Sobretensión transitorias y protecciones

Un descargador de tensión es un dispositivo que protege a los dispositivos eléctricos y electrónicos contra picos de tensión.

Estas sobretensiones pueden originarse por varios factores:

• Sobretensión por maniobras en la red
• Sobretensión de origen atmosférico
• Sobretensión de origen electroestático
• Sobretensión de origen industrial

Sobretensión por maniobras en la red

Son originadas principalmente por maniobras en la red eléctrica por parte del proveedor de energía.

Sobretensión de origen atmosférico

Este tipo de sobretensiones pueden ser de tres tipos diferentes:

• Inducida, cuando un rayo cae sobre un poste, árbol, etc y este produce un campo magnético, este se puede propagar por kilómetros.
• Conducida, cuando el rayo cae sobre una línea eléctrica o telefónica. Los impulsos de corriente se propagan hasta el artefacto, cerrando el circuito por tierra.
• Aumento de potencial de tierra, cuando el rayo cae sobre la tierra o una estructura conectada a ella (por ejemplo pararrayos), aparece entonces una perturbación eléctrica y un aumento del potencial de tierra.

Sobretensión de origen electroestático

Una descarga electroestática a un equipo sensible puede con pocos volt destruir circuitos integrados. El ser humano se carga estáticamente con facilidad, con el rose del calzado en el suelo o de la misma ropa al caminar.

Sobretensión de origen industrial

Son provocadas por la puesta en marcha o la detención de grandes equipos eléctricos industriales:

• Marcha de motores o transformadores
• Balastos para el alumbrado público
• Conmutación de redes de alimentación
• Rebote de puesta en marcha en un circuito inductivo
• Corte por fusible o del disyuntor de grandes cargas

Estos fenómenos pueden generar sobretensiones transitorias de varios miles de volt, con tiempos de subida del orden de microsegundos.

Selección de un descargador de sobretensión transitoria

La selección se realiza en base a un cálculo de los riesgos, y ya que algunos de estos son impredecibles (como los rayos), la protección no es 100% efectiva.

Lo que hay que tener en cuenta para la selección de un descargador de sobretensión es:

• el número de días de rayos al año (nivel queráunico) según la zona a instalarlo
• la geometría de la instalación
• el entorno que circunda directamente a la instalación,
• la manera en que se distribuye la energía,
• el valor ($) del equipo que se desee proteger
• Up: Está determinada por la clase de aislamiento del equipo que se desea proteger

Selección del descargador

1- Cantidad de polos

Cantidad de polos a proteger dependiendo si la red es monofásica o trifásica.

En Argentina se utiliza la Red TT donde el conductor de neutro de la red está conectado a tierra y las masas de la instalación están conectadas a tierra, pero en un punto distinto al de la red.

2- Valores de corrientes – Iimp e Imax

Iimp es el valor máximo de cresta de la corriente que puede ser desviada por el aparato en  la forma 10/350 μs que corresponde al choque de un rayo directo.

Imax es el valor máximo de cresta de la corriente que puede ser desviada por el aparato en  la forma 8/20 μs que corresponde al choque de un rayo indirecto.

3-Nivel de protección Up:

Es el valor de tensión máximo instantáneo que permite el aparato cuando desvía la corriente de choque hacia tierra.
Up no debe ser más alta que valor de tensión tolerada por el equipo a proteger.

Equipos electrónicos	Electrodomésticos	Equipos industriales	Medidores de energía
1,5kV (1500V)	2,3kV (2500V)	4kV (4000V)	6kV (6000V)

4-Tensión máxima de servicio Uc:

Es el valor de tensión al cual el limitador de sobretensión puede estar conectado de forma permanente. Esta tensión debe tener en cuenta el valor de tensión nominal de la red Un, así como las posibles variaciones eventuales de dicha tensión.

Protección del descargador:

Todos los protectores contra sobretensiones están equipados con térmicos integrado, pero se debe conectar aguas arriba una protección contra cortocircuito.

Vida útil:

La vida útil esta por convención un solo impacto a la corriente máxima de descarga o en 20 impactos a un tercio de dicha corriente.

Conexionado:

Los descargadores de sobretensión transitoria se conectan entre la o las fases y la tierra.
Existen 3 clases de descargadores, en la siguiente imagen se muestran los 3 conexionados:

Importante – Sistema de puesta a tierra:

Una alta impedancia hacia tierra introduce una caída de tensión importante en serie con la tensión residual del descargador. Cuanto menor sea la impedancia hacia tierra menor será la tensión residual total en la carga que se desea proteger. El sistema de puesta a tierra y sus conexiones deben lograr una configuración equipotencial para evitar una protección proclive a fallos e ineficiente.