Diferencias Entre Alta, Media Y Baja Tensión

Tensión o diferencia de potencial eléctrico, también conocida como presión eléctrica o tensión eléctrica es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos (es decir, voltaje) en un campo eléctrico estático se define como el trabajo necesario por unidad de carga para mover una carga de prueba entre los dos puntos. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad derivada para el voltaje se llama voltio. Hay diferencias entre la alta, la media y la baja tensión que se pueden notar en la intensidad.

En las unidades SI (Sistema Internacional DE Unidades), el trabajo por unidad de carga se expresa en julios por culombios, donde 1 voltio = 1 julio (de trabajo) por 1 culombios (de carga). La definición oficial del SI para voltios utiliza potencia y corriente, donde 1 voltio = 1 vatio (de potencia) por 1 amperio (de corriente). Esta definición es equivalente a la más comúnmente utilizada “julios por culombio”. La diferencia de tensión o de potencial eléctrico se indica simbólicamente en ∆V, pero más a menudo simplemente como V, por ejemplo en el contexto de las leyes de circuitos de Ohm o Kirchhoff.

Alta, media y baja tensión eléctrica: Diferencias

Hay diferentes tipos de voltajes, en especial los centros que suministran el servicio eléctrico  pueden brindar una potencia de 110v a 120v; se sabe que buena parte de Europa, Asia y a África reciben un rango que va de 220v a 240v. O sea, la tensión eléctrica en diferentes países no es la misma. Veamos las definiciones separadas de la alta, media y baja tensión:

Alta tensión

El término alta tensión o voltaje usualmente significa energía eléctrica a voltajes lo suficientemente altos como para causar daño a los organismos vivos. Los equipos y conductores que transportan alta tensión garantizan requisitos y procedimientos de seguridad particulares. En ciertas industrias, el alto voltaje significa que el voltaje está por encima de un umbral en particular. El alto voltaje se utiliza en la distribución de energía eléctrica, en tubos de rayos catódicos, para generar rayos X y haces de partículas, para demostrar la formación de arcos, para la ignición, en tubos fotomultiplicadores, y en tubos de vacío para amplificadores de alta potencia y otras aplicaciones industriales, militares y científicas.

La definición numérica de “alta tensión” depende del contexto. Dos factores que se tienen en cuenta para clasificar una tensión como “alta tensión” son la posibilidad de provocar una chispa en el aire y el peligro de descarga eléctrica por contacto o proximidad. Las definiciones pueden referirse a la tensión entre dos conductores de un sistema, o entre cualquier conductor y tierra.

En la ingeniería de transmisión de energía eléctrica, el alto voltaje se considera generalmente cualquier voltaje superior a aproximadamente 35.000 voltios. Se trata de una clasificación basada en el diseño de los aparatos y el aislamiento.

La Comisión Electrotécnica Internacional y sus contrapartes nacionales (IET, IEEE, VDE, etc.) definen como alto voltaje cuando es superior a 1000 V para corriente alterna y al menos 1500 V para corriente continua, y lo distinguen de los circuitos de bajo voltaje (50 a 1000 VCA o 120-1500 VCC) y de voltaje extra bajo (<50 VCA o <120 VCC). Esto es en el contexto del cableado del edificio y la seguridad de los aparatos eléctricos.

Cables de alta tensión
Cables de alta tensión

Diferentes aspectos de la alta tensión como definición

Los voltajes superiores a aproximadamente 50 voltios pueden causar cantidades peligrosas de corriente que fluyen a través de un ser humano que toca dos puntos de un circuito, por lo que las normas de seguridad, en general, son más restrictivas alrededor de dichos circuitos. La definición de alta tensión (EHV) también depende del contexto.

En la ingeniería de transmisión de energía eléctrica, la alta tensión se clasifica como voltajes en el rango de 345.000  a 765.000 voltios. En los sistemas electrónicos, una fuente de alimentación que proporciona más de 275.000 voltios se denomina fuente de alimentación de alta tensión, y a menudo se utiliza en experimentos en física.

En la ingeniería automotriz, el alto voltaje se define como un voltaje en el rango de 30 a 1000 VCA o 60 a 1500 VCC. El voltaje de aceleración para un tubo de rayos catódicos de televisión puede describirse como voltaje o tensión extra alto (EHT), comparado con otros suministros de voltaje dentro del equipo. Este tipo de alimentación oscila entre 5 kV y unos 30 kV.

En la electrónica digital, una alta tensión suele referirse a algo que representa una lógica 1 en la lógica positiva y una lógica 0 en la lógica negativa. No se utiliza para indicar una tensión peligrosa y los niveles entre los CI según las normas TTL/CMOS y sus derivados modernos están muy por debajo de los niveles peligrosos. Los más altos en el uso convencional eran de 15 V para CMOS original y 5 V para TTL, pero los dispositivos modernos utilizan 3,3 V, con 1,8 V o menos utilizados en muchas aplicaciones.

Seguridad

Los voltajes mayores de 50 V aplicados a través de la piel humana seca e intacta pueden causar fibrilación cardiaca si producen corrientes eléctricas en los tejidos corporales que pasan a través del área del pecho. El voltaje al que existe el peligro de electrocución depende de la conductividad eléctrica de la piel humana seca.

El tejido humano vivo puede ser protegido del daño por las características aislantes de la piel seca de hasta unos 50 voltios. Si la misma piel se moja, si hay heridas o si el voltaje se aplica a electrodos que penetran en la piel, entonces incluso fuentes de voltaje por debajo de 40 V pueden ser letales.

El contacto accidental con cualquier fuente de alta tensión que suministre energía suficiente puede provocar lesiones graves o la muerte. Esto puede ocurrir cuando el cuerpo de una persona proporciona un camino para el flujo de corriente, causando daño a los tejidos e insuficiencia cardíaca. Otras lesiones pueden incluir quemaduras del arco generado por el contacto accidental.

Estas quemaduras pueden ser especialmente peligrosas si las vías respiratorias de la víctima están afectadas. Las lesiones también pueden ser sufridas como resultado de las fuerzas físicas experimentadas por personas que caen desde una gran altura o que son lanzadas a una distancia considerable.

La exposición de baja energía a alto voltaje puede ser inofensiva, como la chispa producida en un clima seco al tocar el pomo de una puerta después de caminar sobre un piso alfombrado. El voltaje puede estar en el rango de mil voltios, pero la corriente (la tasa de transferencia de carga) es baja.

El equipo de seguridad utilizado por los trabajadores eléctricos incluye guantes de goma aislantes y alfombras. Éstos protegen al usuario de las descargas eléctricas. El equipo de seguridad se comprueba periódicamente para garantizar que sigue protegiendo al usuario. Las normas de ensayo varían según el país. Las empresas de pruebas pueden realizar pruebas con hasta 300.000 voltios y ofrecer servicios que van desde pruebas de guantes hasta pruebas de plataformas de trabajo elevadas.

Aparatos electrostáticos y electricidad estática natural

Un alto voltaje no es necesariamente peligroso si no puede suministrar una corriente sustancial. Las chispas eléctricas estáticas comunes que se observan en condiciones de baja humedad siempre implican un voltaje muy superior a 700 V. Por ejemplo, las chispas en las puertas de los coches en invierno pueden implicar voltajes de hasta 20.000 V. Además, los dispositivos de demostración física como los generadores Van de Graaff y las máquinas Wimshurst pueden producir voltajes que se aproximan al millón de voltios, pero en el peor de los casos pueden producir un breve pinchazo.

Esto se debe a que el número de electrones involucrados no es alto. Estos dispositivos tienen una cantidad limitada de energía almacenada, por lo que la corriente media producida es baja y por lo general de corta duración, con impulsos que alcanzan su punto máximo en el rango de 1 A durante un nanosegundo. Durante la descarga, estas máquinas aplican un alto voltaje al cuerpo durante sólo una millonésima parte de un segundo o menos. Por lo tanto, se aplica una corriente baja durante un tiempo muy corto, y el número de electrones involucrados es muy pequeño.

La descarga puede implicar un voltaje extremadamente alto durante períodos muy cortos, pero, para producir fibrilación cardiaca, una fuente de alimentación eléctrica debe producir una corriente significativa en el músculo cardiaco que continúe durante muchos milisegundos, y debe depositar una energía total en el rango de al menos mili julios o superior. Por lo tanto, una corriente relativamente alta a más de unos cincuenta voltios puede ser médicamente significativa y potencialmente mortal.

Las bobinas de Tesla no son máquinas electrostáticas y pueden producir corrientes significativas durante un intervalo sostenido. Aunque su apariencia en operación es similar a la de los dispositivos de electricidad estática de alto voltaje, la corriente suministrada al cuerpo humano será relativamente constante mientras se mantenga el contacto, y el voltaje será mucho mayor que el voltaje de ruptura de la piel humana. Como consecuencia, la salida de una bobina de Tesla puede ser peligrosa o incluso fatal.

Líneas eléctricas

Las líneas de transmisión y distribución de energía eléctrica suelen utilizar voltajes entre decenas y centenares de kilovoltios, por lo que el contacto con los conductores de la línea o el acercamiento a ellos representa un peligro de electrocución. El contacto con cables aéreos es una causa frecuente de lesiones o muerte. Las escaleras metálicas, el equipo agrícola, los mástiles de los barcos, la maquinaria de construcción, las antenas aéreas y otros objetos similares están frecuentemente involucrados en el contacto fatal con los cables aéreos.

Cavar en un cable enterrado también puede ser peligroso para los trabajadores en un sitio de excavación. Los equipos de excavación (ya sean herramientas manuales o accionados por máquinas) que entran en contacto con un cable enterrado pueden energizar las tuberías o el suelo en el área, provocando la electrocución de los trabajadores cercanos.

Una falla en una línea de transmisión de alto voltaje o subestación puede resultar en corrientes altas que fluyen a lo largo de la superficie de la tierra, produciendo una elevación del potencial de tierra que también presenta un peligro de descarga eléctrica.

Las personas no autorizadas que se suben a torres de alta tensión o a aparatos eléctricos también son frecuentemente víctimas de electrocución. A voltajes de transmisión muy altos, incluso un acercamiento cercano puede ser peligroso, ya que el alto voltaje puede formar arcos a través de un espacio de aire significativo.

Riesgo de relámpago de arco

Dependiendo de la corriente de cortocircuito potencial disponible en una línea de interruptores, se presenta un peligro para el personal de mantenimiento y operación debido a la posibilidad de un arco eléctrico de alta intensidad.

La temperatura máxima de un arco puede superar los 10.000 kelvin, y el calor radiante, la expansión del aire caliente y la vaporización explosiva del metal y del material aislante pueden causar lesiones graves a los trabajadores no protegidos. Estas líneas de interruptores y fuentes de arco de alta energía están comúnmente presentes en subestaciones y estaciones generadoras de energía eléctrica, plantas industriales y grandes edificios comerciales.

Peligro de explosión

Incluso los voltajes insuficientes para descomponer el aire pueden estar asociados con suficiente energía para encender atmósferas que contengan gases o vapores inflamables, o polvo en suspensión. Por ejemplo, el gas hidrógeno, el gas natural o el vapor de gasolina mezclado con aire pueden encenderse con chispas producidas por aparatos eléctricos. Ejemplos de instalaciones industriales con áreas peligrosas son refinerías petroquímicas, plantas químicas, elevadores de granos y minas de carbón.

Entre las medidas adoptadas para prevenir esas explosiones figuran las siguientes:

  • Seguridad intrínseca mediante el uso de aparatos diseñados para no acumular suficiente energía eléctrica almacenada como para desencadenar una explosión.
  • Mayor seguridad, que se aplica a los dispositivos que utilizan medidas tales como recintos llenos de aceite para evitar las chispas.
  • Envolventes antideflagrantes, diseñadas de manera que una explosión dentro de la envolvente no pueda escapar e incendiar una atmósfera explosiva circundante (esta designación no implica que el aparato pueda sobrevivir a una explosión interna o externa).

En los últimos años, las normas para la protección contra los riesgos de explosión se han vuelto más uniformes entre la práctica europea y la norteamericana. El sistema de clasificación de “zona” se utiliza ahora de forma modificada en el Código Eléctrico Nacional de EE.UU. y en el Código Eléctrico Canadiense. Los aparatos de seguridad intrínseca están ahora aprobados para su uso en aplicaciones norteamericanas.

Media tensión

La distribución de energía eléctrica es la etapa final en la entrega de energía eléctrica; transporta la electricidad desde el sistema de transmisión hasta los consumidores individuales. Las subestaciones de distribución se conectan al sistema de transmisión y bajan la tensión de transmisión a media tensión entre 2 kV y 35 kV con el uso de transformadores. Las líneas de distribución primaria llevan esta energía de media tensión a los transformadores de distribución situados cerca de las instalaciones del cliente. Los transformadores de distribución reducen de nuevo la tensión a la tensión de utilización utilizada por la iluminación, los equipos industriales o los electrodomésticos.

A menudo se suministra a varios clientes desde un transformador a través de líneas de distribución secundaria. Los clientes comerciales y residenciales están conectados a las líneas de distribución secundaria mediante caídas de servicio. Los clientes que demandan una cantidad mucho mayor de energía pueden conectarse directamente al nivel de distribución primaria o al nivel de subtransmisión.

La transición de la transmisión a la distribución se realiza en una subestación eléctrica, que tiene las siguientes funciones:

  • Los disyuntores e interruptores permiten desconectar la subestación de la red de transmisión o desconectar las líneas de distribución.
  • Los transformadores reducen las tensiones de transmisión, 35 kV o más, hasta las tensiones de distribución primaria. Son circuitos de media tensión, normalmente de 600 a 35.000 V.
  • Desde el transformador, la energía va a la barra colectora que puede dividir la energía de distribución en múltiples direcciones. El autobús distribuye la energía a las líneas de distribución, que se abren en abanico a los clientes.

La distribución urbana es principalmente subterránea, a veces en conductos de servicios públicos comunes. Más cerca del cliente, un transformador de distribución reduce la potencia de la distribución primaria a un circuito secundario de bajo voltaje, generalmente 120/240 V en los Estados Unidos para clientes residenciales. La energía llega al cliente a través de una gota de servicio y un medidor de electricidad. El circuito final en un sistema urbano puede ser menos de 50 pies (15 m), pero puede ser más de 300 pies (91 m) pies para un cliente rural.

Tensión media
Tensión media

Baja tensión

En la ingeniería eléctrica, la baja tensión es un término relativo, cuya definición varía según el contexto. En la transmisión y distribución de energía eléctrica se utilizan diferentes definiciones, y los códigos de seguridad eléctrica definen los circuitos de “baja tensión” que están exentos de la protección requerida para tensiones más altas. Estas definiciones varían según el país y los códigos o reglamentos específicos.

La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) define el bajo voltaje del sistema de suministro como voltaje en el rango de 50 a 1000 V AC o 120 a 1500 V DC. En los sistemas de energía eléctrica, la baja tensión se refiere más comúnmente a las tensiones de red utilizadas por los consumidores domésticos, industriales ligeros y comerciales. El “bajo voltaje” en este contexto todavía presenta un riesgo de descarga eléctrica, pero sólo un riesgo menor de arcos eléctricos a través del aire.

En Reino Unido, la norma británica define el bajo voltaje del sistema de suministro como:

  • 50 a 1000 VAC o 120 a 1500 V DC sin ondulación entre conductores
  • 50 a 600 VAC o 120 a 900 V DC sin ondulaciones entre los conductores y la tierra

En EE.UU. En la distribución de energía eléctrica, el Código Nacional de Electricidad de los Estados Unidos 2005 (NEC) define bajo voltaje (sistema de distribución) como 0 a 49 voltios. La baja tensión de la red de distribución está cubierta por el artículo 725 de este código.

El artículo 6.4.1.1 de la norma NFPA 79 define la tensión extra luz protegida de distribución (PELV) como tensión nominal de 30 Vrms o 60 VDC sin ondulación para ubicaciones secas y de 6 Vrms o 15 VDC en todos los demás casos. El artículo 43 de la norma UL 508A define 0 a 20 V pico/ 5 A o 20.1 a 42.4 V pico/ 100 VA como circuitos de Energía Limitada de Baja Tensión.

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