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DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN
Los descargadores de sobretensión o SPD (Surge Protection Devices de Fin-
der) se conectan en instalaciones eléctricas con el fin de proteger personas
y equipos de las sobretensiones que pueden crearse en la línea eléctrica y
que pueden tener efectos desastrosos. Estas sobretensiones pueden ser de
origen atmosférico (rayos) o eléctrico debido a, por ejemplo: la apertura o
cierre de grandes cargas, cortocircuitos, o la conexión de condensadores
de gran tamaño con corrección del factor de potencia. Los SPD se pueden
interpretar cómo interruptores conectados en paralelo con la línea eléctri-
ca a proteger. A la tensión nominal (p. ej.: 230V), son como “interruptores
abiertos” que presentan en los bornes una elevada impedancia, teórica-
mente infinita. Pero, en presencia de una sobretensión pasa rápidamente
a valores muy bajos, teóricamente 0Ω para la tensión excesiva y superflua
que es cortocircuitada y derivada a tierra, protegiendo así la instalación y
sus componentes. Pasado el impulso de sobretensión, la impedancia au-
menta rápidamente y vuelven a ser como un interruptor abierto.
Figura 1: Función ideal de un SPD
Tecnologías SPD
Los descargadores pueden ser de distintas tecnologías; los tipos Finder en
particular están compuestos por varistores o vías de chispas (GDT).
Varistor: puede ser considerado como una resistencia variable que a ten-
sión nominal tiene un valor muy elevado, para pasar rápidamente a muy
bajo cuando aumenta la tensión, de forma que se convierte en un autén-
tico corto circuito para la sobretensión, derivando con rapidez la corrien-
te a tierra y manteniendo la tensión residual en sus bornes en valores no
dañinos y prácticamente constantes. El varistor está sometido a un dete-
rioro progresivo motivado por una pequeña corriente de fuga a tensión
nominal y el número de intervenciones efectuadas. En cada sobretensión
absorbida la corriente de fuga aumenta, provocando en el tiempo el fin de
vida del componente y que se aprecia en el cambio de color, de verde a
rojo, del indicador mecánico.
Vía de chispas (GDT) o Spark-gap: puede ser en aire o en gas; se consti-
tuye de dos electrodos entre los que, al manifestarse una sobretensión, se
ceba un arco voltaico que se extingue cuando la corriente baja por debajo
de unas decenas de amperios. El gas garantiza valores de tensión de des-
carga constantes, ya que la descarga sucede en una cápsula protegida, sin
influencias de presión, humedad o presencia de impurezas (como ocurriría
si aislara en aire), pero con el inconveniente de una reducción de la corrien-
te derivada, motivado por la evacuación del calor que tiene que garantizar
la cápsula. A veces el retraso con que puede suceder el cebado depende
del valor de la tensión necesaria para provocarlo, que crece con el escarpe
del frente de onda de la sobretensión. Por tanto, la tensión en bornes de
la vía de chispas (GDT) es variable, pero se garantiza con la “Tensión de
protección” U
p
declarada.
Componente Símbolo
Corriente
de fuga
Energía
disipada
Tiempo de
respuesta
Tensión/corriente
característica
Ideal
Vía de chispas
(GDT)
Varistor Muy baja Mediano Rápido
0 Alto Mediano
0 Alto Rápido
Figura 2: Características de los componentes utilizados en los SPD.
Categorías de instalación
En la elección del SPD es importante tener en consideración el impulso
de tensión tolerado por los instrumentos a proteger. Esto, a su vez, está
relacionado con la categoría de instalación (Categoría de sobretensión).
Este nivel está establecido por la Norma IEC 60664-1, que, para una
instalación de 230/400V, prescribe:
- Categoría de instalación (o de sobretensión) I: 1.5 kV para aparatos
“particularmente sensibles” (por ejemplo aparatos electrónicos como PC
o TV);
- Categoría de instalación II: 2.5 kV para aparatos de uso diario con
tolerancia de impulsos “normal” (por ejemplo: electrodomésticos);
- Categoría de instalación III: 4kV para aparatos que forman parte de la
instalación fija (por ejemplo: cuadros de distribución, interruptores, bases
de conexiones);
- Categoría de instalación IV: 6kV para aparatos conectados aguas arriba
del cuadro de distribución (por ejemplo: contadores de energía).
División de zonas ambientales y métodos de instalación
Las normas definen las zonas de Protección con LPZ + un número apropiado:
LPZ0A: Área externa en la que es posible un impacto directo y por ello
totalmente expuesta a los campos electromagnéticos inducidos.
LPZ0B: Área externa protegida del impacto directo por pararrayos, pero
queda totalmente expuesta a los campos electromagnéticos
inducidos.
LPZ1: Área en el interior de un edificio y por ello protegida del impacto
directo. El campo electromagnético será atenuado en función del
grado de blindaje. Esta zona debe ser protegida por un SPD tipo 1
en el confín con la zona LPZ0A o 0B.
LPZ2: Área, típicamente una habitación, en la que la sobretensión ya ha
sido limitada por un SPD instalado aguas arriba. Esta zona tiene
que ser protegida por un SPD tipo 2 en el límite con la zona LPZ1.
LPZ3: Área en el interior de una habitación (instalación de una toma
de tensión o el interior de un armario metálico) en el que la
sobretensión ya ha sido limitada por un SPD colocado aguas
arriba.
Esta zona tiene que ser protegida por un SPD tipo 3 en el límite con la zona
LPZ2. En la figura 3 (no vinculante) se aprecia como el paso de una zona de
protección a la siguiente se realiza mediante un SPD. Los Tipo 1 se tienen
que instalar en la acometida de la línea al edificio. Como opción se pueden
utilizar SPD de tipo combinado. El hilo conductor a tierra tiene que tener
una sección mínima de 6mm
2
para SPD de Tipo 1, 4mm
2
para SPD de Tipo
2 y 1.5mm
2
para SPD de Tipo 3 (si el edificio está dotado con pararrayos ver
IEC81-10/4 para la dimensión del conductor).
CATEGORÍAS DE INSTALACIÓN
(TENSIÓN A IMPULSO SOPORTADA)
LPZ
SPD tipo 1
SPD tipo 2
SPD tipo 3
LPZ0
LPZ1
LPZ2
LPZ3
IV
(6kV)
III
(4kV)
II
(2.5kV)
I
(1.5kV)
P. ej. aparatos electróni-
cos como PC o TV
P. ej. electrodomésticos
P. ej. cuadros
de distribución,
interruptores,
bases de conexiones
P. ej. contadores
de energía
Figura 3: Relación entre Zonas de Protección, Categorías de instalación y tipos
de SPD
XI-2017, www.findernet.com
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SERIE
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SERIE 7P
Protectores contra sobretensiones (SPD)