regiones con mayor frecuencia de rayos. El sensor StormDetector también muestra la dirección de desplazamiento preferente de la tormenta, un mapa de densidad de destellos por extensión y un indicador de predicción de ocurrencia de rayos, llamado Wide Area Probability, capaz de indicar las regiones con mayores posibilidades de ser alcanzadas por un rayo en los próximos 5 minutos con más del 80% de asertividad. La actualización del sistema de detección se actualiza a cada segundo por una antena GPS.
Es un sistema compuesto por antenas de detección de rayos, que, conectadas en red, envían la información de detección de rayos a la nube. A partir de ahí, un algoritmo procesa e interpreta la información como datos de localización, nivel de alerta de rayos y probabilidad de ocurrencia local de descargas atmosféricas.
Brasil es el país campeón mundial en incidencia de rayos, con cerca de 77,8 millones de rayos al año, según datos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE). Entre las razones para ello está el hecho de que es el país más grande de la zona tropical del planeta, donde el clima es cálido y propicio para la formación de tormentas y rayos.