⚡ Qué ocurre cuando un rayo impacta en una línea eléctrica

Hola, amigos. Hoy voy a hablaros de un tema técnico. Todos conocemos el poder destructivo de un rayo, pero ¿sabemos qué pasa cuando un rayo impacta en una línea eléctrica? :

Cuando un rayo impacta, ya sea de forma directa o por inducción, en una línea eléctrica aérea, se producen dos fenómenos distintos pero simultáneos:

1 - Sobretensión transitoria

• El rayo descarga una corriente muy elevada (20–200 kA típicamente) en un tiempo extremadamente corto (microsegundos).
• Según la ley de Ohm generalizada y la inductancia de la línea, esa corriente genera una elevadísima tensión instantánea:
  • V=LdidtV = L \frac{di}{dt}V=Ldtdi​
  • Donde didt\frac{di}{dt}dtdi​ puede llegar a valores del orden de 10⁹ A/s, por lo que la tensión inducida puede superar centenares de kilovoltios incluso a decenas de metros del impacto.
• Esa sobretensión viaja a lo largo del cable como una onda de choque electromagnética (onda de tensión viajera) a velocidad próxima a la de la luz.

2 - Sobrecorriente instantánea

• La corriente del rayo busca el camino más fácil a tierra.
• Parte puede circular por el propio conductor de fase o neutro si el punto de impacto no está perfectamente conectado al sistema de puesta a tierra.
• Esto implica un impulso de corriente extremadamente alto (decenas de kiloamperios) que puede:
  • Fundir conductores o fusibles.
  • Magnetizar núcleos de transformadores.
  • Dañar devanados o aislamientos de máquinas.

Cómo se traduce en daños

• En equipos electrónicos, los componentes semiconductores (diodos, transistores, ICs) fallan por ruptura dieléctrica: un impulso de miles de voltios supera el límite de aislamiento de las pistas o de las junturas PN.
• En máquinas eléctricas, se produce:
  • Perforación del aislamiento de bobinados.
  • Arcos internos.
  • Corrientes de circulación en rodamientos o núcleos magnéticos.

Cómo se protegen los sistemas eléctricos

1 - Pararrayos o terminales de captación

• Canalizan el rayo hacia un camino preferente y lo desvían antes de que entre en la red.
• Se conectan a sistemas de puesta a tierra de baja impedancia (<10 Ω).

2 - Cables de guarda o hilos de protección (en líneas de alta tensión)

• Van sobre los conductores de fase.
• Interceptan los rayos y conducen la corriente a tierra antes de que impacte en los conductores activos.

3 - Descargadores de sobretensión (SPD o DPS)

• Dispositivos que limitan el pico de tensión desviando la corriente a tierra.
• Tipos:
  • De óxidos de zinc (ZnO) → más comunes en MT/AT.
  • De varistores o diodos TVS (Transient Voltage Suppressor) → en electrónica y BT.
• Actúan cuando la tensión supera su nivel de disparo, derivando la energía a tierra en microsegundos.

4 - Bobinas de choque, filtros y supresores RC

• Se instalan en equipos sensibles (PLC, controladores, electrónica de potencia).
• Suavizan el frente de onda y reducen didt\frac{di}{dt}dtdi​.

5 - Buena puesta a tierra equipotencial

• Todo el sistema (estructuras, neutros, masas metálicas) debe estar unido al mismo potencial de tierra para evitar diferencias peligrosas.
• El objetivo no es eliminar la corriente, sino controlar por dónde pasa.

6 - Protección escalonada (coordinación energética)

• En baja tensión se colocan varios niveles de protección:
  • Tipo 1 (en cabecera, contra rayos directos, >25 kA).
  • Tipo 2 (en cuadros secundarios, transitorios medios).
  • Tipo 3 (junto al equipo, picos residuales de pocos kV).

En resumen técnico

Fenómeno	Causa	Efecto	Protección
Sobretensión	Impulso V=L⋅di/dt	Ruptura dieléctrica	Pararrayos, DPS, filtros RC
Sobrecorriente	Descarga de rayo a través del conductor	Daños térmicos o magnéticos	Puesta a tierra, fusibles, DPS
Acoplo inductivo	Campo Electro-Magnético del rayo cercano	Impulsos en líneas de control	Apantallamiento, cables trenzados, DPS de señal

Un impacto de rayo inyecta decenas de kiloamperios en microsegundos. Ese frente abrupto genera una sobretensión y una sobrecorriente que busca tierra por cualquier camino disponible. La onda viajera puede perforar aislamiento, dañar electrónica sensible y forzar disparos intempestivos.

La protección combina captación y conducción controlada: pararrayos y cables de guarda para interceptar, puestas a tierra de baja impedancia y equipotencialidad para dirigir la energía, y DPS/descargadores ZnO oordinados en cascada para limitar el pico residual. En equipos sensibles, filtros RC, choques y apantallamiento reducen acoplos inductivos. La coordinación de aislamiento alinea la capacidad de soportar sobretensiones con los niveles de protección, y el mantenimiento asegura que las mallas de tierras y conexiones respondan cuando toca.

Y como decía mi abuelo: “Después del rayo, truena.”
En redes, si no proteges bien, truena… y caro.