¿Cuál es la diferencia entre un DPS para protección contra rayos y uno para sobretensiones transitorias?

¿Sabes la razón por la cual puedes pasar el dedo por la llama de una vela sin sufrir quemaduras? Básicamente existen 2 razones: 1 Primera razón El tiempo de exposición del dedo en la llama. Si pasas el dedo rápidamente, no sentirás nada, el efecto en la piel será imperceptible. 2 Segunda razón La cantidad de energía calórica que puede generar la llama. No sentirás lo mismo si cambiaras la llama de la vela por la de un soplete de soldadura autógena, la que usan para cortar metales a más de 3.000 grados centígrados.

Aplicación al mundo de los DPS

Las 2 razones que acabamos de mencionar nos sirven para entender la diferencia entre los rayos y las sobretensiones. Debemos tener en cuenta que un rayo puede calentar el aire circundante a unos 20.000 grados centígrados, una temperatura tres veces superior a la temperatura de la superficie del sol, que está cerca de los 6.000 grados centígrados. Tiempo de exposición La duración o el tiempo que el rayo sostiene su energía es del orden de 1.000 µs (microsegundos) mientras que en las sobretensiones es del orden de los 20 µs. Cantidad de energía Para apreciar bien la diferencia entre la energía de un rayo y la energía de las sobretensiones transitorias podemos hablar que un rayo descarga unos 10 mil millones de julios de energía (1 x 10¹⁰ J) mientras que la de una sobretensión está en el orden de unos 400 mil julios (4 x 10⁵ J), es decir, unas 25 veces menos de energía. DPS contra rayos Los dispositivos de protección contra rayos están diseñados para derivar de forma segura la energía del rayo, teniendo en cuenta los parámetros de energía y corriente de rayo. La corriente de rayo se conoce como corriente de impulso I_imp y se especifica en kA de onda tipo 10/350 μs. Además las tomas de conexión están diseñadas para conectar cables gruesos de unos 50 mm² de sección, capaces de derivar corrientes superiores a 250 amperios. Instalar DPS contra rayos es obligatorio por razones de seguridad, en cualquiera de estos casos:

Existe riesgo de impacto directo de rayo
El edificio cuenta con una instalación captadora de rayo

Ver RETIE (Reglamento Técnico para Instalaciones Eléctricas) Artículo 16.1, 28.3.2. z. IEC 62305-4 DPS contra sobretensiones Este dispositivo de protección contra sobretensiones, conocido también como: supresor de voltajes transitorios (TVSS), cortapicos de voltaje o supresor de transientes; está diseñado para tareas más pequeñas en cuanto a su capacidad de energía específica. La capacidad del Supresor (TVSS) se selecciona con un mínimo de 12,5 kA en onda 8/20 μs I_n hasta 50 kA 8/20 μs I_n por polo, dependiendo del lugar de instalación. Tenga presente que estos descargadores de sobretensión (DPS) NO resisten la energía específica del rayo.

Clasificación de Los DPS

Los DPS, tanto los descargadores para protección contra rayos como los DPS descargadores de protección contra sobretensiones transitorias, están regulados por las normas de prueba internacionales IEC 61643 -11. Estas normas los clasifican de acuerdo a la energía de la onda como:

Clase 1 o Tipo 1, en función de la resistencia a las pruebas de ondas de Rayo 10/350 μs I_imp
Clase 2 o Tipo 2, según la resistencia a las ondas de sobretensión 8/20 μs conocidas como I_n

Con respecto al emplazamiento dentro de un sistema de potencia los DPS están regulados por las normas internacionales IEC 60364-5-53. De acuerdo con su clasificación podrán ser emplazados asi:

Clase 1 o Tipo 1 Tablero general aguas debajo del interruptor termo magnético totalizador general.
Clase 2 o tipo 2 Tableros de distribución aguas debajo del interruptor termomagnético de la acometida parcial.

¿Cómo especificar el DPS?

Para especificar un DPS se debe tener en cuenta la capacidad de los DPS contra rayo o el DPS de sobretensión , la cual varía de acuerdo al nivel de protección que se requiere implementar. (Tabla con niveles de protección) Igualmente se consideran otros factores como:

Corriente de impulso de rayo
Corriente total
Energía específica

Para ilustrarlo veamos 2 ejemplos: 1 Ejemplo Digamos que usted desea instalar un DPS en un lugar que requiere un alto nivel de protección, en tal caso debemos elegir un DPS con un Nivel de Protección 1 (LPL I). El Nivel de Protección 1 es el más seguro y considera una corriente de impulso de rayo (I_imp) de 200 kA de tipo de onda 10/350 μs. El DPS que usted deberá seleccionar debe estar dimensionado al 50% de esa cantidad de corriente, es decir, una corriente total de 100 kA de onda 10/350 μs y una energía especifica de 2,5 millones de julios (2,5 MJ). 2 Ejemplo Ahora supongamos que usted desea implementar el nivel de protección más bajo, es decir, el nivel de protección 4 (LPL IV). El Nivel de protección 4 se calcula con una I_imp de 100 kA de onda 10/350 μs. Siguiendo el ejemplo anterior, el DPS deberá ser de 50 kA, y ser capaz de extinguir una energía específica de 625.000 julios. Sin embargo, pueden existir casos que requieran un nivel de protección superior a LPL I, es decir, DPS más robustos, como es el caso de protección para aeropuertos, centros de generación de energía atómica. Para esos casos ya se disponen de DPS capaces de descargar hasta 800 kA 10/350 μs I_imp y disipar una energía especifica superior a 40 millones de julios. Texto Imagen DEHNsolid: El DEHNsolid (hipervínculo a página Electropol) es el DPS más potente que existe en el mercado Nota: Vale la pena aclarar que la clasificación de los DPS de acuerdo a las normas internacionales IEC 61643-11 difieren de la clasificación dada por las normas norteamericanas UL 1449 tercera edición. No es lo mismo Tipo 1 de UL al tipo 1 de IEC, son dos mundos diferentes. Un asunto de vida o de muerte En resumen, cuando instalamos sistemas de protección contra rayos y sobretensiones estamos trabajando con el riesgo de vida o muerte, por tanto, el nivel de responsabilidad es muy grande. En consecuencia, cuando queramos distinguir entre un DPS de Rayos y un DPS de sobretensión, tengamos en cuenta:

Ondas de rayo 10/350 μs Vs. Ondas de sobretensión 8/20 μs
Energía de rayo Iimp Vs. Energía de sobretensión In
Corriente de rayo en KA Iimp Vs. Corriente de sobretensión en kA In