Muro de block de concreto mediano de 20 x 20 x 40 cm., de 20 cm. de espesor, asentado con mortero cemento – arena 1:5, con refuerzo horizontal tipo escalerilla a cada 2 hiladas, juntas de 1 cm. de espesor, acabado comun, hasta una altura de 3.50 m., incluye: acarreo de los materiales a 1a. estacion a 20.0 m. de distancia horizontal.

El Guardián Silencioso de la Red Eléctrica: Guía de los Apartarrayos Autovalvulares

Un apartarrayos autovalvular, específicamente los modernos de óxidos metálicos (MOV), es un dispositivo de protección esencial en la infraestructura eléctrica de México. Su función crítica es actuar como una válvula de seguridad ultrarrápida que protege equipos costosos como transformadores y las líneas de distribución de la CFE contra sobretensiones transitorias. Estos picos de voltaje, causados por descargas atmosféricas (rayos) o por maniobras en la red, pueden destruir equipos en microsegundos. El apartarrayos desvía de forma segura esta energía dañina hacia el sistema de tierra, "recortando" el pico de voltaje a un nivel que el equipo puede soportar. Esta guía completa cubrirá en detalle su funcionamiento, los diferentes tipos de dispositivos de protección, su proceso de instalación, un análisis de precios estimado para 2025 y las normas de CFE que rigen su uso en el país.

Opciones y Alternativas: Dispositivos de Protección contra Sobretensión

Aunque los apartarrayos de óxidos metálicos son el estándar para la protección de redes de media tensión, existen otros dispositivos con funciones similares o complementarias. Conocer sus diferencias es clave para diseñar un esquema de protección integral.

Apartarrayos Autovalvulares (Óxidos Metálicos - MOV)

Son la tecnología moderna y el estándar actual de la industria. Su componente principal es un varistor de óxido de zinc (ZnO), un resistor no lineal que actúa como un interruptor ultrarrápido. En condiciones normales, ofrece una resistencia altísima, siendo invisible para el sistema. Ante una sobretensión, su resistencia cae drásticamente en nanosegundos, creando un camino de baja impedancia para desviar la corriente a tierra. No requieren "gaps" o explosores, lo que los hace más rápidos, fiables y con una vida útil superior a los 20 años. Su costo es competitivo y ofrecen el mejor nivel de protección para equipos de media tensión.

Apartarrayos de Carburo de Silicio (SiC - Tecnología anterior)

Esta es una tecnología obsoleta que fue común hasta la década de 1970. A diferencia de los MOV, los apartarrayos de SiC necesitaban explosores (gaps) en serie para aislarlos de la línea en condiciones normales, ya que su corriente de fuga era muy alta. Su respuesta era más lenta, su fiabilidad menor y su capacidad para disipar energía era limitada en comparación con los de óxido de zinc. Actualmente, están siendo retirados de las redes eléctricas y no se consideran para nuevas instalaciones.

Pararrayos (Protección contra impacto directo de rayo)

Es fundamental no confundir un apartarrayos con un pararrayos. El pararrayos es un sistema diseñado para proteger una estructura física (edificio, torre, tanque) de un impacto directo de un rayo. Su función es interceptar la descarga y conducirla de forma segura a tierra, previniendo daños estructurales o incendios. Se instala siempre en el punto más alto de la estructura. Un apartarrayos, en cambio, protege equipos eléctricos de las sobretensiones que viajan por los cables. Ambos son complementarios y necesarios para una protección completa.

Supresores de Picos (TPS - Para baja tensión)

Los supresores de picos, también conocidos como TVSS (Transient Voltage Surge Suppressors), son dispositivos diseñados para proteger equipos electrónicos y sensibles en circuitos de baja tensión (120/220 V). Se instalan en tableros eléctricos residenciales, comerciales e industriales para proteger computadoras, maquinaria CNC, sistemas de control y otros dispositivos de las sobretensiones de menor energía que logran pasar las protecciones primarias o que se generan dentro de la misma instalación. Son la última línea de defensa y no sustituyen a los apartarrayos de media tensión en la acometida.

Proceso de Instalación y Puesta en Marcha

La instalación de un apartarrayos en un poste de media tensión es una tarea de alto riesgo que solo debe ser ejecutada por personal calificado y certificado, como linieros de CFE o contratistas autorizados. El proceso sigue un protocolo estricto para garantizar la seguridad y la correcta operación del dispositivo.

Planificación y Libranza (Desconexión de la línea)

Antes de cualquier intervención, es indispensable gestionar una "libranza" con CFE. Esto implica la desenergización programada y el bloqueo del circuito donde se va a trabajar. La cuadrilla debe verificar la ausencia de tensión con pértigas y detectores adecuados antes de iniciar el ascenso.

Montaje de Herrajes y Soportes en Cruceta o Poste

El liniero asciende al poste y fija el herraje de montaje, usualmente de acero galvanizado, sobre la cruceta. Según las especificaciones de CFE, se suelen utilizar las mismas perforaciones de los aisladores para asegurar una ubicación estandarizada y mecánicamente robusta.

Instalación Física del Apartarrayos

Una vez asegurado el herraje, se iza el apartarrayos y se monta firmemente sobre él. La fijación debe ser sólida para resistir vibraciones del viento y el movimiento de los conductores.

Conexión a la Línea de Media Tensión

Se conecta la terminal superior del apartarrayos (lado de alta tensión) al conductor de fase. Esta conexión debe ser lo más corta y recta posible para minimizar la inductancia, que podría reducir la efectividad de la protección. A menudo, se utiliza un puente de alambre de cobre que pasa por la terminal del apartarrayos y continúa hacia el cortacircuito fusible.

Conexión al Sistema de Puesta a Tierra (Paso Crítico)

La terminal inferior del apartarrayos (marcada como GND) se conecta al conductor de bajada de tierra del poste. Este conductor, de cobre y calibre no menor a #4 AWG, debe seguir una trayectoria directa y vertical hacia el electrodo de tierra, sin bucles ni curvas pronunciadas.

Verificación y Energización

Una vez completadas y verificadas todas las conexiones, la cuadrilla desciende, retira los bloqueos de seguridad y coordina con el centro de control de CFE la re-energización de la línea.

Listado de Materiales y Equipo de Instalación

La correcta instalación de un apartarrayos requiere de componentes específicos que cumplan con las normativas de CFE.

Ficha Técnica y Especificaciones Clave

Para seleccionar el apartarrayos correcto, es crucial entender sus parámetros técnicos. Estos definen su nivel de protección y su adecuación al sistema eléctrico.

Análisis de Precio Unitario (APU) - Ejemplo Detallado por Pieza

A continuación, se presenta una estimación de costos para 2025 de un Análisis de Precio Unitario (APU) para el suministro e instalación de una pieza de apartarrayos. Los costos son aproximados y pueden variar significativamente por región y proveedor.

Concepto: Suministro e instalación de apartarrayos autovalvular de 27 kV, clase distribución. Unidad: 1 Pieza (PZA)

Nota: Los costos son una proyección para 2025 y no incluyen indirectos, utilidad ni IVA.

Normativa, Permisos y Seguridad: Trabajo de Alto Riesgo

La instalación de apartarrayos en media tensión es una actividad regulada y de alto riesgo que exige el cumplimiento estricto de normativas para garantizar la seguridad del personal y la integridad de la red eléctrica.

Normas de CFE y NOM-001-SEDE

La selección y compra de apartarrayos para la red nacional se rige por especificaciones de CFE como la NRF-003-CFE o la G0000-45, que definen las características técnicas y las pruebas de laboratorio (LAPEM) que deben cumplir los equipos. Por su parte, la NOM-001-SEDE-2012 (Instalaciones Eléctricas) es de cumplimiento obligatorio y, en su Artículo 280, establece los requisitos para la instalación de apartarrayos en sistemas de más de 1000 volts, incluyendo su indispensable conexión a tierra.

Permisos y Libranzas de CFE

Este tipo de trabajo no puede ser realizado por cualquier electricista. Solo personal directo de CFE o de empresas contratistas certificadas por la misma CFE están autorizados para intervenir en la red de media tensión. Antes de cualquier trabajo, es un requisito indispensable tramitar y obtener una "libranza", que es la autorización y el procedimiento para desenergizar, bloquear y señalizar una sección de la línea, garantizando que no pueda ser re-energizada accidentalmente.

Seguridad en el Sitio de Trabajo (Equipo de Protección Personal - EPP)

El riesgo de electrocución y arco eléctrico es mortal. El personal liniero debe utilizar obligatoriamente un Equipo de Protección Personal (EPP) dieléctrico y especializado, que incluye:

• Casco dieléctrico Clase E (resistente a más de 20,000 V).

• Guantes dieléctricos de la clase apropiada para la tensión, con protectores de cuero.

• Botas dieléctricas sin componentes metálicos.

• Pértigas aisladas para la manipulación de elementos a distancia.

• Equipo de protección contra arco eléctrico (Arc Flash), que incluye ropa ignífuga, capucha y protección facial.

Costos Promedio por Pieza en México (Norte, Occidente, Centro, Sur)

El costo de los apartarrayos puede variar dentro de México debido a la logística, la disponibilidad y la demanda regional. La siguiente tabla presenta una estimación de costos de adquisición de equipo para 2025.

Advertencia: Estos precios son una proyección estimada para 2025, basados en datos de 2024. Son costos aproximados del material y están sujetos a inflación, tipo de cambio y variaciones regionales.

Usos Comunes en la Construcción

Aunque su instalación no es parte de la construcción civil, los apartarrayos son fundamentales en la infraestructura eléctrica que da servicio a cualquier proyecto. Sus aplicaciones principales en la red de CFE son:

Protección de Transformadores de Distribución (Tipo Poste y Pedestal)

Es la aplicación más común. Se instala un apartarrayos por cada fase en la estructura del poste, justo antes de la conexión a las boquillas del transformador, para protegerlo de sobretensiones provenientes de la línea aérea .

Protección de Subestaciones Eléctricas

Se utilizan apartarrayos de Clase Estación, más robustos, en las entradas de línea de las subestaciones y en las terminales de los transformadores de potencia para proteger todo el patio de maniobras y los equipos de alto valor .

Protección de Líneas Aéreas de Media Tensión

En tramos largos de líneas aéreas, especialmente en zonas de alta incidencia de rayos, se instalan apartarrayos en postes intermedios para limitar la magnitud de las sobretensiones que viajan a lo largo del conductor y reducir las interrupciones del servicio .

Protección de Bancos de Capacitores

Los bancos de capacitores, utilizados para la compensación de potencia reactiva en la red, son equipos sensibles a las sobretensiones. Se protegen con apartarrayos para evitar fallas catastróficas que podrían resultar en derrames de aceite dieléctrico y costosas reparaciones.

Errores Frecuentes y Cómo Evitarlos

Una instalación deficiente puede anular por completo la protección que ofrece un apartarrayos. Estos son los errores más críticos:

• Conexión a tierra deficiente o inexistente: Este es el error más grave. Un apartarrayos necesita un camino de baja resistencia para desviar la corriente. Si la conexión a tierra es mala (resistencia > 25 ohms), la sobretensión no se disipará y el apartarrayos será inútil . Solución: Medir siempre la resistencia del sistema de tierra con un terrómetro y asegurarse de que cumple con la norma de CFE (<25 ohms en estiaje).

• Seleccionar un MCOV incorrecto: Elegir un apartarrayos con un MCOV (Máxima Tensión de Operación Continua) demasiado bajo para el sistema provocará que conduzca corriente constantemente, se sobrecaliente y falle prematuramente. Un MCOV demasiado alto reduce el margen de protección. Solución: Calcular la tensión máxima fase-tierra del sistema en el punto de instalación y seleccionar un apartarrayos con un MCOV inmediatamente superior a ese valor.

• No respetar las distancias de seguridad dieléctricas: Los conductores de conexión del apartarrayos (a la línea y a tierra) deben ser lo más cortos y rectos posible. Los cables largos o con bucles añaden inductancia, lo que genera un pico de tensión adicional durante una descarga rápida, reduciendo la protección al equipo. Solución: Montar el apartarrayos lo más cerca posible del equipo a proteger y cortar los cables de conexión a la longitud exacta necesaria.

Checklist de Control de Calidad

Para asegurar una instalación correcta y segura, se debe verificar la siguiente lista de puntos:

1. Antes de la instalación:

   • [ ] Verificar que se cuenta con la libranza y el permiso de trabajo de CFE.

   • [ ] Inspeccionar visualmente el apartarrayos en busca de daños (fisuras en la porcelana, cortes en el polímero).

   • [ ] Confirmar que la tensión nominal y el MCOV del apartarrayos son los correctos para el sistema.

   • [ ] Medir la resistencia del sistema de puesta a tierra del poste y verificar que sea menor a 25 ohms.

2. Durante la instalación:

   • [ ] Asegurar que todos los herrajes y conectores estén apretados firmemente.

   • [ ] Mantener los cables de conexión a línea y a tierra lo más cortos y rectos posible.

   • [ ] Verificar que se respeten las distancias mínimas de seguridad entre fases y con partes no energizadas.

3. Después de la instalación:

   • [ ] Realizar una inspección visual final de toda la instalación.

   • [ ] Documentar la instalación con fotografías.

   • [ ] Confirmar la correcta energización de la línea con el centro de control de CFE.

Mantenimiento y Vida Útil: Protege tu Inversión

Aunque los apartarrayos modernos son dispositivos robustos y de bajo mantenimiento, una supervisión periódica es clave para garantizar su fiabilidad a largo plazo.

Plan de Mantenimiento Preventivo

El mantenimiento es principalmente visual y debe realizarse al menos una vez al año por personal calificado :

• Inspección Visual: Buscar grietas, roturas o signos de vandalismo en la carcasa del apartarrayos. En zonas de alta contaminación (costeras o industriales), verificar la acumulación de suciedad en los aisladores, ya que puede provocar un flameo.

• Inspección Termográfica: De manera opcional, una inspección con una cámara termográfica puede detectar puntos calientes en las conexiones o fallas internas en los bloques de varistores, indicando un apartarrayos en proceso de falla.

Durabilidad y Vida Útil Esperada en México

Los apartarrayos modernos de óxido de zinc con envolvente polimérica tienen una vida útil esperada de más de 20 años en condiciones normales . Sin embargo, es importante recordar que son elementos de sacrificio. Su vida útil real dependerá del número y la magnitud de las sobretensiones que deba suprimir. Una alta frecuencia de descargas atmosféricas en la zona puede acortar su vida.

Sostenibilidad e Impacto Ambiental

Un apartarrayos funcional contribuye a la sostenibilidad de la red eléctrica. Al proteger equipos costosos como los transformadores, evita fallas catastróficas que podrían causar derrames de aceite dieléctrico, un contaminante peligroso para el suelo y el agua. Además, al prevenir la destrucción de equipos, reduce la generación de residuos electrónicos y metálicos, y los costos energéticos asociados a la fabricación de nuevos componentes.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Qué es un apartarrayos autovalvular y cómo funciona?

Un apartarrayos autovalvular es un dispositivo de protección que actúa como una "válvula" para sobretensiones . Los modelos modernos usan varistores de óxido de metálico (MOV), que son resistencias no lineales. En voltajes normales, tienen una resistencia casi infinita (circuito abierto). Cuando un pico de voltaje excede un umbral, su resistencia cae a casi cero en nanosegundos, desviando la corriente de la sobretensión a tierra de forma segura. Una vez que el voltaje se normaliza, vuelve a su estado de alta resistencia, "cerrando la válvula" .

¿Cuál es la diferencia entre un pararrayos y un apartarrayos?

La diferencia es su función y ubicación. Un pararrayos protege una estructura (edificio, torre) de un impacto directo de rayo y se instala en el punto más alto . Un apartarrayos protege equipos eléctricos (transformadores, motores) de sobretensiones que viajan por los cables y se instala directamente en el circuito eléctrico .

¿Qué significa MCOV en un apartarrayos?

MCOV son las siglas en inglés de Maximum Continuous Operating Voltage (Máxima Tensión de Operación Continua). Es el valor máximo de tensión (en kV eficaces) que puede aplicarse de forma continua al apartarrayos sin que este se dañe o empiece a conducir corriente a tierra. Es el parámetro más importante para seleccionar el apartarrayos correcto para un sistema.

¿Qué son los apartarrayos de óxidos metálicos (MOV)?

Son el tipo de apartarrayos más moderno y utilizado en la actualidad. Su componente activo son los varistores de óxido metálico (MOV), hechos principalmente de óxido de zinc (ZnO) . Estos bloques cerámicos tienen la propiedad de cambiar su resistencia drásticamente con el voltaje, lo que les permite desviar sobretensiones sin necesidad de los antiguos y menos fiables explosores (gaps) que usaba la tecnología de carburo de silicio .

¿Es obligatorio instalar apartarrayos en una acometida de CFE?

Sí, para acometidas en media tensión (más de 1000 V). La NOM-001-SEDE-2012, en su Artículo 280, establece la obligatoriedad de instalar protecciones contra sobretensiones en estos sistemas para garantizar la seguridad de las personas y las propiedades .

¿Cuál es la vida útil de un apartarrayos?

Un apartarrayos moderno con envolvente polimérica y varistores de óxido de zinc tiene una vida útil de diseño superior a los 20 años en condiciones ambientales normales . Sin embargo, al ser un dispositivo de sacrificio, su durabilidad puede reducirse si está en una zona con muchas descargas atmosféricas.

¿Por qué es tan importante la puesta a tierra para un apartarrayos?

Porque el apartarrayos funciona desviando la energía de la sobretensión hacia la tierra. Si el sistema de puesta a tierra es deficiente (alta resistencia), la energía no tiene a dónde ir, la tensión en el punto de conexión se eleva peligrosamente y el apartarrayos no puede cumplir su función. Una mala puesta a tierra hace que la inversión en un apartarrayos sea inútil .

Videos Relacionados y Útiles

Para comprender mejor el funcionamiento y la instalación de estos dispositivos, te recomendamos los siguientes videos:

Cambio de apartarrayos en subestación eléctrica

Video que muestra el procedimiento de reemplazo de apartarrayos en una subestación, permitiendo ver los componentes y el entorno de trabajo.

¿Cómo funciona un apartarrayos?

Explicación clara y conceptual sobre el principio de funcionamiento de los apartarrayos, su propósito y su importancia en las subestaciones eléctricas.

Maniobra en Línea de Media Tensión con Pértigas (CFE)

Muestra a linieros de CFE realizando trabajos en una línea de media tensión, ilustrando el equipo de seguridad y las técnicas utilizadas en este tipo de instalaciones.

Conclusión

Los apartarrayos autovalvulares de óxidos metálicos son los protectores indispensables de la red eléctrica en México. Su capacidad para desviar sobretensiones transitorias de manera casi instantánea es la principal defensa para equipos de alto valor como transformadores y componentes de subestaciones. A lo largo de esta guía, ha quedado claro que su efectividad no solo depende de la calidad del dispositivo, sino de una correcta selección e instalación, donde la integridad del sistema de puesta a tierra es el factor más crítico. Invertir en una protección adecuada, cumpliendo con las normativas de CFE y la NOM-001-SEDE, no es un gasto, sino una inversión fundamental para garantizar la continuidad del servicio, la seguridad de las instalaciones y la protección de activos que son vitales para la industria y la vida cotidiana en el país.

Glosario de Términos

• Apartarrayos: Dispositivo que protege los equipos eléctricos limitando las sobretensiones transitorias y desviando la corriente asociada hacia tierra .

• Autovalvular: Característica de un apartarrayos que le permite actuar como una válvula: se "abre" (conduce) ante una sobretensión y se "cierra" (aísla) automáticamente cuando la tensión vuelve a la normalidad .

• Sobretensión: Cualquier tensión en un sistema cuyo valor pico excede el valor pico de la tensión máxima de operación normal.

• Media Tensión: Nivel de tensión eléctrica que en México se considera entre 1 kV (1,000 volts) y 69 kV (69,000 volts).

• CFE: Comisión Federal de Electricidad, la empresa estatal encargada de la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica en México.

• MCOV: Siglas de Maximum Continuous Operating Voltage. Es la máxima tensión que un apartarrayos puede soportar de forma continua sin fallar.

• Puesta a Tierra: Conexión eléctrica intencional entre un equipo o circuito y el suelo (tierra), para establecer un potencial de referencia seguro y un camino para las corrientes de falla.