¿Cómo dimensionar correctamente los dispositivos de protección contra sobretensiones?
Cómo dimensionar correctamente Dispositivos de protección contra sobretensiones¿
Quemé un rack PLC de 20.000 dólares porque elegí el equivocado. SPD.
Calculo el tamaño de cada protector contra sobretensiones (SPD) haciendo coincidir su Uc con la tensión del sistema, su Imax con la sobretensión en el peor de los casos y su Up con la resistencia del equipo; luego verifico los tres valores en una tabla.
Sigue leyendo y te mostraré la tabla para que no repitas mi error.
¿Por qué es apropiado? SPD ¿El tamaño es fundamental?
Perdí un día completo de producción cuando un protector contra sobretensiones de 40 kA explotó durante una tormenta de 100 kA.
Si el SPD es demasiado pequeño, se quema; si es demasiado grande, se paga de más; el tamaño adecuado mantiene la fila en orden y al contable tranquilo.
El costo real de los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) de tamaño insuficiente
Los dispositivos de protección sensorial (SPD) de tamaño insuficiente no solo fallan; fallan estrepitosamente.
Vi cómo uno explotaba y lanzaba plástico fundido sobre la barra conductora.
La planta estuvo parada durante 14 horas mientras sustituíamos todo el panel.
La factura real fue de 18.000 dólares en pérdida de producción, no de los 200 dólares del SPD.
El coste oculto de los dispositivos de protección individual (DPI) de tamaño excesivo
Los dispositivos de protección contra sobretensiones de gran tamaño parecen seguros, pero cuestan más inicialmente y dejan pasar más energía.
Una unidad de 200 kA en un servicio de 20 kA tiene una mayor capacidad de carga.
Esos 200 V adicionales pueden dañar una entrada PLC de 1200 V.
Pagas dos veces: una por la caja grande y otra por la tarjeta frita.
Cómo determino la "talla correcta" en tres preguntas
- ¿Cuál es la mayor oleada de crecidas que puede llegar hasta aquí?
- ¿Qué voltaje puede soportar mi carga?
- ¿Qué números de la hoja de datos SPD cubren ambos casos?
Si puedo responder a estas tres preguntas, el tamaño es el adecuado.
Explicación de las principales clasificaciones SPD: Uc, Imax, Iimp y Up
Solía confundir Imax e Iimp; un día el inspector no me aprobó el panel.
Elijo Uc ≥ voltaje del sistema, Imax ≥ sobretensión local, Iimp ≥ clase de rayo y Up ≤ 80 % de resistencia del equipo; escribo los cuatro números en una fila antes de comprar.
Uc – El voltaje al que el SPD puede permanecer conectado indefinidamente
Uc es el número raíz.
Si lo seleccionas demasiado bajo, el SPD se convierte en un cortocircuito.
Si lo eliges demasiado alto, el nivel de protección aumenta.
Utilizo la Tabla 1 para ajustar el voltaje del sistema al Uc mínimo.
| Voltaje del sistema (LL) | Uc mínimo |
| Fase dividida de 120/240 V | 150V |
| 208 Y/120 V | 150V |
| delta de 240 V | 255 V |
| 380 Y/220 V | 255 V |
| 480 Y/277 V | 320V |
IMAX: El mayor aumento de demanda que el SPD puede soportar una sola vez.
IMAX es un número único.
Observo el mapa de densidad de destellos local.
Si el mapa muestra 8 destellos por km², calculo una corriente de 100 kA.
Si el mapa muestra 4 destellos, calculo 60 kA.
Nunca bajo de 40 kA, ni siquiera en una zona de bajo riesgo.
Iimp – El sello de la clase Lightning
La impedancia de entrada (Iimp) se prueba con una onda de 10/350 µs.
La clase I requiere 25 kA por polo.
La clase II necesita 12,5 kA.
Si la instalación cuenta con un pararrayos, añado un componente de Clase I en el contador.
Arriba: el voltaje restante para la carga.
Arriba es lo que ve mi PLC.
Opto por la inversión mínima que me permite el presupuesto, pero la mantengo por debajo del 80 % del nivel de gasto impulsivo en equipos.
Un PLC de 2000 V obtiene un SPD con Up ≤ 1600 V.
Si el cable es largo, lo reduzco a 1200 V porque el cable añade 200 V por sí solo.
Guía paso a paso para dimensionar su dispositivo de protección contra sobretensiones
Distribuyo el tamaño de cada SPD en una hoja A4.
Relleno cinco casillas: voltaje del sistema, nivel de flash, longitud del cable, capacidad de carga y presupuesto; luego leo el código del modelo de la última columna de mi tabla de consulta.
Paso 1: Anote el voltaje y la configuración del sistema.
Comienzo por la placa de identificación del interruptor principal.
Escribo: 480 Y/277 V, trifásico, 4 hilos.
Eso me indica que Uc ≥ 320 V según la Tabla 1.
Paso 2 – Encontrar la densidad del destello
Abro el mapa gratuito de la NASA y hago clic en mi planta.
El mapa indica 6 destellos por km².
Me dirijo a la mesa 2.
| Densidad de destello | Imax mínimo por modo | Clase |
| 0–2 | 40 kA | II |
| 3–5 | 60 kA | II |
| 6–10 | 100 kA | I |
| >10 | Año 160 d. C. | I |
Elijo 100 kA y Clase I.
Paso 3: Medir la longitud del cable desde el punto de servicio hasta la carga.
Recorro la ruta con una cinta métrica.
Si el recorrido es superior a 30 m, añado un segundo SPD en el subpanel.
Los cables largos añaden 10 V por cada metro de pico inducido.
Paso 4 – Comprobar la resistencia del equipo
Abro el manual del PLC.
Dice “soporta impulsos de 1500 V”.
Multiplico por 0,8 y establezco Up ≤ 1200 V.
Paso 5 – Seleccionar modelo y precio
Abro mi hoja interna que se muestra en la Tabla 3.
| Número de pieza | Uc | Imax | Iimp | Arriba | Precio por 1000 unidades |
| LKX-480-40 | 320V | 40 kA | 12,5 kA | 1400 V | $18 |
| LKX-480-100 | 320V | 100 kA | 25 kA | 1100 V | $28 |
| LKX-480-160 | 320V | 160 kA | 50 kA | 900V | $42 |
La fila central coincide con todas las cajas, así que elijo LKX-480-100.
Paso 6 – Realizar el pedido y marcar la fecha
Agrego la fecha de entrega a mi calendario.
También configuré una alarma para cambiar los discos cada cinco años, porque incluso los buenos discos duros se desgastan con el tiempo.
Selección de protectores contra sobretensiones (SPD) para diferentes aplicaciones: residenciales, comerciales e industriales.
Vivo en una casa con una instalación eléctrica de 120 V, tengo un taller con una instalación de 480 V y gestiono una planta de 22 kV.
Elijo un cable de 20 kA tipo 3 para mi refrigerador, uno de 100 kA tipo 1+2 para mi tienda y uno de 160 kA tipo 1+2+3 para la planta; misma marca, misma tabla de consulta, fila diferente.
Residencial: sencillo y económico.
Los hogares experimentan picos de tensión de hasta 40 kA.
Utilizo un sensor de tipo 2 en el panel y un sensor de tipo 3 en el televisor.
Coste total inferior a 60 dólares.
Sigo durmiendo cuando arrecia la tormenta.
Comercial – Cubre la carga mixta
Los locales comerciales cuentan con iluminación, climatización y lectores de tarjetas.
Coloqué el Tipo 1 en el servicio, el Tipo 2 en cada subpanel y el Tipo 3 en el TPV.
Mantengo la misma familia Up para que las formas de las ondas se sumen, en lugar de competir entre sí.
Industrial – Cuenta los bucles y los motores
Los motores devuelven 1.500 V a la red eléctrica cuando se apagan.
Agrego un amortiguador RC más un SPD con un margen de 200 V en Up.
También utilizo unidades para riel DIN para poder cambiarlas en funcionamiento; el tiempo de inactividad cuesta más que la pieza.
Zonas especiales: peligrosas y médicas
En las zonas explosivas de la Zona 2, elijo explosivos autodestructivos encapsulados que no produzcan chispas.
En los hospitales utilizo filtros de grado médico con una fuga a tierra inferior a 0,5 mA.
La tabla es la misma; solo cambia el sufijo.
Conclusión
Yo clasifico los SPD con cuatro números: Uc, Imax, Iimp, Up.
Abre las mesas, llena las cajas, elige la fila y nunca más comprarás la caja equivocada.
Envíame la placa de identificación de tu panel y te enviaré la pieza correcta mañana mismo.