La caída de un rayo en una embarcación de recreo puede tener consecuencias desastrosas para la tripulación y la propia embarcación. ¿Se pueden prevenir? ¿se pueden mitigar sus efectos?

Tras el paso de una tormenta sobre el velero en el que hacíamos, hace ya unos años, una travesía por uno de los grandes lagos europeos, éste quedó fuertemente ionizado provocando descargas de electricidad «estática» de consideración sobre los tripulantes cada vez que tocaban alguna parte metálica de la embarcación.

Más allá de poner en evidencia un sistema insuficiente de protección ante rayos, las preguntas que todos nos hicimos fueron: ¿estuvimos cerca de sufrir una descarga eléctrica procedente de un rayo? ¿qué hubiera sucedido en tal caso, y cómo hubiéramos reaccionado?

El objetivo de esta entrada es profundizar un poco sobre el fenómeno de los rayos en el ámbito marino así como el análisis de algunas soluciones para las embarcaciones de recreo que se suelen aconsejar por los expertos en esta materia.

El fenómeno de las tormentas en el ámbito marino

El fenómeno de las tormentas comienza por la evaporación de humedad. A medida que la temperatura del aire aumenta, la evaporación también lo hace. El aire cargado de humedad asciende y se evapora formando cúmulos al principio, que se desarrollan en cúmulo nimbos según se va acumulando la humedad. Se tornan de un color gris, y adoptan la característica forma de yunque al superar los 10 km de altitud.

La parte superior de la nube desarrolla una carga eléctrica positiva, y el nivel inferior, negativa. El aire, al ser mal conductor de la electricidad restringe el flujo regular de electricidad favoreciendo la separación de cargas positivas y negativas.

Mientras este fenómeno ocurre en las nubes, un fenómeno similar ocurre en la superficie. Las cargas negativas repelen cargas negativas y atraen cargas positivas. Así, cuando una nube de tormenta pasa por encima, una concentración de cargas positivas se acumula en y sobre todos los objetos debajo de la nube.

Como estas cargas positivas intentan alcanzar la carga negativa de la nube, tienden a acumularse en la parte superior del objeto más alto. En un barco eso puede ser ser la antena de radio, el mástil, el bimini de una motora, una caña de pescar, o incluso un tripulante. Cuanto mejor contacto tenga un objeto con el agua, más fácilmente estas cargas positivas pueden entrar en él hacia la carga negativa en la parte inferior de la nube.

El rayo se produce cuando la diferencia entre las cargas cargas positiva y negativa, el potencial eléctrico, es lo suficientemente grande como para vencer la resistencia del aire aislante y forzar un camino conductor entre las cargas cargas positiva y negativa. Este potencial puede alcanzar los 100 millones de voltios. Para entender bien estas magnitudes, por ejemplo, para que una bujía de un motor fueraborda venza la separación existente entre sus electrodos (menor a un milímetro) y salte la chispa, basta con aplicar un voltaje menor a 200 voltios.

En la mayoría de los casos, los rayos representan un flujo de corriente de negativo a positivo. Y puede pasar de la parte inferior a la superior de una misma nube, de una nube a otra nube, o, lo que es más temido, de nube a tierra.

Cuando el rayo cae, lo más frecuente es que lo haga sobre el objeto más alto de la zona. En una masa de agua, el objeto más alto es un barco. Una vez que golpea el barco, la carga eléctrica va a tomar el camino más directo al agua donde la carga eléctrica se se disipará en todas direcciones.

Riesgos del impacto de un rayo en una embarcación

Normalmente pensamos que la caída de un rayo sobre una embarcación tiene consecuencias únicamente sobre el equipamiento electrónico que llevamos a bordo. Pero el problema es más amplio.

Los 3 ámbitos a considerar en el caso de descargas producidas por rayos son:

• Daños en los dispositivos electrónicos (ayudas a la navegación, propulsión, etc.)
• Daños sobre la propia embarcación
• Daños a los tripulantes

Daños en los dispositivos electrónicos

La electrónica que se monta en las embarcaciones está diseñada para voltajes y corrientes pequeñas. Cualquier sobretensión va a quemar los componentes internos de los dispositivos, dejándolos inutilizados.

No pensemos sólo en los sistemas de navegación o radio. Normalmente los motores también se ven afectados, en la parte eléctrica del arranque. Con la propensión creciente a montar motores completamente eléctricos, es un aspecto a tener en cuenta ya que sin una buena protección pueden quedar completamente inutilizados. Incluso se verán afectados los dispositivos móviles (tablets, smartphones). Todo aquello que esté conectado a un conductor (a un cable, para que se entienda mejor), es susceptible de recibir una sobrecarga.

Hay formas de proteger la electrónica, como veremos más adelante. Pero no hay fórmulas mágicas, y tenemos que contemplar alternativas a los sistemas electrónicos principales para poder continuar con la navegación en caso que la electrónica quede dañada.

Daños sobre la propia embarcación

Los daños menores (utilizando como criterio la integridad de la embarcación) suelen ser los producidos en mástiles, antenas u otros apéndices que reciben el impacto directo del rayo. Pero el rayo va a buscar su camino hacia el agua y, debido al voltaje tan elevado que implica este fenómeno, va a perforar cualquier aislante que se oponga a ello. Un buen ejemplo es la fibra de vidrio, pudiendo provocar agujeros en ella con consecuencias desastrosas para la estanqueidad de las embarcaciones construidas con este material.

En este video se puede apreciar la violencia del fenómeno que supone la caída de un rayo sobre una embarcación, y se intuye su tremenda capacidad destructora.

Daños a los tripulantes

Este es sin duda el mayor riesgo, y uno de los menos conocidos. Como hemos explicado antes, una vez que el rayo alcanza la embarcación, no se va a detener hasta alcanzar la superficie del agua. Si no hay un camino que favorezca la conducción de la carga eléctrica hasta el agua, entramos en un escenario donde va a ser complejo predecir qué camino va a tomar el rayo.

En este juego de posibilidades, hay que considerar que el cuerpo humano es un conductor relativamente bueno de la electricidad. Para valorar el riesgo real analicemos un par de ejemplos.

Un rayo cae sobre la antena que se encuentra en lo alto del mástil. Gran parte de la carga bajará por el mástil debido a que es un conductor de una sección considerable, pero también lo hará por el cable de antena hasta la radio. Si estamos usando la radio, o próximos a esta, y la radio no tiene una buena conexión hasta el agua, corremos un serio riesgo de formar parte del camino del rayo hacia el agua.

Otro ejemplo que a muchos les puede sorprender. En el mismo ejemplo anterior, la carga también bajará por los obenques hasta los cadenotes (aunque el acero no es un gran conductor). Si no están conectados por un conductor hasta el agua, se producirá una acumulación de carga negativa en ellos que puede originar una descarga lateral. Si estamos próximos a ellos nos podría convertir en el camino del rayo.

En definitiva, los metales del barco como biminis, púlpitos o guardamancebos, motores, etc. pueden originar descargas laterales que pueden ser muy peligrosas. Para complicar aún más la situación, en condiciones de tormenta no es raro tener los pies mojados, disminuyendo la resistencia de nuestro cuerpo al paso de la descarga eléctrica hacia el agua.

En este enlace se puede ver un video en el que se observa que, incluso cuando el rayo cae en el mar a cierta distancia de la embarcación, se puede producir una descarga que puede afectar a los tripulantes al entrar en contacto con partes metálicas de la misma.

¿Es posible la prevención de una descarga producida por un rayo sobre una embarcación?

Hasta ahora sólo hemos hablado del fenómeno y las consecuencias del impacto de un rayo en una embarcación. Pero, ¿es posible evitar las descargas? Sin duda sería lo ideal, algún tipo de dispositivo que evitara que el rayo cayera sobre nosotros.

Este es un tema sin duda polémico, ya que hay fabricantes de dispositivos que aseguran que estos previenen la caída de rayos sobre la embarcación.

La teoría en la que se basan estos dispositivos es que si disipamos la carga que induce una tormenta sobre nuestra embarcación, será menos atractiva para que los rayos se sientan atraídos por ella en la búsqueda de su camino hacia el agua.

Sin entrar en mucho detalle técnico, con matemática básica se llega a la conclusión de que no es realista pensar que la capacidad de disipar carga por estos dispositivos (por mucho viento que haga y favorezca la disipación) es superior a la capacidad de generarla por los fenómenos naturales. No es fácil hacer estudios serios que nos permitan extraer conclusiones sobre este tipo de dispositivos, ya que partimos de la base de que la probabilidad de impacto de un rayo en una embarcación es bastante bajo (salvo en ciertas regiones con tormentas muy frecuentes, como la zona de convergencia intertropical, con un buen ejemplo en las aguas de Panamá, donde es habitual la navegación de recreo).

Tampoco son 100% válidos los estudios que se hacen en torres de electricidad o telecomunicaciones, porque estas se ven afectadas con cierta frecuencia por rayos con origen en tierra, mientras que los que sufren las embarcaciones provienen de las nubes, y el comportamiento no es el mismo. Sin tratar de sentar cátedra, que cada uno valore si la inversión en este tipo de dispositivos le merece la pena.

Sí podemos hablar de maniobras de evasión como un método eficaz para prevenir las descargas. Muchas veces las tormentas se visualizan en el horizonte. Si bien es cierto que se mueven a una velocidad considerable (hablando de navegación a vela), suele ser posible evitarlas si las detectamos con cierta antelación.

La radio (AM) nos puede ayudar a determinar si hay una tormenta en las proximidades, escuchándose el típico ruido que se suele denominar «estático». También podemos determinar la distancia contando los segundos que transcurren entre el rayo y el trueno. Si queremos conocer la distancia a la que está la tormenta en kilómetros, simplemente aplicaremos la fórmula Distancia = número de segundos transcurridos/3. Si el resultado lo queremos en millas, Distancia = número de segundos transcurridos/5.

Más efectivo si cabe es el uso del radar, donde se aprecian perfectamente las tormentas acompañadas de precipitación. Se puede usar la misma técnica de demoras que se emplea para determinar rumbos de colisión entre embarcaciones, pero en este caso, entre embarcación y tormenta (si la demora permanece constante en el tiempo, estamos en rumbo de colisión)

Recomendaciones para mitigar los efectos de una descarga eléctrica

Llegados a este punto, lo más recomendable es disponer de un buen sistema que proteja a tripulantes, embarcación y dispositivos de una posible descarga de un rayo sobre nuestra embarcación.

Parece evidente que disponer de un buen sistema conductor (es decir, de un buen camino), que en caso de impacto facilite la conducción de la carga del rayo hacia el agua, es la solución. Pero profundicemos un poco más.

Se suele hablar del sistema de protección vertical y sistema de protección perimetral.

• Sistema de protección vertical

Este sistema de protección, conocido como toma de tierra y en inglés como «grounding» es el que facilita que la carga procedente de un rayo que impacta en el mástil de un velero discurra hasta el agua causando el menor daño posible.

Explicando de forma sencilla sus componentes (ver imagen siguiente, en color rojo), consta de un conductor situado a tope de mástil, el propio palo de la embarcación, un segundo conductor que parte de la base del palo y que conecta con uno o varios conductores que están en contacto con el agua.

El conductor en el tope suele ser una varilla con la punta redondeada. Si no existe, hará las veces la antena de VHF, que quedará pulverizada tras el impacto del rayo.

El mástil normalmente será de aluminio, que es buen conductor de la electricidad, y salvo que hablemos de un pequeño bote, tendrá la sección suficiente para que sea el camino de menor resistencia para el rayo. Pero esto no va a ser así si en la embarcación tenemos palos con compuestos derivados del carbono, ya que no suelen ser buenos conductores, y por tanto obligarán a un diseño específico.

Merece la pena detenerse un momento en este punto. Es interesante que la corriente baje por el palo, ya que se considera que existe un cono de protección en caso de impacto de rayo, que tendría por vértice el tope del palo. La embarcación estaría situada dentro de este cono imaginario, y existiría cierta protección para los tripulantes situados dentro del cono. En una motora, que carece de mástil, la caída de un rayo va a ser más compleja de conducir de forma adecuada al agua.

Por este motivo, hay opiniones contrarias a situar dispositivos a tope de palo que «eviten» las descargas, ya que el rayo podría evitar el palo pero impactar en un bimini, o en otras piezas metálicas, con consecuencias desastrosas.

El palo, en su parte inferior, deberá estar conectado a un conductor con la sección adecuada (es común ver láminas de cobre del grosor adecuado) que lleve la carga hasta el agua. Si estamos navegando en agua salada, con una placa de dimensiones adecuadas situada bajo el agua, o en su defecto, cierto número de terminales que también hagan contacto con el agua, suele ser suficiente. Pero en agua dulce, donde la conductividad del agua es mucho menor, el diseño se complica, ya que la citada placa debe tener unas dimensiones que prácticamente hacen inviable el diseño, teniendo que ser sustituida por un número elevado de terminales conectados al conductor principal que baja del palo.

• Sistema de protección perimetral

Este sistema, denominado en inglés «bonding» conecta las diferentes partes metálicas que se encuentran en la cubierta del barco (timón, botavara, cadenotes, bimini, etc) o bajo cubierta (motores, cadenotes, cables eléctricos, etc.) que son susceptibles de adquirir una carga muy importante. En el mejor de los casos estas cargas inhabilitan a que un tripulante pueda tocarlos y navegar con normalidad, y en el peor de los casos, facilitar un camino a la carga que baja por el palo (se conoce como descargas laterales), pudiendo afectar gravemente a la tripulación.

Además de interconectar los diferentes elementos mencionados, deben existir conexiones verticales lo más cortas posibles al sistema de protección vertical (toma de tierra o «grounding»)

En la imagen anterior, se puede ver cómo el sistema de protección perimetral (en amarillo) se conecta al sistema de protección vertical o de toma de tierra (en rojo)

Lo recomendable es que la electrónica marina esté conectada al sistema de protección perimetral, pero no es suficiente para protegerla. Vamos a tener que intercalar en las entradas de voltaje o tomas de antena de los dispositivos supresores de picos de voltaje, y aún así, no tendremos garantía 100% de que no serán destruidos en caso de caída de un rayo sobre la embarcación.

Situación actual de las embarcaciones y algunos consejos

Hasta ahora hemos repasado la teoría, pero nos hacemos un par de preguntas: ¿cuál es la realidad de los sistemas de protección frente a rayos en la mayor parte de las embarcaciones? ¿qué mínimos podemos «implementar» para tener un nivel de seguridad básica?

Si bien es cierto que las embarcaciones de construcción reciente, sobre todo a partir de cierta eslora, incluyen sistemas de protección vertical («grounding» o toma de tierra), es raro que incorporen el sistema de protección horizontal. Si hablamos de embarcaciones de cierta edad, lo normal es que no tengamos sistemas de protección contra descargas eléctricas.

La primera reflexión es evitar navegar cuando hay tormentas eléctricas, ya que la caída de un rayo en una embarcación sin sistemas de protección puede ser dramática para la tripulación. Adicionalmente, si navegamos en aguas interiores, ni tan siquiera con embarcaciones protegidas es recomendable navegar si hay previsión de tormenta, ya que como hemos mencionado anteriormente, en agua dulce los sistemas de protección tiene una eficacia mucho menor.

Si por el tipo de navegación que hacemos, por ejemplo navegación de altura, o simplemente navegación costera de varios días en la que no tenemos la posibilidad de entrar en puerto y tenemos que fondear, lo mínimo imprescindible es un sistema de toma de tierra (protección vertical) bien diseñado y bien instalado. Deberemos evitar estar mojados, y próximos a metales o conductores que puedan provocar descargas laterales hacia nosotros o el resto de tripulantes. Esto suele ser más fácil bajo la cubierta de la embarcación, pero si no estamos fondeados, hay que asegurar algún tipo de gobierno de la embarcación que evite colisiones con otras embarcaciones, contra la costa, o que simplemente ponga en riesgo a la propia embarcación y su tripulación.

Los dispositivos electrónicos es mejor desenchufarlos, aunque habrá elementos que no se podrán desenchufar y que pueden verse afectados, como los propios cables que hacen de red de transmisión de datos entre los diferentes dispositivos, motores de arranque, consolas de navegación, antenas de radar o de radio, etc.

Si estamos navegando, anotaremos la posición en la carta náutica y nos prepararemos para 3 tipos de contingencias (por orden de gravedad): perdida de la electrónica, pérdida de estanqueidad, y reanimación de un tripulante afectado por una descarga severa. El tratamiento de cada una de estas contingencias da como para una entrada completa, por lo que no lo abordaremos en este momento. Pero deberemos estar preparados para navegar sin motor y sin electrónica, taponar una vía de agua de consideración, ser capaces de reanimar a un tripulante en parada cardio-respiratoria, o incluso el abandono de la embarcación.

Conclusiones

El fenómeno de las tormentas eléctricas es bien conocido por los navegantes, pero despierta numerosas dudas ¿qué hago si una tormenta eléctrica se acerca o me alcanza? ¿qué ocurre cuando cae un rayo en un barco? ¿sirve de algo un sistema de protección contra rayos? Si instalo un sistema de protección contra rayos, ¿no estaré atrayendo a los rayos? ¿cómo se instala un sistema de protección? ¿qué determina que un rayo caiga sobre un objeto en el suelo o en el agua?

A lo largo de esta entrada he tratado de dar respuesta de forma sencilla a estas preguntas, aunque es un tema que tiene una gran profundidad. A modo de resumen,

1. Prevención. Mejor siempre prevenir un enfrentamiento contra fenómenos naturales (evitar salir a navegar si hay riesgo de tormenta, o ejecución de maniobras de evasión si ya estamos navegando)
2. Preparación. Disponer de sistemas de conducción adecuados de las cargas hacia el agua, tratar de evitar las descargas laterales y tener entrenados procedimientos contra los daños materiales (sistemas de navegación, gobierno y estanqueidad, incendio) así como personales.

Reflexionando sobre la situación con la que abría el artículo (navegación en aguas interiores durante una tormenta eléctrica), es todo un decálogo de errores que pudo tener consecuencias fatales: navegar con riesgo de tormenta en agua dulce, embarcación sin sistema de toma de tierra, tripulación no entrenada ante contingencias (no poder gobernar la embarcación, tripulación mojada y desconcertada en el cockpit o bañera, no tener preparada una maniobra de abandono de la embarcación, etc.). El miedo es buen maestro y aprendimos una lección que no olvidaremos.