Las corrientes de rayo son corrientes independientes de la carga. Es decir, que una descarga de rayo puede considerarse como una fuente casi ideal de corriente. Si una carga independiente activa una corriente eléctrica que fluye a través de elementos conductores, la caída de tensión se determina sobre la base de la amplitud de corriente y la impedancia de los elementos conductores por los que ésta fluye. En el caso más sencillo esta relación puede describirse aplicando la Ley de Ohm:
Si una corriente penetra por un solo punto de una superficie conductora homogénea, se produce entonces la conocida área de gradiente de potencial. Este efecto aparece también en el caso de una descarga de rayo sobre una zona de terreno homogénea (Ver Figura).
Si en el área del gradiente de potencial se encuentran seres vivos (personas o animales) se origina una tensión de paso que tiene como consecuencia una peligrosa circulación de corriente a través del cuerpo (Ver Figura). Cuanto más elevada sea la conductividad del terreno tanto más plana será el área de gradiente de potencial. Con ello se reduce equivalentemente el riesgo de tensiones de paso peligrosas.
Cuando un rayo descarga sobre un edificio equipado con un sistema de protección contra el rayo, la corriente de rayo que fluye por la instalación de toma de tierra del edificio, da lugar a una caída de tensión en la resistencia de toma de tierra RE de la instalación de puesta a tierra del edificio (Ver Figura). Si todas las partes conductoras eléctricas, con las que las personas pueden entrar en contacto, se elevan al mismo potencial, no existe ninguna posibilidad de riesgo para la integridad física de las mismas. Por eso, es necesario realizar la compensación de potencial de todos los elementos conductores existentes en el edificio o que accedan a él.
La elevación de potencial de la instalación de toma de tierra a causa de la corriente de rayo supone también riesgos para las instalaciones eléctricas (Ver Figura). En el ejemplo mostrado, la toma de tierra de servicio de la red de suministro de baja tensión se encuentra fuera del área de gradiente de potencial ocasionado por la corriente de rayo. De este modo, el potencial de la toma de tierra de servicio RB, en caso de descarga de rayo en el edificio, no es idéntico al potencial de tierra de la instalación de consumidores dentro del edificio. En el presente ejemplo la diferencia es de 1000 kV. Esto pone en peligro el aislamiento de la instalación eléctrica y de los aparatos conectados a la misma.
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