Proteger los aeropuertos de los rayos

Para los aeropuertos y las compañías aéreas que los atienden, pocos fenómenos meteorológicos son tan perturbadores como las tormentas eléctricas. Tom Batchelor analiza los riesgos y las soluciones.

Desde los daños estructurales hasta la inutilización de los sistemas eléctricos de a bordo, pasando por la amenaza de lesiones o muerte para los que están en tierra, un rayo puede ser peligroso y costoso. Y con más de dos mil millones de rayos detectados en todo el mundo en un año determinado, es un factor de riesgo que la industria de la aviación no puede evitar. De hecho, con el cambio climático convirtiéndose en un problema cada vez más acuciante, es probable que los retos que plantean los rayos y las condiciones meteorológicas adversas que los acompañan no hagan más que empeorar.

Se siguen gastando enormes sumas de dinero en adaptar las infraestructuras para ayudar a soportar los pulsos electrostáticos, y en predecir cuándo se producirá la próxima gran tormenta.

Thunderstorm Manager
Thunderstorm Manager is a cloud-based software application that can be accessed from anywhere using a computer, laptop or mobile device with an internet connection Vaisala

En 2018, el aeropuerto británico de Stansted se paralizó a causa de un rayo después de que el sistema de abastecimiento de combustible fuera golpeado, dejando a los aviones sin poder despegar. Más de 100 salidas y llegadas se retrasaron o cancelaron, lo que supuso un coste importante para los numerosos operadores del aeropuerto. En 2013, un rayo cayó sobre la torre de control de tráfico aéreo del Aeropuerto Internacional de Baltimore-Washington, hiriendo a un trabajador y provocando el cierre temporal de la torre.

Incidentes destacados como estos acaparan los titulares, pero la interrupción de las operaciones de los aeropuertos y las aerolíneas causada por los rayos es algo cotidiano. En un solo día de agosto de 2021, un "evento meteorológico severo prolongado" que duró nueve horas alteró los horarios de los vuelos y provocó casi 100 desvíos en el aeropuerto de Dallas-Fort Worth, en Texas, mientras que en el aeropuerto internacional de Miami, en Florida, un rayo interrumpió las operaciones en tierra durante dos horas.

A lo largo de 2020, Earth Networks -que gestiona una red de datos meteorológicos que proporciona avisos tempranos de rayos a los aeropuertos, así como a las escuelas, los equipos deportivos y las agencias gubernamentales- detectó más de 400 millones de impulsos de rayos en las nubes y entre las nubes y el suelo sólo en el territorio continental de Estados Unidos. Esto supuso un descenso del 15% en comparación con 2019. Y más de 31,5 millones de esos pulsos fueron nube-tierra, lo que supone el mayor quebradero de cabeza para los aeropuertos, representando el 7% de toda la actividad de rayos.

Las implicaciones para los aviones
Los rayos son, en el mejor de los casos, perturbadores y, en el peor, mortales para los pasajeros y la tripulación que viajan en avión. Las tormentas eléctricas pueden afectar a los sistemas de aviónica, sobre todo a las brújulas, provocar la incapacidad temporal del piloto por medio de la ceguera por destellos, e incluso pueden provocar la parada del motor. En raras ocasiones, también pueden causar daños estructurales, como agujeros en el radomo o la aleta de cola, que marcan el punto de entrada o salida del rayo. Un helicóptero puede desencadenar por sí mismo un rayo aislado: adquiere una carga negativa durante el vuelo, y cuando el helicóptero se acerca a una zona que está cargada positivamente, puede producirse un rayo.

En 2019, un Sukhoi Superjet 100-95 de Aeroflot que realizaba un vuelo nacional desde el aeropuerto internacional de Moscú Sheremetyevo a Múrmansk, en Rusia, se estrelló durante un aterrizaje de emergencia tras encontrarse con una tormenta eléctrica. Al parecer, un rayo anuló primero las comunicaciones por radio a bordo y, durante el aterrizaje, el avión se desvió de la pista y estalló en llamas. Un total de 41 personas murieron en el incidente.

Mayores riesgos en tierra
Dado que el fuselaje de un avión actúa como una jaula de Faraday (un recinto utilizado para bloquear los campos electromagnéticos), los pasajeros suelen estar protegidos durante las frecuentes (aproximadamente una de cada 1.000 horas de vuelo) caídas de rayos que afectan a los aviones. De hecho, los peligros que presentan los rayos para los que están en tierra pueden ser mayores que los que presentan los objetos aéreos.

El personal de asistencia en tierra está más expuesto a los elementos, y los grandes almacenes de combustible y el repostaje activo de las aeronaves suponen un mayor riesgo. Cuando se detecta una tormenta eléctrica en las inmediaciones de un aeropuerto, normalmente en un radio de 5 km (3 millas), es aconsejable suspender ciertas operaciones en el lado del aire, incluyendo el empuje, el abastecimiento de combustible y el embarque y desembarque de pasajeros.

Ser capaz de detectar los rayos es una parte importante de las actividades de un aeropuerto. Gran parte del peligro asociado a los rayos no proviene de la descarga eléctrica en sí, sino de las condiciones que la acompañan: precipitaciones intensas, heladas severas, cizalladura del viento, turbulencias y fuertes ráfagas de viento, todo lo cual puede ser peligroso para las aeronaves, especialmente las que se acercan o salen de los aeropuertos en fases críticas del vuelo.

Nathan Neal, director de marketing de Biral, una empresa con sede en Bristol que diseña y fabrica sensores meteorológicos para el sector de la aviación, así como para las plataformas marinas y la energía eólica, afirma que el hecho de que un avión sea alcanzado por un rayo "no es un gran problema".

En declaraciones a AIR International, explicó: "El mayor problema, sobre todo para los vuelos de entrada y salida, es el hecho de que la tormenta eléctrica asociada es bastante peligrosa para volar debido a la cizalladura del viento, las corrientes ascendentes, la escarcha y la congelación. Los relámpagos son sólo una buena indicación de lo que hay encima de ti. Aunque, ciertamente, en una aeronave ligera, no quieres volar a través de una tormenta eléctrica". Y añadió: "En tierra, tienes a los encargados de manejar el equipaje, están todos afuera y potencialmente están en riesgo. Repostar es una práctica peligrosa cualquier día de la semana, pero no quieres que caiga un rayo en la pista mientras estás repostando un avión, eso podría ser catastrófico. Por lo general, el repostaje se suspende en cuanto hay un rayo en la zona".

¿Qué pueden hacer los aeropuertos para proteger al personal, a los viajeros y a los aviones de los rayos? La mayoría paga por servicios precisos de detección de rayos que proporcionan información en tiempo real sobre dónde se desarrollan las tormentas eléctricas y en qué dirección se mueven. También se pueden proporcionar avisos sonoros y visuales en la plataforma en forma de bocinas y luces intermitentes. Uno de los proveedores, Earth Networks Total Lightning Network (ENTLN), cuenta con 1.800 sensores y un equipo de científicos especializados en rayos y meteorólogos disponibles las 24 horas del día.

La magnitud del problema
Los principales actores del sector de la aviación confían en el suministro de datos de la red para proteger a las personas y las infraestructuras, algo que es especialmente importante en partes del mundo donde los rayos suponen una amenaza habitual para el buen funcionamiento de los aeropuertos y las aerolíneas. El año pasado, la ENTLN emitió más de 29.000 "Alertas de tormentas eléctricas peligrosas", con las mayores concentraciones en las Grandes Llanuras y el sureste de Estados Unidos. "Según los registros de nuestra red, el año 2020 representa una reducción histórica de la actividad de los rayos en los Estados Unidos en general", dijo Mark Hoekzema, meteorólogo jefe de Earth Networks. "Aunque el sureste de EE.UU. vio más relámpagos, Florida continuó su tendencia a la baja y los estados del oeste y suroeste quedaron atrapados en una sequía persistente. En cambio, en 2019 se produjo una teleconexión atmosférica a gran escala llamada Oscilación Madden-Juliana (MJO), que provocó una temporada de tormentas más activa de lo normal, concretamente en la región de las Grandes Llanuras, propensa a los rayos."

Incheon Biral BTD
A Biral BTD300 in operation at South Korea’s Incheon International Airport Biral

Con contratos para suministrar información a las compañías aéreas que operan en unos 150 aeropuertos de todo el mundo y con cobertura en más de 100 países, Earth Networks presume de ser la "mayor red meteorológica hiperlocal mundial" y afirma que su capacidad para controlar los rayos en la nube la diferencia de otras redes. La detección de rayos en las nubes permite alertar más rápidamente de otras formas de mal tiempo, como tornados, ráfagas de viento y granizo. Los abonados al servicio pueden solicitar que se envíen alertas de rayos cuando se detecten descargas eléctricas en un radio determinado del aeropuerto. "Hay un radio estándar de unos ocho kilómetros", explica a AIR International Randy Smith, especialista en seguridad nacional de Earth Networks. "Pero no está grabado en piedra. United Airlines empieza a recibir alertas de rayos para un aeropuerto a 25 millas, pero puede que no actúe hasta que esté a 5 millas, por ejemplo. Algunos aeropuertos no actúan hasta que están a 3 millas. Todo depende de lo que dicten sus operaciones".

Un problema costoso
¿Por qué hay tanta demanda de este servicio? Una razón es la seguridad, y la otra el dinero. "La información que proporcionamos permite a los operadores hacer dos cosas", explica Smith. "Una es mantener la seguridad de su personal al aire libre. La otra es que, al disponer de mejor información, pueden reducir el tiempo de inactividad cuando sus aviones no están volando. Cuanto más precisos sean sus datos, más acertada será la gestión de su programación. Podrán eliminar la suspensión de vuelos en cinco o diez minutos. Eso es una gran cantidad de dinero para una aerolínea, sin olvidar los costes de aparcamiento en un centro de operaciones importante. Estamos hablando potencialmente de millones de dólares por hora".

Hong Kong fue uno de los primeros aeropuertos importantes del mundo en adoptar un sistema de alerta de rayos en el aeropuerto (ALWS). Conectado a los molinos de campo locales (que se describen con más detalle más adelante en este artículo) y a un sistema de radar de detección independiente, el ALWS consta de dos tipos de aviso: ámbar, que no afecta a las operaciones de los aviones, para cuando el rayo se detecta en un radio de 7 km del aeropuerto y el personal del aeropuerto debe detener las actividades no esenciales en las zonas abiertas; y rojo, cuando se detecta un rayo en el aeropuerto o la amenaza de rayo es muy alta. En este caso, todas las actividades de rampa, incluyendo la manipulación de equipajes y el repostaje de aviones, deben detenerse inmediatamente.

Técnicas de detección
Existen dos métodos tradicionales para detectar los rayos. El primero, conocido como sistema de red de rayos, se basa en una serie de sensores discretos situados habitualmente en zonas rurales que detectan los pulsos electromagnéticos que genera una tormenta. Los sensores pueden estar a cientos de kilómetros de distancia, pero aún así son capaces de localizar un impacto con una precisión de entre 100 y 200 metros.

Este método lo emplean las grandes organizaciones meteorológicas, como la Met Office del Reino Unido, que cuenta con un sistema ATDnet (Arrival Time Difference Network) compuesto por una decena de sensores de rayos situados en toda Europa. Juntos, pueden determinar la hora y la ubicación de los rayos en una amplia zona geográfica. ATDnet también puede detectar rayos procedentes de fuera de Europa, aunque su precisión y sensibilidad disminuyen considerablemente a distancias mayores. Así, mientras que la localización de los rayos en las Islas Británicas y en Europa Occidental es precisa en torno a 1 ó 2 km, ésta desciende a 5 ó 10 km en los bordes oriental, septentrional y meridional de Europa, y hasta 60 km en el caso de los rayos en Sudamérica.

El método alternativo se basa en molinos de campo que detectan la carga en la atmósfera y luego determinan la tasa de cambio de esa carga. Detectan el aumento de la carga en la atmósfera, lo que, una vez analizado, señala la ubicación y el momento en que se acercan los rayos, aunque no pueden alejarse demasiado de la tormenta (no más de unos 10 km). Según Neal, los ingenios de campo eran populares en algunos países porque eran baratos y fáciles de desplegar por miles, pero también sufren interferencias y falsas alarmas, ya que detectan todo lo que hay en la atmósfera.

Los expertos de Biral han desarrollado un novedoso sensor que "toma lo mejor" de cada uno de esos dos tipos de equipos. El detector de tormentas eléctricas BTD-300 puede advertir de forma fiable la presencia de todas las formas de rayos hasta un alcance de 83 km detectando la disipación de la carga cada vez que el rayo llega a tierra. "Medimos la neutralización de la carga del rayo", explica Neal.

"Para un aeropuerto, la gran ventaja que ofrecemos es que, como medimos la carga atmosférica y la disipación de la carga, podemos avisar con antelación de la amenaza de un rayo, que es obviamente lo más importante porque va a llegar a tierra en el lugar, en lugar de avisar simplemente de que se acerca un rayo en la distancia. Esa es la gran ventaja con respecto a otros equipos, y ofrece cinco, diez o incluso quince minutos de aviso".

El impacto del cambio climático
Un lugar en el que se puede asegurar la interrupción regular de los rayos es el Lago de Maracaibo, en Venezuela. Con tormentas eléctricas en aproximadamente 150 noches al año y una media de 28 rayos por minuto, es el lugar que más rayos recibe. Y es en zonas de los trópicos como Venezuela donde se prevé que las tormentas sean aún más perturbadoras debido al cambio climático, que está repercutiendo en la gravedad y frecuencia de los fenómenos meteorológicos extremos. Los expertos creen que un planeta más cálido puede provocar menos tormentas eléctricas en general, pero las que se desarrollen serán más intensas, con un aumento general del número de rayos. Neal explicó: "Si el clima se calienta, significa que hay más evaporación de los mares, se introduce más agua en la atmósfera y, como ésta es más cálida, puede contener más agua, por lo que la atmósfera es más energética y, por pura física, significa que habrá más tormentas eléctricas". Sólo el tiempo dirá qué impacto tendrá esto en las operaciones de las aerolíneas y los aeropuertos en las regiones más afectadas por los rayos, pero con la mejora de la tecnología de previsión y detección los riesgos para todos los implicados pueden al menos minimizarse.

Índice de riesgo de rayos
La empresa finlandesa Vaisala, experta en meteorología, ha elaborado un índice de riesgo de rayos (véase la página 85) para medir el impacto de los rayos en cada aeropuerto. El índice, que se calcula multiplicando el número total de despegues y aterrizajes del aeropuerto por la densidad de los rayos, permite a las compañías aéreas y a los aeropuertos saber dónde es más probable que sus operaciones sufran interrupciones.

C123 Base
In 2020 the Earth Networks Total Lightning Network issued more than 29,000 ‘Dangerous Thunderstorm Alerts’ Earth Networks

Para los operadores estadounidenses, el registro de riesgo incluye grupos de aeropuertos en Texas y Florida. El Aeropuerto Internacional de Dallas-Fort Worth encabeza la lista, seguido del Aeropuerto Internacional de Orlando, el Aeropuerto Intercontinental George Bush de Houston y el Aeropuerto Internacional de Miami. Entre los aeropuertos que ocupan los últimos puestos del índice se encuentran los centros de la costa oeste de Estados Unidos.

"Con el personal cargando y descargando el equipaje y la carga, repostando los aviones y preparándose para la siguiente llegada o salida, los rayos son una amenaza de seguridad potencialmente importante en la pista", dijo Chris Vagasky, meteorólogo y director de aplicaciones de rayos de Vaisala.

"Los rayos que caen en la pista también pueden causar daños y retrasos. Entender el riesgo de rayos en su aeropuerto es el primer paso para prepararse para el impacto de los rayos en sus operaciones."

Para tener una idea del riesgo de rayos para los aeropuertos a nivel mundial, Vaisala utiliza una métrica ligeramente diferente: pasajeros volados en lugar de despegues y aterrizajes. Utilizando datos de 2019 (no se incluyeron datos de 2020 debido a la pandemia), descubrió que había cuatro aeropuertos a nivel mundial que estaban más arriba en el índice de riesgo de rayos en aeropuertos que cualquiera de las ubicaciones estadounidenses mencionadas: El Aeropuerto Internacional de Kuala Lumpur, el Aeropuerto Internacional Changi de Singapur, el Aeropuerto Internacional Guangzhou Baiyun (en el sur de China) y el Aeropuerto Internacional Suvarnabhumi de Bangkok (Tailandia). "Estos aeropuertos reciben muchas tormentas eléctricas porque están en climas subtropicales y tropicales", dijo Vagasky a AIR International.

Rayode Ethiopian Airlines
Cuando un avión sufre un impacto de rayo, debe someterse a una revisión de mantenimiento para detectar cualquier daño estructural o de otro tipo.

Un procedimiento menos convencional es un exorcismo por parte de sacerdotes vudú, pero eso es exactamente lo que le ocurrió a un Boeing 787-8 Dreamliner de Ethiopian Airlines que fue alcanzado poco antes de un vuelo al aeropuerto de Newark en Nueva York desde el aeropuerto de Lomé en Togo. La parte delantera del ala izquierda del avión fue alcanzada por un rayo mientras rodaba en el aeropuerto internacional de Lomé-Tokoin en junio de este año, lo que obligó a la aerolínea a trasladar a los pasajeros a otro avión. Después de que se solicitara a las autoridades locales que se llevara a cabo la ceremonia de purificación, el avión, de ocho años de antigüedad, se sometió al procedimiento espiritual, aparentemente para aliviar los temores de los futuros viajeros de que el avión estuviera maldito. Las fotos compartidas en las redes sociales mostraban a los sacerdotes rociando agua sobre el avión desde las escaleras de embarque adjuntas.

El coronel Dokisime Gnama Latta, director general de la Agencia Nacional de Aviación Civil (ANAC) de Togo, asistió a la ceremonia. "Todo se hizo para facilitar su tarea", declaró a los medios de comunicación togoleses. "Los sacerdotes vudú tienen sus tradiciones. Nos dijeron que en casos así, hay que venir a hacer una pequeña ceremonia para exorcizar el lugar y que no vuelva a ocurrir." El coronel Latta añadió: "No subieron al avión, sólo subieron las escaleras para hacer su ceremonia. El avión no tuvo ningún problema. El avión no fue golpeado en el aire como algunos dicen. Ninguna persona a bordo del avión resultó herida. Tras el incidente, todos los pasajeros fueron trasladados a otro vuelo de Ethiopian Airlines". El avión fue sometido a una inspección antes de volver al servicio.