En este artículo se explica que son los apartarrayos, los tipos de apartarrayos que hay y su principal funcionamiento para proteger las subestaciones eléctricas y el equipo eléctricos. Ya que protegen en caso de que el voltaje sea demasiado elevando y pueda causar daños.
Introducción
Los apartarrayos son dispositivos esenciales en los sistemas eléctricos, diseñados para proteger los equipos y la infraestructura contra sobretensiones causadas por descargas atmosféricas (rayos) o maniobras en la red. Su función principal es desviar la corriente de sobretensión hacia tierra, evitando daños graves en los equipos.
En este artículo, abordaremos:
- Qué son los apartarrayos.
- Los tipos de apartarrayos.
- El funcionamiento específico de los apartarrayos de media tensión (33kV, 23kV y 13kV) utilizados en subestaciones eléctricas.
- El objetivo de instalar apartarrayos en una subestación eléctrica.
¿Qué son los apartarrayos?
Los apartarrayos son dispositivos que limitan las sobretensiones en los sistemas eléctricos al conducir la energía hacia tierra. Están diseñados para soportar corrientes elevadas durante un tiempo muy breve y restaurar la normalidad en el sistema una vez pasada la sobretensión.
Se componen de los siguientes elementos principales:
- Electrodos terminales: conectados entre la línea eléctrica y tierra.
- Material de resistencia variable: como los varistores de óxido de zinc (ZnO), que permiten la conducción solo en caso de sobretensión.
- Aisladores: protegen al apartarrayos de condiciones ambientales y aseguran el correcto aislamiento durante el funcionamiento normal.
Tipos de apartarrayos
1. Apartarrayos autovalvulares
Estos apartarrayos utilizan discos resistivos y chispas en serie. Los discos resistivos tienen una alta resistencia en condiciones normales y una baja resistencia durante las sobretensiones.
2. Apartarrayos de óxido de zinc (ZnO)
Son los más modernos y eficientes. Utilizan un material semiconductor que permite un rápido paso de la corriente en condiciones de sobretensión y vuelve a su estado de alta resistencia cuando las condiciones se normalizan.
Funcionamiento de los apartarrayos de media tensión en subestaciones eléctricas.
En subestaciones eléctricas con tensiones de 33kV, 23kV y 13kV, los apartarrayos cumplen un papel fundamental en la protección de transformadores, interruptores, seccionadores y otros equipos críticos.
Funcionamiento:
- En condición normal: El apartarrayos actúa como un aislante, sin permitir el paso de corriente.
- Durante una sobretensión: La elevada tensión provoca que el material semiconductor (en el caso de los apartarrayos de ZnO) reduzca su resistencia, permitiendo que la corriente de la sobretensión sea derivada a tierra.
- Posterior a la sobretensión: El apartarrayos recupera su alta resistencia, restableciendo las condiciones normales en la red.
Objetivo de los apartarrayos en subestaciones eléctricas
El principal objetivo de instalar apartarrayos en una subestación es proteger los equipos de potencia y garantizar la continuidad del suministro eléctrico. Entre sus beneficios destacan:
- Protección contra rayos: Evitan que las descargas atmosféricas dañen transformadores, interruptores o barras colectoras.
- Reducción de fallos: Minimiza el riesgo de fallos catastróficos en los equipos.
- Extensión de la vida útil de los equipos: Reduce el desgaste prematuro causado por sobretensiones.
Cómo los pozos de tierra evitan que se quemen los apartarrayos
Un pozo de tierra, también conocido como sistema de puesta a tierra, es esencial para el correcto funcionamiento de los apartarrayos. Este sistema asegura que la energía de las sobretensiones se descargue de manera eficiente y segura al suelo, evitando que el apartarrayos se dañe.
Rol del pozo de tierra:
- Baja resistencia a tierra: Un pozo de tierra con baja resistencia permite que la corriente de sobretensión fluya fácilmente hacia el suelo. Si la resistencia es alta, el apartarrayos puede soportar una corriente excesiva durante más tiempo, lo que podría sobrecalentarlo o incluso quemarlo.
- Disipación eficiente de energía: Al disipar rápidamente la energía de la sobretensión, el pozo de tierra protege no solo al apartarrayos, sino también a otros equipos conectados.
- Evita acumulación de tensión residual: Una conexión a tierra deficiente podría provocar que parte de la tensión permanezca en el apartarrayos, aumentando el riesgo de falla.
Diseño del pozo de tierra:
- El pozo debe estar diseñado con materiales conductores de alta calidad, como cobre o acero galvanizado.
- Es importante mantener una baja resistencia de puesta a tierra (< 5 ohmios, idealmente).
- El sistema debe inspeccionarse y mantenerse regularmente para garantizar su eficiencia.
Conclusión
Los apartarrayos son elementos indispensables en cualquier sistema eléctrico, especialmente en subestaciones, donde protegen equipos clave contra daños por sobretensiones. En particular, los modelos de óxido de zinc son los más recomendados por su alta eficiencia y fiabilidad.
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