Sobretensiones de origen atmosférico
En palabras simples, un rayo consiste en una descarga eléctrica de gran energía provocada por un reequilibrio del potencial entre nubes o entre nubes y suelo. Las corrientes de rayo alcanzan valores de 10 a 100 kA, con tiempos de aumento de unos pocos microsegundos. El rayo provoca daños considerables: centenares de edificios, líneas telefónicas y eléctricas quedan inutilizados cada año como consecuencia de este fenómeno, y miles de animales y decenas de personas son víctimas de rayos. El riesgo local de tormenta viene determinado por el nivel ceráunico, que es el número de días en el que se ha oído el trueno durante un año. Las regiones montañosas son las más expuestas. En la práctica, se usan mapas de densidad de caídas de rayos, establecidos con observaciones de los últimos quince años (red meteorológica), que cuantifican la cantidad de impactos por año y por km2. Los efectos del rayo se dividen normalmente en directos e indirectos.
1.- Efectos directos
Un rayo provoca en su punto de impacto:
• Efectos térmicos directos (fusión, incendio) debidos al arco eléctrico.
• Efectos térmicos y eléctrodinámicos inducidos por la circulación de la corriente del rayo.
• Efectos de deflagración (onda de choque y soplo de aire) producidos por el calor y la dilatación del aire.
La protección contra los efectos directos del rayo se basa en la captación y el transporte de la corriente a tierra (pararrayos, varillas de captura, entre otros). Los choques de rayos negativos descendentes son los más frecuentes. La corriente de descarga varía desde algunas decenas a un centenar de kA.
Un “precursor” traza un canal conductor descendiendo de la nube hacia el suelo y la descarga de rayo se efectúa “de vuelta” del suelo hacia la nube. Cuando el precursor sube, el choque de rayos se llama ascendente. Los choques de rayos, ascendentes positivos son más frecuentes en el invierno, pero más escasos (10 %) y también más violentos (varios centenares de kA). Se desarrollan a partir de una prominencia natural o artificial.
2.- Efectos indirectos
• Un choque de rayo contra el suelo causa una subida en potencial de la tierra que puede propagarse a la instalación (remontada de tierra).
• La fulminación de las líneas aéreas implica la propagación en las redes AT y BT de sobretensiones de varios miles de voltios.
• A la descarga del rayo también se asocia un campo electromagnético de amplio espectro y de frecuencia que, al acoplarse con los elementos conductores (estructuras de edificio, instalaciones eléctricas), va a dar nacimiento a corrientes inducidas destructivas.
La protección contra los efectos indirectos se basa esencialmente en la utilización de pararrayos, en la equipotencialidad de las masas y la dimensión de la malla de los edificios.
Sobretensiones por falla del aislamiento con respecto a instalaciones de tensión más elevadas
Por regla general, las sobretensiones de este tipo solo se tienen en cuenta para las fallas entre la alta tensión y la masa del centro de transformación AT/BT.
Limitadores de Sobretensión (SPD)
La solución para evitar daños a los equipos eléctricos ocasionados por sobretensiones está dada por los SPD. De hecho, la utilización de este tipo de protecciones está siendo cada vez más exigida por las normas internacionales. Para ser eficaz en la protección contra sobretensiones transitorias, la posición del SPD en la instalación y el tipo de SPD debe ser apropiado para el nivel de riesgo.
Normas EN 61643-11 e IEC 61643-11
Estas normas distinguen dos tipos de SPD para tableros de distribución: T1 y T2. Los primeros están diseñados para proporcionar una protección en los tableros principales (TG), mientras los SPD T2 proponen sobre todo la protección en los tableros de distribución o unidades de consumo.
Los SPD T1 + T2, que se utilizan cada vez más en el extremo de suministro de instalaciones, cumplen con las especificaciones de ambos tipos.
SPD sin protección integral (T1, T1+T2 Y T2)
Estos dispositivos requieren ser asociados a una protección por medio de un interruptor automático o fusible. Están diseñados para proteger las instalaciones comerciales e industriales.
SPD con protección integrada (T2)
La protección contra sobrecargas y cortocircuitos se incorpora en el SPD. Esta es la opción más sencilla para pequeñas instalaciones comerciales o residenciales. También proporciona la garantía de tener la combinación ideal entre el SPD y su protección asociada, para una máxima seguridad.
Protección en cascada
La única manera de descargar toda la energía inicial es instalar SPD en todos los niveles y tableros de la instalación.
Artículo gentileza de Legrand. / www.legrand.cl
