Sobretensión.

En las instalaciones eléctricas industriales modernas, las sobretensiones representan un riesgo importante tanto para la seguridad de las personas como para la integridad de los equipos. Una sobretensión es un aumento anormal de la tensión eléctrica por encima de su valor nominal, y puede ser de corta duración (transitoria) o prolongada (permanente). Estas elevaciones pueden dañar equipos, degradar el aislamiento, provocar fallas o incluso incendios.

Figura : Oscilograma de sobretensiones internas .

Las sobretensiones pueden clasificarse en dos grandes grupos según su origen: internas y atmosféricas. Las internas son generadas dentro de la propia instalación, por ejemplo, durante maniobras de conmutación, desconexión de cargas inductivas o cortocircuitos. También pueden originarse por oscilaciones de energía almacenada en inductancias y capacitancias del sistema. Las maniobras de disyuntores o la apertura de interruptores bajo carga son ejemplos típicos.

Las sobretensiones atmosféricas, por su parte, se deben principalmente a rayos. Los impactos directos o la inducción por campos eléctricos cercanos pueden generar impulsos de muy alta tensión (del orden de cientos de miles de voltios) y corriente (de hasta 100.000 A), que pueden propagarse por las líneas aéreas hasta dañar los equipos conectados. Estos fenómenos se manifiestan como ondas transitorias de rápida evolución y alta energía.

Para mitigar estos riesgos, se emplean dispositivos de protección contra sobretensiones, también conocidos como descargadores. Entre ellos se destacan:

• Varistores (MOV): semiconductores que se activan ante una sobretensión y conducen la energía hacia tierra.
• Descargadores de gas: contienen electrodos en una atmósfera gaseosa que se ioniza al alcanzar cierto voltaje, permitiendo el paso de la corriente.
• Descargadores de centelleo: protegen especialmente líneas de comunicación o señal.

Estos dispositivos deben instalarse en puntos clave del sistema, como la entrada de energía o junto a equipos sensibles. Su calibración es esencial: deben activarse antes de que la sobretensión dañe el equipo, pero no tan cerca de la tensión de servicio como para dispararse innecesariamente.

En líneas de alta tensión, una medida efectiva contra sobretensiones atmosféricas es la instalación de hilos de guardia (también llamados cables de protección). Se colocan por encima de los conductores de fase y se conectan a tierra a través de las estructuras de soporte. Su función es interceptar los rayos y desviar su energía a tierra antes de que lleguen a los conductores principales.

Figura : hilos de guardia

El sistema Schwaiger clasifica las zonas de protección en función del número de hilos: uno, dos o tres. Cuantos más hilos de guardia, mayor es el grado de protección, siendo el sistema de tres hilos el más efectivo para líneas de alta tensión.

Términos destacados :

• Aislamiento eléctrico (Electrical insulation)
• Alta tensión (High voltage)
• Arco eléctrico (Electric arc)
• Cables de protección (Protection cables)
• Componentes sensibles (Sensitive components)
• Conductores de fase (Phase conductors)
• Corriente de rayo (Lightning current)
• Descargadores de centelleo (Spark gap arresters)
• Descargadores de gas (Gas discharge arresters)
• Descargadores de sobretensión (Surge arresters)
• Dispositivos de protección (Protection devices)
• Disyuntores (Circuit breakers)
• Efectos del rayo (Lightning effects)
• Equipos eléctricos (Electrical equipment)
• Fallos en la red (Network faults)
• Hilos de guardia (Shield wires)
• Impacto de rayo directo (Direct lightning strike)
• Inductancia de línea (Line inductance)
• Instalaciones eléctricas industriales (Industrial electrical installations)
• Interrupciones del servicio (Service interruptions)
• Maniobras de conmutación (Switching operations)
• Oscilaciones transitorias (Transient oscillations)
• Protección contra sobretensiones (Surge protection)
• Rayos atmosféricos (Atmospheric lightning)
• Red de distribución eléctrica (Electric distribution network)
• Sistema de puesta a tierra (Grounding system)
• Sistemas de protección (Protection systems)
• Sobretensión atmosférica (Atmospheric overvoltage)
• Sobretensión interna (Internal overvoltage)
• Varistores de óxido metálico (Metal oxide varistors)

En resumen, la protección contra sobretensiones es un aspecto clave en el diseño, operación y mantenimiento de sistemas eléctricos industriales. Comprender su origen, efectos y soluciones tecnológicas permite mejorar la seguridad, reducir interrupciones y prolongar la vida útil de los equipos.