Protección contra sobretensiones para BMS: cuándo podría no ser necesaria

Más protección contra sobretensiones no significa automáticamente una mejor protección. Es posible que un sistema de gestión de edificios no requiera un dispositivo de protección contra sobretensiones independiente en cada punto si la protección existente, la unión equipotencial, la puesta a tierra y el umbral de voltaje del dispositivo conectado ya proporcionan un nivel de protección adecuado. La decisión debe basarse en el riesgo real de cada circuito y no en instalar dispositivos en todas partes sin un criterio claro.

Es completamente comprensible querer proteger controladores, sensores y sistemas de comunicación frente a picos de voltaje dañinos, sobre todo cuando una falla puede interrumpir las operaciones del inmueble. Esta guía explica cuándo la protección contra sobretensiones para sistemas de gestión de edificios (BMS) puede ser innecesaria en un punto específico y cómo la unión equipotencial, la puesta a tierra y los umbrales de voltaje de los dispositivos influyen en esa determinación. Asimismo, verá por qué los requerimientos varían entre los circuitos de alimentación y los de comunicación de bajo voltaje, lo que le permitirá evaluar la protección sin depender de un enfoque genérico para todos los casos.

¿Cuándo podría no necesitar protección contra sobretensiones?

Un sistema de gestión de edificios puede coordinar HVAC, iluminación, alarmas contra incendios, control de acceso, elevadores, medidores de energía y sistemas de seguridad en toda una instalación. La norma ISO 16484 utiliza el término sistema de control y automatización de edificios (BACS). Un diseño centralizado procesa la lógica de monitoreo y control en un solo punto, mientras que los controladores distribuidos asignan funciones a subsistemas separados.

Una sobretensión transitoria es un pico de voltaje breve. Puede dañar controladores, sensores, fuentes de alimentación y sistemas de comunicación, interrumpiendo funciones como el control de acceso o el monitoreo de HVAC. Las necesidades de protección varían según el circuito: las líneas de potencia alimentan a los tableros, mientras que las líneas de control y datos transportan señales. Si un sistema ya cuenta con una protección coordinada, es posible que no requiera un dispositivo adicional en cada punto final. La exposición y la sensibilidad de cada componente conectado son factores determinantes.

En los Estados Unidos, los requisitos del código eléctrico aplicable dependen del código adoptado para el proyecto y de la autoridad local competente. La ubicación de las instalaciones y el diseño del sistema definen qué disposiciones aplican; no existe un único identificador de código que cubra todas las instalaciones de BMS.

Por lo general, la protección se instala en la acometida de servicio del edificio y en los paneles que suministran energía a los equipos del BMS, incluidos los tableros de control. Las líneas de control, datos y comunicación de bajo voltaje también pueden requerir protección, en especial donde ingresan al edificio o se conectan a equipos expuestos. Proteger únicamente la alimentación de energía puede dejar vulnerables a un sensor o a una vía de comunicación. Por el contrario, cuando la protección aguas arriba y la de nivel de circuito ya están debidamente coordinadas, añadir otro dispositivo en un punto final determinado podría aportar muy poco. Considere el tipo de línea, el umbral de voltaje del dispositivo conectado y la trayectoria de protección existente. Un tablero de control que alimenta a un subsistema crítico merece especial atención, ya que una sobretensión en ese punto puede perjudicar a múltiples componentes conectados.

Puesta a tierra y unión equipotencial

La puesta a tierra proporciona una trayectoria para disipar la corriente de sobretensión, mientras que la unión equipotencial disminuye las diferencias de voltaje peligrosas entre partes conductoras. En un BMS, esta distinción es clave: un dispositivo de protección contra sobretensiones puede desviar el exceso de voltaje a tierra, pero una puesta a tierra deficiente puede comprometer esa trayectoria. El diseño de ingeniería eléctrica debe contemplar tanto la conexión del dispositivo como el esquema de puesta a tierra de la instalación.

La unión conecta las partes conductoras para que permanezcan al mismo potencial eléctrico durante una sobretensión. Sin una unión eficaz, se puede originar una diferencia de voltaje entre el gabinete de un controlador y los equipos de red cercanos. En tal caso, la corriente puede circular a través del cableado de comunicación o de los componentes conectados, incrementando el riesgo de daños o averías. Una unión adecuada ayuda a mitigar esa diferencia, aunque no sustituye a la protección contra sobretensiones.

Es conveniente contemplar la unión equipotencial local de los protectores de sobretensión de red en cada subsistema del BMS para salvaguardar las comunicaciones. Por ejemplo, un dispositivo de protección para un controlador de HVAC debe unirse a la referencia local de ese subsistema en lugar de depender de una conexión lejana. Esto mantiene la trayectoria de protección cerca del equipo al que asiste. Por su parte, las redes independientes de iluminación o de control de acceso pueden requerir sus propias disposiciones coordinadas.

A nivel operativo, evalúe la trayectoria completa: el dispositivo de protección contra sobretensiones, su conexión a tierra, los equipos unidos y la línea de alimentación o señal entrante. Una trayectoria extensa o mal conectada puede reducir la eficacia con la que se disipa la energía de sobretensión. La unión local también ayuda a evitar diferencias de voltaje entre paneles interconectados. Un UPS puede garantizar la continuidad durante fallas en el suministro eléctrico, pero no reemplaza la puesta a tierra, la unión equipotencial ni la protección contra sobretensiones. Conozca más sobre los sistemas de alimentación ininterrumpida como parte de la planeación para la continuidad del suministro.

Umbrales de voltaje de los dispositivos de protección contra sobretensiones

El umbral de voltaje de un dispositivo de protección contra sobretensiones indica en qué punto empieza a reaccionar ante un exceso de voltaje. Un protector contra sobretensiones Tipo 2 generalmente se activa entre 1.5 kV y 2.5 kV, mientras que uno de Tipo 3 se activa alrededor de 1.2 kV. Estas cifras describen la respuesta del dispositivo, no un nivel de voltaje seguro aplicable a todos los componentes de un BMS.

Seleccione la protección comparando el umbral del dispositivo con la tolerancia de voltaje del equipo conectado y la protección instalada aguas arriba. Por ejemplo, un controlador de alta sensibilidad podría requerir un dispositivo con un umbral más bajo cerca de su alimentación, coordinado con una protección más robusta en el tablero. Los umbrales por sí solos no indican cuánta energía de sobretensión puede soportar un dispositivo ni cómo se comportará ante eventos repetidos. La exposición a descargas atmosféricas, la disposición del cableado y el punto de instalación también influyen en la estrategia de protección.

La inspección y el reemplazo oportuno son fundamentales, ya que los dispositivos de protección contra sobretensiones pueden degradarse con el paso del tiempo. Inclúyalos en el mantenimiento rutinario: busque daños físicos visibles, revise los indicadores de estado integrados y cumpla con las instrucciones de prueba del fabricante. Reemplace un dispositivo si su estado refleja que ya no puede proteger el circuito o si la inspección evidencia averías. Registre su condición y sustitución, y luego confirme que el nuevo dispositivo sea apto para el circuito y cumpla con el plan de coordinación.

El ajuste mecánico es solo una parte de la instalación. El dispositivo también debe coincidir con el voltaje de operación del circuito, el tipo de conexión y el umbral de respuesta necesario. Un equipo Tipo 3 instalado cerca de un componente de control puede complementar la protección aguas arriba, pero no debe considerarse un sustituto de un sistema coordinado. Revise los umbrales y el plan de sustitución dentro de la planeación de continuidad energética de su instalación. Consulte sobre las necesidades de continuidad energética.

Energy Control Systems

Energy Control Systems puede ayudarle a determinar cómo la continuidad y la calidad de la energía impactan en las operaciones de su inmueble, en conjunto con las decisiones de protección contra sobretensiones. Si un BMS depende de energía ininterrumpida para el monitoreo o el control, un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) puede ser relevante dentro de la planeación de continuidad. Asimismo, el análisis de armónicos ayuda a evaluar problemas de calidad de energía que puedan afectar los equipos eléctricos conectados.

Estas soluciones atienden necesidades eléctricas complementarias, no el diseño directo de la protección contra sobretensiones. Considérelas al evaluar cómo las fallas en el suministro o la calidad de la energía eléctrica influyen en los riesgos operativos globales de su instalación. Un panorama más claro de estas necesidades le ayudará a tomar decisiones informadas sobre los sistemas de los cuales depende su edificio.

Para recibir asistencia en la evaluación de los requerimientos eléctricos de sus instalaciones, comuníquese con Energy Control Systems.

Tome la siguiente decisión energética con confianza

Transforme sus hallazgos en un plan adaptado a las características de su edificio. Realice un diagrama de los circuitos del BMS y de las cargas operativas que respaldan; luego, documente los puntos donde las decisiones de protección dependan de la sensibilidad de los equipos, la continuidad del suministro o la calidad de la energía. Esto brindará a su equipo una base clara para definir las prioridades a seguir, en lugar de agregar dispositivos sin un propósito concreto.

Para una planeación integral en protección eléctrica, Energy Control Systems ofrece soluciones completas, además de sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y análisis de armónicos. Estas opciones resuelven necesidades eléctricas conexas y no reemplazan la evaluación técnica de los requerimientos de protección de su BMS.

Si necesita ayuda para evaluar los requerimientos eléctricos de su edificio y la protección contra sobretensiones para sistemas de gestión de edificios (BMS), comuníquese con Energy Control Systems. Un paso bien planificado aportará claridad al proyecto y permitirá a su equipo avanzar con total seguridad.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la protección contra sobretensiones para sistemas de gestión de edificios (BMS)?

La protección contra sobretensiones para BMS consiste en la utilización de dispositivos protectores y un diseño coordinado para limitar el voltaje transitorio que llega a los circuitos del BMS. El propósito es reducir el riesgo de que una perturbación eléctrica breve afecte los controles del edificio. Por ejemplo, se puede contemplar la protección en el punto donde un controlador se enlaza tanto a una fuente de alimentación como a un sensor externo, ya que cada enlace representa una posible vía de entrada hacia el equipo.

¿Cuáles componentes y líneas de comunicación del BMS necesitan protección contra sobretensiones?

Es indispensable analizar las trayectorias que conectan los equipos expuestos con la electrónica sensible, no solo la alimentación principal. Un sensor de HVAC en la azotea, un lector de control de acceso en exteriores y un controlador conectado a un tablero remoto presentan distintas rutas de cableado y niveles de exposición. Mapee sus conexiones de energía, señal y red para luego priorizar aquellos circuitos cuya falla podría interrumpir el monitoreo o las funciones esenciales del edificio.

¿Qué tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) se utilizan para la alimentación, Ethernet, RS-485 y cableado de campo en un BMS?

Las tecnologías de DPS disponibles incluyen tubos de descarga de gas, varistores de óxido metálico, diodos de avalancha de silicio y dispositivos híbridos. Cada uno presenta distintas características de tiempo de respuesta y capacidad de disipación de sobretensiones. El tipo de línea define el dispositivo idóneo: un DPS para potencia no es automáticamente apto para Ethernet, RS-485 o cableado de campo. Seleccione el protector de acuerdo con las propiedades eléctricas del circuito y los requisitos de comunicación para no perjudicar la transmisión normal de señales.

¿Cómo se seleccionan el voltaje nominal, el voltaje de fijación y la corriente nominal de sobretensión de un DPS para circuitos de BMS?

Comience analizando el voltaje de operación normal del circuito y la tolerancia del equipo conectado. El voltaje nominal del DPS debe ajustarse al circuito, mientras que el voltaje de fijación (clamping voltage) señala el nivel que el dispositivo permite pasar durante un evento de sobretensión. Su capacidad de corriente de sobretensión debe responder al grado de exposición y a su ubicación dentro del esquema de protección. Por ejemplo, un dispositivo instalado en la entrada de un panel y la protección situada junto a un controlador sensible cumplen funciones distintas dentro de un diseño coordinado.

¿De qué manera influyen la puesta a tierra, la unión equipotencial y el tendido de cables en la protección contra sobretensiones del BMS?

La puesta a tierra brinda una ruta para desviar la corriente de sobretensión, mientras que la unión equipotencial ayuda a limitar las diferencias de voltaje entre las estructuras metálicas interconectadas. Ambos aspectos dependen de conexiones sólidas cerca del subsistema protegido. El tendido de cables también es crucial: en la medida de lo posible, evite tender cables de señal en paralelo con las trayectorias probables de corriente de sobretensión y mantenga los conductores de conexión a los protectores lo más cortos y directos posible. Por ejemplo, una unión local para el controlador puede evitar diferencias de voltaje entre tableros interconectados.

Artículo por

Jeff Edwards

Fundador de ECS International Inc., Edwards viaja y da conferencias con frecuencia en América Latina, Asia y África sobre la calidad de la energía, los transitorios y la mitigación de su impacto en la rentabilidad. Tras graduarse de la Texas Tech University en Lubbock, Texas, Edwards trabajó 9 años en el sector de las telecomunicaciones antes de fundar Energy Control Systems en 1987, una corporación con sede en Texas dedicada a la venta de sistemas de supresión de sobretensiones y sistemas UPS. La compañía ha evolucionado hasta convertirse en una empresa global de productos de calidad de energía y eficiencia energética, con operaciones que abarcan Sudamérica, Asia, Europa y África.