Iván Cid, ingeniero de I+D+i de ELT comparte con los lectores este post acerca de la forma de proteger los equipos electrónicos ante sobretensiones bruscas por eventos como por ejemplo una tormenta eléctrica. Su post que reproducimos íntegramente para nuestros lectores se puede encontrar en versión original en la página web del grupo ELT.

La aparición, el posterior manejo y finalmente la generalización del uso de aparatos electrónicos de diversa índole en las calles han obligado a plantar batalla a los principales problemas que en ella encontramos.

Diversos sistemas de protección se han tratado de diseñar a este efecto.

Por ejemplo, la familia ITP (Input Transient Protection – Protección contra transitorios en la entrada) de ELT, concebida y diseñada para aportar un plus de seguridad y robustez a equipos electrónicos de cualquier tipo expuestos a sobretensiones bruscas en los equipos de consumo, por ejemplo, los fenómenos formados por los rayos en los componentes de iluminación, como balastos para HID o FLUO, drivers o módulos de LED.

Además, han nacido diversas maneras de normalizar los problemas por parte de los organismos reguladores internacionales. Así, la Comisión Electrotécnica Internacional  (IEC por sus siglas en inglés), definió el estándar 61643-11/2007 donde se reconocen tres tipos de equipos de protección contra ‘surges’ o impulsos transitorios:

• Tipo 1. Dispositivos concebidos para aguantar el impacto directo de un rayo. Están caracterizados por una onda de corriente de 10/350 microsegundos.
• Tipo 2. Dispositivos concebidos para aguantar sobretensiones de origen atmosférico y conmutaciones inducidas o conducidas. Están caracterizados por una onda de corriente de 8/20 microsegundos.
• Tipo 3. Dispositivos concebidos para aguantar sobretensiones de origen atmosférico y conmutaciones inducidas o conducidas. Están caracterizados por una combinación de una onda de corriente de 8/20 microsegundos y una onda de tensión de 1.2/50 microsegundos. Los equipos ITP de ELT entrarían dentro de esta calificación.

Dentro de los dispositivos de protección Tipo 3, según las recomendaciones del IEEE y de la norma ANSI C62.41.2, los dividiríamos entre equipos recomendados para un nivel de protección de 6kV/3kA o de 10kV/10kA, según el nivel de exposición de los mismos a este tipo de fenómenos.

Los equipos de protección ITP de ELT tienen un ratio de protección para varios impulsos o rayos de 10kV/3kA, aunque pueden llegar a soportar descargas de hasta 8kA.

Además, son apropiados para proteger luminarias de tipo Clase I o Clase II que estén alimentadas hasta 277 voltios de red en instalaciones realizadas en exteriores. Independientemente de si el sistema esté conectado a tierra (perturbación en modo común) o no (perturbación en modo diferencial), los equipos auxiliares de protección de ELT son apropiados para su instalación y su uso no supone un lastre en temas de normativa, eficiencia u otros aspectos.

¿Cómo se producen los fenómenos que causan daños en equipos electrónicos de exterior? ¿Cómo actúa un sistema auxiliar de protección ITP?

Cuando nos referimos a los fenómenos que pueden causar daños en equipos electrónicos para uso exterior, nos solemos referir a los fenómenos conocidos como rayos.

Los rayos son descargas electrostáticas que se producen por acumulación de carga eléctrica, normalmente en las nubes referidas a la Tierra física. Una vez que la tensión entre esos dos puntos es suficiente, pueden producirse descargas eléctricas de gran intensidad conocidas como rayos.

Estos fenómenos tienen una duración realmente reducida, pero la cantidad de energía que producen en cuestión de microsegundos no es para nada despreciable. De hecho, el golpeo directo de uno de estos fenómenos en una instalación con luminarias probablemente dañe o destruya los equipos electrónicos de las luminarias. Incluso los equipos que se encuentren cerca de un fenómeno como éste pueden sufrir daños irreparables, ya que pueden aparecer transitorios de corriente de 3kA, en algunos casos incluso de más corriente.

Aunque el golpeo del rayo no sea directo en el sistema electrónico, se produce un movimiento de cargas muy elevado (en definitiva, una corriente) que, en una luminaria LED, puede atravesar la fuente de alimentación y el módulo LED o sólo la fuente de alimentación. Además, el nivel de aislamiento en este tipo de luminarias no suele ser mayor de 6kV, ya que generalmente hay que unir de alguna manera el módulo LED al cuerpo de la luminaria para disipar el calor producido por los mismos.

Los sistemas de protección basados en la tecnología ITP tratan de tener bajo control el eslabón más débil de la cadena ante un eventual fenómeno de descarga, como un rayo. De esa manera, antes de llegar a la tensión de ruptura del sistema de la luminaria con respecto a tierra, producen una descarga a través del propio sistema de protección que traslada la energía que pudiese ser peligrosa de una manera segura a tierra.

En luminarias de tipo Clase I, el ITP debe estar conectado a la tierra del conjunto. En luminarias tipo Clase II, deberá ser conectado a la tierra funcional de la luminaria.

Las dimensiones del sistema auxiliar de protección ITP son muy reducidas, permitiendo su uso en cualquier instalación que precise un alto nivel de protección contra rayos u otros fenómenos parecidos.

El cableado correcto de un equipo auxiliar de protección ITP se logra llevando los cables de manera directa y más corta posible a la fuente de alimentación, balasto u otro equipo a proteger. De lo contrario, las tensiones inducidas en bornes de la fuente de alimentación pueden ser incluso mayores a las de la propia perturbación. En caso de no poder disponer correctamente el sistema ITP, deberá redefinirse la capacidad de protección del mismo en el sistema.