Las sobretensiones son una de las amenazas más subestimadas en los sistemas eléctricos. Una sobretensión repentina, ya sea causada por un rayo, un cambio de red o incluso un equipo interno, puede degradar el aislamiento, disparar disyuntores o destruir dispositivos sensibles en un instante. Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) monofásico es la primera línea de defensa. Desvía el exceso de energía a tierra y garantiza que el voltaje que llega a su equipo se mantenga dentro de límites seguros.
Para los ingenieros eléctricos y especialistas en adquisiciones, el desafío no es si utilizar un SPD monofásico, sino cómo elegir el correcto. Esta guía proporciona un enfoque claro, técnico y práctico que combina estándares internacionales, mejores prácticas de ingeniería y experiencia del mundo real.
Se instala un dispositivo de protección contra sobretensiones monofásico en sistemas de CA monofásicos de 230/240 V para proteger contra sobretensiones transitorias. Funciona permaneciendo pasivo bajo voltaje normal, pero tan pronto como se produce una sobretensión, se convierte en una ruta de baja impedancia y redirige la sobrecorriente a tierra.
Los dispositivos de protección monofásicos se aplican ampliamente en tableros de distribución residencial, edificios comerciales, sistemas solares fotovoltaicos y paneles de control industrial. En cada caso, extienden la vida útil de los equipos, reducen el tiempo de inactividad y cumplen con los requisitos de seguridad modernos.
La selección de un dispositivo de protección contra sobretensiones monofásico debe estar alineado con los estándares internacionales, principalmente CEI 61643-11 y CEI 61643-12. Estos definen las formas de onda de prueba, la clasificación y las pautas de instalación:
SPD tipo 1: Probado con forma de onda de 10/350 µs, diseñado para soportar corrientes directas de rayo. Instalado en la entrada de servicio donde haya líneas aéreas o sistemas de protección contra rayos.
SPD tipo 2: Probado con forma de onda de 8/20 µs, protege contra sobretensiones de conmutación y rayos indirectos. Normalmente se instala en paneles de distribución.
SPD tipo 3: Instalado cerca de cargas sensibles, garantiza una tensión residual muy baja (Up). Utilizado como última etapa de protección.
Si desea profundizar en la clasificación detallada de los SPD y cómo se define cada tipo en estándares y aplicaciones prácticas, puede explorar nuestro artículo dedicado aquí: Clasificación de SPD.
Al comparar diferentes SPD monofásicos, varios parámetros son críticos para una selección adecuada:
Uc (voltaje máximo de funcionamiento continuo): El voltaje RMS máximo que el dispositivo puede manejar sin degradación. Para sistemas de 230/240 V, el valor estándar es 275 V CA entre línea y neutro.
Arriba (nivel de protección de voltaje): El voltaje fijado durante una sobretensión. La electrónica sensible requiere hasta menos de 1,5–2,5 kV.
En (corriente de descarga nominal): La corriente que el SPD puede descargar repetidamente sin fallar. Un buen SPD monofásico debe manejar al menos 20 kA (8/20 µs).
Imax (corriente de descarga máxima): La corriente máxima que el SPD puede soportar en un solo evento, normalmente 40 kA o más.
Iimp (corriente de impulso): Específico para SPD Tipo 1, probado con forma de onda de 10/350 µs. Los valores comienzan en 12,5 kA; se recomiendan 25 kA en áreas de alto riesgo.
Tiempo de respuesta: Los SPD actúan en nanosegundos. Cuanto más rápida sea la reacción, mejor será la protección de los componentes electrónicos sensibles.
Estos parámetros siempre deben coincidir con el nivel de exposición del sistema, el tipo de conexión a tierra y la categoría de aislamiento del equipo.
El tipo de puesta a tierra muchas veces se pasa por alto, pero es uno de los factores más decisivos a la hora de elegir un Dispositivo de Protección contra Sobretensiones Monofásico.
Sistemas TT: Requiere SPD 1P+N (también llamado 1+1). Esta configuración utiliza protección MOV entre línea y neutro, además de un explosor o elemento dedicado entre neutro y PE. Garantiza una descarga controlada a tierra, lo cual es vital en TT, donde el potencial neutro puede aumentar durante las fallas.
Sistemas TN-S o TN-C-S: Puede utilizar 1P o 1P+N dependiendo del diseño del cuadro de distribución. Se deben proteger tanto las rutas de línea a neutro como las de línea a tierra.
Sistemas TN-C: Generalmente se aplican SPD 1P o 2P dependiendo de si el conductor PEN es accesible.
Para todos los sistemas, las reglas de cableado siguen siendo las mismas: mantener la conexión a tierra del SPD lo más corta posible, idealmente menos de 0,5 m. Los cables largos aumentan la inductancia y, por lo tanto, aumentan el voltaje residual que verá el dispositivo protegido.
Este es el corazón del proceso de toma de decisiones. Muchos ingenieros y compradores buscan específicamente cómo elegir un SPD monofásico, por lo que esta sección proporciona una hoja de ruta práctica y detallada:
Determinar si el edificio cuenta con un sistema externo de protección contra rayos (SLP) o se alimenta mediante líneas aéreas. En caso afirmativo, es obligatorio un SPD Tipo 1 en la entrada de servicio. Para suministros subterráneos en zonas de bajo riesgo, un tipo 2 de alta capacidad puede ser suficiente.
Comprueba si tu instalación es TT, TN-S, TN-C-S o TN-C. Esto determina si necesita un SPD 1P, un SPD 1P+N o un SPD 2P. Seleccionar una configuración de cableado incorrecta puede hacer que el SPD sea ineficaz.
En la entrada de servicio: SPD Tipo 1 o Tipo 1+2 combinado.
En cuadros de distribución: Tipo 2, con In ≥ 20 kA e Imax ≥ 40 kA.
En cargas sensibles: Tipo 3, para reducir por debajo la resistencia al aislamiento de los dispositivos electrónicos.
Haga coincidir las clasificaciones del SPD con su sistema:
Uc: 275V AC para sistemas de 230/240V.
Arriba: Debe ser inferior a la categoría de aislamiento del equipo (IEC 60664: Cat II ≈ 2,5 kV, Cat III ≈ 4 kV).
In/Imax/Iimp: Según nivel de instalación y zona de riesgo.
Los SPD deben trabajar juntos. El dispositivo aguas arriba debe absorber energía sin pasar voltaje destructivo aguas abajo, mientras que el SPD aguas abajo ajusta la protección. Mantenga al menos 10 metros entre dispositivos o inserte una inductancia de desacoplamiento para garantizar un intercambio de energía adecuado.
Cada SPD requiere protección de respaldo. A menos que el SPD incluya un fusible integrado, instale un MCB o un fusible en serie. Esto evita eventos de cortocircuito cuando el SPD llega al final de su vida útil.
Los SPD se degradan con el tiempo. Elige modelos con:
Ventanas de indicación de estado que muestran condiciones verde/roja.
Contactos de señalización remota para monitorización en sistemas de control.
Módulos enchufables reemplazables, por lo que el mantenimiento no requiere recableado.
Seguir este proceso paso a paso garantiza que su SPD monofásico no solo tenga la clasificación correcta, sino que también esté correctamente instalado y mantenido para una confiabilidad a largo plazo.
Incluso los mejores dispositivos de protección monofásicos fallarán si se instalan incorrectamente. Siga estos principios de ingeniería:
Mantenga los cables cortos y directos, a menos de 0,5 m.
Separe los cables de alimentación y de señal para evitar sobretensiones de acoplamiento.
No junte los cables del SPD con circuitos protegidos.
Conecte siempre la tierra del SPD a la barra de conexión equipotencial más cercana.
Respetar las distancias de coordinación entre las distintas etapas del SPD.
Los errores comunes incluyen instalar solo una etapa, olvidar la protección N-PE en sistemas TT o sobredimensionar los SPD sin una necesidad real. Cada uno de estos reduce la eficiencia de la protección y aumenta los costos sin beneficio.
Aplicaciones residenciales: Un SPD tipo 2 (En 20 kA, Imax 40 kA, Up < 1,5 kV) instalado en el cuadro de distribución principal protege los aparatos electrónicos del hogar de las perturbaciones de la red.
Edificios Comerciales: Un SPD Tipo 1+2 en el tablero de distribución principal combinado con SPD Tipo 2 en los paneles de distribución del piso garantiza la continuidad del servicio.
Instalaciones Industriales: SPD Tipo 1 clasificados a 25 kA Iimp en la entrada de servicio, con SPD Tipo 2 coordinados en centros de control de motores y SPD Tipo 3 que protegen los PLC.
Sistemas solares fotovoltaicos: En el lado de CC, utilice SPD con clasificación fotovoltaica. En el lado de CA, un SPD monofásico tipo 2 en la salida del inversor protege tanto el inversor como la interfaz de red.
Elegir el dispositivo de protección contra sobretensiones monofásico adecuado requiere más que escanear una hoja de datos. Significa comprender su sistema, evaluar riesgos, aplicar estándares IEC y comparar parámetros cuidadosamente.
En la entrada proteger contra rayos con Tipo 1.
En la distribución, confíe en dispositivos robustos de tipo 2.
Para componentes electrónicos sensibles, agregue Tipo 3 en el punto de uso.
Respete siempre su sistema de puesta a tierra, prácticas de cableado y necesidades de mantenimiento.
Al aplicar estos principios, los ingenieros eléctricos y los profesionales de adquisiciones pueden garantizar que sus sistemas no solo cumplan con las normas, sino que también sean resilientes, rentables y estén preparados para el futuro.
#!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=16#!trpen#Optimized by #!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=15#!trpen#Acelerador de serafinita#!trpst#/trp-gettext#!trpen##!trpst#/trp-gettext#!trpen#
