En sus inicios, la arquitectura se basaba exclusivamente en la orientación, la luz solar y los elementos naturales que la influenciaban. En aquel entonces, no se consideraba la manipulación de fenómenos físicos como la electricidad. Con el tiempo, los avances científicos, como el descubrimiento de la energía eléctrica y sus aplicaciones futuras en los edificios, se integraron en nuestra forma de vida y en la manera en que habitamos y vivimos los espacios. Hoy en día, resulta impensable concebir la arquitectura sin sistemas de ventilación, calefacción o simplemente electricidad. Sin embargo, con el acelerado crecimiento de las ciudades en los últimos años, el aumento de la demanda eléctrica y la creciente sofisticación de los sistemas eléctricos, las sobretensiones eléctricas (aumentos repentinos de voltaje) se han convertido en un desafío moderno al que nos enfrentamos.
Muchas de estas sobretensiones son de carácter transitorio y representan una de las principales amenazas para la integridad de los dispositivos eléctricos/electrónicos y la continuidad eléctrica en los edificios en general. A medida que los equipos electrónicos se vuelven cada vez más sensibles, los sectores residencial, comercial e industrial dependen cada vez más de sus sistemas de control y comunicaciones, lo que los hace más susceptibles a las sobretensiones transitorias. En respuesta a estos eventos, ABB ha desarrollado una amplia gama de dispositivos de protección contra sobretensiones (Surge Protective Devices).
¿Qué es una sobretensión transitoria y cuáles son sus causas?
Una sobretensión transitoria se refiere a un pico de tensión de alta magnitud y corta duración (no más de un milisegundo). Su origen puede estar relacionado con impactos directos o indirectos de rayos, así como conmutaciones (cambio de estado de un interruptor u otro dispositivo para permitir o interrumpir el flujo de electricidad) en la red eléctrica o maniobras de cargas eléctricas. La miniaturización de los circuitos y componentes electrónicos ha aumentado la susceptibilidad de los equipos modernos a sufrir daños por los aumentos de tensión. Las instalaciones eléctricas en lugares como aeropuertos, hospitales, servicios bancarios y telecomunicaciones, entre otros, requieren disponibilidad eléctrica al 100%. Por ello, si se producen apagones debido a estas sobretensiones, pueden ocasionar graves daños y pérdidas económicas.
Los rayos son la fuente más común de sobretensiones transitorias extremas. Cuando un rayo cae sobre un edificio con sistema de protección contra rayos (LPS), la corriente se disipa a tierra a través de los conductores de bajada. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la sobretensión transitoria puede propagarse al edificio a través de la puesta a tierra de la instalación eléctrica, lo que puede causar incendios, daños en la instalación y equipos, e incluso poner en peligro a los ocupantes.
Simulación de un sobretensión transitoria
Es importante simular el impacto de un rayo para poder diseñar dispositivos de protección contra sobretensiones. Un método ampliamente utilizado en laboratorios para estas simulaciones es conocido como onda 10/350. Esta forma de onda se caracteriza por alcanzar el 90% de la energía en tan solo 10 microsegundos y descender hasta el 50% en 350 microsegundos. Mediante el uso de la onda 10/350 en pruebas de laboratorio, es posible evaluar la capacidad de los dispositivos de protección contra sobretensiones para hacer frente a los impactos directos de los rayos.
Además, también existe otra forma de onda utilizada en laboratorio para simular el impacto indirecto de un rayo: la onda 8/20. Esta forma de onda se caracteriza por alcanzar el 90% de la energía en tan solo 8 microsegundos y descender hasta el 50% en 20 microsegundos. Esta onda es especialmente útil para simular los efectos de un rayo que cae cerca de un edificio.
¿Cómo funcionan los SPD y cómo se eligen?
Los SPD (Dispositivos de Protección contra Sobretensiones) desvían la corriente generada por una hacia la tierra, evitando que voltajes elevados afecten a los equipos conectados dentro de los edificios en su operación diaria. Estos dispositivos contienen al menos un componente que cumple la función de desviar la corriente de descarga y limitar la sobretensión en los equipos. Cuando se produce un aumento repentino de voltaje, el dispositivo responde reduciéndolo en nanosegundos y suprimiendo la sobretensión en los equipos. Una vez que esta cede, el SPD vuelve a su estado original.
La elección del SPD adecuado depende de varios factores, como la ubicación dentro del edificio, la tensión en esa ubicación, la energía que debe limitar y el nivel de protección deseado. Las sobretensiones transitorias más significativas se esperan en la entrada de servicio, es decir, en el punto de origen de la instalación. Además, se pueden anticipar sobretensiones transitorias en equipos sensibles y críticos. Por lo tanto, es necesario instalarlos en las ubicaciones estratégicas. Esto implica instalarlos en el tablero de distribución principal para proteger toda la instalación, en el tablero de sub-distribución para proteger equipos sensibles y en tableros locales para proteger equipos críticos.
De acuerdo a las necesidades del sistema eléctrico, los dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias de baja tensión (cuando una instalación distribuye energía eléctrica para consumo propio), son clasificados en diferentes categorías según el estándar IEC/EN 61643. Esta clasificación se basa en diversos criterios para garantizar una protección eficiente y adecuada:
- Tipo 1
Deben instalarse en la entrada de servicio donde se haya instalado un LPS (Sistema de Protección contra Rayos) o cuando existe una línea de servicio aérea con riesgo de impacto directo de un rayo. Estos dispositivos no brindan protección a los sistemas electrónicos.
- Tipo 2
Para proteger los equipos sensibles y críticos, como por ejemplo sistemas de seguridad o ventilación. Estos supresores protegen contra las sobretensiones transitorias causadas por los impactos indirectos de un rayo y las conmutaciones eléctricas.
- Tipo 3
Tienen una capacidad de descarga menor pero ofrecen niveles de protección de voltaje superiores. Por lo tanto, se deben instalar como un complemento de los supresores Tipo 2 y cerca de equipos sensibles.
- Combinados
Son el resultado de la combinación de más de un tipo o clase, como Tipo 1+2 o Tipo 2+3. Estos supresores pueden proporcionar tanto la protección contra sobretensiones del impacto directo de un rayo como la protección en diversas combinaciones.
La instalación de los dispositivos proteje contra las sobretensiones transitorias, lo que resulta en un rendimiento superior y confiable de los sistemas eléctricos en edificaciones. Por ello, es importante que estos dispositivos sean instalados por personal cualificado y siguiendo las reglas de instalación del producto. Algunas de las consideraciones destacadas son las siguientes:
- Dispositivo de respaldo
Para garantizar la continuidad del servicio en caso de activación o daño del protector, se debe instalar un interruptor automático o un fusible antes del dispositivo de protección, siguiendo las características recomendadas para el SPD utilizado.
- Distancias de conexión < 50 cm
Para asegurar que las cargas estén expuestas a la menor tensión posible durante una sobretensión, la distancia "L" entre el terminal de tierra y la barra de alimentación del dispositivo de respaldo no debe superar los 50 cm y debe ser la más corta posible.
- Coordinación entre SPD
Si se requiere la coordinación de varios SPD en una misma instalación, la distancia entre los protectores no puede ser inferior a 5 metros. Esto garantizará que el dispositivo instalado más cerca de la carga actúe antes que el protector principal.
Con la gama de protectores contra sobretensiones SPD de ABB, es posible cumplir con diversos requerimientos de protección contra fenómenos transitorios. Estos protectores cuentan con altos estándares de calidad, son fáciles de instalar y mantener. Ya sea en aplicaciones residenciales o comerciales, los dispositivos ofrecen una solución confiable y de alto rendimiento para salvaguardar la integridad de los equipos y prevenir daños costosos en la instalación eléctrica del edificio causados por sobretensiones.
Para obtener más información sobre Protectores de sobretensión (SPD), visita el sitio web de ABB o consulta el catálogo de productos.
