| Productos SPD: Dispositivo de Protección contra sobretensiones Elaborado Por: Departamento Técnico de Finder Análisis Conceptual Los SPD son dispositivos de protección contra sobretensiones, basados en componentes como varistores, centelladores y diodos (rápido), los cuales poseen características no lineales de impedancia, es decir, en este caso no se aplica la ley de Ohm V = ZI, donde Z (impedancia) es constante, ya que es el coeficiente angular de una recta en relación a V (diferencia de potencial eléctrico) e I (corriente eléctrica, generada por V); hay que tener en cuenta que Z es una constante de proporcionalidad entre V e I. Pero en casi todos los dipolos eléctricos (solamente los resistores cumplen la ley, sin tener en cuenta algunos otros efectos) del mundo, no siguen tal ley, es decir, los diodos, los platinos, varistores, lámparas, no la siguen. En general, estos dispositivos siguen una ley en que V = f (I), donde tenemos V impedancia en función de I, (donde la función no es sólo V = IR). Por ejemplo polinomios con exponentes diferentes de uno o cero: en un varistor la ley de tensión en función de la corriente cuando es de baja impedancia es V = CIβ donde C y β son constantes que dependen de los componentes. A pesar de ser muy complicado el funcionamiento de dichos componentes, es muy interesante el hecho de que tienen impedancias que varían con el voltaje, ya que para cada tensión tienen impedancias muy distintas. Varistores y chispas son de baja tensión y de alta impedancia (es decir, tienden a infinito, casi es una corriente de fuga); cuando las tensiones aumentan un centellador tiene su gas 50 | interno conduciendo (campos eléctricos muy intensos tornan un gas no conductor a un conductor en un medio que tiene excelente conductividad). Cuando un alto voltaje se aplica a estos componentes, la impedancia disminuye demasiado, pero la pregunta sería ¿dónde se convierte la energía eléctrica en energía térmica, si la impedancia tiende a cero? Simplemente la mayoría de la energía se disipa en las resistencias de la línea. Como la resistencia en el componente no es nula, aparte de disipar un poco de energía, tiene una diferencia de potencial entre sus terminales, que se transmite a otros circuitos en paralelo, y en función de lo que “sobra” de esta sobretensión; en caso de que no exista otro SPD para eliminar la energía restante, nada sirve tener un Nivel I y II instalado si algún equipo sigue recibiendo tensiones de 1200V máximo por un período de tiempo determinado; por ejemplo, varistores que se utilizan en dispositivos como en los temporizadores Finder, son para energías pequeñas, y también dejan “pasar” menos tensión; para varistores de potencia y centelladores, utilizados en SPD, las tensiones y energías asociadas son mucho más elevadas, por lo que se tienen mayores caídas de tensión en estos componentes, que “pasan” más tensión y energía; es por eso que tendremos distintas etapas de la eliminación de la sobretensión en los SPD, clasificadas como Nivel I, Nivel II y Nivel III. Sobre los componentes, el centellador tiene una ventaja sobre el varistor: permite cierto aislamiento cuando se conecta en un circuito (como un relé con contacto abierto sumergido en el aire), existe un gas que man- Productos | tiene la rigidez dieléctrica, en el varistor no tenemos esa rigidez dieléctrica cuando el producto no está activo (sin sobretensión), es por eso que el varistor entra en acción mucho más rápidamente, dejando que “menos” sobretensión sea enviada a los circuitos más sensibles. El funcionamiento del SPD contra sobretensiones cobre el 95% de la sobretensión por lo descripto anteriormente; el 100% se completa por otros componentes como los sistemas de señalización mecánica y parte de los conectores, fusibles, gabinetes, cables, etc. soportan nivel de sobretensión definido en la norma EN 61000-4-5 EMC). Es importante aclarar, que no importa si la utilización del SPD se da en industrias u hogares, ya que la caída del rayo será la misma en cualquiera de estos dos lugares, por lo tanto es erróneo pensar que en una casa puede colocarse un equipo con menor Corriente de Descarga Nominal pensando que la instalación no lo requerirá. La definición del nivel de protección que se colocará es determinada por el usuario final, donde se evaluará cuánto se desea proteger el establecimiento. En general son necesarios los tres tipos de SPD, ya que cada uno elimina parte de la sobretensión, haciendo que cuando la sobretensión llega a los equipos, no les cause daños. Por lo general en cada dispositivo también existe un varistor para eliminar cualquier sobretensión (por ejemplo, nuestros temporizadores Finder, que Definiciones Tensión Nominal: Voltaje de opera- ción del producto. Puede ser conectado entre fase y tierra en 230VAC. Tensión máxima de funcionamiento: es la tensión máxima a la que el SPD no entra en acción, por encima de esta tensión el producto entra en acción, o sea, el varistor o el cente- llador entra en la región de baja impedancia y el SPD entra en acción por encima de 275 V AC o por encima de 350 VDC. Corriente de descarga nominal de paquetes de onda de 8/20μs: Valor pico de corriente que circula en el SPD cuando éste es sometido a un paquete de ondas de 8/20μs. Capacidad máxima de descarga de paquetes de onda 8/20μs: Valor pico de corriente que circula a través del SPD y que éste puede soportar de una sola vez sin daños, también se encuentra en un paquete de ondas de 8/20μs. Nivel de protección (tensión residual): Máxima tensión entre los terminales del varistor cuando en el circula corriente que supera los 5kA, e inferior o igual a la máxima corriente permitida. Para los SPD Finder tendrá una tensión de hasta 1200V, por lo que sabemos que en 5kA existen 900V, y en el máximo | 51 | Productos TN-S Conexionado Trifásico posterior a la protección L1 TN-S Conexionado Monofásico posterior a la protección d L1 L2 N PE L1 L2 L3 d L2 L3 L3 d el cual el dispositivo demora en responder cuando existe una tensión de más de 275 VAC. Por ejemplo, el varistor necesita un tiempo para abandonar la región de alta impedancia e ir a la región de baja impedancia; durante todo ese proceso, el equipo a proteger recibe la sobretensión, pero como los equipos Finder son bastante rápidos, poca energía pasa para el sistema, pues el dispositivo actúa en el orden de los 10-9s. Ejemplos de Conexiones: N d que es 20kA será de 1,2kV. Tiempo de Respuesta: Tiempo en EBB PE N L1 L2 L3 PE 7P.25.8.275.1020 7P.24.8.275.1020 Instalación EBB TT o TN-S Conexionado Trifásico águas arriba del diferencial TT Conexionado Monofásico aguas arriba del diferencial d N EBB PE L PE d N PE EBB L PE 2 x 7P.21.8.275.1020 7P.22.8.275.1020 N 52 | N L L d La respuesta a esta pregunta está en la resistencia de la propia instalación (cableado), es decir, no debe conectarse varios tipos de SPD, clase I, II y III cerca entre sí. Lo recomendable es que entre los niveles I y II, las distancias sean de por lo menos 10 metros y entre el nivel II y nivel III por lo menos de 5 metros. PE d Un dato importante del producto SPD es que el varistor (o centellador) cuando entra a la región activa su resistencia disminuye significativamente por lo que disipará parte de la energía, entonces de aquí surge la pregunta: ¿dónde es disipada la otra parte de la energía? N N N Productos | | 53