Protección contra sobretensiones permanentes y transitorias: todo lo que necesitas saber

Protección contra sobretensiones
Víctor Rodríguez, Técnico de Oficina Técnica en Cuerva
Escrito el 12 de septiembre de 2023
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Imagina que una tormenta eléctrica impacta en el área donde se encuentra tu empresa. De repente, un rayo cae cerca de la instalación, causando un aumento de voltaje en la red eléctrica. En cuestión de segundos, los sistemas de control, maquinaria crítica y equipos informáticos sufren daños irreparables, deteniendo la producción y generando pérdidas significativas. Este escenario catastrófico podría haberse evitado con una protección contra sobretensiones adecuada.

La seguridad es uno de los aspectos más importantes en las instalaciones eléctricas, ya sea de la propia instalación como de las personas que la usan. En este sentido, una infraestructura eléctrica confiable y resiliente debe tener la capacidad de hacer frente a algunos desafíos o posibles fallos, como las sobretensiones.

Y es que, estas sobretensiones permanentes y transitorias, que pueden producirse por conmutaciones (fallos, desperfectos, aumento inesperado del voltaje, etc.), eventos inesperados en la red eléctrica o fenómenos atmosféricos como tormentas, pueden causar daños en equipos, interrupciones e, incluso, poner en peligro la seguridad de las personas.

Por este motivo, es necesario incorporar elementos de protección contra sobretensiones permanentes y transitorias. De hecho, es algo de obligado cumplimiento según el REBT * desde junio de 2019. A continuación, te explicamos qué tipos de elementos de protección contra sobretensiones hay, cómo funcionan y dónde instalarlos.

* REBT son las siglas de Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión. Se trata de un conjunto de normas de cumplimiento obligatorio que regulan y establecen el marco de condiciones técnicas que deben reunir las instalaciones eléctricas de baja tensión en España.

¿Qué son las sobretensiones y cuáles son sus principales causas?

Las sobretensiones son aumentos de voltaje inesperados que exceden los valores máximos establecidos de la tensión eléctrica entre dos puntos de una instalación eléctrica. 

Pueden ser causadas por diversos fenómenos, como descargas atmosféricas, maniobras de interruptores, fallos en el sistema, etc. En este sentido, las causas más comunes son las siguientes:

  • Rayos: cuando se produce una tormenta eléctrica, los rayos generan una gran cantidad de energía que puede inyectarse a la red eléctrica, causando sobrecargas en los circuitos. Estas descargas eléctricas pueden generar sobretensiones que dañen los equipos eléctricos y provoquen cortes de luz.
  • Conmutaciones de maquinaria: el funcionamiento de grandes equipos eléctricos, como motores o transformadores, puede provocar fluctuaciones en la tensión de la red. Estas fluctuaciones se originan por la conexión y desconexión de estos dispositivos, lo que puede generar sobretensiones.
  • Interrupciones momentáneas en el suministro eléctrico: cuando se produce un corte de luz y vuelve a restablecerse, es probable que se genere un pico de tensión que dañe los equipos conectados a la red.
  • Fallos en la conexión o cortes del cable neutro*: estos errores en la instalación eléctrica pueden generar sobretensiones permanentes que superan el 10% del valor nominal y se mantienen durante varios días.
  • Maniobras y defectos en el suministro eléctrico: son cortocircuitos en algún punto de la red. Los intentos de reenganche pueden generar sobretensiones típicas de conexión de cargas inductivas.

* Cable neutro: es un conductor eléctrico que se utiliza en instalaciones eléctricas para crear una diferencia de potencial lo suficientemente alta como para permitir corriente eléctrica por el conductor de fase.

Tipos de sobretensiones: permanentes y transitorias

Cuando hablamos de sobretensiones, hay que conocer qué tipos existen, ya que cada uno cuenta con sus propios sistemas de protección. En este sentido, diferenciamos entre sobretensiones permanentes y transitorias:

  • Sobretensiones permanentes: las sobretensiones pueden tener una duración indefinida en el tiempo. Las sobretensiones se consideran permanentes cuando la tensión supera el 10% del valor nominal de la tensión de suministro. Esto se da, por ejemplo, con la rotura de un neutro que puede provocar un aumento de tensión de los 230 V hasta los 400 V.
  • Sobretensiones transitorias: es un aumento del flujo de corriente durante un periodo de tiempo corto. Este es el caso de las sobretensiones producidas, por ejemplo, por las caídas de rayos en los conductores de la red o en zonas cercanas. Estas sobretensiones pueden ser causadas por descargas atmosféricas (tormentas eléctricas), conmutaciones y alteraciones de red.

Las sobretensiones permanentes y transitorias pueden causar daños en el aislamiento de los equipos eléctricos y fallos en la red, así como también pueden afectar a la calidad del suministro eléctrico. Por ello, es importante aplicar medidas de protección contra sobretensiones adecuadas para los sistemas de una instalación.

¿Cuándo es obligatorio proteger tu instalación contra sobretensiones permanentes y transitorias?

Como ya hemos mencionado, el REBT establece la obligación de proteger con un limitador de sobretensiones cualquier instalación eléctrica. Y es que una instalación sin protección puede ocasionar accidentes que pueden ser peligrosos para sus usuarios y generar problemas en los dispositivos que estén conectados a la red eléctrica.

En este sentido, además, es fundamental incorporar otros tipos de protección contra sobretensiones en aquellas instalaciones en las que un fallo del suministro o de los equipos por una sobretensión puede tener más afectaciones. Algunos de estos casos son:

  • Lugares donde está en riesgo la vida humana: servicios de seguridad, centros de emergencias o centros médicos.
  • Lugares donde está en riesgo la vida de animales: en explotaciones ganaderas, piscifactorías, etc.
  • Servicios públicos: centros informáticos o sistemas de telecomunicación.
  • Instalaciones de locales de pública concurrencia cubiertos por la ITC-BT-28.
  • Instalaciones de actividad agrícola o industrial, en función del impacto económico que pudieran implicar las sobretensiones (continuidad del servicio, destrucción de equipos, etc.).

Para conocer más detalles al respecto, puedes consultar la lista completa de casos, que la puedes encontrar en la Guía Técnica de Aplicación de la ITC-BT-23.

Sin embargo, para saber qué tipo de protección necesitas, es importante que tengas en cuenta el coste y la sensibilidad de los equipos conectados, ya que cuanto más sensible sea y mayor coste tenga, mayor protección debería recibir. Esto afecta a equipos informáticos en general, pantallas de plasma o LED, electrodomésticos de última generación, robots, equipos electrónicos de máquinas industriales, etc.

En cualquier caso, lo mejor siempre es que puedas asesorarte con técnicos especialistas. En Cuerva, contamos con un equipo de expertos que te pueden asesorar según las características específicas de tu instalación.

¿Qué son y qué hacen los elementos de protección contra sobretensiones?

Los elementos de protección contra sobretensiones son dispositivos diseñados para proteger las instalaciones y los elementos conectados a la red eléctrica ante picos de tensión.

En definitiva, se trata de dispositivos que detectan las sobretensiones permanentes y transitorias, y son capaces de regular el voltaje bloqueando o enviando a tierra las corrientes que superan el umbral de seguridad, evitando así daños en los sistemas y contribuyendo también a la seguridad del personal.

Tipos de protección contra sobretensiones

Según si hablamos de sobretensiones permanentes o transitorias, existen diferentes tipos de protección:

Protección contra sobretensiones permanentes

Las sobretensiones se consideran permanentes cuando la tensión supera el 10% del valor nominal de la tensión de suministro, algo que puede tener graves consecuencias para los equipos y la instalación: desde sobrecalentamientos hasta su destrucción, pudiendo generar, además, incendios y cortes en el servicio.

En estos casos, el sistema de protección realiza una desconexión para proteger así a todos los equipos. Hay algunos elementos de protección contra sobretensiones que cuentan con la capacidad de reconectarse de manera automática cuando la tensión vuelve a establecerse por debajo del umbral de seguridad en instalaciones eléctricas, evitando dejar sin suministro a los sistemas de forma indefinida.

Protección contra sobretensiones transitorias

Estos protectores se utilizan para minimizar los efectos perjudiciales de sobretensiones transitorias, que son picos de tensión de corta duración causados por fenómenos como la conexión y desconexión de cargas importantes, rayos o descargas por conmutación.

Para evitar que una sobretensión transitoria afecte a una instalación eléctrica, se instalan dispositivos de protección que cuentan con unos varistores que se encargan de desviar la corriente, evitando que llegue a los equipos receptores, en caso de producirse un pico de tensión.

Protección contra sobretensiones combinada

Lo más recomendable para proteger una instalación es combinar los distintos elementos de protección contra sobretensiones permanentes y transitorias. De este modo, estos elementos de protección actúan ante los dos tipos de sobretensiones.

Estos protectores integran un limitador de sobretensiones permanentes y transitorias en un solo dispositivo, algo que resulta especialmente útil en instalaciones que cuentan con un espacio reducido en el cuadro eléctrico.

Cómo funciona la protección contra sobretensiones

Como ya hemos mencionado más arriba, los dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias contienen varistores con una tensión nominal superior a la de la red que protegen.

Cuando la instalación funciona correctamente, los varistores ofrecen una resistencia alta impidiendo que la corriente circule por él, sin tener ningún efecto sobre la instalación. Sin embargo, en caso de detectar un pico y aumentar la tensión, la resistencia de los varistores disminuye, estos permiten el paso de corriente y la reconducen hacia el conductor de tierra, evitando que llegue a los equipos receptores.

No obstante, estos protectores tienen diferentes capacidades de descarga, las cuales pueden ser:

  • De tipo 3: más sensibles para proteger aparatos más delicados.
  • De tipo 2: para la protección general de la instalación.
  • De tipo 1: para la protección contra la caída de rayos.

Para las sobretensiones de duración prolongada, los varistores no resultan tan eficaces, por lo que se combinan con otros elementos que pueden ser magnetotérmicos. De esta forma, se asegura la protección contra sobretensión, sobreintensidad y cortocircuito.

¿Dónde se instala la protección contra sobretensiones?

Para responder a esta pregunta, hay que tener en cuenta los tipos de dispositivos mencionados en el apartado anterior. En general, se puede lograr la protección de la instalación mediante un dispositivo tipo 2 instalado lo más cerca posible del origen de la instalación interior, en el cuadro de distribución principal.

Asimismo, en función del dispositivo que haya instalado en cabecera y en las distancias entre este y los equipos a proteger, puede ser necesario instalar dispositivos de protección adicionales para proteger equipos sensibles (ya sean de tipo 2 o de tipo 3).

Por otro lado, cuando se trate de todo un edificio que disponga de sistemas de protección externa contra rayos (como pararrayos, puntas Franklin, jaulas de Faraday), también será necesario instalar en el origen de la instalación (antes de los contadores) un dispositivo de protección de tipo 1.

La importancia de garantizar la protección contra sobretensiones permanentes y transitorias

Al final, el objetivo es conseguir que la actuación del dispositivo de protección reduzca la sobretensión transitoria a un valor de tensión inferior a la soportada por el equipo protegido, asegurando así el correcto funcionamiento de toda la instalación.

En este sentido, contar con protección contra sobretensiones permanentes y transitorias no solo es una medida de seguridad imprescindible, sino que también aporta múltiples ventajas significativas para cualquier instalación eléctrica . Entre ellas, podemos destacar:

  • Protege los equipos y sistemas: como ya hemos mencionado, la instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones previene ciertas incidencias, lo que permite prolongar la vida útil de los equipos y evitar costosas reparaciones o reemplazos.
  • Garantiza la continuidad operativa: en entornos industriales y empresariales, la interrupción del servicio debido a fallos eléctricos puede resultar en pérdidas cruciales. Los sistemas de protección contra sobretensiones garantizan que las operaciones continúen sin interrupciones, incluso durante eventos eléctricos adversos. Esto implica menores gastos en mantenimiento, reparaciones y reemplazos, así como la optimización de los recursos eléctricos.
  • Crea un entorno de trabajo más seguro: la protección contra sobretensiones no solo protege los equipos, sino también a las personas que operan y mantienen dichos equipos. 
  • Asegura el cumplimiento normativo: como se ha explicado, desde junio de 2019, el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) en España exige la protección contra sobretensiones en todas las instalaciones eléctricas. Cumplir con estas normativas no solo evita sanciones legales, sino que también asegura que las instalaciones estén alineadas con los estándares de seguridad y eficiencia más actuales.
  • Optimiza la calidad del suministro eléctrico: la protección contra sobretensiones ayuda a mantener una tensión eléctrica estable, algo que mejora la calidad del suministro y el rendimiento de los sistemas eléctricos conectados. Asimismo, esto contribuye a una mayor eficiencia energética.
  • Brinda tranquilidad y confianza: contar con una infraestructura bien protegida contra sobretensiones proporciona tranquilidad a los responsables de mantenimiento y a los gestores de las instalaciones. Saber que se han tomado todas las medidas necesarias para proteger los equipos y garantizar la seguridad y continuidad operativa permite enfocarse en otras áreas críticas del negocio con mayor confianza.

En Cuerva sabemos lo importante que es garantizar siempre la seguridad y velamos porque todas las instalaciones que realizamos sean seguras y funcionen de manera correcta. Contamos con una gran experiencia realizando proyectos personalizados full ECP, a nivel industrial y de edificación, tanto en redes eléctricas de alta y baja tensión, subestaciones eléctricas, sistemas de control o sistemas de smart grids. Asimismo, gestionamos cada fase de la instalación de autoconsumo FV a industrias e instituciones.

Además, ponemos a tu disposición nuestro conocimiento y a nuestros expertos para comprender tus necesidades y garantizar la continuidad de tus instalaciones eléctricas. ¿Te ayudamos a que tu instalación eléctrica sea más resiliente?

Publicado originalmente el 12 de septiembre de 2023 y actualizado el 17 de junio de 2024.

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Sobre el autor

Víctor Rodríguez, Técnico de Oficina Técnica en Cuerva
Víctor se unió a Cuerva en noviembre de 2022 como ingeniero de oficina técnica, donde se encarga de la realización de presupuestos y documentación técnica. Apasionado de las energías renovables y de las nuevas tecnologías relacionadas como el Hidrógeno Verde. Es graduado en Ingeniería Química por la Universidad de Granada y actualmente cursa un Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética en la Universidad de Cádiz.
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