Protección contra sobretensiones transitorias en la red de alimentación eléctrica

Cuando los aparatos electrónicos como pantallas, reproductores de video o equipos de sonido presentan fallas diversas a los pocos años de uso, la razón puede estar ligada a los fenómenos presentes en la línea de alimentación.

Como primer punto, se debe entender qué es una sobretensión transitoria.
Es un fenómeno que se presenta en la red de alimentación eléctrica como un incremento de la tensión existente; el tiempo de duración así como su magnitud pueden ser distintos en cada una de las veces que se registra.
Si se comprenden bien las características, puedes diferenciar entre las sobretensiones transitorias y las variaciones de tensión, que son fenómenos totalmente distintos y se corrigen de modo diferente. Sin embargo, en un sistema eléctrico puede darse el caso que se tengan ambos fenómenos, por lo que es necesario realizar un estudio más profundo para determinar cuál de los dos es el más crítico y corregirlo, para evitar las pérdidas de operación o daño en equipo.
La sobretensión transitoria tiene diferentes fuentes de generación y pueden llegar a ser tan simples como encender una computadora, conectar un cargador de teléfono celular o incluso el encendido electrónico de una estufa; como vez la generación del fenómeno se da dentro de las casas-habitación en acciones cotidianas, estas sobretensiones son de baja magnitud pero al fin y al cabo repercuten en los demás equipos conectados al sistema eléctrico. Los casos más severos se dan de manera externa; un caso frecuente es cuando existe un local dedicado a la soldadura o bien un pequeño taller de fabricación, a lado de la vivienda; dentro de estos locales es común la operación de motores bifásicos o trifásicos que al arranque y posterior estabilización de la operación producen los fenómenos de sobretensión, entre otros.
Estas distorsiones de la energía eléctrica, ya sean grandes o pequeñas, son enviadas directamente a las líneas de alimentación principal. Un dato interesante es que el sistema de puesta a tierra puede ayudar en la mitigación del fenómeno, pero no es suficiente para la protección de los equipos conectados.Cuando los aparatos electrónicos como pantallas, reproductores de video o equipos de sonido presentan fallas diversas a los pocos años de uso, la razón puede estar ligada a los fenómenos presentes en la línea de alimentación.

Como primer punto, se debe entender qué es una sobretensión transitoria.
Es un fenómeno que se presenta en la red de alimentación eléctrica como un incremento de la tensión existente; el tiempo de duración así como su magnitud pueden ser distintos en cada una de las veces que se registra.
Si se comprenden bien las características, puedes diferenciar entre las sobretensiones transitorias y las variaciones de tensión, que son fenómenos totalmente distintos y se corrigen de modo diferente. Sin embargo, en un sistema eléctrico puede darse el caso que se tengan ambos fenómenos, por lo que es necesario realizar un estudio más profundo para determinar cuál de los dos es el más crítico y corregirlo, para evitar las pérdidas de operación o daño en equipo.
La sobretensión transitoria tiene diferentes fuentes de generación y pueden llegar a ser tan simples como encender una computadora, conectar un cargador de teléfono celular o incluso el encendido electrónico de una estufa; como vez la generación del fenómeno se da dentro de las casas-habitación en acciones cotidianas, estas sobretensiones son de baja magnitud pero al fin y al cabo repercuten en los demás equipos conectados al sistema eléctrico. Los casos más severos se dan de manera externa; un caso frecuente es cuando existe un local dedicado a la soldadura o bien un pequeño taller de fabricación, a lado de la vivienda; dentro de estos locales es común la operación de motores bifásicos o trifásicos que al arranque y posterior estabilización de la operación producen los fenómenos de sobretensión, entre otros.
Estas distorsiones de la energía eléctrica, ya sean grandes o pequeñas, son enviadas directamente a las líneas de alimentación principal. Un dato interesante es que el sistema de puesta a tierra puede ayudar en la mitigación del fenómeno, pero no es suficiente para la protección de los equipos conectados.

Al proyectar una instalación eléctrica, normalmente, nos preocupamos de seleccionar los dispositivos adecuados de protección, considerando sólo la aparición de posibles defectos al interior del sistema, tales como sobrecargas y cortocircuitos.

Debemos recordar que nuestras instalaciones pertenecen o se asocian a un sistema de distribución público, condición que evidentemente significa que si por alguna causa se produce una sobretensión en la red de la empresa conce-sionaria, ésta podría evidentemente dañar los equipos eléctricos de nuestra instalación interior.

Podríamos considerar que nuestras instalaciones eléctricas pueden ver comprometida su integridad debido a dos tipos de anormalidades: una de origen interno y la otra de origen externo. En la primera, podemos encontrar, por ejemplo, las sobrecargas, cortocircuitos y defectos de aislamiento, mientras que en la segunda se ubican, en general, las sobretensiones.

Las causas de las sobreten-siones de origen externo son variadas, siendo una de ellas las debidas al impacto de un rayo en la red de distribución de la empresa eléctrica del sector.

Se considera que la corriente de rayo y sus efectos pueden alcanzar la instalación por tres métodos de acceso: • Por todas las líneas eléctricas entrando o saliendo del edificio. • Por el suelo a raíz de su subida de potencial.

• Por todos los cierres conductores y redes internas que pueden ser la sede de tensiones inducidas bajo el efecto del campo magnético generado por la corriente de rayo.

El principio de la protección contra los efectos indirectos del rayo consiste en impedir que la energía perturbadora, o incluso destructiva, pueda alcanzar los aparatos y equipos.

Principio de protección La tensión de impulso Uimp, debida al rayo, corre el riesgo de propagarse en una instalación con sus efectos destructivos. El limitador de sobretensión va entonces a comportarse como un verdadero cortocircuito para la mayor parte de la energía sobre la red equi-potencial. Para tener eficacia, el limitador de sobretensión debe ser conectado con los conductores más cortos posible.

Se recomienda que la longitud total del circuito limitador de sobretensión no exceda de 0,5 metros.

En teoría, en un choque de rayo, la tensión Ut aplicada al receptor es igual a la tensión de protección Up del limitador de sobretensión (por su I max), pero en la práctica ésta es más elevada.

En efecto, debemos añadir las caídas de tensión debidas a las impedancias de los conductores de conexión del limitador de sobretensión y de su dispositivo de protección.

A menudo, se hace necesaria la instalación de varios limitadores de sobretensión cuando la distancia entre el limitador y el material es demasiado grande, y también cuando el nivel de supresión del limitador principal no es suficiente, lo que sucede normalmente cuando se trata de proteger materiales sensibles.

Limitadores de sobretensión primario y secundario deben coordinarse para que la energía total que debe disiparse (E1 + E2) se distribuya sobre cada uno de ellos en función de su capacidad de flujo. La distancia d1 permite desacoplar los limitadores de sobretensión evitando así que una parte demasiado importante de la energía pase directamente al limitador de sobretensión secundario con el riesgo de destruirlo. Una situación que, de hecho, depende de las características de cada uno de los dispositivos.

Dos limitadores de sobretensión idénticos (por ejemplo Up: 2 kV e Imax: 40 kA) pueden instalarse sin exigencia de distancia d1, ya que la energía se distribuirá por igual sobre ambos. En cambio, dos limitadores de sobretensión diferentes (por ejemplo Up: 2 kV/Imax: 40 kA y Up: 1 kV/Imax: 15 kA) deberán alejarse al menos 10 mt para evitar que el segundo limitador de sobretensión esté demasiado exigido.

En síntesis, la protección contra la sobretensión de origen atmosférico es posible, utilizando correctamente los dispositivos adecuados, como son los limitadores de sobretensión.