Una de las características más relevantes de la moderna sociedad industrial es la presencia generalizada de equipos y consumidores que incluyen componentes electrónicos que son extremadamente sensibles a las sobretensiones cualquiera que sea el origen de las mismas. Las compañías de seguros revelan que las sobretensiones son la primera causa de daños causados en equipos electrónicos. Representan un grave peligro y pueden suponer pérdidas muy importantes:
- –Coste por reparación y reposición de equipos
- –Continuidad de servicio
- –Pérdidas irreparables
La protección contra rayos y sobretensiones es una inversión que siempre resulta rentable, pues tiene como destino la protección de personas, de su trabajo, de las instalaciones y los equipos. La seguridad es algo muy serio. Por eso, a la hora de decidir las medidas de protección hay que ser riguroso y exigir las mayores garantías posibles.
Soluciones efectivas para apantallamiento eléctrico
Sistema de apantamiento: ¿Qué es?
Es una técnica utilizada para proteger equipos, personas y sistemas eléctricos de los efectos adversos de las descargas eléctricas, como los rayos o interferencias electromagnéticas (EMI). Consiste en el uso de materiales conductores, como mallas metálicas o láminas de metal, que desvían o «atrapan» estas corrientes no deseadas y las conducen a tierra de manera controlada, evitando que interfieran o dañen el equipo protegido.
Componentes principales de un sistema de apantallamiento eléctrico:
- Pantallas o apantallamientos: son las barreras físicas, generalmente hechas de metal, que rodean el equipo o las instalaciones. Pueden ser de mallas o láminas continuas.
- Conectores de puesta a tierra: aseguran que la corriente eléctrica captada por el apantallamiento se dirija de manera segura hacia el sistema de tierra.
- Sistemas de tierra: son las conexiones físicas al suelo, donde se disipa la corriente recogida.
En un sistema de protección integral se distinguen básicamente dos partes: protección externa de los edificios e instalaciones contra descargas directas de rayos, incluyendo la instalación de puesta a tierra necesaria para dispersar la corriente del rayo, y la protección interna de las redes técnicas de energía y de datos que acceden a los equipos y cuyo principal objetivo es reducir los efectos eléctricos y magnéticos de las corrientes de rayo dentro del espacio a proteger. Las sobretensiones que deterioran e incluso destruyen los equipos eléctricos y electrónicos, tienen diferentes orígenes:
Descarga de rayo:
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- -Descarga directa/cercana: se producen en la instalación a proteger, en sus inmediaciones o en alguno de los conductores que acceden a la misma. En estos casos se originan sobretensiones de alto valor por caída de tensión en la resistencia de toma de tierra, así como por efectos de inducción que se producen como consecuencia del campo electromagnético generado por el rayo.
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- -Descarga lejana: tienen lugar a gran distancia de la instalación (descargas en líneas de MT, descargas entre nubes, entre otros) y provocan la aparición de sobretensiones de menor valor en la instalación a proteger.
Procesos de conmutación:
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- –Desconexión de cargas inductivas (bobinas, transformadores, motores,etc).
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- –Encendido y rotura de arcos.
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- –Disparo de fusibles
Protección externa
La protección externa contra rayos es el conjunto de elementos situados en o sobre el objeto a proteger y que sirven para captar y derivar la corriente del rayo a la instalación de tierra. Dicha protección consta principalmente de una instalación captadora, una instalación derivadora y una instalación de puesta a tierra.
La importancia de tener un sistema de apantallamiento
Contar con un sistema de apantallamiento eléctrico es esencial en muchas instalaciones, tanto industriales como comerciales y residenciales:
Protección contra descargas atmosféricas
Cuando una descarga atmosférica impacta en una estructura puede provocar incendios, explosiones o daños severos en los equipos eléctricos. Un apantallamiento bien diseñado dirige la energía de los rayos de manera segura hacia tierra, evitando que cause daños en las instalaciones o en las personas.
Reducción de interferencias electromagnéticas
Las interferencias electromagnéticas (EMI) pueden afectar seriamente el rendimiento de los dispositivos electrónicos, especialmente en ambientes industriales o tecnológicos. El apantallamiento evita que estas interferencias lleguen a los equipos sensibles, asegurando su correcto funcionamiento y evitando fallos o interrupciones en la comunicación.
Garantía de continuidad operativa
En instalaciones industriales o comerciales, la interrupción de operaciones debido a fallos eléctricos puede resultar en pérdidas económicas significativas. El apantallamiento reduce el riesgo de fallos en los sistemas eléctricos, garantizando la continuidad operativa de las máquinas, servidores o sistemas electrónicos.
Prevención de riesgos de electrocución
Un sistema de apantallamiento protege tanto a los trabajadores como a los usuarios de los riesgos de electrocución. Al canalizar las corrientes eléctricas no deseadas de manera segura hacia tierra, evita que las personas que operan o están cerca de equipos eléctricos se vean expuestas a descargas peligrosas. Esto mejora significativamente la seguridad en el lugar de trabajo y cumple con los estándares de seguridad eléctrica.
Prolongación de la vida útil de los equipos
El apantallamiento protege los equipos eléctricos y electrónicos contra sobrecargas y picos de voltaje, lo que puede prolongar su vida útil. Sin protección adecuada, los equipos pueden sufrir deterioro más rápido debido a las fluctuaciones eléctricas, lo que a su vez incrementa los costos de mantenimiento y reposición.
Protección de datos y sistemas de comunicación
Las descargas eléctricas o interferencias pueden causar pérdida de datos, interrupciones en los servicios o daños en los servidores, lo que podría resultar en una crisis para las empresas que dependen de la integridad de la información:
Cumplimiento normativo
Muchos códigos y normativas internacionales, nacionales e industriales exigen la implementación de sistemas de apantallamiento en ciertas instalaciones eléctricas:
Normas Internacionales
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-IEC 62305: emitida por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), es una normativa global que regula los principios del apantallamiento y protección contra descargas atmosféricas (rayos). Esta norma se centra en la protección de estructuras, sistemas eléctricos y electrónicos, y personas frente a las descargas eléctricas directas e indirectas causadas por rayos. También establece directrices sobre cómo diseñar sistemas de apantallamiento y la conexión a tierra.
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-IEEE 80: establecida por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), ofrece recomendaciones sobre sistemas de protección y puesta a tierra para subestaciones eléctricas. Esta normativa incluye principios sobre la necesidad de apantallamiento para evitar fallos debido a interferencias electromagnéticas y sobrecorrientes.
Normas nacionales colombianas
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-Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE): es la norma principal en Colombia que regula la seguridad eléctrica. El RETIE establece criterios de seguridad para el diseño, construcción y mantenimiento de instalaciones eléctricas. En cuanto al apantallamiento, señala la importancia de contar con sistemas de protección contra sobretensiones y rayos en diversas instalaciones, especialmente en edificaciones industriales, comerciales y residenciales de gran altura.
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-Norma NTC 2050: Basada en el Código Eléctrico Nacional de EE. UU. (NEC), esta norma regula la instalación de sistemas eléctricos en Colombia y establece recomendaciones sobre protección contra interferencias electromagnéticas y descargas atmosféricas mediante apantallamiento eléctrico.
Áreas de aplicación del apantallamiento eléctrico según la ley
- –Edificaciones de gran altura.
- –Instalaciones industriales y subestaciones eléctricas.
- –Sistemas de telecomunicaciones y centros de datos.
- Hospitales y laboratorios.
Componentes claves de un sistema de protección contra rayos
Instalación punta captadora o pararrayos
El dispositivo de captación del rayo agrupa a todos los elementos o partes metálicas sobre las que el rayo puede impactar. Estas pueden estar emplazadas por encima o al lado de la edificación que debe ser protegida y sirven como blanco para el impacto de la descarga. La instalación captadora podrá realizarse mediante puntas Franklin o jaulas de Faraday. En su ejecución deberán seguirse las directrices contenidas en la normativa en cuanto a niveles de protección y características de los materiales.
Instalación derivadora o anillo equipotencial
Por derivación a tierra se entiende la conexión entre el dispositivo de captación y la instalación de puesta a tierra. El derivador, por tanto, es la parte que se encarga de derivar a tierra la corriente del rayo. El número de derivadores dependerá de las dimensiones de la edificación a proteger. Proyectando la superficie de cubierta sobre un plano, se deberá instalar un derivador cada 10 o 20 m (según el nivel de protección), del perímetro exterior. Los derivadores o bajantes deben instalarse de modo que se reduzcan al máximo los efectos negativos que supone el campo electromagnético que genera la corriente del rayo en su proceso de derivación.
Instalación de puesta a tierra
Para su realización se utilizan diferentes sistemas: tomas de tierra de cimientos, tomas de tierra superficiales, tomas de tierra de profundidad, etc. A través de ella la corriente del rayo se transmite al terreno. Por ello, es de extraordinaria importancia que la instalación de puesta a tierra aporte una superficie mínima de contacto del electrodo con el terreno, de modo que se asegure que la corriente del rayo se transmite adecuadamente a tierra y se disperse en ella. Todo el sistema de protección se basa en conseguir la equipotencialidad de las tierras.
Distancias de seguridad
Deben respetarse rigurosamente las distancias de separación entre elementos metálicos de la instalación y el SPCR para evitar el salto de chispas peligrosas.
Equipotencialidad
Una protección correcta y eficaz contra rayos y sobretensiones tienen su fundamento en la aplicación del principio de equipotencialidad. Así, todos los elementos metálicos de la construcción, el SPCR así como los conductores de baja tensión y telecomunicaciones deben unirse al sistema equipotencial.
Protección interna
Adoptar medidas de protección interna cuyo principal objetivo es reducir los efectos eléctricos y magnéticos del rayo dentro del espacio a proteger, bien sea por caída de tensión de la resistencia de tierra o como consecuencia de efectos inductivos. Para conseguirlo y lograr un sistema equipotencial de protección, se deben instalar los correspondientes descargadores de corrientes de rayo y sobretensiones, tanto en las líneas de suministro de energía de baja tensión como en las líneas de transmisión de datos (teléfono, TV, etc).
Principio de protección escalonada
En el proceso de selección, rige el principio de protección escalonada en virtud del cual se distinguen tres clases de protección:
- -Tipo 1: protección basta. Son descargadores desarrollados para dar protección frente a corrientes de rayo. Se instalan lo más cerca de la acometida en baja tensión.
- Tipo 2: protección media. Son descargadores destinados a la protección de instalaciones y equipos frente a sobretensiones (originadas por descargas de rayo indirectas, conmutaciones en alta, inducciones…). Se instalan en los cuadros de distribución.
- Tipo 3: protección fina. Son descargadores de sobretensiones para protección específica de equipos finales. Se instalan lo más cerca posible del equipo a proteger.
Para garantizar la coordinación entre los escalones de protección es imprescindible asegurar el desacoplo entre los mismos (long. de cable entre Tipo 1 y 2 superior a 15 m). En caso contrario se instalará un descargador Combinado 1 + 2.
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