¿Cómo elegir un equipo de conmutación de media tensión (MV) fiable para sistemas industriales de energía?

¿Qué es el equipo de conmutación de media tensión y por qué es fundamental para los sistemas de energía

El equipo de conmutación de media tensión (MV) controla y protege los circuitos eléctricos comprendidos entre 600 V y 69 kV, constituyendo un elemento fundamental de la infraestructura energética moderna. Este equipo aísla las fallas en cuestión de milisegundos, evitando fallos en cascada en las redes eléctricas. A modo de referencia, las interrupciones no planificadas suponen un coste superior a 740 000 USD por hora para las instalaciones industriales (Instituto Ponemon, 2023), lo que hace imprescindible una interrupción rápida de las fallas.

El equipo de conmutación de media tensión permite una distribución segura y fiable de la energía eléctrica en redes urbanas, plantas industriales y proyectos de energías renovables. Sus funciones de protección resguardan transformadores, cables y activos aguas abajo frente a daños causados por sobretensiones o cortocircuitos, reduciendo así los riesgos de incendio, destrucción de equipos y paradas prolongadas.

Esta tecnología también facilita la integración de energías renovables al estabilizar las entradas variables procedentes de parques solares y eólicos antes de su inyección en la red. A medida que la demanda energética aumenta y se acelera la descarbonización, un equipo de conmutación de media tensión robusto se vuelve indispensable para equilibrar fiabilidad, seguridad y eficiencia operativa en redes eléctricas en constante evolución.

Tipos fundamentales de equipo de conmutación de media tensión: aislado en aire frente a aislado en gas frente a aislado en sólido

El equipo de conmutación de media tensión se presenta en tres configuraciones principales, cada una con tecnologías de aislamiento distintas y ventajas operativas específicas. La selección del tipo óptimo depende de las restricciones de espacio, los factores ambientales y los requisitos de fiabilidad, lo que afecta directamente a la seguridad y a la resiliencia del sistema.

Características y casos de uso del equipo de conmutación aislado en aire (AIS)

El equipo de conmutación aislado en aire utiliza el aire ambiente como material aislante principal, lo que significa que su instalación tiende a ser más sencilla y sus costes iniciales relativamente bajos en comparación con otras opciones. El sistema requiere más espacio entre los componentes bajo tensión debido a su modo de funcionamiento, por lo que esta configuración resulta adecuada en lugares donde hay abundante espacio disponible, como subestaciones al aire libre de gran tamaño o complejos industriales extensos. Aunque el acceso a los puntos de mantenimiento no representa ninguna dificultad, los operadores deben saber que la humedad, la acumulación de polvo y la exposición a productos químicos agresivos pueden afectar significativamente su rendimiento con el paso del tiempo. Por ello, la selección adecuada del emplazamiento es fundamental para garantizar su fiabilidad a largo plazo.

Ventajas del equipo de conmutación aislado en gas (GIS) en entornos con restricciones de espacio

El equipo de conmutación aislado en gas (GIS, por sus siglas en inglés) utiliza gas hexafluoruro de azufre (SF6) como medio aislante, lo que permite que estos sistemas ocupen aproximadamente un 70 % menos de espacio en comparación con el equipo de conmutación aislado en aire (AIS, por sus siglas en inglés) tradicional. La reducción de tamaño hace que el GIS sea especialmente útil en lugares donde el espacio es limitado, como subestaciones en centros urbanos, edificios altos, instalaciones subterráneas e incluso en minas profundas. Lo que hace tan eficaz al SF6 son sus excepcionales propiedades dieléctricas, que ayudan a prevenir arcos eléctricos y a mantener la estabilidad del sistema bajo cargas elevadas. Sin embargo, existe un inconveniente: dado que el SF6 es un potente gas de efecto invernadero, su manipulación exige una formación especializada y el cumplimiento riguroso de normativas ambientales estrictas. Muchas empresas cuentan actualmente con equipos especializados dedicados exclusivamente a la manipulación segura de este tipo de equipos.

Equipo de conmutación aislado en sólido (SIS) para mayor seguridad y sostenibilidad

La tecnología SIS envuelve los conductores en resina epoxi o caucho de silicona, lo que elimina esos nocivos gases SF6 y otras emisiones fluoradas de efecto invernadero. En la práctica, esto significa que el agua no puede penetrar en el sistema, no se produce corrosión y nada lo contamina. ¿Cuál es el resultado? Un funcionamiento fiable incluso cuando se instala cerca de costas, en climas tropicales o en cualquier lugar donde los niveles de humedad tiendan a ser elevados. Dado que requiere muy poco mantenimiento y no resulta afectado por la acumulación de suciedad o residuos, un número cada vez mayor de empresas está adoptando soluciones SIS para sus proyectos de parques solares, estaciones de carga para vehículos eléctricos (EV) y prácticamente cualquier infraestructura en la que, actualmente, las credenciales medioambientales sean realmente relevantes.

Escenarios clave de aplicación de los equipos de conmutación de media tensión en diversos sectores industriales

Los equipos de conmutación de media tensión constituyen la columna vertebral de la seguridad y la fiabilidad eléctricas en sectores de infraestructura crítica, donde se despliegan en entornos en los que la continuidad operativa es ineludible.

Subestaciones eléctricas de compañías suministradoras y conexión a la red

En las redes de transmisión y distribución, los equipos de conmutación de media tensión gestionan el flujo de potencia, aíslan las fallas durante las interrupciones y mantienen la estabilidad de tensión para millones de consumidores. Las unidades de anillo (RMU, por sus siglas en inglés) se utilizan ampliamente en la distribución urbana para permitir una alimentación seccionada con redundancia integrada y un impacto espacial mínimo.

Instalaciones industriales que requieren alta fiabilidad y gestión de fallas

Las fábricas, las refinerías de petróleo y los centros de grandes datos dependen todos de los equipos de conmutación de media tensión para proteger sus costosos equipos y mantener a los trabajadores a salvo. Estos sistemas actúan como protección para motores, variadores industriales y esos críticos paneles de control de procesos frente a picos de potencia repentinos y cortocircuitos peligrosos que pueden dañar gravemente los equipos. Cuando ocurren fallos en el suministro eléctrico principal, los interruptores automáticos de transferencia entran en acción para garantizar que las operaciones no se detengan bruscamente. Permiten a las instalaciones cambiar automáticamente a generadores de respaldo sin interrumpir la producción, razón por la cual muchos responsables de planta consideran las instalaciones de IAT (interruptores automáticos de transferencia) esenciales para la planificación de la continuidad del negocio.

Integración de energías renovables (parques eólicos/fotovoltaicos)

Tanto las instalaciones solares como los parques eólicos dependen de equipos de conmutación de media tensión para desempeñar funciones importantes, como la sincronización con la red eléctrica, la reducción de armónicos y el mantenimiento de niveles adecuados de tensión. En lo que respecta a los proyectos eólicos marinos, los equipos de conmutación aislados en gas (GIS) se han convertido en la opción preferida, ya que estos sistemas ocupan menos espacio, resisten los daños causados por el agua salada y no requieren un mantenimiento constante, lo cual representa una ventaja significativa cuando los técnicos deben desplazarse al mar para realizar reparaciones. Para las instalaciones solares terrestres, los equipos de conmutación aislados en sólido (SIS) están ganando popularidad gracias a sus credenciales medioambientales, su mayor vida útil y su capacidad para operar sin necesidad de supervisión regular. Muchos operadores consideran esta característica especialmente atractiva, dado que los emplazamientos solares remotos suelen carecer de equipos de mantenimiento cercanos.

Cómo seleccionar el equipo de conmutación de media tensión adecuado: factores técnicos y operativos críticos

Nivel de tensión nominal, capacidad de soporte de cortocircuito y requisitos de maniobra

Al elegir equipos de conmutación de media tensión, comience por ajustar las especificaciones a las necesidades reales del emplazamiento. Verifique si las tensiones nominales soportan tanto el funcionamiento normal como las condiciones de pico. Actualmente, la mayoría de las instalaciones industriales operan dentro de un rango de 3,3 kV hasta aproximadamente 36 kV. El equipo también debe ser capaz de soportar cortocircuitos. Si no puede manejar las corrientes de falla en ese lugar específico, surgirán graves problemas futuros, tanto desde el punto de vista de la seguridad como del económico. Analice la frecuencia con la que se realizan las maniobras de conmutación. Los interruptores al vacío suelen ser más adecuados cuando se requieren muchas maniobras de conexión y desconexión, como, por ejemplo, en bancos de condensadores. Sin embargo, los equipos con gas SF6 siguen teniendo su lugar donde las maniobras de conmutación son poco frecuentes, pero exigen una capacidad de interrupción muy elevada. Los sistemas críticos, tales como los interruptores automáticos de transferencia o las líneas de alimentación de emergencia, requieren una atención especial. Asegúrese de que las capacidades de interrupción indicadas cumplan efectivamente con las peores condiciones de falla según lo establecido en la norma IEC 62271-100.

Condiciones ambientales, necesidades de mantenimiento y análisis del costo del ciclo de vida

La resistencia del equipo a las condiciones ambientales tiene un impacto real en su vida útil, en si sigue siendo seguro de operar y en el tipo de gastos que se generan con el tiempo. Al analizar distintos entornos, factores como las temperaturas extremas, los niveles de humedad, el aire salino en zonas costeras, la acumulación de polvo y la presencia de productos químicos son todos relevantes. La norma IEC 62271 ayuda a clasificar estos riesgos. La mayoría de las instalaciones interiores requieren al menos una clasificación de protección IP2X, pero las exigencias cambian cuando el equipo se instala al aire libre o cerca de zonas con agua salada, donde se vuelve necesario un grado IP54 o superior. Los requisitos de mantenimiento también difieren considerablemente según el tipo de sistema. Los sistemas AIS generalmente exigen revisiones cada tres meses, además de limpiezas periódicas. Los sistemas GIS requieren personal especializado con conocimientos sobre el manejo de gases y la detección de fugas. Los sistemas SIS destacan por requerir mucha menos atención en conjunto, reduciendo aproximadamente un 40 % el trabajo de mantenimiento planificado en comparación directa con las alternativas AIS.

Realice un análisis integral de costos durante todo el ciclo de vida que considere:

Priorice diseños modulares y escalables que apoyen el crecimiento futuro de la carga o las actualizaciones tecnológicas, evitando sustituciones completas al ampliar la capacidad o integrar capacidades de supervisión digital.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la función principal de los equipos de conmutación de media tensión (MV)?

Los equipos de conmutación de media tensión (MV) controlan y protegen los circuitos eléctricos, aislando las fallas en cuestión de milisegundos para prevenir averías y garantizar una distribución segura y fiable de la energía.

¿Cómo se integran los equipos de conmutación de media tensión (MV) con las fuentes de energía renovable?

Los equipos de conmutación de media tensión (MV) estabilizan las entradas variables procedentes de parques solares y eólicos antes de su inyección en la red, facilitando la integración de energías renovables y asegurando al mismo tiempo una eficiencia operativa.

¿Qué factores deben considerarse al seleccionar equipos de conmutación de media tensión (MV)?

Considere la tensión nominal, la capacidad de soporte de cortocircuitos, las condiciones ambientales, las necesidades de mantenimiento y los costes del ciclo de vida al seleccionar equipos de conmutación de media tensión.

¿Cuáles son los beneficios de utilizar equipos de conmutación con aislamiento sólido?

Los equipos de conmutación con aislamiento sólido ofrecen una mayor seguridad y sostenibilidad al eliminar los gases SF6, proporcionar resistencia a las condiciones meteorológicas y requerir un bajo mantenimiento.