¿Qué es un protector contra sobretensiones para carril DIN en la distribución eléctrica industrial?
Definición de protector contra sobretensiones para carril DIN
A Protector contra sobretensiones para carril DIN, también conocido como SPD para carril DIN o dispositivo de protección contra sobretensiones montado en carril DIN, es un dispositivo de protección que se instala en cuadros de distribución industriales, armarios de control, paneles de automatización o sistemas de distribución eléctrica. Normalmente se monta en un carril DIN estándar de 35 mm junto con disyuntores, contactores, relés, bloques de bornes y módulos de alimentación para formar un sistema completo de protección eléctrica industrial.
En los sistemas eléctricos industriales, las sobretensiones pueden deberse a sobrevoltajes provocados por rayos, conmutaciones de la red eléctrica, conmutaciones de transformadores, arranques y paradas de motores, funcionamiento de contactores, variadores de frecuencia u otras perturbaciones transitorias causadas por equipos de alta potencia. Aunque estas sobretensiones duran poco tiempo, sus picos de tensión pueden ser mucho más altos que el nivel de resistencia normal de los equipos eléctricos. Esto puede dañar los PLC, las IHMs, los variadores de frecuencia, los sistemas SAI, los módulos de alimentación, los sensores, los módulos de comunicación y otros componentes de control electrónico.
La función principal de un protector contra sobretensiones para carril DIN es limitar rápidamente las sobretensiones transitorias antes de que alcancen los equipos situados aguas abajo y desviar la corriente de sobretensión hacia el sistema de puesta a tierra. Para fábricas, líneas de producción, salas de datos, fabricantes de cuadros eléctricos y sistemas de automatización industrial, se trata de un componente de protección importante para mejorar la fiabilidad del suministro eléctrico, reducir los daños en los equipos y minimizar las pérdidas derivadas de los tiempos de inactividad.
Cómo funcionan los protectores contra sobretensiones en carril DIN en los sistemas de alimentación de baja tensión
En los sistemas industriales de distribución de energía de baja tensión, un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) montado en carril DIN suele conectarse en paralelo entre la línea eléctrica y el sistema de puesta a tierra. Cuando la sobretensión supera el umbral de funcionamiento del SPD, sus componentes de protección internos se activan rápidamente y desvían la corriente de sobretensión hacia el terminal PE o el sistema de conexión equipotencial.
Este proceso se puede dividir en tres fases:
- Condición normal: El SPD permanece en un estado de alta impedancia y no afecta al suministro eléctrico normal.
- Sobretensión repentina: El SPD se activa rápidamente y limita la sobretensión transitoria en la línea.
- Tras la sobretensión: el SPD vuelve a un estado de alta impedancia y el sistema continúa funcionando con normalidad.
Un protector contra sobretensiones para carril DIN no suele utilizarse como dispositivo independiente. Forma parte de una estrategia coordinada de protección contra sobretensiones para la distribución eléctrica industrial, y funciona en combinación con la protección en el punto de entrada, la protección a nivel de distribución, la protección de los armarios de control y la protección de precisión en los equipos.
Por qué el montaje en carril DIN es adecuado para los cuadros de distribución industriales
El montaje en carril DIN resulta muy adecuado para los sistemas de distribución eléctrica industrial, ya que los cuadros de distribución y las cabinas de control industriales requieren una disposición de los componentes modular, estandarizada y de fácil mantenimiento. Un protector contra sobretensiones para carril DIN puede encajarse directamente en un carril DIN estándar y colocarse junto a disyuntores, bloques de bornes y componentes de control.
Este método de instalación ofrece varias ventajas:
- Ahorra espacio en el panel y cabe en armarios de control industriales compactos
- Facilita una instalación rápida para los fabricantes de paneles y el montaje en serie
- Facilita el mantenimiento gracias a una inspección y sustitución rápidas
- Mantiene el cableado ordenado y coordinado con las barras de puesta a tierra y los dispositivos de protección de respaldo
- Ofrece protección multinivel en cuadros de distribución principales, cuadros de subdistribución y paneles de equipos
Protector contra sobretensiones para carril DIN frente a protector contra sobretensiones para montaje en cuadro
Tanto los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) para carril DIN como los protectores contra sobretensiones montados en cuadro pueden utilizarse para la protección contra sobretensiones en sistemas de distribución eléctrica, pero difieren en su estructura, método de instalación y ámbito de aplicación.
| Elemento de comparación | Protector contra sobretensiones para carril DIN | Protector contra sobretensiones para montaje en panel |
| Método de instalación | Montado en un carril DIN de 35 mm | Normalmente se instala sobre la superficie de un panel o en una carcasa exterior |
| Aplicaciones típicas | Armarios de control industrial, cuadros de subdistribución, paneles de equipos, cajas de conexión fotovoltaicas | Cuadros de distribución principales, sistemas eléctricos de los edificios, tomas de corriente de los equipos |
| Estructura | Modular, compacto y fácil de sustituir | Normalmente integrado o montado externamente |
| Mantenimiento | Se puede mantener mediante indicadores de estado o módulos enchufables | Depende de la estructura del producto |
| Idoneidad para uso industrial | Adecuado para el diseño estandarizado de armarios y el montaje en serie | Adecuado para espacios específicos en paneles o para protección en la zona de entrada |
En los sistemas de distribución eléctrica industrial, la ventaja de un protector contra sobretensiones para carril DIN es que puede integrarse directamente en un cuadro de distribución o en un armario de control. Es adecuado para su instalación junto con otros componentes eléctricos modulares. Esto lo hace especialmente útil en aplicaciones industriales que requieren un diseño estandarizado, producción en serie, un mantenimiento rápido y un cableado claro.
Aplicaciones industriales habituales de los protectores contra sobretensiones para carril DIN
En los sistemas de distribución eléctrica industrial, un protector contra sobretensiones para carril DIN no se instala únicamente en una posición fija. En función del nivel de distribución, la sensibilidad de los equipos, la longitud de los cables y la fuente de sobretensión, los protectores contra sobretensiones en carril DIN pueden instalarse en cuadros de distribución principales de entrada, cuadros de subdistribución, centros de control de motores, paneles de PLC, circuitos de alimentación de SAI, paneles de equipos de automatización y sistemas fotovoltaicos solares o de almacenamiento de energía.
Los sistemas industriales suelen contar con varios niveles de distribución eléctrica. Si solo se instala un SPD en el cuadro de distribución principal, es posible que no ofrezca una protección suficiente para los armarios de control remotos, los equipos sensibles o los tramos de cable largos. Un enfoque más adecuado consiste en crear un sistema coordinado de protección contra sobretensiones acorde con la estructura del sistema, de modo que los SPD montados en carril DIN en diferentes posiciones proporcionen protección en el punto de entrada, protección a nivel de distribución y protección precisa en los equipos.
Cuadros de distribución principales de entrada
El cuadro de distribución principal de entrada es el punto de acceso al sistema eléctrico industrial y el primer punto clave por el que las sobretensiones pueden penetrar en la red de distribución de la fábrica. Cuando una sobretensión entra a través de la línea de suministro de la compañía eléctrica, una línea aérea, el lado de baja tensión del transformador o un sistema externo de protección contra rayos, el dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) instalado en el cuadro de distribución principal de entrada puede descargar las sobretensiones de alta energía antes de que se propaguen hacia abajo en la red.
Entre las opciones más habituales para los cuadros de distribución principales de entrada se incluyen los SPD de tipo 1 para carril DIN, los SPD combinados de tipo 1+2 o los SPD de tipo 2 de alta capacidad. La elección correcta depende de si el edificio cuenta con un sistema externo de protección contra rayos, del nivel de riesgo de rayos de la zona, del método de alimentación de entrada, del nivel de corriente de cortocircuito del sistema y de la sensibilidad de los equipos situados aguas abajo.
Cuadros de subdistribución
Los cuadros de subdistribución se encuentran entre el sistema principal de distribución eléctrica y los equipos terminales. Suministran energía a zonas locales como talleres, plantas, zonas de equipos o líneas de producción. La instalación de protectores contra sobretensiones en carril DIN en estos lugares ayuda a limitar aún más las sobretensiones residuales procedentes del sistema anterior y a reducir las sobretensiones de conmutación generadas dentro de la zona de equipos local.
Los SPD de tipo 2 para carril DIN se utilizan habitualmente en los cuadros de subdistribución industriales. Son adecuados para limitar las sobretensiones indirectas provocadas por rayos, las sobretensiones de conmutación de la red eléctrica y las sobretensiones derivadas del funcionamiento de los equipos. Esto los convierte en uno de los tipos de SPD más habituales en los sistemas de distribución eléctrica industriales.
Por ejemplo, en una gran fábrica, es posible que el cuadro de distribución principal ya cuente con un SPD de tipo 1 o de tipo 1+2 instalado. Sin embargo, un taller de producción puede encontrarse lejos del cuadro de distribución principal. Debido a la mayor distancia del cableado, pueden producirse nuevas diferencias de potencial y sobretensiones residuales durante la propagación de las sobretensiones. En este caso, añadir un SPD de tipo 2 en el cuadro de subdistribución del taller puede proporcionar una protección más cercana a los motores, los armarios de control, los sistemas de iluminación y los equipos de automatización de esa zona.
Centros de control de motores y armarios de control
Los centros de control de motores y los armarios de control industrial son áreas de aplicación importantes para los protectores contra sobretensiones montados en carril DIN. A menudo contienen contactores, relés, arrancadores suaves, variadores de frecuencia, dispositivos de protección de motores, fuentes de alimentación de control y módulos de comunicación. Estos componentes pueden generar sobretensiones durante su funcionamiento y conmutación, y también pueden verse afectados por sobretensiones procedentes del sistema de distribución anterior.
La instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) en carril DIN en cuadros de distribución o armarios de control ayuda a reducir el impacto de las sobretensiones de conmutación y de las sobretensiones transitorias del lado de la alimentación en los componentes de control. Esto resulta especialmente importante en entornos industriales con numerosos motores, bombas, ventiladores, compresores, cintas transportadoras y sistemas de accionamiento, donde los ciclos de arranque y parada de los equipos pueden generar repetidamente tensiones transitorias.
Entre los equipos protegidos más habituales se incluyen:
- Circuitos de control de contactores y relés
- Circuitos de entrada del variador de frecuencia (VFD) y del arrancador suave
- Módulos de alimentación para el control de motores
- Módulos PLC o de E/S dentro del armario de control
- Interfaces de comunicación para equipos y unidades de control remoto
En el caso de los cuadros de distribución y los armarios de control, el SPD debe instalarse cerca del terminal de entrada de alimentación y conectarse a la barra de puesta a tierra mediante conductores cortos y rectos. Cuando sea necesario, también deben utilizarse SPD para señales o para líneas de datos, con el fin de coordinar la protección de las señales de control y las líneas de comunicación.
Cuadros de control con PLC y sistemas de automatización
Un cuadro de PLC es el centro de control de un sistema de automatización industrial. Recibe señales de los sensores, ejecuta la lógica de control y controla motores, válvulas, robots, cintas transportadoras y equipos de producción. Si el PLC, el módulo de E/S, la I/M o el módulo de comunicación sufren daños a causa de picos de tensión, todo el sistema de automatización podría dejar de funcionar.
En los cuadros de control lógico programable (PLC), los protectores contra sobretensiones para carril DIN suelen instalarse en la entrada de alimentación de control para proteger los circuitos de 230 V CA, 24 V CC u otros circuitos de alimentación de control. En el caso de las redes de comunicación y las líneas de señal de campo, también deben instalarse protectores contra sobretensiones adecuados para señales o para líneas de datos cuando sea necesario.
En los sistemas de automatización, suelen producirse simultáneamente picos de tensión y picos de señal. Una sobretensión en la línea eléctrica puede dañar el módulo de alimentación del PLC, mientras que una sobretensión en cables largos de sensores o de comunicación puede dañar los puertos de E/S o las interfaces de comunicación. Por lo tanto, la protección contra sobretensiones para los armarios de control industriales no debe centrarse únicamente en la fuente de alimentación principal, sino que también debe tener en cuenta una protección coordinada para la alimentación de control, las líneas de señal y las líneas de datos.
Circuitos de alimentación ininterrumpida (SAI) y de alimentación crítica
En los sistemas industriales, los sistemas SAI se utilizan habitualmente para proteger cargas críticas, como sistemas de control, servidores, equipos de comunicación, sistemas de monitorización, sistemas DCS, sistemas SCADA y sistemas instrumentados de seguridad. Un SAI puede proporcionar energía de reserva durante un corte de suministro eléctrico, pero no puede sustituir por completo a la protección contra sobretensiones que ofrecen los SPD.
El lado de entrada del SAI puede seguir viéndose afectado por picos de tensión provocados por rayos o por picos de conmutación procedentes de la red de distribución anterior. Sin una protección adecuada mediante dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD), los picos de tensión pueden penetrar en el SAI y dañar los módulos rectificadores, las placas de control o los circuitos de derivación. En el caso de cargas críticas, también se puede instalar una protección más precisa en el lado de salida del SAI o cerca de los equipos sensibles, según la estructura del sistema.
En los sistemas de alimentación eléctrica críticos de carácter industrial, un método de protección habitual es:
| Posición de instalación | Método de protección recomendado | Objetivo principal de protección |
| Cuadro eléctrico principal | SPD de tipo 1 o de tipo 1+2 | Limitar las sobretensiones de alta energía en el nivel de entrada |
| Lado de entrada del SAI | Dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo 2 para carril DIN | Proteger los circuitos de entrada del SAI |
| Lado de salida del SAI | DOCUP de tipo 2 o 3 | Reducir la tensión residual en cargas críticas |
| Parte de los equipos | SPD de tipo 3 o protector específico | Proteger servidores, controladores lógicos programables (PLC) y equipos de comunicación |
Esta configuración coordinada contribuye a reducir el riesgo de que se produzcan picos de tensión en los sistemas SAI y en las cargas críticas, mejorando la continuidad del suministro eléctrico de los sistemas de control industrial y de datos.
Energía solar fotovoltaica, almacenamiento de energía y sistemas industriales de corriente continua
Cada vez son más las instalaciones industriales que utilizan sistemas fotovoltaicos en tejados, sistemas de almacenamiento de energía, unidades de distribución de corriente continua o equipos de energía renovable. Los cables del lado de la corriente continua en estos sistemas suelen ser largos, y algunos de ellos se instalan al aire libre o en zonas expuestas, lo que los hace más vulnerables a las sobretensiones provocadas por los rayos.
En los sistemas fotovoltaicos industriales, los SPD de CC para carril DIN suelen instalarse en Cajas combinadoras fotovoltaicas, circuitos de entrada de CC de los inversores y circuitos de distribución de CC. Para sistemas fotovoltaicos de 600 V CC, 1000 V CC o 1500 V CC, deben seleccionarse dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) diseñados específicamente para aplicaciones de CC. No deben utilizarse dispositivos SPD de CA estándar como sustitutos.
En los sistemas de almacenamiento de energía, las baterías en rack, las unidades PCS, los sistemas BMS y EMS, y las barras colectoras de corriente continua también pueden verse afectados por sobretensiones transitorias. Dependiendo de la estructura del sistema, puede ser necesario instalar dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) en el lado de corriente continua, en el lado de corriente alterna y en las líneas de comunicación.
Entre los aspectos clave de la protección contra sobretensiones en los sistemas industriales de corriente continua se incluyen:
- Selecciona el SPD de CC en función de la tensión máxima en circuito abierto
- Comprueba que el SPD cumple los requisitos de la norma IEC/EN 61643-31
- Distinguir entre los SPD de CC fotovoltaicos y los SPD de CA
- Ten en cuenta la protección tanto en el lado de entrada de CC del inversor como en el de salida de CA.
- Diseña la trayectoria de descarga teniendo en cuenta la puesta a tierra y la conexión equipotencial.
En los sistemas industriales de distribución de energía que incorporan energía solar fotovoltaica, sistemas de almacenamiento de energía o equipos de corriente continua, a la hora de seleccionar los protectores contra sobretensiones para carril DIN se debe tener en cuenta tanto el lado de CA como el de CC. De este modo se evita proteger únicamente el sistema de distribución de CA y dejar los circuitos de CC expuestos a riesgos de sobretensión.
Cómo elegir el tipo adecuado de protector contra sobretensiones para carril DIN para la distribución industrial
En los sistemas de distribución eléctrica industrial, uno de los pasos más importantes en Cómo elegir un protector contra sobretensiones para carril DIN consiste en determinar el tipo de SPD adecuado. Los distintos tipos de SPD están diseñados para diferentes niveles de energía de sobretensión, posiciones de instalación y objetivos de protección. Si se elige un tipo incorrecto, incluso un producto con parámetros aparentemente excelentes podría no ofrecer una protección eficaz en el sistema real.
SPD de CA frente a SPD de CC en aplicaciones industriales
Los sistemas industriales suelen incluir circuitos tanto de CA como de CC, por lo que es necesario distinguir claramente entre los SPD de CA y los de CC. No deben utilizarse indistintamente.
SPD de CA Se utilizan principalmente en sistemas de distribución de corriente alterna de baja tensión, como cuadros de distribución principales, cuadros de subdistribución, MCC, armarios de control de motores, circuitos de entrada de SAI y circuitos de alimentación de equipos industriales. Sirven para limitar las sobretensiones causadas por rayos y las sobretensiones de conmutación en las líneas de corriente alterna.
Dispositivos de protección contra sobretensiones de CC Se utilizan en sistemas fotovoltaicos solares, en el lado de corriente continua (CC) de los sistemas de almacenamiento de energía, en cajas combinadoras de CC, en circuitos de entrada de CC de los inversores, en fuentes de alimentación de control de CC y en otros circuitos de CC. Dado que los sistemas de CC no tienen un punto de cruce por cero natural, los arcos eléctricos de CC son más difíciles de extinguir. Por lo tanto, los SPD de CC requieren estructuras de extinción de arcos y desconexión segura adecuadas para aplicaciones de CC.
Un error habitual en los sistemas fotovoltaicos industriales es utilizar un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de CA en un circuito fotovoltaico de CC. Esto puede impedir que el SPD se desconecte de forma segura en caso de fallo e incluso puede suponer un riesgo de arco eléctrico prolongado. Por lo tanto, los sistemas fotovoltaicos de CC deben utilizar SPD de CC que cumplan los requisitos de la norma IEC/EN 61643-31.
La diferencia entre los SPD de CA y los SPD de CC se puede resumir de la siguiente manera:
| Elemento de comparación | Dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) para carril DIN de CA | SPD para carril DIN de CC |
| Sistema aplicable | Sistema de distribución de corriente alterna de baja tensión | Sistemas fotovoltaicos, de almacenamiento de energía y de distribución de corriente continua |
| Ubicación habitual | Cuadro de distribución principal, cuadro de subdistribución, entrada del SAI, armario de control | Caja de conexión fotovoltaica, entrada de CC del inversor, circuito de CC |
| Comportamiento del arco | La corriente alterna tiene un punto de cruce por cero natural, por lo que los arcos son más fáciles de extinguir | La corriente continua no presenta ningún punto de paso por cero natural, por lo que los arcos son más difíciles de extinguir |
| Enfoque estándar | IEC/EN 61643-11 | IEC/EN 61643-31 |
| Criterios de selección | Uc, Up, In, Imax, sistema de puesta a tierra | Tensión máxima en circuito abierto, extinción de arco en corriente continua, desconexión térmica, polaridad |
| Intercambiabilidad | No debe utilizarse de forma indiscriminada en circuitos de corriente continua. | No debe utilizarse de forma indiscriminada en sistemas de corriente alterna |
Sistemas industriales monofásicos frente a trifásicos
Los sistemas de distribución eléctrica industrial pueden incluir tanto fuentes de alimentación monofásicas como trifásicas. El número de fases influye directamente en la configuración de polos y en el método de cableado del SPD para carril DIN.
Los sistemas monofásicos se utilizan habitualmente para la alimentación de sistemas de control, iluminación, equipos de oficina, pequeños sistemas SAI, circuitos de tomas de corriente monofásicas y algunos equipos auxiliares. Las configuraciones habituales de los SPD incluyen 1P, 1P+N o 2P, y protegen principalmente las vías de sobretensión como L-N, L-PE y N-PE.
Los sistemas trifásicos se utilizan habitualmente en motores, variadores de frecuencia, compresores, bombas, ventiladores, equipos de calefacción industrial, centros de control de motores y sistemas de distribución principal. Las configuraciones habituales de los SPD incluyen 3P, 3P+N, 4P, 3+1 o 4+0, que cubren las vías de sobretensión entre los conductores de fase, el neutro y tierra.
Ojalá solo un SPD monofásico Si se utiliza en un sistema industrial trifásico, es posible que algunos conductores de fase queden desprotegidos o que no se cubran por completo las vías de descarga entre los conductores de fase, el neutro y el PE. Por lo tanto, los SPD multipolares para carril DIN deben seleccionarse en función del método de cableado real de los sistemas trifásicos.
| Tipo de sistema | Aplicación común | Configuración habitual del SPD | Foco de selección |
| Sistema de corriente alterna monofásica | Control de la alimentación eléctrica, la iluminación y los pequeños SAI | 1P, 1P+N, 2P | Confirmar las rutas de protección de L, N y PE |
| Sistema trifásico de tres hilos | Motores y algunos equipos industriales | 3P | Proteger las rutas de sobretensión entre fases y el conductor de protección (PE) |
| Sistema trifásico de cuatro hilos | Cuadros de distribución principal y secundaria de la fábrica | 4P, 3+1, 4+0 | Ten en cuenta la protección de L, N y PE |
| Circuito de control de corriente continua | PLC, sensores, fuentes de alimentación de 24 V CC | DC SPD | Comprueba los requisitos de tensión continua y polaridad |
Protector contra sobretensiones de tipo 1 para carril DIN, destinado a la protección de la entrada principal
Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo 1 para carril DIN se utiliza principalmente en la entrada de un sistema eléctrico industrial, como el cuadro de distribución principal de entrada, el cuadro general de baja tensión, el cuadro de salida de baja tensión del transformador o la entrada de servicio del edificio. Su función principal es descargar la corriente de rayo de alta energía y evitar que las sobretensiones graves penetren en la red de distribución interna de la fábrica.
SPD tipo 1 suele tenerse en cuenta en los siguientes escenarios industriales:
- El edificio de la fábrica cuenta con un sistema externo de protección contra rayos.
- El suministro eléctrico utiliza líneas aéreas de entrada
- La fábrica está situada en una zona en la que se producen tormentas eléctricas con frecuencia
- La red de distribución está conectada a numerosos dispositivos exteriores
- El edificio industrial cuenta con un sistema fotovoltaico instalado en la azotea.
- El cuadro eléctrico principal de entrada corre un mayor riesgo de sufrir sobretensiones
El parámetro clave de un SPD de tipo 1 es el Iimp, que hace referencia a la capacidad de soportar la corriente de impulso de rayo. Se suele utilizar para evaluar la capacidad del SPD para soportar una forma de onda de corriente de rayo de 10/350 μs. En lo que respecta a la protección de la entrada principal, Iimp es un indicador importante para determinar si un SPD de tipo 1 es adecuado para un sistema industrial con alto riesgo de rayos.
Es importante señalar que un SPD de tipo 1 se encarga principalmente de la descarga de sobretensiones de alta energía. Es posible que no siempre reduzca la tensión residual a un nivel adecuado para equipos electrónicos sensibles. Por lo tanto, en los sistemas industriales, un SPD de tipo 1 suele tener que funcionar junto con SPD de tipo 2 o de tipo 3 situados aguas abajo.
Protector contra sobretensiones de tipo 2 para carril DIN destinado a cuadros de distribución industriales
Un SPD de tipo 2 para carril DIN es el tipo de SPD más habitual en los sistemas de distribución eléctrica industrial. Normalmente se instala en cuadros de distribución principales, cuadros de subdistribución, centros de control de motores, circuitos de entrada de SAI, armarios de control de equipos o cuadros de alimentación de automatización. Se utiliza para limitar las sobretensiones indirectas provocadas por rayos, las sobretensiones de conmutación de la red eléctrica y las sobretensiones transitorias causadas por el funcionamiento de los equipos.
En la mayoría de los sistemas industriales de baja tensión, SPD tipo 2 es el elemento central de la protección contra sobretensiones a nivel de distribución. Es adecuado para proteger:
- Cuadros de subdistribución industriales
- Centros de control de motores
- Armarios de control PLC
- Circuitos de entrada del SAI
- Circuitos de entrada del variador de frecuencia (VFD) y del arrancador suave
- Circuitos de alimentación de equipos de automatización
- Iluminación industrial y sistemas de alimentación auxiliar
Los parámetros clave de un SPD de tipo 2 suelen incluir In, Imax y Up. In se refiere a la corriente de descarga nominal que el SPD puede soportar de forma repetida. Imax se refiere a la corriente máxima de descarga única. Up se refiere al nivel de protección de tensión. En el caso de los usuarios industriales, la selección no debe basarse únicamente en Imax. También deben tenerse en cuenta la sensibilidad de los equipos, la posición de instalación y el riesgo del sistema.
Si ya hay instalado un SPD de tipo 1 o de tipo 1+2 en el cuadro de entrada principal, un SPD de tipo 2 situado más adelante en el cuadro de subdistribución puede reducir aún más la tensión de sobretensión residual y proporcionar una protección más cercana a los armarios de control y a los equipos críticos.
Protector contra sobretensiones de tipo 3 para carril DIN destinado a equipos terminales sensibles
A SPD tipo 3 Normalmente se instala cerca de equipos sensibles para proporcionar una protección final de precisión. Su capacidad de descarga suele ser inferior a la de los SPD de tipo 1 y tipo 2, pero contribuye a reducir aún más la tensión residual en el lado del equipo.
En los sistemas industriales, los SPD de tipo 3 se utilizan habitualmente para proteger equipos sensibles como:
| Equipo sensible | Por qué es necesaria la protección de tipo 3 |
| Controlador PLC | Los puertos de E/S y los módulos de alimentación son sensibles a las sobretensiones residuales |
| Pantalla táctil HMI | Las interfaces de comunicación y los módulos de visualización son vulnerables a las puntas de tensión transitorias |
| Servidor industrial | Alto riesgo de pérdida de datos y reinicio del sistema |
| Equipos de comunicación | Las interfaces Ethernet, RS485 y de bus de campo se dañan fácilmente con las sobretensiones |
| Instrumento de precisión | Elevados requisitos en cuanto a precisión de medición y estabilidad del control |
| Equipos de seguridad y vigilancia | Los tramos de cable largos pueden provocar picos de tensión inducidos |
No se recomienda utilizar un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo 3 como único dispositivo de protección en un sistema industrial. Sin una protección previa mediante un SPD de tipo 1 o de tipo 2, es posible que un SPD de tipo 3 no sea capaz de soportar una energía de sobretensión mayor.
Por lo tanto, el SPD de tipo 3 resulta más adecuado como nivel final en un sistema de protección contra sobretensiones de varios niveles. Normalmente se coordina con un SPD de tipo 1 o de tipo 1+2 en el cuadro de distribución principal y con un SPD de tipo 2 en los cuadros de subdistribución, con el fin de proporcionar una protección más completa a los equipos terminales sensibles.
Protector contra sobretensiones combinado de tipo 1+2 para carril DIN, destinado a paneles industriales compactos
Un SPD combinado de tipo 1+2 integra las funciones de protección de tipo 1 y tipo 2 en un solo producto. Es capaz de soportar corrientes de impulso de rayo de energía relativamente alta, al tiempo que limita las sobretensiones transitorias en la red de distribución. Es una opción habitual para redes de distribución industriales con espacio limitado en los armarios o que requieren una estructura de protección simplificada.
Tipo 1+2 SPD es adecuado para las siguientes aplicaciones:
- Cuadros de entrada principales industriales con espacio limitado
- Protección combinada contra sobretensiones de nivel básico
- Sistemas que necesitan reducir el número de módulos
- Fábricas con sistemas externos de protección contra los rayos o con un mayor riesgo de sufrir descargas atmosféricas
- Fabricantes de paneles que necesitan un diseño simplificado de los armarios
- Pequeñas naves industriales que requieren una protección compacta
Aunque un SPD de tipo 1+2 ofrece protección combinada, esto no significa que se puedan omitir todos los SPD situados aguas abajo. Si el sistema industrial cuenta con tramos de cable largos, equipos muy dispersos o, aguas abajo, controladores lógicos programables (PLC), variadores de frecuencia (VFD), sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), equipos de comunicación y sistemas de control de precisión, se deben instalar igualmente protectores contra sobretensiones de tipo 2 o tipo 3 en los cuadros de subdistribución o cerca de los equipos.
Por lo tanto, un SPD combinado de tipo 1+2 resulta más adecuado como solución de protección combinada básica, y no como única medida de protección para cualquier sistema industrial.
Protector contra sobretensiones LSP para carril DIN: protección fiable contra sobretensiones para sistemas de distribución eléctrica industrial
LSP se dedica a la investigación, el desarrollo y la fabricación de dispositivos de protección contra sobretensiones, y ofrece soluciones de protectores contra sobretensiones para carril DIN destinadas a sistemas industriales, comerciales y de energías renovables. La gama de productos abarca dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) de tipo 1, tipo 1+2, tipo 2, tipo 3 y de corriente continua (CC), que permiten proteger la entrada de servicio, el nivel de distribución, los armarios de control, los equipos con protección de precisión y el lado de corriente continua (CC) de los sistemas fotovoltaicos. Gracias a una completa gama de productos, los ingenieros pueden diseñar sistemas coordinados de protección contra sobretensiones de tipo 1, tipo 2 y tipo 3 utilizando una única marca de confianza.
En aplicaciones industriales, los SPD de LSP para carril DIN están diseñados para su instalación en carriles DIN estándar de 35 mm, lo que los hace adecuados para configuraciones modulares en cuadros de distribución y armarios de control. El diseño de módulo enchufable facilita un mantenimiento y una sustitución más rápidos, mientras que la ventana de indicación de estado transparente ayuda al personal de mantenimiento a comprobar si el SPD sigue en condiciones normales de protección. En el caso de equipos sin supervisión, líneas de producción continuas o sistemas de alimentación críticos, los contactos de señalización remota opcionales permiten conectar el estado del SPD a sistemas de monitorización o de alarma, lo que reduce el riesgo de que pase desapercibido un fallo del SPD.
LSP hace hincapié en la fiabilidad a largo plazo en entornos industriales. Sus productos SPD utilizan componentes clave como los MOV de LKD y los GDT de Vactech, combinados con desconexión térmica, disparo a baja temperatura, carcasa ignífuga y un diseño de estructura modular para hacer frente a las sobretensiones de rayo, las sobretensiones de conmutación y los transitorios eléctricos industriales. El diseño y las pruebas de los productos se basan en los requisitos de la norma IEC/EN 61643-11 para aplicaciones de protección contra sobretensiones de CA de baja tensión. Para aplicaciones fotovoltaicas de CC, se pueden seleccionar soluciones SPD de CC adecuadas en función de la tensión del sistema y la posición de instalación.
Para los clientes industriales, LSP es más que un simple proveedor de productos SPD. También puede actuar como socio en soluciones de protección contra sobretensiones. Tanto si el proyecto implica la selección del cuadro de distribución principal, el diseño del armario de control, la protección del lado de corriente continua (CC) de los sistemas fotovoltaicos, la coordinación de la protección de respaldo, la personalización para fabricantes de equipos originales (OEM), la imagen de marca, el embalaje o la documentación técnica, LSP puede ofrecer recomendaciones de productos y orientación sobre su aplicación para ayudar a reducir los errores de selección, los riesgos de instalación y las dificultades de mantenimiento.
Preguntas frecuentes sobre los protectores contra sobretensiones en carril DIN para sistemas de distribución eléctrica industrial
¿Para qué se utiliza un protector contra sobretensiones en carril DIN en los sistemas industriales?
Un protector contra sobretensiones para carril DIN se utiliza para proteger los equipos eléctricos y los componentes de control de los sistemas industriales de distribución de energía frente a sobretensiones causadas por rayos, sobretensiones de conmutación y sobretensiones transitorias de la red. Se suele instalar en cuadros de distribución principales, paneles de subdistribución, armarios de PLC, MCC, circuitos de SAI o sistemas fotovoltaicos de corriente continua. Al limitar la sobretensión y desviar la corriente de sobretensión a tierra, contribuye a mejorar la fiabilidad de los equipos y a reducir el riesgo de paradas.
¿En qué lugar del cuadro de distribución de una fábrica debe instalarse un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) en carril DIN?
Se debe instalar un SPD para carril DIN en el lado de entrada del circuito protegido de un cuadro de distribución industrial, lo más cerca posible del interruptor general, del disyuntor, de los terminales de entrada y de la barra de puesta a tierra PE. De este modo se acorta la trayectoria de descarga de sobretensiones y se reduce la tensión residual adicional provocada por la inductancia del cableado. En fábricas de gran tamaño, los SPD también deben coordinarse entre los cuadros principales, los cuadros de subdistribución, los cuadros de control mecánico (MCC), los armarios de PLC y los circuitos de SAI.
¿Es necesario instalar protección contra sobretensiones en los armarios de control industrial?
Sí. Los armarios de control industrial suelen necesitar protección contra sobretensiones, ya que los PLC, las IHM, los módulos de E/S, los relés, las fuentes de alimentación, los terminales de variadores de frecuencia y las interfaces de comunicación son sensibles a las sobretensiones transitorias. Las sobretensiones pueden provenir de los sistemas de distribución situados aguas arriba, de las operaciones de arranque y parada de los motores, de la conmutación de los contactores o de los cables de señal largos. La instalación del SPD adecuado para carril DIN ayuda a reducir los daños en los equipos, los fallos de comunicación y los tiempos de inactividad en la producción.
¿Debería utilizar un SPD de tipo 1 o de tipo 2 para el cuadro de distribución principal de una fábrica?
Utilice un SPD de tipo 1 o de tipo 1+2 si el cuadro de distribución principal de la fábrica se encuentra en la entrada de la red eléctrica, está conectado a líneas aéreas, está protegido por un sistema externo de protección contra rayos o está situado en una zona de alto riesgo de rayos. Si la principal preocupación son las sobretensiones de conmutación de la red, las sobretensiones indirectas por rayos o los transitorios de conmutación de los equipos, suele ser adecuado un SPD de tipo 2. Los grandes sistemas industriales suelen utilizar dispositivos de tipo 1 en la entrada y de tipo 2 en las fases posteriores.
¿Puede un SPD de carril DIN proteger todo el sistema eléctrico industrial?
Normalmente no. Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) montado en carril DIN solo puede proteger una parte del circuito cercana a su punto de instalación y no puede cubrir todo el sistema eléctrico industrial. Las grandes fábricas suelen contar con cuadros de distribución principales, cuadros de subdistribución, cuadros de control motorizado (MCC), armarios de PLC, sistemas SAI, líneas de señal y circuitos de corriente continua. Dado que los cables son largos y los equipos están muy dispersos, pueden seguir produciéndose sobretensiones residuales. Por lo general, se requiere una protección multinivel con protectores contra sobretensiones de tipo 1, tipo 2, tipo 3 y para señales.
