¿Qué son las tensiones de contacto y de paso causadas por la caída de rayos? Cómo proteger a las personas

Las tensiones de paso y contacto se derivan de la dispersión de la corriente del rayo, conducida a tierra por el sistema de protección contra el rayo.

La norma UNE 21186:2011 establece una serie de medidas de protección para evitar daños a las personas. En Aplicaciones Tecnológicas somos expertos en protección contra tormentas eléctricas, ofreciendo servicios y productos avanzados de Smart Lightning que aseguran la protección de personas, equipos y bienes.

Cuando un pararrayos intercepta el impacto de un rayo, su corriente es conducida a tierra, donde tiende a disiparse radialmente desde el punto de impacto, tanto en la superficie como penetrando en el suelo. El paso de la corriente genera un gradiente de potencial en el terreno en función de la resistividad y características del suelo.

Esta dispersión de corriente puede causar daños, incluso la muerte, por tensión de paso y contacto a personas y animales en el entorno del sistema de protección contra rayos.

Tensiones de paso y contacto: ¿qué son?

Los voltajes de paso se generan cuando hay dos puntos de contacto con el suelo y cada uno de ellos tiene un potencial diferente. La diferencia de potencial hace que parte de la corriente fluya a través del elemento en cuestión, que puede ser una persona o un animal. La diferencia de potencial dentro de unos pocos centímetros puede ser muy alta cuando la corriente del rayo se dispersa en el suelo.

Las tensiones de contacto, por el contrario, se producen cuando una parte de una persona o animal está en contacto con un punto por el que circula la corriente del rayo y también con la tierra. De esta forma, parte de la corriente del rayo atraviesa el cuerpo.

En consecuencia, en ambos casos, la persona o el animal pueden sufrir daños por descarga eléctrica. Por lo tanto, los efectos pueden ser devastadores, especialmente en áreas con baja resistividad donde los gradientes de potencial son mucho más altos.

La puesta a tierra de los sistemas de protección contra rayos está diseñada para favorecer la dispersión rápida y eficiente de la corriente, minimizando las sobretensiones y las corrientes de retorno. Sin embargo, incluso cuando el sistema de protección contra el rayo está perfectamente instalado, no se puede evitar un cierto riesgo de contacto y tensión de paso para las personas que se encuentran en las inmediaciones.

Medidas de protección contra tensiones de paso y contacto

La Norma Española UNE 21186:2011 se refiere a la protección contra el rayo mediante terminal aéreo Early Streamer Emisión (también conocido por las siglas ESE). El documento indica disposiciones sobre las condiciones mínimas para garantizar una protección estadísticamente eficaz1.

El anexo D normativo de la UNE 21186:2011 trata de la protección de las personas frente a descargas eléctricas provocadas por tensiones de paso y contacto.

La norma considera que el riesgo es bajo (nunca nulo, pero tolerable) si la probabilidad de que haya personas en el lugar del desborde cuando hay tormenta es baja, que es lo más común. Asimismo, considera tolerable el riesgo si los conductores naturales de la estructura aseguran la continuidad eléctrica (por varias columnas de una estructura metálica o por varios pilares de acero interconectados). Otra condición para un riesgo tolerable es que la resistencia de la capa superficial del suelo, hasta 3 metros de distancia de la bajante, no sea inferior a 100 kΩ, lo que se logra si hay al menos 5 cm de asfalto o 15 cm de grava en el suelo por encima de la toma de tierra.

Si el suelo no está asfaltado y se considera alta la probabilidad de que haya personas en las inmediaciones de la bajante, se debe colocar una señal que advierta del peligro. Además, se puede colocar un tubo de protección de polietileno reticulado para evitar tensiones de contacto y mallas de equipotencialización de tierras alrededor de la bajante (3 metros) para evitar tensiones de paso.

Además, en la norma se considera un componente dentro del cálculo de riesgo de la estructura el riesgo relacionado con daños a seres vivos por tensiones de contacto y de paso.

El Anexo A de la UNE 21186:2011 establece valores de probabilidad de que un vertido en la estructura produzca daños a los seres vivos por ambos tipos de esfuerzos. Los valores de probabilidad tienen en cuenta diferentes aspectos previstos en el Anexo D explicado anteriormente, como son el aislamiento eléctrico de los conductores, la equipotencialidad de tierra y las señales de aviso.

La probabilidad de daño a los seres vivos por tensiones de paso y de contacto se considera insignificante cuando la corriente se distribuye en múltiples caminos (por ejemplo, en una estructura metálica), o si se han tomado restricciones físicas.

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Referencias

Asociación Española de Normalización. UNE 21186:2011 Protección contra el rayo: Pararrayos con dispositivo de cebado. (2019).