Muchas veces escuchamos decir “qué pena que no podamos aprovechar la energía de los rayos. Que qué despilfarro de energía.” ¿De verdad que es un gran derroche? Para contestar esto lo mejor es calcular cuánto vale un rayo.

Hagamos esta estimación: Según los estudios más modernos el potencial de una descarga atmosférica está en el orden de los 50.000.000 V  (50 millones de volts). La intensidad máxima de la corriente de un rayo se calcula en 200.000 A (200 mil amperes). Esta se determina por el grado de imanación que produce en una barra de acero la corriente que pasa por su devanado cuando el rayo cae en el pararrayos. La potencia eléctrica en watts se puede calcular multiplicando la tensión por la corriente (el número de voltios por el de amperes), pero al hacer esto hay que tener en cuenta que mientras se produce la descarga el potencial baja hasta cero; por lo tanto, al hacer el cálculo de la potencia de la descarga hay que tomar el potencial medio, es decir, la mitad de la tensión inicial. Según esto tenemos:

La potencia de la descarga = 50.000.000 V x 200.000 A / 2

Es decir, 5.000.000.000.000 watts…o 5 mil millones de kilowatts

Extrayendo de lo anterior se tiene que la potencia es de 5 mil millones de de kilowatts, un número bastante grande, pero lo calculado anteriormente es potencia eléctrica, y lo que a nosotros nos interesa es la energía.

Las empresas distribuidoras eléctricas nos cobran por la energía, mas no por la potencia (según la tarifa aplicada), la energía se calcula como la potencia utilizada multiplicada por el tiempo de uso, llegando a las unidades de kilowatt hora (kWh), que es un kilowatt de potencia utilizado durante el tiempo de 1 hora.

En Buenos Aires, Argentina, el valor del kWh en la tarifa 1 residencial para la empresa Edesur sin impuestos, cargos fijos ni tasas es de:

2,832 $/kWh = 0,0383 US$/kWh

Según el siguiente cuadro tarifario vigente:

Si a este valor del kilowatt hora le sumamos impuestos (21% de IVA y 6,383% de contribución municipal) como indica la siguiente factura:

 El valor por unidad de energía eléctrica en la Ciudad de Buenos Aires queda en:

3,6 $/kWh = 0,049 US$/kWh

Aquí aparece una de las claves del problema: No sólo interesa la potencia eléctrica, también nos interesa durante cuánto tiempo se está consumiendo esa potencia. En el caso de un rayo hay que tener en cuenta el tiempo en el que se manifiesta. La enorme potencia que acabamos de calcular actúa durante cerca de una milésima de segundo. Un rayo dura en promedio 1 ms (un milisegundo). Por lo que:

En una hora hay 3600 segundos o 3.600.000 milésimas de segundo. Por lo tanto, la energía del rayo medio será de:

E = 5*10^9 kW / 36*10^5 h = 1400 kilowatts hora.

Al precio del kilowatt antes mencionado, resulta que los 1400 kilowatts hora de un rayo cuestan:

5040 Pesos Argentinos  ó 68,6 Dólares

Impuestos incluidos.

En promedio, en Estados Unidos, un kilowatt hora cuesta 10¢ de dolar por lo que el valor del rayo allí es de 140 dólares. No parece que sea mucho, ¿o sí?

En cifras

Diariamente en el mundo se producen unas 44.000 tormentas y se generan mas de 8.000.000 de rayos según el sistema de detección mundial de meteorología.

Casi todas las descargas naturales se inician en el interior de las nubes y progresan en forma de árbol de diferentes ramas, unas se compensan con cargas negativas y las otras con cargas positivas; en su trayectoria transportan corrientes eléctricas que pueden llegar como término medio a 30.000 Amperios a valores máximos superiores a los 300.000 Amperios durante millonésimas de segundo con potenciales que se han llegado a estimar en valores que sobrepasaban los 15 millones de voltios desprendiendo una energía térmica superior a los 8.000 grados.

 

Fuente: Yakov Perelman – Física Recreativa II

 

Adaptación: Leandro Kessler

 

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Actualizado al 19/06/2020