•Notícia

L’estiu és l'època de l’any en què es produeixen més llamps a Catalunya. El cas més habitual és el que es genera a partir d'un gran núvol. "El llamp s'origina a partir de l'electrificació del núvol", explica Joan Montanyà, director del grup de recerca i estudi dels llamps de la UPC (UPC Lightning Research Group).

"No tots els núvols s'electrifiquen, han de complir una sèrie de característiques. En aquest cas parlem de núvols d'estiu amb un fort desenvolupament vertical, que poden créixer fins a altures de més de deu o 15 quilòmetres. De manera resumida, a partir de la interacció dels hidrometeors en el núvol i de la quantitat d'aigua que tingui, els mecanismes d’electrificació es posen en marxa. Aquests mecanismes encara avui no són del tot coneguts. Existeixen diferents teories sobre això", assenyala Joan Montanyà.

"Per conèixer els efectes d'un llamp sobre una línia elèctrica, un avió o un aerogenerador, en primer lloc s’han de conèixer els paràmetres, en aquest cas elèctrics, relatius a com és el corrent, com evoluciona, quina càrrega elèctrica té... Es poden mesurar de manera directa, amb una torre instrumentalitzada per mesurar el corrent amb què impacta, o de manera indirecta, a través dels camps electromagnètics", explica Montanyà.

Enregistrar llamps i els seus camps electromagnètics és l’activitat principal d’aquest grup de recerca de la UPC, que fa servir un detector d'alta energia per caçar els raigs X i gamma produïts pels llamps.

Joan Montanyà, professor de la UPC a l’Escola Universitària d'Enginyeria Tècnica Industrial de Terrassa, explica que "l'electrificació del núvol fa que en una de les seves regions (la part de baix, fins als vuit quilòmetres) hi quedi càrrega negativa, i que en la part superior quedi càrrega positiva. Se sap que per crear un llamp a terra també hi ha d'haver certa càrrega positiva a la part de baix. Un cop electrificat el núvol, apareix la descàrrega preliminar, que es produeix en forma de moviment d'electrons (streamer) amb tot un seguit de processos d’ionització i desionització, que és precisament una de les qüestions que estem estudiant. Aleshores, apareix un líder, és a dir, un arc elèctric que va avançant del núvol cap a terra", conclou.

Hi ha tres tipus de llamps: els núvolterra, també anomenats descendents; els terra-núvol o ascendents, i els intranúvol, que són aquells que tenen lloc al núvol. "Al voltant del 80 % dels llamps es produeixen dins d’un núvol. Només un 20 % arriba a terra. Els llamps intranúvol són els més desconeguts per la dificultat òbvia de mesurar-los", puntualitza Joan Montanyà.


En llocs irregulars, com ara edificis alts o torres elèctriques i de telecomunicacions, també poden aparèixer líders o arcs elèctrics de diferents llocs per mirar d'atrapar aquell altre líder que viatjava cap a terra. Es tracta de llamps que es produeixen del núvol cap a terra. "Cada descàrrega dura unes poques centenes de microsegons i, en el mateix llamp, poden haver-hi diverses descàrregues", explica l’investigador.

Es pot predir on caurà un llamp? La resposta, avui en dia, és un rotund no. Així ho afirma Joan Montanyà: "No es pot predir la localització exacta d’on caurà, el que sí que existeixen són sistemes de teledetecció mitjançant els quals es pot seguir l'evolució dels impactes de llamps d'una tempesta. És una tecnologia que es fa servir, per exemple, en treballs i activitats a l'aire lliure. Si en el moment en què alguns operaris estan treballant en una torre elèctrica s'apropa una tempesta, se'ls ho comunica perquè se'n vagin", assegura.

Catalunya no és una zona especialment procliu als llamps. "Existeixen llocs amb més o menys llamps, depèn de la climatologia”. A les zones tropicals se’n produeixen més que a les latituds més altes. No es pot predir on caurà un llamp i tampoc se’n pot aprofitar l’energia. "Es tracta d'uns 20.000 o 30.000 ampers", xifra Montanyà.

I es pot reutilitzar tant corrent? "El llamp és un procés en què està implicada molta energia, però l’energia elèctrica que arriba a terra és molt poca. Suposa uns 20.000 o 30.000 ampers en algunes centenes de microsegons. La major part de l'energia va a parar a la temperatura del canal del llamp, per escalfar-lo a uns 30.000 graus Celcius i produir el tro. Aquí sí que hi ha molta energia, però des del punt de vista elèctric no podem aprofitar- la", puntualitza.

L'equip de recerca i estudi dels llamps de la UPC va començar a treballar en aquest camp a principis de la darrera dècada. Ha plogut molt des d'aleshores i actualment ja se’ls pot considerar capdavanters en moltes de les qüestions que tracten. L'esforç ha valgut la pena.

És la primera vegada que la Universitat té el que es podria anomenar caçadors de llamps. Moltes de les activitats que duu a terme aquest grup de recerca requereixen la mesura de certs paràmetres del llamp. Amb tot, no sempre hi ha tempestes al voltant de la torre instrumentada del pic del Niu de l’Àliga, punt de la Cerdanya on es troba el centre de les investigacions de l'equip, i aleshores han de sortir a trobar-les. "D'acord amb la previsió del Servei Meteorològic de Catalunya i les nostres pròpies previsions, ens desplacem amb una furgoneta completament equipada amb els aparells necessaris: antenes, una càmera de vídeo d'alta velocitat, detectors d'alta energia i altres instruments", explica Montanyà. "Durant l’últim any bàsicament hem realitzat mesures de vídeo d'alta velocitat”.

Tanmateix, enregistrar llamps no és l’única tasca que duu a terme aquest grup, format per David Romero, Óscar van der Velde, Nicolau Pineda, Glòria Solà, Víctor Marchen i Daniel Aranguren, a més de Joan Montanyà. Investiguen des dels vessants de la física i de l'enginyeria, centrada aquesta última en aspectes de protecció.

"L’àmbit de la protecció, com ara la dels aerogeneradors, ens obliga a anar cap enrere, cap a la física: cal entendre el fenomen per estudiar quins seran els efectes o com protegir tal o tal altre aparell", explica Montanyà. "Dels llamps se n’ha de conèixer la física. Això vol dir conèixer, per exemple, el mecanisme de la descàrrega elèctrica o els processos d'electrificació de la tempesta", aclareix.

Un altre dels àmbits de recerca, i que va suposar la gènesi del grup, és la que fa referència a la mesura dels camps electroestàtics i electromagnètics produïts pels llamps. També intenten trobar resposta a per què les tempestes produeixen més o menys llamps, o si hi ha una relació entre els tornados, la pedra i els llamps. Així mateix, investiguen altres camps, més bàsics, com ara el model de la descàrrega elèctrica (streamer modeling), que és força desconegut, “on intervenen molts processos i on el modelat, avui en dia, encara és molt bàsic", explica Montanyà. D’altra banda, el grup estudia els anomenats transient luminous events, unes descàrregues elèctriques que es produeixen a l'alta atmosfera. Tenen dimensions descomunals, de més de 40 km d’alçada. En aquest aspecte, l'equip també estudia la part d'alta energia, és a dir, l'emissió de raigs X i gamma en tempestes i llamps, i esperen poder fer mesures des de l’espai.

Pel que fa a la protecció, es treballa principalment en generadors eòlics, tot i que també s’investiga sobre la protecció dels avions i sobre altres àmbits més tradicionals, com ara la protecció de les línies elèctriques. "No són només els llamps directes a una línia els que produeixen sobretensions, sinó que també en causen els que impacten a distàncies properes a la línia", afegeix.

La feina del grup no deixa d'avançar. Actualment, gràcies a un projecte finançat pel Ministeri de Ciència i Innovació en relació amb la missió ASIM (Atmosphere-Space Interaction Monitor) de l’Agència Espacial Europea, es treballa en la instal·lació d’un sistema de detecció de llamps en 3D. "Esperem disposar d'aquest sistema enguany, ja que serà el primer disponible a Europa i ens permetrà captar mig milió d’imatges per segon", explica Montanyà. Aquesta missió permetrà desemmascarar l’origen de les emissions de raigs gamma provinents de la Terra.

En aquesta mateixa línia, el grup treballa en l’expansió de la nova xarxa de detecció de llamps LINET, una xarxa que es va començar a desenvolupar a Alemanya, a la Universitat de Munich, i que ara s'ha estès per tot Europa. "Nosaltres ens encarreguem d’instal·lar i gestionar la xarxa a la península Ibèrica. Actualment, ja hi ha diverses empreses que utilitzen les dades d’aquesta xarxa”, afirma el professor.