La guía definitiva para dispositivos de protección contra sobretensiones

La electricidad siempre ha sido un invento reconocido por facilitar las tareas de la vida diaria, además de ser un invento que también posee riesgos que amenazan la vida, es por eso que todo sistema eléctrico está compuesto por varios componentes para regular y salvaguardar los flujos eléctricos. .

Los dispositivos de protección contra sobretensiones son un dispositivo que protege el sistema eléctrico de errores naturales o provocados por el hombre. 

Ahora, si alguien es nuevo en el tema de los dispositivos de protección contra sobretensiones, aquí hay un tema detallado sobre ellos y otros datos necesarios que uno debe saber.

¿Qué es un dispositivo de protección contra sobretensiones? 

Dispositivos de protección, o en forma abreviada, SPD, son dispositivos electrónicos especiales e importantes que se utilizan para proteger la instalación eléctrica, que consiste en la unidad de consumo, el cableado de sobretensiones eléctricas que se conocen como sobretensiones transitorias.

El flujo eléctrico no es constante. Hay momentos en que pueden ocurrir obstáculos menores y causar un derroche de sobretensiones eléctricas que pueden causar daños temporales, permanentes o incluso peores al sistema eléctrico. Para evitar tales casos, los dispositivos de protección contra sobretensiones se montan en todos los sistemas eléctricos domésticos e industriales.

Además, los dispositivos electrónicos sensibles como ordenadores portátiles, televisores, lavadoras y circuitos de seguridad como sistemas de detección de incendios y alumbrado de emergencia están protegidos por SPD cuando están conectados a la instalación. Las sobretensiones transitorias tienen el potencial de dañar equipos con circuitos electrónicos delicados.

¿Qué son las sobretensiones transitorias?

Las sobretensiones transitorias son sobretensiones eléctricas de corta duración causadas por la liberación inesperada de energía previamente almacenada o producida artificialmente. Hay dos tipos de sobretensiones transitorias: naturales y provocadas por el hombre.

¿Cómo ocurren las sobretensiones transitorias?

Los transitorios artificiales son causados ​​por la conmutación de motores y transformadores, así como por ciertos tipos de iluminación. Anteriormente, esto no ha sido un problema en las instalaciones domésticas. Aún así, con la introducción de nuevas tecnologías, como la carga de vehículos eléctricos, las bombas de calor de fuente de aire/tierra y las lavadoras de velocidad controlada, las instalaciones están cambiando, lo que hace que sea mucho más probable que ocurran transitorios.

Con mayor frecuencia, las sobretensiones transitorias naturales son el resultado de la caída directa de un rayo en las líneas eléctricas aéreas o telefónicas cercanas, lo que hace que la sobretensión transitoria se mueva a lo largo de las líneas y cause daños graves a la instalación eléctrica y al equipo relacionado.

Los daños causados ​​por sobretensiones transitorias se clasifican en interrupciones, degradación, daño y tiempo de inactividad.

• Las interrupciones producen poco daño físico pero interrumpen los sistemas electrónicos, causando pérdida de datos, corrupción de software, fallas/bloqueos del sistema y disparos falsos.
• degradación es el deterioro progresivo de los componentes causado por sobretensiones transitorias de bajo nivel a largo plazo, lo que reduce la vida útil de los componentes y los hace susceptibles a fallas prematuras.
• Dañar aparece como tableros de circuitos quemados como resultado del sobrecalentamiento, fallas en el aislamiento y los consiguientes efectos secundarios. El daño también puede ser el resultado de una operación incorrecta o un cortocircuito provocado por una sobretensión transitoria.
• Tiempo de Recuperación es cualquier interrupción del trabajo o de las actividades que resulte en pérdida de ingresos y mayores gastos.

Según la versión más reciente de la Normativas de cableado IET, BS 7671:2018, se debe proporcionar protección contra sobrevoltaje transitorio en situaciones en las que el sobrevoltaje podría resultar en:

• causar un gran daño o la muerte de una persona.
• Causar una interrupción de los servicios públicos o dañar el patrimonio cultural.
• Provocar la paralización de la actividad empresarial o industrial.
• Impactar a un gran número de personas que se encuentran cerca.

¿Cómo funcionan los dispositivos protectores contra sobretensiones? 

En pocas palabras, un SPD limita el voltaje transitorio y dirige la corriente de regreso a su fuente o tierra cuando surge un voltaje transitorio en el circuito protegido.

Comprender completamente el mecanismo preciso subyacente a los dispositivos protectores contra sobretensiones. Aquí hay una explicación detallada de cómo funcionan los dispositivos protectores contra sobretensiones:

• La corriente eléctrica del tomacorriente viaja a través de un protector contra sobretensiones convencional a una serie de dispositivos eléctricos y electrónicos enchufados en la regleta. El protector contra sobretensiones dirige cualquier exceso de energía al cable de conexión a tierra del tomacorriente en caso de que el voltaje del tomacorriente suba, aumente o aumente por encima del nivel aceptable.
• El voltaje adicional es desviado por una parte conocida como varistor de óxido de metal (MOV) en la forma más popular de protector contra sobretensiones. Similar a una válvula sensible a la presión, el MOV funciona. El MOV reduce la resistencia cuando nota niveles de alto voltaje. La resistencia aumenta cuando los niveles de voltaje son demasiado bajos. Se activará automáticamente para redirigir el voltaje adicional. Tres componentes conforman el MOV: dos semiconductores que conectan las líneas de tierra y energía a la pieza central de material de óxido de metal.
• Estos semiconductores exhiben una resistencia variable dependiente del voltaje. Los electrones en los semiconductores fluyen de tal manera que proporcionan una resistencia extremadamente alta cuando el voltaje cae por debajo de un umbral particular. El comportamiento de los electrones cambia cuando el voltaje es más alto, lo que lleva a una resistencia considerablemente reducida. Un MOV está inactivo con el voltaje adecuado. Un MOV puede conducir muchas corrientes para eliminar el exceso de voltaje cuando el voltaje es demasiado alto.
• La resistencia del MOV aumenta una vez más tan pronto como el exceso de corriente se cambia al MOV ya tierra, lo que hace que el voltaje en la línea directa vuelva a la normalidad. Esto permite que el protector contra sobretensiones continúe alimentando cualquier máquina conectada mientras que el MOV simplemente redirige la sobretensión.

Los diferentes tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones

Hay varios tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones, y dado que cada uno está diseñado para un propósito distinto, es importante comprender las variedades. Equipo de protección contra sobretensiones en su mayoría viene en tres variedades diferentes. Estos son lo que son:

• Dispositivo protector contra sobretensiones tipo 1 (SPD)

En la ubicación del suministro de energía eléctrica, se fija un SPD Tipo 1 en el lado de la línea de la entrada de servicio principal. Este tipo se utiliza para aplicaciones al aire libre y tiene una onda de corriente que dura 10/350 segundos.

Protege contra sobretensiones externas provocadas por rayos o la conmutación de bancos de condensadores de servicios públicos. Se considera como la primera línea de protección de la casa u oficina.

• Dispositivo protector contra sobretensiones tipo 2 (SPD)

Para eliminar todo el sobrevoltaje de los circuitos de suministro que es poco probable que sean alcanzados directamente por un rayo, el SPD Tipo 2 se coloca en el lado de la carga de la entrada de servicio principal. Una onda de corriente de 8/20 s sirve como característica definitoria de este tipo.

Su trabajo principal es proteger las placas basadas en Mp/Mc y los dispositivos delicados al limitar el voltaje transitorio. Las aplicaciones en los negocios y la industria lo utilizan.

• Dispositivo protector contra sobretensiones tipo 3 (SPD)

Para proteger al usuario final de sobretensiones, se emplean dispositivos SPD tipo 3. Podrían añadirse a redes de alimentación que ya dispongan de SDP tipo uno y 2. Las ondas de tensión (1.2/50 s) y las ondas de corriente (8/20 s) forman el SPD Tipo-3.

Su objetivo principal es restringir las sobretensiones de bajo nivel que podrían dañar los delicados circuitos electrónicos en televisores, computadoras y otros aparatos eléctricos. Los protectores contra sobretensiones de regletas se consideran la última línea de defensa en una red que protege contra sobretensiones.

Aparte de los tres tipos principales, hay dos tipos más de SPD que uno debe conocer, Tipo 4 y Tipo 5.

• Dispositivo protector contra sobretensiones tipo 4 (SPD)

Los dispositivos del SPD tipo 4 se consideran componentes SPD. Por lo general, uno o más componentes de Tipo 5 se ensamblan para formar SPD de componentes. Los SPD tipo 4 deben incorporarse a otros sistemas porque no están diseñados para uso independiente.

Estos protegen servomotores, PLC y otros equipos utilizados en aplicaciones industriales. También se conocen como módulos de protección contra sobretensiones.

• Dispositivo protector contra sobretensiones tipo 5 (SPD)

Los supresores de sobretensiones de componentes discretos, o dispositivos SPD tipo 5, pueden instalarse en una placa de circuito impreso, conectarse mediante cables u ofrecerse dentro de una caja con hardware de montaje y terminaciones de cableado. Estos dispositivos incluyen MOV.

Aplicaciones de los dispositivos de protección contra sobretensiones

La estructura del sistema eléctrico de casi todos los hogares e industrias debe incluir dispositivos de protección contra sobretensiones. Aquí hay algunos ejemplos del mundo real de aplicaciones de dispositivos de protección contra sobretensiones para ayudar a todos a comprender cómo se pueden usar en varios entornos. 

Industrial

Los dispositivos industriales de protección contra sobretensiones protegen las máquinas. Estos dispositivos pueden proteger la maquinaria y los sistemas en las fábricas y otros entornos industriales, incluidos los circuitos de enclavamiento de seguridad, los sistemas de control y las telecomunicaciones. Los dispositivos para la prevención de sobretensiones industriales se montan comúnmente en un riel DIN en un panel.

Comercial

La prevención de sobretensiones industriales y comerciales son similares en muchos aspectos. Los dispositivos de protección, sin embargo, se colocan con frecuencia en los sistemas de gestión de edificios para oficinas y fines comerciales. Los sistemas y herramientas, incluidos los ascensores, los centros de datos, la iluminación de emergencia, la informática y otros sistemas electrónicos y de control, pueden entrar en esta categoría.

Nacional

En comparación con sus equivalentes industriales y comerciales, los dispositivos domésticos de prevención de sobretensiones a menudo son más adecuados para aplicaciones de menor potencia. Para conectar electrodomésticos y equipos electrónicos, los dispositivos residenciales se pueden instalar en unidades de consumo, paneles de control eléctrico o regletas de enchufes protegidos contra sobretensiones. La prevención de sobretensiones para electrodomésticos puede reducir los riesgos de seguridad de los voltajes transitorios y las sobretensiones eléctricas y ofrecer tranquilidad.

¿Por qué necesitamos dispositivos de protección contra sobretensiones? 

Todos los hogares y empresas necesitan dispositivos de protección contra sobretensiones para salvaguardar la seguridad de los equipos eléctricos. Estos dispositivos son cruciales por razones de seguridad además de ayudar a evitar la pérdida o el daño de equipos eléctricos delicados.

A continuación se presentan algunas de las principales razones de las subidas de tensión:

• Líneas eléctricas caídas
• Tormentas eléctricas
• cableado defectuoso o dañado
• Al suministrar electricidad, la empresa de servicios públicos provoca sobretensiones.
• Apagar y encender rápidamente los divorcios eléctricos de alta potencia

La protección eléctrica también es aconsejada y recomendada en áreas industriales por varios reglamentos, como los estándares IET 18th edition. Las sobretensiones y los transitorios de tensión pueden suponer un grave riesgo para las personas y los equipos.

Conocer los riesgos relacionados con los picos de voltaje o las sobretensiones permitirá que cualquier persona aprecie el valor de la prevención de sobretensiones. Aunque estos sucesos solo duran unos pocos nanosegundos o microsegundos, la tensión que ejercen sobre los equipos eléctricos puede ser extremadamente fuerte.

Aquí hay algunos beneficios de los dispositivos de protección contra sobretensiones que deberían explicar aún más la importancia de los dispositivos: 

• Proteger cualquier área de peligros potenciales con dispositivos de protección contra sobretensiones es una opción rentable. Es fácil proteger cualquier propiedad con una instalación simple.
• Los dispositivos de protección contra sobretensiones pueden alargar la vida útil de cualquier equipo y aparato eléctrico al evitar que se quemen.
• Los dispositivos de protección contra sobretensiones pueden proteger los electrodomésticos, los sistemas HVAC y más porque controlan el voltaje excesivo. Como resultado, la cantidad de llamadas de mantenimiento que se realizan disminuirá.

¿Cómo elegir el dispositivo de protección contra sobretensiones ideal? 

Conociendo el valor de un dispositivo de protección contra sobretensiones, el siguiente paso probablemente sea obtener el protector contra sobretensiones adecuado para cualquier equipo eléctrico. Sin embargo, muchos tipos diferentes de dispositivos de protección contra sobretensiones están disponibles en el mercado, y todos tienen modelos y tamaños únicos diseñados para ciertos usos. 

Considere los siguientes consejos para elegir el dispositivo de protección contra sobretensiones adecuado más fácil en lugar de reflexionar sobre cuál se adapta a las necesidades.

• La proximidad de la estructura a los rayos.
• El valor y la sensibilidad del equipo exigen protección
• El tipo de maquinaria utilizada.
• La ubicación del equipo
• La cantidad de exposición de la instalación.

Una vez que las personas tengan las respuestas a estas consultas, deberían poder identificar correctamente las demandas y elegir un dispositivo de protección contra sobretensiones que las satisfaga. 

A continuación, después de elegir el dispositivo de protección contra sobretensiones ideal, verifique si tiene los siguientes aspectos para asegurarse de que el dispositivo sea auténtico o no.

• Tiene el número apropiado de salidas o puertos.
• Que sea un protector contra sobretensiones transitorias y que tenga el sello UL.
• Compruebe el índice de absorción de energía y el voltaje de sujeción.
• Trate de encontrar una garantía.
• Asegúrese de que tenga una luz indicadora.
• Cualquier protector contra sobretensiones que se compre debe estar certificado por UL y cumplir con un mínimo de 1,449 requisitos. Para ser referido como un "protector contra sobretensiones de voltaje transitorio", esto es necesario.
• Asegúrate de leer voltaje reprimido y índice de absorción de energía. Primero, el protector contra sobretensiones debe soportar al menos 600 a 700 julios de energía antes de fallar. El voltaje que activa el MOV se conoce como voltaje de sujeción. Lo ideal es que sea de 400 voltios o menos.

Los puntos mencionados anteriormente prepararán a cualquier persona para comprar después de confirmar que el SPD realmente posee los atributos mencionados anteriormente. 

Opciones comunes de dispositivos de protección contra sobretensiones

Al elegir un protector contra sobretensiones, es fundamental conocer las opciones disponibles, ya que hay muchos tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones. Los tipos de equipos comunes de prevención de sobretensiones incluyen:

• Zócalos de protección contra sobretensiones

Son dispositivos de protección contra sobretensiones integrados en tomas o regletas de tomas múltiples. Se aplican con frecuencia en entornos domésticos.

• Enchufes de protección contra sobretensiones

A menudo, estos son adaptadores enchufables o conectores de alimentación que se conectan a tomas de corriente y tienen protección contra sobretensiones incorporada en el dispositivo.

• Dispositivos de protección contra sobretensiones telefónicas

Estos sirven como adaptadores para la conexión RJ11 o RJ12 enlazada y proporcionan protección contra sobretensiones integrada.

¿Cuánto cuestan los dispositivos de protección contra sobretensiones?

Conociendo la importancia de los dispositivos de protección contra sobretensiones, uno podría asumir rápidamente que pueden ser bastante costosos. Pero contrariamente a las expectativas, los dispositivos de protección contra sobretensiones son menos costosos de lo que cualquiera podría esperar.

El equipo de protección contra sobretensiones generalmente cuesta entre $ 70 y $ 300. Esto significa que un sistema de gama alta puede costar $300 o más, mientras que un sistema económico puede costar solo alrededor de $70.

Sin embargo, el precio estimado proporcionado es solo para el dispositivo de protección contra sobretensiones. Junto con los cargos de instalación, el precio puede ser un poco más caro según el sistema eléctrico y el electricista, y los demás componentes esenciales necesarios para instalar los SPD.

¿Cómo instalar un dispositivo de protección contra sobretensiones? 

El equipo de protección contra sobretensiones está diseñado para proporcionar el más alto nivel de seguridad para cualquier equipo eléctrico. La mejor opción es seguir la guía de instalación paso a paso que se proporciona a continuación para garantizar que el dispositivo de protección contra sobretensiones esté instalado correctamente y realice su función sin problemas.

En la fuente de alimentación del inmueble se deberá instalar protección contra sobretensiones (tipo 1 o tipo 2). Este puede instalarse dentro de la unidad de consumo de corriente, alimentado desde la misma e instalado en su envolvente, o alimentado desde las colas de alimentación e instalado en su envolvente.

Después del interruptor principal, pero antes de cualquier RCD, deben instalarse dispositivos de protección contra sobretensiones y un fusible o disyuntor apropiado debe protegerlos.

Coordinación de Protectores

Numerosas instituciones requieren múltiples medidas de protección. Al hacerlo, se logra una mayor capacidad de descarga mientras se garantiza una tensión residual reducida.

Se debe mantener una distancia mínima de 10 m entre los dispositivos de protección para lograr la actuación coordinada de las etapas de protección basadas en diversas tecnologías. Como resultado, la mayor parte de la energía se libera al activar P1, la fase inicial de protección. El segundo paso (P2) reducirá entonces la tensión residual en la salida del primer dispositivo de protección.

Se debe emplear un dispositivo de protección combinado o se deben instalar bobinas de desacoplamiento para replicar el espacio libre del cable en paneles donde las dos etapas de protección están ubicadas centralmente y no hay un espacio libre de 10 m.

Cableado de conexión

La longitud y el tipo de cableado son fundamentales para que el dispositivo reciba la menor cantidad de electricidad posible. La eficiencia de la protección contra sobretensiones disminuye a medida que los cables de alimentación al dispositivo de protección se hacen más largos. Estos conductores deben ser lo más cortos posible para la mejor protección. La eficiencia de un cable en V puede disminuir este efecto en el dispositivo de entrada y salida.

En cuanto al recorrido de la corriente, la longitud total de los conductores debe estar entre 0.5 y 1 metro.

EN VIVO + CPC = <0.5M (Máx. 1M)

NEUTRO + CPC = <0.5 M (máx. 1 M)

Para eliminar aún más los transitorios más pequeños, la protección de tipo 3 debe colocarse cerca del equipo que protege si es necesaria para componentes electrónicos sensibles.

Fin de la vida útil del dispositivo de protección contra sobretensiones

El dispositivo de protección contra sobretensiones necesita una consideración especial con respecto al final de su vida útil. Cada vez que cae un rayo, sus partes envejecen.

El dispositivo interno de un dispositivo de protección contra sobretensiones lo desconecta del suministro cuando llega al final de su vida útil. El estado que requiere la sustitución del módulo correspondiente se muestra mediante un indicador fijo en el protector y retroalimentación de alerta.

• Indicación visual: Están disponibles modelos con visor para la señalización local del final de la vida útil del dispositivo de protección.
• Indicación remota: Los contactos secos se utilizan en modelos con indicación remota (IR) para señalar remotamente el final de la vida útil del protector.

El dispositivo de protección contra sobretensiones puede cortocircuitarse y destruirse si se exceden sus capacidades límite. Por lo tanto, el dispositivo de protección contra sobretensiones debe tener un dispositivo instalado en serie aguas arriba de él.

Fusibles de respaldo

Los dispositivos de protección contra sobretensiones se conectan en paralelo con la instalación a proteger aguas abajo de un disyuntor o fusible. Dependiendo del tamaño del fusible, puede ser necesario instalar un segundo elemento de desconexión, F2. En particular, cuando el calibre de F1 supera un valor específico, se requiere la instalación del elemento F2. La literatura técnica de cada protector especifica este valor, que varía para cada protección.

Consejos de seguridad a seguir

Los protectores contra sobretensiones protegen los dispositivos eléctricos de picos de voltaje accidentales que pueden dañar los dispositivos eléctricos y la persona que los usa. Entonces, naturalmente, cuando se trata de instalarlo, todos deben seguir algunos consejos de seguridad. Están:

• Nunca conecte un protector contra sobretensiones a un cable de extensión, una regleta u otro protector contra sobretensiones.
• Instale protectores contra sobretensiones en interiores en un área seca. Los acuarios no deben usarse con protectores contra sobretensiones.
• Verifique que el protector contra sobretensiones pueda soportar las demandas actuales de amperaje de los dispositivos conectados.
• Nunca exceda la clasificación eléctrica del protector contra sobretensiones.
• Si el protector contra sobretensiones viene con un cable de alimentación, manténgalo expuesto y desenrollado antes de usarlo.
• Examine el protector contra sobretensiones con regularidad para comprobar si hay indicadores de desgaste, como cables deshilachados o tomacorrientes dañados, y si se siente caliente al tacto.
• Los dispositivos eléctricos pueden sufrir la caída de un rayo u otras subidas de tensión. Elija los mejores protectores contra sobretensiones para cualquier hogar residencial para disminuir el riesgo de que las ráfagas de voltaje dañen los aparatos eléctricos, como televisores, equipos de sonido, computadoras y computadoras portátiles.

Conclusión

Los dispositivos de protección contra sobretensiones son imprescindibles en todos los hogares e industrias. Estos dispositivos aseguran que el sistema eléctrico y las personas cercanas estén a salvo de cualquier subida de tensión eléctrica sin precedentes. Con el dispositivo de protección contra sobretensiones apropiado, uno puede sentirse cómodo en el hogar, la oficina y en cualquier lugar. Si está buscando SPD para su negocio o venta al por mayor, puede visitar beny.com que le proporciona una gama de SPD duraderos que garantizan un rendimiento continuo durante mucho tiempo.