Una sobretensión transitoria es un pico de tensión instantáneo que puede destruir los dispositivos electrónicos tanto en los hogares como en la industria. Es fundamental conocer sus causas, sus consecuencias y las estrategias de protección. ¡Únete a nosotros y descubre qué es una sobretensión transitoria!
Una sobretensión transitoria es un pico momentáneo de alta tensión en un sistema eléctrico, que dura entre microsegundos y milisegundos. Su valor es superior a los niveles nominales de funcionamiento. Se puede comparar con un aumento repentino de la presión del agua en una tubería, que desborda el sistema.
Según la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC 61000-4-4), las sobretensiones transitorias pueden alcanzar miles de voltios y son peligrosas para los dispositivos electrónicos sensibles. Este fenómeno se produce en todo tipo de dispositivos, desde electrodomésticos hasta equipos industriales, por lo que es fundamental conocer sus causas y soluciones.
¿Qué provoca las sobretensiones transitorias?
Causas externas de las sobretensiones transitorias
Los rayos caen
Los impactos directos de rayos o los impactos en zonas adyacentes producen enormes picos de tensión a través del acoplamiento electromagnético o del aumento del potencial de tierra.
Incluso un rayo que caiga a varios cientos de metros de distancia puede provocar transitorios en las líneas eléctricas o en los cables de comunicaciones. Un solo rayo puede generar sobretensiones de más de 100 kV (normas IEEE C62.41). Estos fenómenos son habituales en regiones con alta actividad de rayos y afectan a viviendas, torres de telecomunicaciones e instalaciones industriales.
Fallos en la red eléctrica
Las averías en la red eléctrica, como las operaciones de conmutación o los cortocircuitos, provocan picos de tensión repentinos. Por ejemplo, el reconexión de un disyuntor en miniatura en caso de fallo, puede provocar fenómenos transitorios.
Son habituales en redes antiguas o sobrecargadas, donde las averías son más frecuentes. Afectan a bloques enteros de barrios o zonas industriales, sobre todo durante las tareas de mantenimiento o las interrupciones del suministro eléctrico.
Interferencias electromagnéticas (EMI)
Las fuentes de radiofrecuencia de alta potencia (por ejemplo, radares o torres de radiodifusión) o los arcos eléctricos locales (por ejemplo, la soldadura) provocan transitorios en las líneas de alimentación o de señal. Es un fenómeno habitual en entornos urbanos o industriales con una alta densidad de fuentes de interferencias electromagnéticas.
Causas internas de las sobretensiones transitorias
Conmutación de carga
La desconexión de cargas pesadas, como motores, compresores o unidades de aire acondicionado, provoca inmediatamente un contragolpe inductivo que genera picos de tensión. Estos transitorios pueden alcanzar valores de entre 2 y 3 veces la tensión nominal del sistema.
Es habitual en entornos industriales con maquinaria de gran tamaño o en edificios comerciales con cambios periódicos de carga.
Conmutación de bancos de condensadores
La activación y desactivación de los bancos de condensadores en los sistemas de corrección del factor de potencia provoca transitorios oscilatorios, normalmente en el rango de los kHz. Es una práctica habitual en fábricas o grandes complejos comerciales, con el fin de optimizar la calidad de la energía.
Las conexiones sueltas, el aislamiento dañado o los disyuntores defectuosos provocan arcos eléctricos, lo que genera transitorios de alta frecuencia. Esto suele ocurrir en sistemas eléctricos antiguos, desde el cableado doméstico hasta los cuadros eléctricos industriales.
Efectos de las sobretensiones transitorias
Las sobretensiones transitorias pueden causar graves daños en los sistemas eléctricos, lo que da lugar a una serie de consecuencias habituales. Estos efectos ponen de manifiesto la necesidad de contar con una protección sólida para reducir los riesgos económicos y de seguridad.
Daños en el equipo: Las puntas de tensión queman los circuitos, desgastan el aislamiento o destruyen aparatos como ordenadores, televisores o controladores industriales.
Tiempo de inactividad operativa: Los sectores de la fabricación y los centros de datos sufren costosos paros de actividad.
Riesgos para la seguridad: Aunque no es habitual, las sobretensiones excesivas pueden provocar incendios o causar descargas eléctricas.
Tipos de sobretensión transitoria
Las sobretensiones transitorias se clasifican en dos tipos principales en función de su forma de onda y su origen:
Tipo
Descripción
Duración
Fuentes
Transitorios impulsivos
Picos rápidos y de alta energía
De nanosegundos a microsegundos
Rayos, descargas electrostáticas
Transitorios oscilatorios
Ondas oscilantes con amplitud decreciente
De microsegundos a milisegundos
Conmutación de bancos de condensadores, variaciones de carga
Cómo protegerse contra las sobretensiones transitorias
La protección contra las sobretensiones transitorias es importante para la protección de los equipos, ya que dispositivos de protección contra sobretensiones (los SPD) constituyen el pilar fundamental de la protección. Otras medidas eléctricas y técnicas no comerciales complementan a los SPD para garantizar una protección integral.
Dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD)
Los SPD son la primera línea de defensa contra las sobretensiones transitorias, ya que desvían el exceso de tensión a tierra antes de que llegue a los equipos. Son económicos y se utilizan ampliamente en entornos residenciales, comerciales e industriales.
Según la norma IEC 61643, los SPD se clasifican según su aplicación:
SPD de tipo 1: Se instala en el cuadro eléctrico principal para proteger contra picos de tensión de alta energía, incluidos los causados por rayos. Ideal para edificios situados en zonas de alto riesgo.
SPD de tipo 2: Se instalan en subcuadros para proteger los circuitos derivados; son adecuados para oficinas o viviendas.
SPD de tipo 3: Dispositivos de punto de uso (como regletas) para equipos sensibles, como ordenadores o equipos médicos.
Consejos para la selección:
Elige los SPD en función de la tensión del sistema y del riesgo de sobretensión (por ejemplo, el tipo 1 para zonas propensas a los rayos).
Asegúrate de que la tensión de activación del SPD se encuentre dentro de los límites de tolerancia del equipo. (Más información sobre ¿Qué es la tensión de bloqueo?)
Sustituye los SPD con regularidad, ya que se deterioran tras absorber sobretensiones.
Otras soluciones eléctricas
Además de los SPD, existen varios dispositivos que mejoran la protección, especialmente para aplicaciones específicas:
Dispositivos
Diodos de supresión de tensiones transitorias (TVS)
Tubos de descarga de gas (GDT)
Varistores de óxido metálico (MOV)
Transformadores de aislamiento
Función
Limita los transitorios de baja energía a nivel de circuito.
Ionizar el gas para crear una vía de baja resistencia por la que circulen las descargas de alta energía.
Absorber y disipar la energía transitoria.
Aislar los equipos de los transitorios de la red eléctrica y filtrar el ruido.
Caso de uso
Protege los dispositivos electrónicos sensibles.
Se utiliza con SPD en infraestructuras de telecomunicaciones o de servicios públicos.
Es habitual en los protectores contra sobretensiones domésticos y en los sistemas industriales.
Proteger los sistemas críticos.
Ventaja
Respuesta ultrarrápida (picosegundos), ideal para equipos de precisión.
Soportan corrientes de sobretensión extremas, pero son más lentos que los diodos TVS.
Se deterioran con el tiempo, por lo que es necesario sustituirlos periódicamente.
Proporciona tanto protección contra sobretensiones como mejora de la calidad de la energía.
Estrategias no comerciales
Además de los dispositivos, las prácticas laborales y de diseño refuerzan aún más la protección:
Puesta a tierra y conexión a masa: Proporcionan vías de baja impedancia a tierra para desviar de forma segura las sobretensiones hacia la tierra. Las inspecciones periódicas evitan los fallos provocados por la corrosión.
Diseño de circuitos: Incorpora filtros o bobinas de choque para suprimir los transitorios en los circuitos sensibles.
Prácticas operativas: Desconecta los aparatos enchufados durante una tormenta eléctrica o utiliza interruptores de desconexión automática en los equipos esenciales.
Consejos prácticos
Utiliza los SPD en distintos niveles (cuadro principal, cuadro secundario, tomas de corriente) para ofrecer una protección por niveles.
Combina los SPD con diodos TVS o GDT en aplicaciones de alto riesgo o sensibles.
Mantener los sistemas de puesta a tierra en su sitio para desviar las sobretensiones.
Las sobretensiones transitorias plantean retos específicos en entornos cambiantes. La protección adaptativa (por ejemplo, los dispositivos de protección contra sobretensiones [SPD] de tipo 3 en los hogares o los transformadores de aislamiento en los centros de datos) ofrece la mejor protección.
Diferentes aplicaciones:
Residencial: Supone un peligro para los electrodomésticos, los sistemas domóticos y los cargadores.
Industrial: Evitar los sistemas de automatización, los motores y los PLC.
Automoción: Afecta a los vehículos eléctricos (VE) durante la recarga o al cambiar de marcha.
Centros de datos: Poner en peligro los servidores, el hardware de red y la disponibilidad del servicio.
Reflexiones finales
Las sobretensiones transitorias, es decir, picos repentinos de tensión provocados por rayos o operaciones de conmutación, ponen en peligro los equipos y las operaciones. Las sobretensiones transitorias duran solo unos microsegundos, pero su impacto en los sistemas eléctricos puede ser duradero y costoso.
Desde descargas eléctricas hasta la conmutación de cargas, tanto las condiciones externas como las internas pueden provocar picos de tensión perjudiciales que ponen en peligro los equipos, interfieren en el funcionamiento y suponen un riesgo para la seguridad.
Al seleccionar la combinación adecuada de dispositivo de protección contra sobretensiones, la protección a nivel de circuito y los procedimientos de puesta a tierra, estos riesgos pueden controlarse fácilmente.
Soluciones de protección contra sobretensiones de OOHMAGE
Para una protección fiable contra las sobretensiones transitorias, OOHMAGE Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) ofrecen una solución contrastada y conforme a las normas, en la que confían tanto los entornos residenciales como los comerciales e industriales.
Fabricados para cumplir con las normas internacionales, los SPD de OOHMAGE eliminan los peligrosos picos de tensión provocados por rayos, conmutación de carga o fallos en la red eléctrica. Gracias a nuestra completa gama de productos, ofrecemos una protección por capas adaptada a cada aplicación.
¿Cuál es la diferencia entre una sobretensión transitoria y una subida de tensión?
Una sobretensión es un término más amplio que engloba cualquier aumento de tensión, mientras que la sobretensión transitoria se refiere a picos breves y de alta energía (según las definiciones de la IEC).
¿Pueden las sobretensiones transitorias provocar incendios?
En contadas ocasiones, pero en caso de picos de tensión extremadamente intensos, los cables o los equipos podrían calentarse lo suficiente como para suponer un riesgo de incendio.
¿En qué se diferencian los diodos TVS de los SPD en cuanto a protección?
Los diodos TVS protegen los circuitos sensibles gracias a su rápida limitación, mientras que los SPD se encargan de las sobretensiones más intensas a nivel del sistema.
¿Son suficientes los protectores contra sobretensiones para evitar los daños causados por sobretensiones transitorias?
Los protectores contra sobretensiones sencillos son útiles, pero una protección múltiple (SPDs, puesta a tierra, diodos TVS) es la mejor opción para una protección integral.
¿Cuánto tiempo dura una sobretensión transitoria?
Las sobretensiones transitorias duran desde unos pocos nanosegundos hasta milisegundos, dependiendo de la causa. Los transitorios impulsivos son de corta duración, mientras que los oscilatorios pueden durar más tiempo, pero disminuyen rápidamente.
¿Cuáles son los indicios de que se ha producido una sobretensión transitoria?
Entre los indicios típicos se incluyen placas de circuitos carbonizadas, fallos de funcionamiento en dispositivos aislados, reinicios frecuentes de los equipos electrónicos o marcas de quemaduras —si son visibles— cerca de una toma de corriente. Estos pueden indicar que se ha producido una sobretensión.
¿Se producen problemas de sobretensión transitoria en los sistemas de paneles solares?
Sí. Los paneles solares y los inversores pueden ser propensos a sufrir picos de tensión, especialmente los provocados por descargas de rayos en las inmediaciones. Se recomienda el uso de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) en el lado de corriente continua y de soluciones de puesta a tierra.
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