Sobretensiones, ¿por qué son una amenaza para los sistemas eléctricos?

En el ámbito de las instalaciones eléctricas, las sobretensiones representan una amenaza significativa para la seguridad y la durabilidad de los sistemas y equipos conectados. Las sobretensiones pueden surgir por diversas causas, desde fenómenos atmosféricos hasta problemas en la infraestructura eléctrica. Estas pueden causar daños irreparables a los dispositivos electrónicos, fallos en el sistema y, en casos extremos, incendios. Por lo tanto, es crucial entender los diferentes tipos de sobretensiones, sus causas, y las medidas de protección adecuadas para mitigar sus efectos.

La protección contra sobretensiones transitorias y sobretensiones permanentes es una necesidad imperiosa en cualquier instalación eléctrica moderna. Para ello, se emplean diversos dispositivos de protección como descargadores de gas, varistores y diodos, diseñados para proteger los equipos conectados a la red eléctrica. A lo largo de este artículo, exploraremos en detalle estos conceptos y la importancia de implementar sistemas de protección efectivos.

Se tiene especialmente en consideración estas protecciones en el ámbito industrial en cuanto a la continuidad de suministro y el Mantenimiento Industrial.

Sobretensiones atmosféricas, por maniobras eléctricas y rotura de neutro

Las sobretensiones pueden tener varias fuentes, y una de las más comunes son los fenómenos atmosféricos, como la caída de un rayo. Cuando un rayo impacta directamente una instalación, se produce una descarga directa de rayos que genera un pico de tensión extremadamente alto, capaz de superar fácilmente la tensión nominal de cualquier dispositivo. Este tipo de sobretensión es breve, pero su magnitud es tal que puede destruir instantáneamente los equipos conectados.

Además de las tormentas eléctricas, las maniobras eléctricas dentro de la red eléctrica también pueden causar sobretensiones. Estas maniobras incluyen la conexión y desconexión de cargas inductivas y capacitivas, que pueden generar variaciones abruptas de voltaje. Aunque estas sobretensiones son de corta duración, pueden ser igualmente dañinas si no se cuenta con los tipos de protector adecuados.

Finalmente, la rotura de neutro es una situación peligrosa que ocurre cuando el conductor neutro se interrumpe. Esto puede causar un desbalance en el sistema eléctrico, llevando a que algunos puntos de la instalación reciban un voltaje mayor que el nominal, resultando en sobretensiones que pueden dañar seriamente los equipos.

Es, por tanto, importante conocer la existencia de estas sobretensiones y poder protegernos de ellas, para lo cual la Asociación de Fabricantes de Material Eléctrico tiene en consideración las necesidades de protección ante estos fenómenos.

Diferencias entre sobretensiones transitorias y permanentes

Las sobretensiones transitorias y las sobretensiones permanentes son dos tipos distintos de anomalías eléctricas, cada una con características y efectos diferentes. Las sobretensiones transitorias son picos de voltaje de corta duración, que suelen durar microsegundos o milisegundos. Estos picos pueden ser causados por eventos como la caída de un rayo, maniobras en la red eléctrica, o incluso por la conmutación de grandes cargas inductivas. La protección contra estas sobretensiones se logra principalmente mediante protectores contra sobretensiones transitorias, que están diseñados para absorber y desviar estos picos de voltaje.

Por otro lado, las sobretensiones permanentes son aumentos sostenidos en el voltaje de la red que pueden durar desde varios segundos hasta horas. Estas pueden ser causadas por fallos en el sistema de distribución eléctrica, como una rotura de neutro. Las sobretensiones permanentes pueden ser especialmente peligrosas, ya que pueden pasar desapercibidas y causar daños prolongados a los equipos conectados si no se detectan y corrigen a tiempo.

Para la protección en instalaciones eléctricas tendremos en cuenta lo dispuesto en el Reglamento de Baja tensión en su Instrucción Técnica Complementaria 23.

Protección sobre sobretensiones permanentes

La protección contra sobretensiones permanentes requiere un enfoque diferente al de las sobretensiones transitorias. Para proteger los sistemas eléctricos de sobretensiones permanentes, se utilizan dispositivos específicos que monitorean continuamente el voltaje de la red. Estos dispositivos, como los relés de tensión y los dispositivos de protección basados en tecnología de desconexión automática, están diseñados para desconectar la alimentación cuando el voltaje excede ciertos niveles predefinidos.

Es fundamental que estos dispositivos ofrezcan un nivel de protección up adecuado para garantizar que los equipos conectados no se vean afectados por voltajes excesivos. La implementación de estos sistemas de protección es crucial en áreas donde las sobretensiones permanentes son comunes, ya que protegen no solo los equipos individuales, sino también la integridad completa de la instalación eléctrica.

Protección sobre sobretensiones transitorias

Para las sobretensiones transitorias, los protectores contra sobretensiones transitorias son esenciales. Estos dispositivos están diseñados para responder rápidamente a los picos de voltaje de corta duración, desviando la energía dañina lejos de los equipos conectados. Entre los tipos de protector más comunes se encuentran los descargadores de gas, varistores y diodos.

Los descargadores de gas funcionan mediante la ionización del gas contenido en su interior cuando se produce una sobretensión, creando un camino conductor que desvía la sobretensión hacia la tierra. Los varistores, por otro lado, cambian su resistencia en función del voltaje aplicado, protegiendo así los dispositivos al absorber los picos de energía. Los diodos, especialmente los diodos de avalancha, también se utilizan para proteger contra sobretensiones al permitir el paso de corriente en una dirección controlada cuando se supera un determinado umbral de voltaje.

Equipos de protección: descargadores de gas, varistores y diodos

Los descargadores de gas, varistores y diodos son componentes clave en cualquier sistema de protección contra sobretensiones transitorias. Cada uno de estos dispositivos tiene sus propias ventajas y aplicaciones específicas.

• Descargadores de gas: Estos dispositivos son altamente efectivos para proteger contra picos de voltaje extremadamente altos, como los causados por la descarga directa de rayos. Son ideales para aplicaciones donde se espera que las sobretensiones sean de magnitud considerable.
• Varistores: Son componentes que ofrecen una excelente protección contra picos de corta duración y son adecuados para la protección de dispositivos electrónicos sensibles. Su capacidad para absorber grandes cantidades de energía los hace indispensables en muchos sistemas de protección.
• Diodos: Los diodos de avalancha son especialmente útiles para proteger circuitos electrónicos de precisión, donde es crucial mantener la integridad del voltaje dentro de límites estrictos. Estos dispositivos son rápidos y eficientes en la disipación de sobretensiones.

Instalaciones eléctricas y la necesidad de proteger de sobretensiones

La protección de las instalaciones eléctricas contra sobretensiones es una necesidad imperativa para garantizar la seguridad y funcionalidad de los equipos conectados. Sin una adecuada protección contra sobretensiones transitorias y sobretensiones permanentes, los sistemas eléctricos son vulnerables a fallos catastróficos.

Son sistemas adecuados que interacciona bien con protocolos de seguridad como el Bloqueo y etiquetado LOTO.

Es esencial diseñar e implementar sistemas de protección que incluyan una combinación de dispositivos de protección como descargadores de gas, varistores y diodos. Estos dispositivos deben ser seleccionados y ubicados estratégicamente para ofrecer el mayor nivel de protección posible. Además, es crucial que se realice un mantenimiento regular y pruebas periódicas de los sistemas de protección para asegurar su efectividad continua.

En conclusión, la implementación de una protección adecuada contra sobretensiones es fundamental para cualquier instalación eléctrica. Los profesionales en el campo deben estar bien informados y capacitados para seleccionar y mantener estos sistemas de protección de manera eficiente.

Para aquellos interesados en profundizar en este tema y adquirir las habilidades necesarias, se recomienda cursar el Curso en Instalaciones Eléctricas Industriales. Este curso ofrece una formación integral en el diseño, implementación y mantenimiento de sistemas de protección eléctrica, asegurando así la integridad y seguridad de las instalaciones eléctricas.