Pablo Salazar Cossio

Los supresores de sobrevoltajes transitorios


Los sobrevoltajes transitorios pueden originarse por maniobras de conexión o desconexión, descargas atmosféricas y descargas electrostáticas. Los transitorios eléctricos más severos son los ocasionados por las descargas atmosféricas. Éstas pueden dañar el aislamiento de transformadores, motores, capacitores, cables y ocasionar fallas en líneas de transmisión por la ionización del aire.

Los transitorios eléctricos ocasionados por maniobras con interruptores se deben a que el sistema debe pasar de una condición de estado estable a otra. Un ejemplo de maniobras con interruptores que dan lugar a sobrevoltajes transitorios es la conexión de capacitores. La energización de transformadores y de motores da lugar a sobrecorrientes transitorias. La desconexión de estas cargas inductivas también da lugar a sobrevoltajes transitorios. La conexión de capacitores y la desconexión de cargas inductivas se han llevado a cabo sin mayor daño al resto de las cargas convencionales.

Pero las cargas sensibles empleadas en hospitales, centros de cómputo y en los controles industriales son más susceptibles a estos disturbios. De ahí la necesidad de los supresores de sobrevoltajes transitorios, estos protegen al equipo electrónico sensible dentro de límites de voltaje menores que los apartarrayos. El equipo electromagnético tolera sobrevoltajes transitorios hasta que su aislamiento se perfora; en cambio, el equipo electrónico sensible puede dejar de funcionar o funcionar erráticamente antes de que ocurra daño visible. Mientras que el propósito de los apartarrayos es el de proteger el aislamiento de transformadores, motores y líneas de transmisión, el propósito de los supresores de sobrevoltajes transitorios es el de proteger al equipo electrónico sensible.

El principio de operación de los supresores de sobrevoltaje

A los supresores de sobrevoltajes transitorios se les conoce como supresores de picos. La acción de estos protectores es recortar los sobrevoltajes transitorios, drenando corriente en el caso de tipo paralelo o sentando una impedancia serie grande en el caso de tipo serie.

Cuando el voltaje debido al disturbio excede cierto valor el dispositivo de protección permite el paso de la corriente ocasionando una caída de potencial en la impedancia de la fuente.

La siguiente figura ilustra la forma en que un dispositivo sujetador de voltaje lleva a cabo su labor de protección. En la parte superior izquierda se presenta la forma del voltaje si el supresor no estuviera presente. En la parte superior derecha se muestra la característica voltaje-corriente del supresor y las líneas voltaje-corriente de la fuente del disturbio. La intersección con el eje vertical es el voltaje de circuito abierto mientras que la intersección con el eje horizontal es la corriente de corto circuito, esto es, la corriente que habría si se presentara un corto a la fuente. El voltaje y la corriente resultantes son la intersección de estas dos características v-i, la del supresor y la de la fuente. En la parte inferior derecha aparece el voltaje resultante cuando se tiene el supresor.

Sujeción de sobrevoltajes transitorios

El voltaje resultante depende de dos impedancias:

1. la del supresor en la zona de conducción
2. la de la fuente
Cabe recalcar que las fuentes de impulsos empleadas para probar los supresores categoría C tienen una impedancia menor que las de las fuentes empleadas para probar los de categorías A y B.

Clasificación de supresores de sobrevoltaje transitorios de acuerdo a su ubicación

Los supresores de sobrevoltajes transitorios también se pueden clasificar de acuerdo a su ubicación, donde se tienen las categorías A, B y C. La figura siguiente ilustra la ubicación de las tres categorías.
Ubicación de los supresores

La categoría A corresponde a las ubicaciones siguientes:

• tomacorrientes y circuitos derivados largos
• todos los tomacorrientes a más de 10 m de categoría B con hilos #14 - #10
• todos los tomacorrientes a más de 20 m de categoría C con hilos #14 - #10

La categoría B corresponde a las localidades siguientes:

• alimentadores y circuitos derivados cortos
• tableros de distribución
• barrajes y alimentadores en plantas industriales
• tomacorrientes para aparatos grandes con cableados cercanos a la acometida
• sistemas de iluminación en edificios comerciales

La categoría C corresponde a las siguientes ubicaciones:

• instalación exterior y acometida,
• circuitos que van del watthorímetro al medio de desconexión principal,
• cables del poste al medidor,
• líneas aéreas a edificios externos
• líneas subterráneas para bombas

Esta clasificación es el resultado de un compromiso entre dos extremos: a) proteger en forma sobrada sin importar la inversión inicial y b) no proteger evitando así la inversión inicial. Entre estos extremos, el estándar recomienda que los protectores de categoría C deben ser capaces de tolerar mayores corrientes que los de categoría A y B, mientras que el B debe soportar mayores corrientes que los de categoría A. Es por esto que, en general, los de categoría C son más robustos y más costosos. La siguiente figura muestra que la impedancia del alambrado actúa como un supresor serie.
Impedancia del alambrado actuando como supresor de aire

¿Cómo deben instalarse los supresores de sobrevoltajes transitorios?

Los supresores de voltaje (transitorios), han existido por más de 30 años, pero la necesidad de protegerse de transitorios de voltaje nunca fue tan evidente como ahora.

Pero, sabe ¿cómo instalarlos correctamente?, aquí le enlistamos unos consejos:

• Es muy importante que el supresor de transitorios esté cerca de la carga a proteger.
En caso de que el supresor esté retirado de la carga y se presente un transitorio con frente de onda muy pronunciado es posible que éste llegue al equipo sensible.
• Es importante respetar las Categorías de Ubicación para los supresores de transitorios en circuitos de alimentación de baja tensión. Por ejemplo, en la acometida debe emplearse uno de Categoría C.
• Es importante que los supresores cuenten con protección en modo diferencial y en
modo común. La protección de modo diferencial es indispensable pero no es suficiente; se requiere de protección de modo común.
• Con el propósito de evitar distancias eléctricas importantes es necesario que los supresores de transitorios se conecten con conductores tan cortos como sea posible, sin lazos, sin trenzados y sin curvas pronunciadas.
• Los supresores de transitorios no realizarán su función si no se instalan en forma adecuada. Por ejemplo, no podrán proteger contra disturbios de modo común si no están conectados a un conductor de puesta a tierra.
• Se recomienda que el conductor de puesta a tierra de los supresores no sea uno de
tipo aislado sino uno de puesta a tierra de equipo normal.
• Se recomienda que se instalen supresores categoría B a la entrada de un UPS y a la entrada de los circuitos asociados de “bypass”.