1.5.6. Protecciones contra sobretensiones transitorias y permanentes

Sobretensiones Transitorias vs. Permanentes

En el ámbito de las instalaciones eléctricas industriales y residenciales, las sobretensiones representan uno de los peligros más silenciosos y destructivos para los equipos electrónicos sensibles y los sistemas de automatización. El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), en su Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT-23, establece las directrices estrictas para la protección contra estos fenómenos.

Es vital comprender la diferencia física entre ambos fenómenos para aplicar la protección correcta. Las sobretensiones transitorias son picos de voltaje de muy corta duración (microsegundos) pero de enorme magnitud (miles de voltios). Su origen suele ser externo, como la caída de un rayo en las proximidades de la línea eléctrica (descargas atmosféricas), o interno, debido a la conmutación de grandes cargas inductivas (motores, transformadores) que generan perturbaciones en la red al conectar o desconectar.

Por otro lado, las sobretensiones permanentes (o temporales) son aumentos de tensión por encima del 10% del valor nominal que se mantienen durante un periodo prolongado (ciclos enteros, segundos u horas). El origen más típico de una sobretensión permanente en sistemas trifásicos es la rotura o pérdida de conexión del conductor neutro. Al perderse la referencia del neutro, las tensiones de fase se desequilibran dependiendo de las cargas conectadas, pudiendo someter a los equipos monofásicos a tensiones cercanas a los 400 V, lo que provoca la destrucción inmediata de sus fuentes de alimentación.

Protectores de Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3

Para combatir las sobretensiones transitorias, se utilizan Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS). La norma clasifica estos protectores en tres escalones, que deben coordinarse cuidadosamente para lograr una protección efectiva:

• Protectores de Tipo 1: Se instalan en el origen de la instalación (cuadro general). Están diseñados para soportar corrientes de rayo directas. Utilizan tecnología de descargadores de gas o vías de chispas, capaces de derivar enormes cantidades de energía a tierra.
• Protectores de Tipo 2: Se ubican en los cuadros secundarios o de distribución. Protegen contra sobretensiones inducidas o conmutaciones. Suelen emplear varistores de óxido metálico (MOV), que tienen un tiempo de respuesta extremadamente rápido (nanosegundos) y recortan el pico de tensión a un nivel seguro.
• Protectores de Tipo 3: Se instalan lo más cerca posible del equipo final a proteger (por ejemplo, en la misma base de enchufe). Tienen una capacidad de descarga menor, pero proporcionan el nivel de protección más fino (Up) requerido por los equipos electrónicos ultra-sensibles.

La Regla de los 50 cm del REBT

Uno de los errores más comunes en la instalación de protectores contra sobretensiones es descuidar la longitud del cableado de conexión. La ITC-BT-23 impone una restricción crítica: la longitud total del conductor que conecta el protector a las fases y a la barra de tierra de protección principal debe ser lo más corta posible, y preferiblemente no superar los 50 centímetros.

Esta regla no es arbitraria; responde a leyes fundamentales del electromagnetismo. Frente a una sobretensión transitoria, que se comporta como una señal de altísima frecuencia (debido a su rápido flanco de subida di/dt), la impedancia del cable está dominada por su inductancia parasitaria (L), no por su resistencia óhmica. La caída de tensión a lo largo del cable se calcula mediante la fórmula de Faraday-Lenz: V = L · (di/dt). Un cable largo presenta mayor inductancia, lo que generará una gran caída de tensión en el propio cable durante la descarga, sumándose a la tensión residual del protector y superando el umbral de daño de los equipos protegidos. Por lo tanto, un cableado corto es el único método físico para minimizar esta impedancia inductiva y garantizar la eficacia del protector.