La colocación adecuada de los Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS) es el factor más crítico para determinar si su instalación resiste un evento eléctrico catastrófico o sufre miles de dólares en daños al equipo. Si bien seleccionar la clasificación de voltaje y la capacidad de corriente de descarga correctas es importante, incluso el dispositivo de mayor clasificación no protegerá sus activos si se instala en la ubicación incorrecta o con una longitud de cable excesiva.
Para los ingenieros eléctricos y los administradores de instalaciones, el objetivo es claro: desviar la energía transitoria antes de que llegue a las cargas sensibles aguas abajo. Esto requiere un enfoque coordinado de la instalación, conocido como protección en cascada, que comienza en la entrada de servicio y se extiende a los circuitos derivados individuales.
Comprensión Tipos de DOCUP y Clasificaciones
Antes de identificar los puntos de instalación física en su panel, debe distinguir entre las tres categorías principales de DPS definidas por normas como UL 1449 e IEC 61643-11. La ubicación de la instalación está estrictamente dictada por el tipo de dispositivo.
- DOCUP de tipo 1: Diseñado para el lado de la línea de la entrada de servicio. Estos dispositivos de alta resistencia manejan sobretensiones de alta energía de fuentes externas, incluidos los impactos directos de rayos y la conmutación de la red eléctrica. No contienen protección externa contra sobrecorriente y están construidos para resistir toda la fuerza de los transitorios entrantes.
- DOCUP de tipo 2: Diseñado para el lado de la carga del desconectador principal de servicio. Estos son los caballos de batalla de la protección contra sobretensiones industrial, instalados en tableros de distribución y subpaneles. Protegen contra la energía residual que pasa a los dispositivos de Tipo 1 y las sobretensiones generadas internamente por motores y variadores de frecuencia (VFD).
- DOCUP de tipo 3: Dispositivos de punto de uso instalados lo más cerca posible de la carga protegida (normalmente dentro de los 10 metros). Manejan transitorios residuales de bajo nivel para proteger la electrónica sensible como PLC, computadoras y equipos médicos.
Ubicaciones de instalación primaria para DPS
La protección eficaz contra sobretensiones requiere una estrategia de “defensa en profundidad”. Confiar en un solo dispositivo en la entrada de servicio principal rara vez es suficiente para las instalaciones modernas llenas de microprocesadores sensibles.
1. La entrada de servicio principal
Esta es su primera línea de defensa. El DPS debe instalarse inmediatamente después del secundario del transformador de la compañía eléctrica y antes del dispositivo de protección contra sobrecorriente del equipo de servicio principal (para Tipo 1) o inmediatamente después del desconectador principal (para Tipo 2). El objetivo aquí es desviar la energía masiva de las sobretensiones externas a tierra justo en el punto de entrada, evitando que circule a través del sistema de puesta a tierra del edificio.
2. Tableros de distribución y subpaneles
Las instalaciones grandes a menudo tienen tramos de cable largos entre el conmutador principal y los paneles de distribución aguas abajo. Estos cables pueden captar sobretensiones inducidas por rayos o equipos de alto voltaje cercanos. La instalación de DPS de Tipo 2 en estos paneles intermedios amortigua el timbre de voltaje y protege los circuitos derivados.
3. Nivel de equipo (punto de uso)
Para cargas críticas como servidores de centros de datos, máquinas CNC o paneles de control de alarmas contra incendios, se instala un DPS de Tipo 3 directamente en la entrada del equipo. Esto aborda cualquier sobretensión generada internamente en el circuito derivado y proporciona la sujeción de voltaje más ajustada.
Instalación de DPS de Tipo 1: Requisitos de la entrada de servicio
La instalación de un DPS de Tipo 1 requiere el cumplimiento de estrictos protocolos de seguridad y rendimiento. Debido a que estos dispositivos se encuentran en el lado de la línea del desconectador de servicio, están conectados permanentemente y deben manejar altas corrientes de falla.
Especificaciones de ubicación
Monte el DPS de Tipo 1 lo más cerca posible físicamente de los conductores de fase entrantes. En un panel de distribución principal estándar, esto a menudo significa montar el dispositivo directamente en el gabinete a través de un niple de persecución o dentro de un compartimento dedicado si se utiliza un diseño de centralita integrada.
Método de conexión
Los dispositivos de Tipo 1 suelen estar conectados en paralelo. Tomará las fases (L1, L2, L3) y el Neutro (N) directamente de los conductores de la entrada de servicio o de las barras colectoras principales.
- Nota de seguridad: Dado que no hay un interruptor automático aguas arriba en la instalación que se dispare, los dispositivos de Tipo 1 a menudo incluyen fusibles internos o desconectadores térmicos para aislar de forma segura la unidad si falla.
- Toma de tierra: El conductor de puesta a tierra debe conectarse al conductor principal del electrodo de puesta a tierra o a la barra colectora de tierra con la ruta más corta posible.
Instalación de DPS de Tipo 2: Colocación del panel de distribución
Los DPS de Tipo 2 son los dispositivos más comunes que encuentran los electricistas comerciales. Se instalan en el lado de la carga del interruptor automático principal, generalmente conectados a través de un interruptor automático dedicado.
Posición de montaje preferida
Dentro de un panel, la ubicación óptima para el DPS y su interruptor automático de alimentación es inmediatamente adyacente a las terminales principales o al interruptor automático principal.
- Por qué importa la posición: Colocar el DPS en la parte superior del panel (más cerca de la alimentación entrante) minimiza la impedancia de la ruta de la barra colectora. Si instala el DPS en la parte inferior de un panel de 42 circuitos, la sobretensión debe viajar por toda la longitud de la barra colectora, lo que podría inducir voltajes más altos a través de la estructura del panel antes de que el DPS pueda activarse.
Interruptor automático frente a conexión directa
Si bien la conexión directa al bus (utilizando kits de terminales) ofrece la impedancia más baja, el uso de un interruptor automático dedicado (por ejemplo, 30 A o 60 A, según las especificaciones del fabricante) es la práctica estándar para los dispositivos de Tipo 2. Esto permite el aislamiento seguro del DPS para mantenimiento o reemplazo sin apagar todo el panel.
Instalación de DPS de Tipo 3: Protección de punto de uso
Los DPS de Tipo 3 a menudo se pasan por alto, pero son esenciales para la protección del equipo. Estos se pueden cablear en una caja de conexiones, montar en riel DIN dentro de un gabinete de control o integrar en un receptáculo.
- Proximidad: Instale estos a menos de 30 pies (10 metros) de la carga protegida. Si la longitud del cable excede esto, la eficacia de la sujeción de voltaje disminuye debido a los efectos de oscilación y reflexión de voltaje en el cable.
- Coordinación: Asegúrese de que el dispositivo de Tipo 3 esté coordinado con los dispositivos de Tipo 1 y Tipo 2 aguas arriba. El voltaje de sujeción del dispositivo aguas abajo debe ser más bajo que el voltaje de resistencia del equipo que protege, pero lo suficientemente alto como para garantizar que el DPS de alta resistencia aguas arriba maneje la mayor parte de la energía de la sobretensión.
Mejores prácticas de instalación crítica
La instalación física del DPS es tan importante como las especificaciones internas del dispositivo. Un DPS de 100 kA instalado con cables largos y doblados funciona significativamente peor que un DPS de 50 kA instalado con cables cortos y rectos.
La regla de la “longitud del cable”
Las sobretensiones son eventos de alta frecuencia. A estas frecuencias, la inductancia del cable crea una caída de voltaje significativa. La regla general es: mantenga los cables de conexión lo más cortos posible, idealmente por debajo de 10 pulgadas (250 mm).
- Ecuación: Vtensión de paso = Vsujeción + (L × di/dt)
- Dónde L es la inductancia (función de la longitud del cable) y di/dt es la tasa de aumento de la corriente.
- Cada pulgada de cable agrega aproximadamente de 15 a 25 voltios al voltaje de paso durante una sobretensión. Un cable de 3 pies puede agregar cientos de voltios, lo que hace que la protección sea inútil.
Rutas de cableado rectas
Evite las curvas pronunciadas de 90 grados en los conductores. Las curvas aumentan la inductancia y la impedancia. Utilice curvas amplias si es necesario un giro. El cable debe verse como una línea directa y tensa desde el interruptor automático/bus hasta los terminales del DPS.
La tierra y la unión
El DPS desvía la energía a tierra. Si la ruta a tierra es de alta resistencia o alta impedancia, la energía no tiene a dónde ir. Asegúrese de que el conductor de tierra verde/amarillo esté conectado directamente a la barra colectora de tierra del panel. No utilice el chasis de la carcasa metálica como la única ruta de tierra para el DPS; pase un cable dedicado.
Errores comunes de instalación que debe evitar
Incluso los electricistas experimentados pueden cometer errores al instalar la protección contra sobretensiones. Evite estos errores frecuentes:
- “Cables ”en espiral": Enrollar el cable sobrante dentro del panel para que se vea “ordenado”. Esto crea un inductor de núcleo de aire que impide que la sobretensión llegue al DPS, lo que la obliga a entrar en su equipo. Corte los cables a la longitud.
- Conductores de tamaño insuficiente: Si bien las corrientes de sobretensión son breves, son intensas. Siga el calibre recomendado por el fabricante (normalmente #10 AWG o #8 AWG) para soportar la tensión mecánica y la densidad de corriente.
- Instalación de DPS en sistemas sin conexión a tierra: La mayoría de los DPS estándar requieren una referencia a tierra. La instalación de un DPS Wye estándar en un sistema Delta sin conexión a tierra sin verificar la hoja de especificaciones puede provocar fallas inmediatas del dispositivo o riesgos para la seguridad.
- Ignorar las luces indicadoras: Instale el DPS donde los LED de estado o la pantalla sean visibles. Un DPS oculto que se ha sacrificado para proteger el sistema proporciona cero protección contra la próxima sobretensión.
Consideraciones de instalación específicas de la industria
Edificios comerciales
En las torres de oficinas y los espacios comerciales, la atención se centra a menudo en los sistemas de iluminación y climatización.
- Colocación: Instale DPS de tipo 2 en los paneles de distribución de iluminación. Los controladores LED son notoriamente sensibles a los transitorios.
- Salas de datos: Utilice una combinación de DPS de tipo 2 en el panel y DPS de tipo 3 montados en rack para la protección del servidor.
Instalaciones industriales
Las plantas de fabricación se enfrentan a transitorios de conmutación internos constantes procedentes de los VFD y los motores.
- Colocación: Cada centro de control de motores (CCM) debe tener un DPS de tipo 2.
- Paneles PLC: Los DPS dedicados para carril DIN dentro de los armarios de control son obligatorios para evitar la corrupción de la lógica y el tiempo de inactividad.
Residencial
Las casas modernas son esencialmente redes inteligentes con electrodomésticos, cargadores de vehículos eléctricos e inversores solares.
- Colocación: Un DPS de tipo 1 o tipo 2 en la unidad de consumo principal cumple con los requisitos NEC 2020/2023 (Artículo 242).
- Exterior: Los condensadores de CA y las bombas de piscina a menudo requieren DPS dedicados montados en el desconectador.
Conclusión
Determinar dónde instalar los DPS en su panel eléctrico no es una cuestión de conjeturas, sino una decisión de ingeniería calculada basada en la jerarquía del dispositivo y la física. Un dispositivo de tipo 1 en la entrada de servicio mantiene fuera la energía externa de los rayos, mientras que los dispositivos de tipo 2 y tipo 3 en los paneles de distribución y las entradas de los equipos se encargan de los transitorios de conmutación internos que degradan la electrónica con el tiempo.
Recuerde la regla de oro: Ubicación, longitud y rectitud. Instale el tipo correcto de DPS en la zona correcta, mantenga los conductores más cortos de 10 pulgadas y evite las curvas pronunciadas.
En VIOX, diseñamos nuestros dispositivos de protección contra sobretensiones para satisfacer las rigurosas exigencias de la infraestructura industrial y comercial moderna. Nuestros equipos técnicos están disponibles para ayudar con los estudios de coordinación y las evaluaciones del sitio para garantizar que sus instalaciones alcancen un nivel de protección verificado. No deje sus activos críticos vulnerables al próximo pico de tensión: asegure su sistema con VIOX hoy mismo.
