Los usuarios de equipos electrónicos, sistemas telefónicos y sistemas informáticos se enfrentan a los problemas de fiabilidad de estos materiales frente a las sobretensiones transitorias generadas por los rayos.

Los rayos, estudiados desde Benjamin Franklin (1749), se han convertido paradójicamente en una amenaza creciente en nuestra sociedad altamente dependiente de aparatos electrónicos.

Formación de los rayos

Fundamentalmente, el rayo se produce entre dos zonas de cargas opuestas; se trata generalmente de dos nubes de tormenta o de una nube y el suelo.

El rayo puede tener un recorrido de varios kilómetros, avanzando por saltos sucesivos hacia el suelo: el precursor (o líder) crea un canal altamente ionizado. Una vez alcanzado el suelo, se produce el auténtico relámpago o «arco de retorno».

Se trata de una corriente de varias decenas de miles de Amperios que circulará desde el suelo hasta la nube o, a la inversa, a través del canal ionizado.

Efectos directos

Se caracterizan por la liberación, en el momento de la descarga, de una corriente de impulsos, comprendida entre los 1.000 y los 200.000 Amperios con un tiempo de subida del orden de varios microsegundos.

• Impacto en los edificios: Caída de objetos, daños materiales, focos de incendio.

• Impacto en los seres vivos: Mortalidad por caída de rayos de 10.000 personas al año en todo el mundo y de 10 a 20 personas al año en Francia.

• Fenómeno de tensión de paso: Los rayos pueden matar indirectamente al caer en las inmediaciones; de hecho, alrededor del punto de impacto, crean un desplazamiento de cargas eléctricas con un determinado potencial eléctrico. La diferencia de potencial (tensión) entre dos puntos será más importante cuanto mayor sea la separación entre ambos puntos. Cuanto mayor sea esta tensión, más podrá circular una corriente intensa por un organismo vivo (electrocución) a través de los miembros en contacto con el suelo. Este fenómeno se denomina «tensión de paso» y es más alta para un gran cuadrúpedo orientado hacia el punto de impacto que para un ser humano. Más de 20.000 cabezas de ganado son víctimas de los rayos cada año.

Se considera que estos efectos directos intervienen en pequeña medida en las destrucciones provocadas en los sistemas eléctricos o electrónicos, porque están muy localizados.

La forma de protegerse de los efectos directos de los rayos siguen siendo los sistemas pararrayos o la jaula de Faraday, cuya función es captar y canalizar la corriente de descarga en un punto determinado.

Efectos indirectos

En el marco eléctrico, existen 3 tipos de efectos indirectos :

Impacto en las líneas aéreas

Por estar muy expuestas, pueden ser impactadas directamente por el rayo, lo que provocará primero una destrucción total o parcial de los cables, y luego una onda de tensión importante que se propagará naturalmente a lo largo de los conductores hasta alcanzar los equipos conectados a la línea. La importancia de los daños dependerá evidentemente de la distancia entre los equipos y el impacto.

Subida del potencial de tierra

El drenaje de la corriente de rayo en el suelo crea subidas de potenciales de tierra que dependen de la intensidad de la corriente y de la impedancia de la tierra local. En caso de una instalación que se pueda conectar a diferentes tipos de tierra (ejemplo : lazo entre edificios), diferencias de potencial muy importantes aparecerán como consecuencia de la caída de un rayo y los equipos conectados a las redes afectadas quedarán destruidos o muy dañados.

Radiación electromagnética

El rayo se puede considerar como una antena de varios kilómetros de altura portadora de una corriente impulsiva de varias decenas de kiloamperios, que emite campos electromagnéticos  intensos (varios kV/m a más de 1 km).

Estos campos inducen tensiones y corrientes elevadas en las líneas cercanas o en los equipos dependiendo de la proximidad y de las características del enlace.