Concepto de protección

Efectos de las sobretensiones

Representación del principio del circuito de protección  

Representación del principio del circuito de protección

El principio de circuito de protección describe una medida completa para la protección contra sobretensiones. Se debe trazar un círculo imaginario alrededor del objeto a proteger. Deben instalarse dispositivos de protección contra sobretensiones en todos los puntos donde los cables cortan el círculo. Deben tenerse en cuenta los datos nominales del circuito eléctrico al seleccionar el módulo de protección. De este manera, el área dentro del circuito de protección está protegida de modo que se eviten consecuentemente los acoplamientos de sobretensiones que se propagan en las líneas.

El concepto del circuito de protección se puede subdividir oportunamente en las siguientes áreas:

  • fuente de alimentación
  • tecnología de medición, control y regulación
  • tecnología de la información
  • instalaciones emisoras y receptoras

Zonas de protección

Ubicación de las distintas zonas de protección en una casa unifamiliar típica a modo de ejemplo  

Ubicación de las distintas zonas de protección en una casa unifamiliar típica a modo de ejemplo

Para la instalación de una protección eficaz es importante determinar dónde se encuentran los equipos en peligro y por qué influencias se ven en peligro. Esta ilustración muestra una casa unifamiliar típica en la que se ha indicado a modo de ejemplo la ubicación de la zona de protección individual.

La abreviatura LPZ significa "Lightning Protection Zone" (zona de protección de rayos) y señala las diferentes áreas de peligro. En este caso se diferencia entre las siguientes zonas:

  • LPZ 0A (efecto del rayo directo): designa la zona en peligro fuera del edificio.
  • LPZ 0B (efecto del rayo directo): designa la zona protegida fuera del edificio.
  • LPZ 1: designa una zona dentro del edificio que se encuentra en peligro debido a sobretensiones de gran energía.
  • LPZ 2: designa una zona dentro del edificio que está en peligro por sobretensiones de baja energía.
  • LPZ 3: esta zona está en peligro por las sobretensiones y otras influencias que producen los propios equipos y cables.

Consecuencias de las corrientes transitorias en los cables

Aparición de tensiones de inducción en los cables  

Aparición de tensiones de inducción en los cables

En el caso de la limitación de la sobretensión, se trata de la derivación de corrientes de alta frecuencia y con ello de procesos transitorios. Esto significa que en primer lugar no es decisiva la resistencia óhmica, sino la resistencia inductiva de un conductor.

Al derivar tales corrientes transitorias al potencial de masa se generan, según la ley de Faraday, de nuevo sobretensiones entre el punto de acoplamiento y la tierra.

u0 = L x di/dt
u0 = tensión inducida en V
L = inductancia en Vs/A en H
di = cambio de corriente en A
dt = intervalo de tiempo en s

La resistencia inductiva solo se puede reducir acortando la longitud del conductor o conectando en paralelo los tramos de derivación. Por ello, una conexión equipotencial en forma de malla y con la malla lo más estrecha posible es la mejor solución técnica para mantener baja la impedancia total del tramo de derivación y con ella la tensión residual.

Conexión equipotencial

Sistemas de conexión equipotencial  

Sistemas de conexión equipotencial

Una protección completa solo se puede obtener mediante un aislamiento completo o mediante una conexión equipotencial completa. No obstante, dado que un aislamiento completo no es posible en el caso de muchas aplicaciones prácticas, solo queda la conexión equipotencial completa.

Para ello deben conectarse todas las piezas conductivas eléctricas con el sistema de conexión equipotencial. La unión de los cables que llevan tensión a la conexión equipotencial central se realiza a través de módulos de protección. Estos se vuelven conductivos en caso de una sobretensión y cortocircuitan la sobretensión. De este modo los daños causados por la sobretensión se evitan de manera eficaz.

Los sistemas de conexión equipotencial pueden poseer distintas estructuras:

  • Conexión equipotencial lineal
  • Conexión equipotencial en estrella
  • Conexión equipotencial en forma de malla

La conexión equipotencial en forma de malla es el método más efectivo para ello, ya que todas las piezas conductivas eléctricas disponen de un cable separado y cables adicionales unen todos los puntos finales por el camino más corto. Este tipo de conexión equipotencial resulta útil en el caso de instalaciones especialmente sensibles, p. ej. centros de computación.

Concepto de protección de varios niveles para la fuente de alimentación

Las medidas necesarias para proteger las instalaciones y equipos se dividen, según la elección del módulo de protección y según las acciones ambientales esperadas, en dos o tres niveles. Los módulos de protección para los niveles individuales se diferencian fundamentalmente mediante la capacidad de derivación y el nivel de protección conforme a la pertinencia del grado de protección.

Concepto de protección de tres niveles con niveles de protección instalados por separado:

  • Tipo 1: descargador de corrientes de rayo
    Nivel de protección <4 kV, lugar de instalación usual: alimentación principal
  • Tipo 2: dispositivo de protección contra sobretensiones
    Nivel de protección <2,5 kV, lugar de instalación usual: subdistribución
  • Tipo 3: protección de equipos
    Nivel de protección <1,5 kV, lugar de instalación usual: antes del equipo terminal

Los niveles de protección 1 y 2 se pueden realizar también en un descargador combinado contra rayos y sobretensiones de tipo 1+2. Este módulo de protección cumple los requisitos que se han planteado en el módulo de protección según el tipo 1 y el tipo 2. Su principal ventaja es la facilidad de instalación. Tampoco debe tenerse en cuenta ninguna condición de instalación especial.

Concepto de protección de tres niveles con descargador combinado contra rayos y sobretensiones de tipo 1+2 y módulo de protección por separado tipo 3:

  • Descargador combinado contra rayos y sobretensiones de tipo 1+2
    Nivel de protección<2,5 kV, lugar de instalación usual: alimentación principal
  • Tipo 3: protección de equipos
    Nivel de protección <1,5 kV, lugar de instalación usual: antes del equipo terminal

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