LA MUERTE SÚBITA DE LA TOMA DE TIERRA DE UN SPCR DESPUES DE UN IMPACTO DE 200 KA EN NIVEL1.
Cuando la física real contradice la seguridad administrativa
1. Introducción
La observación directa en campo sigue siendo una de las herramientas más poderosas de la
ingeniería.
En el caso de los Sistemas de Protección Contra el Rayo (SPCR), esa observación revela un fenómeno crítico, sistemáticamente ignorado por la normativa de baja frecuencia:
la degradación súbita y silenciosa de la toma de tierra tras impactos de rayos.
No hablamos de envejecimiento progresivo ni de pérdida lenta de prestaciones, sino de un fallo abrupto, inducido por fenómenos térmicos y físico-químicos extremos, que ocurre en milisegundos y que deja al sistema en un estado completamente distinto al calculado en proyecto.
2. Qué ocurre realmente cuando un rayo impacta
Cuando una descarga entra por el captador del SPCR y corrientes de entre 100 kA y 200 kA descienden por el bajante hasta alcanzar una toma de tierra que, teóricamente, presenta 10 Ω, se desencadena una cadena de procesos físicos que no aparecen reflejados en los cálculos normativos convencionales.
El comportamiento del sistema depende de tres elementos clave:
-
el captador,
-
el bajante,
-
y la toma de tierra.
3. El captador de rayo: degradación por impacto extremo
3.1 Punta Franklin
La punta Franklin es esencialmente un bloque metálico (cobre, acero inoxidable o bronce).
Su degradación es termo-mecánica:
- Erosión por plasma: la temperatura del canal del rayo (~30.000 K) provoca la sublimación del metal. La punta pierde material en un solo impacto.
- Efecto de soldadura: las piezas roscadas pueden quedar soldadas en frío por esfuerzos electrodinámicos.
- Deformación por fuerzas de Lorentz: un rayo de 200 kA genera fuerzas mecánicas capaces de doblar la punta si no tiene suficiente sección.
- Supervivencia: alta. Aunque deteriorada, sigue funcionando como conductor en impactos posteriores.
Su degradación es funcional y electrónica:
-
Destrucción del circuito de cebado por inducciones electromagnéticas extremas.
-
Carbonización interna por arcos debidos a gradientes de tensión.
-
Falsa seguridad: el equipo puede parecer intacto externamente pero estar
muerto internamente.
-
Supervivencia funcional: baja. Tras impactos de 200 kA, la probabilidad de fallo del cebado se aproxima al 80%.
Conclusión parcial:
En escenarios de impacto extremo, la punta Franklin sobrevive como conductor; el PDC suele degradarse hasta comportarse como una punta pasiva, sin que el usuario lo
sepa.
4. El bajante: un conductor de Alta Tensión “de facto”
El bajante de cobre, aislado o no, se convierte durante milisegundos en una fuente de millones de voltios, conviviendo a pocos centímetros de instalaciones diseñadas para 400–1000 V.
Aunque semánticamente el SPCR no se clasifique como Alta Tensión, su comportamiento físico lo es.
De esta incoherencia surgen tres riesgos sistemáticamente ignorados:
4.1 Arco eléctrico
Con tensiones del orden de 2
MV, el aire deja de ser aislante.
Si no se respetan distancias de separación del orden de 0,5 a 1 metro, el rayo puede saltar hacia canalizaciones metálicas o cables de Baja Tensión.
Resultado: inyección directa de Alta Tensión en la red interior.
4.2 Acoplamiento inductivo
Aunque no exista arco, el campo magnético generado por 200 kA
convierte al bajante en el primario de un transformador accidental.
Resultado: picos de miles de voltios inducidos en los cables de la instalación por simple paralelismo.
El hierro del hormigón armado, sufre también una magnetización que debilita su resistencia física, debilitando las estructuras
4.3 Tierra compartida: el “caballo de Troya”
El REBT exige unir todas las tierras por seguridad.
Cuando el rayo alcanza la toma de tierra de 10 Ω, todo el sistema de tierras se eleva a millones de voltios.
Si existen tierras vecinas con menor impedancia, la corriente busca salida por fases y neutros, atravesando la instalación.
Destruyendo las protecciones de sobretensión a su paso
5. La muerte súbita de la toma de tierra
5.1 Supercalentamiento instantáneo
En milisegundos, la tierra física alrededor del electrodo supera los 1.000 °C.
El agua contenida en los poros pasa a vapor de forma explosiva.
5.2 Vitrificación y descontacto
Los minerales se funden y vitrifican, creando capas aislantes (fulguritas) alrededor del electrodo.
La expansión y contracción generan cámaras de aire que
rompen el contacto físico tierra fisica-cobre.
5.3 Consecuencia directa
La resistencia deja de ser 10 Ω y pasa a valores impredecibles: 50, 100 o 500 Ω.
Ese es el fenómeno real:
👉 la muerte súbita de la
toma de tierra.
6. Implicación crítica
La toma de tierra calculada solo es válida antes del impacto.
Después de un rayo de 200 kA, su estado es una incógnita hasta que se vuelve a medir.
En otro capítulo hablaremos de la impedancia.
Conclusión:
Un SPCR es una instalación en su conjunto de Alta Tensión de facto, incrustada en un
entorno de Baja Tensión.
Tratarla como un simple “INSTALACION PASIVA” es el origen de la mayoría de incendios eléctricos asociados a rayos.
Autores:
Ángel Rodríguez · Roberto Leal
Investigación aplicada · Protección frente al rayo · Microclima eléctrico En diálogo técnico con AITA, IA colaborativa.
ANGEL: [email protected] tf: +376 358159
