¿Me puede recomendar dispositivos de protección contra sobretensiones utilizados en instalaciones eléctricas comerciales?

Las instalaciones comerciales necesitan una estrategia de dispositivo de protección contra sobretensiones que sea repetible, mantenible y coordinada en múltiples paneles y cargas sensibles. La selección “arriba” depende de elegir el dispositivo de tipo 1 correcto frente al tipo 2 frente al tipo 3 para la zona de instalación y verificar el rendimiento utilizando las clasificaciones UL 1449 y el ajuste del sistema (voltaje, SCCR, puesta a tierra). En la práctica, el mejor resultado proviene de la protección por etapas, no de un dispositivo universal.

Qué significa “arriba” en protección comercial contra sobretensiones

En las instalaciones eléctricas comerciales, "arriba" no significa el número de KA más grande o el valor de sujeción más bajo impreso en una hoja de datos. Significa que el dispositivo funciona de manera predecible en condiciones de funcionamiento reales: eventos de conmutación repetidos, niveles de falla variable, recorridos largos de alimentador y cargas mixtas (IT, HVAC, iluminación, equipo de proceso). Un dispositivo de protección contra sobretensiones bien elegido es aquel que se integra en la arquitectura de distribución sin crear puntos ciegos de mantenimiento ni problemas de coordinación.

Los entornos comerciales también imponen restricciones operativas que rara vez se enfrentan los sitios residenciales: costo de tiempo de inactividad, documentación de cumplimiento, limitaciones de espacio en el panel y la necesidad de estandarizar piezas en una cartera de construcción. Por esta razón, la selección debe centrarse en el comportamiento del sistema: cómo interactúa el SPD con la protección aguas arriba, la inmunidad del equipo aguas abajo y el sistema de puesta a tierra de la instalación.

Un SPD comercial "top" se caracteriza típicamente por:

• Fiabilidad bajo estrés de sobretensión repetido, no solo un evento de alta energía
  
• Coordinación a través de múltiples capas de protección, por lo que los dispositivos ascendentes no sobrecargan los dispositivos descendentes
  
• Diagnósticos y monitoreo, permitiendo que los equipos de mantenimiento confirmen el estado y el reemplazo del plan
  
• Mantenibilidad, incluyendo métodos de servicio seguros y reemplazo modular cuando corresponda
  
• Adecuación para sistemas trifásicos, incluidos los modos correctos de protección y compatibilidad con puesta a tierra
  

Prioridades de selección comercial

• Tipo SPD correcto para la zona de instalación (tipo 1/2/3)
  
• Listado UL 1449 y clasificación de protección de voltaje apropiada (VPR)
  
• Corriente de descarga nominal adecuada (IN) para el medio ambiente
  
• Compatibilidad con SCCR y coordinación con el panel eléctrico
  
• Capacidad de servicio: indicadores, alarmas remotas y practicidad de reemplazo
  

Zonas de instalación de SPD comerciales

El control de sobretensiones comercial funciona mejor cuando se trata como un diseño zonificado en lugar de una opción de un solo componente. La ubicación de un SPD determina lo que "ve" eléctricamente, lo que puede sujetar de manera realista y cuánta energía de sobretensión debe absorber con el tiempo.

1) Entrada de servicio / centralita principal

Esta es la zona de mayor exposición porque es más cercana a las perturbaciones de servicios públicos entrantes y al acoplamiento externo. También es donde una instalación tiene a menudo la corriente de falla más alta disponible y la mayor cantidad de circuitos descendentes para proteger indirectamente.

2) Paneles de distribución y sub-panels

Estos paneles experimentan tanto perturbaciones entrantes como transitorios generados internamente (especialmente por las cargas de conmutación). La protección a este nivel reduce la energía de sobretensión que llega a los circuitos derivados y ayuda a limitar el estrés repetitivo en equipos sensibles en todo el edificio.

3) Punto de uso para equipos sensibles

La protección a nivel de equipo apunta a transitorios residuales que permanecen después de la sujeción aguas arriba, además de ruido de conmutación generado localmente. En los sitios comerciales, esto es más relevante para los controles, los sistemas de monitoreo y la electrónica en red con baja tolerancia a las perturbaciones de voltaje.

Un diseño comercial práctico generalmente coloca dispositivos de protección contra sobretensiones en múltiples zonas, por lo que cada dispositivo maneja la parte del entorno de sobretensión para la que es más adecuado.

Tipo 1 frente a Tipo 2 frente al Tipo 3 — ¿Qué tipo es "arriba" para qué ubicación?

En los sistemas comerciales, "top" depende de hacer coincidir el tipo SPD con su función eléctrica. Cada tipo está diseñado para un perfil de exposición y un punto de instalación diferentes, y cada uno tiene límites que importan en diseños de paneles reales.

Dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 1 

Un dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 1 está diseñado para la instalación en el lado de entrada de servicio del sistema, donde la exposición a sobretensiones es más alta. En instalaciones comerciales, este dispositivo se selecciona para manejar grandes perturbaciones externas y proporcionar la primera etapa de sujeción antes de que los transitorios se propaguen a través de alimentadores.

Las consideraciones de ingeniería clave incluyen la capacidad de tolerar altas corrientes de sobretensión repetidamente y la capacidad de operar correctamente en un entorno de alto nivel de falla. Los dispositivos de tipo 1 se eligen a menudo cuando el servicio entrante es largo, sobrecargado o expuesto a frecuentes actividades de conmutación de servicios públicos.

Sin embargo, la protección de tipo 1 no es una solución completa sola. Incluso un dispositivo de entrada de servicio fuerte no puede evitar que todos los transitorios residuales lleguen a los paneles descendentes, especialmente cuando existen alimentadores largos y cargas de conmutación internas. Es mejor tratarlo como la "línea de frente", no como la única línea.

Dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 2 

• FDS20C/2-275 Clase II
• Designación: Tipo2
• Clasificación: Clase II
• Modo de protección: L1 , L2 , L3-PE
• Voltaje nominal Un: 230/400 VCA/50(60)Hz
• máximum Tensión de funcionamiento continuo Uc (L-N): 275 VCA/50(60)Hz
• Capacidad de resistencia al cortocircuito: 20 ka
• IC de corriente de funcionamiento continuo: <20 µA
• Consumo de energía en espera PC: ≤25 MVA
• Corriente de descarga máxima (8/20μs) IMAX: 40 ka
• Corriente de descarga nominal (8/20 μs) en: 20 ka
• Nivel de protección de voltaje hacia arriba: ≤1,3 kV
• Resistencia de aislamiento: ＞1000 MΩ
• Material de la vivienda: UL94V-0
• Grado de protección: IP20

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A Dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 2 Por lo general, se instala en paneles de distribución y sub-panels. En la mayoría de los edificios comerciales, el Tipo 2 es el caballo de batalla práctico porque protege directamente los circuitos derivados que alimentan cargas comunes: paneles de iluminación, paneles de receptáculos, paneles de equipos mecánicos y distribución local de pisos de oficinas.

Los sistemas comerciales generan muchos transitorios de conmutación internamente: operaciones de contactor, arranque de motor, accionamientos de ascensores, ciclos de HVAC y conmutación de la fuente de alimentación. Los dispositivos de tipo 2 reducen el estrés de estos eventos repetitivos donde más importa, más cerca de la carga y más cerca de los paneles que distribuyen energía en las áreas ocupadas.

Un dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 2 suele ser "superior" para la confiabilidad comercial porque se puede implementar de manera consistente en una instalación: distribución principal, subdistribución y paneles de ramas críticos. Cuando se coordina con un dispositivo de tipo 1 aguas arriba, mejora la consistencia de la protección entre pisos y departamentos.

Dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 3

• SPD05-AC275I-D ClassII+III
• Designación: Tipo2+3
• Clasificación: Clase III
• Modo de protección: L-N , n-PE , L-PE
• Tensión nominal de entrada UN(L-N): 230 VCA, 50/60 Hz
• máximum Tensión de funcionamiento continuo Uc (L-N): 275 VCA, 50/60 Hz
• Corriente de descarga máxima (8/20 μs) IMAX:15 ka
• Corriente de descarga nominal (8/20 μs) en:5 ka
• Nivel de protección de voltaje hacia arriba: L-N ≤1,3 kV, n-PE ≤0,5 kV, L-PE ≤1,5 kV
• Tensión de circuito abierto UOC: 10 kV
• Fusible de respaldo: 20A
• Material de la vivienda: UL94V-0
• Grado de protección: IP20

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Se utiliza un dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 3 cerca del nivel del equipo para gestionar transitorios residuales después de que la protección aguas arriba haya realizado el trabajo pesado. Es más efectivo cuando se instala cerca de la electrónica sensible, donde se minimiza la longitud del cable y la protección está dirigida al punto de entrada de energía del dispositivo.

Se debe seleccionar un dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 3 en el entendido de que depende en gran medida de la protección aguas arriba. Si se usa el Tipo 3 sin estadificación aguas arriba, puede experimentar más estrés de lo previsto y puede no proporcionar un rendimiento estable a largo plazo.

En entornos comerciales, la colocación de Tipo 3 se reserva típicamente para cargas donde la continuidad operativa es importante y la sensibilidad del equipo es alta, como armarios de control, sistemas de monitoreo y dispositivos en red.

Tabla de comparación rápida 

Tabla 1: Selección de tipo SPD para instalaciones eléctricas comerciales

Especificaciones de rendimiento clave Los compradores deben comparar 

La selección comercial debe estar basada en la especificación. El objetivo no es perseguir números extremos, sino elegir valores que coincidan con la exposición, la topología de distribución y el modelo de mantenimiento de la instalación.

UL 1449 Relevancia del dispositivo de protección contra sobretensiones

Un SPD comercial debe evaluarse como un dispositivo que figura en la lista UL 1449 para la aplicación prevista. 1449 Proporciona un marco estandarizado para comparar los niveles de protección y verificar las reclamaciones de desempeño. En proyectos comerciales, esto respalda las presentaciones de ingeniería, las inspecciones y las adquisiciones consistentes en todos los sitios.

VPR (Clasificación de protección de voltaje)

VPR indica el voltaje de paso de paso en condiciones de prueba estandarizadas. Lower no es automáticamente "mejor" si viene con compensaciones que reducen la durabilidad o causan una mala aplicación. Un enfoque práctico es seleccionar un VPR compatible con el voltaje del sistema y la sensibilidad de las cargas conectadas.

Corriente de descarga nominal (in)

IN refleja la capacidad del SPD para resistir las corrientes de sobretensión repetidas con el tiempo. En edificios comerciales con conmutación frecuente y una densa mezcla de cargas electrónicas, una mayor calificación generalmente soporta una mejor resistencia en eventos repetitivos.

Impacto de la longitud del plomo (realidad a nivel de sistema)

Incluso un SPD excelente puede funcionar mal si se instala con conductores largos. Los cables más largos aumentan la caída de voltaje inductiva durante los transitorios rápidos, elevando efectivamente el voltaje visto por el equipo protegido. En los paneles comerciales, el diseño físico y la disciplina del cableado son factores de rendimiento, no solo "detalles de instalación".

SCCR y coordinación

Deben verificarse la clasificación de corriente de cortocircuito (SCCR) y la coordinación con la corriente de falla disponible del panel. Esto es especialmente importante en los cuadros principales y engranajes de distribución grande donde los niveles de falla pueden ser altos.

Lista de verificación de especificaciones para comparar dispositivos de protección contra sobretensiones

• UL 1449 Listado + valores VPR publicados para el voltaje del sistema
  
• Corriente de descarga nominal (in) Apropiada para el nivel de exposición
  
• Compatible con SCCR con corriente de falla disponible en el panel
  
• Modos de protección que coinciden con la disposición de puesta a tierra (L-N, L-G, N-G, L-L cuando corresponda)
  
• Características mecánicas/de servicio: indicadores, señalización remota y módulos reemplazables
  

Elegir SPD para sistemas comerciales trifásicos

Seleccionar una fase 3 Dispositivo de protección contra sobretensiones No es solo seleccionar el mismo producto en una clasificación de voltaje diferente. Los sistemas comerciales trifásicos experimentan una gama más amplia de modos de sobretensión: transitorios de fase a tierra, de fase a neutral (si corresponde) y de fase a fase. La red de distribución también tiende a ser más compleja, con más paneles, alimentadores más largos y cargas de conmutación más grandes.

Los arreglos neutrales y de puesta a tierra influyen fuertemente en la selección de SPD porque determinan qué caminos de sobretensión son más relevantes. Un dispositivo debe coincidir con la configuración de voltaje y el método de conexión a tierra para proporcionar una protección significativa sin dejar los modos críticos desprotegidos.

• FDS20C/4-275 Clase II
• Designación: Tipo2
• Clasificación: Clase II
• Modo de protección: L→PE , N→PE
• Voltaje nominal Un: 230 VCA/50(60)Hz
• máximum Tensión de funcionamiento continuo Uc (L-N): 275 VCA/50(60)Hz
• Capacidad de resistencia al cortocircuito: 20 ka
• IC de corriente de funcionamiento continuo: <20 µA
• Consumo de energía en espera PC: ≤25 MVA
• Corriente de descarga máxima (8/20μs) IMAX: 40 ka
• Corriente de descarga nominal (8/20 μs) en: 20 ka
• Nivel de protección de voltaje hacia arriba: ≤1,3 kV
• Resistencia de aislamiento: ＞1000 MΩ
• Material de la vivienda: UL94V-0
• Grado de protección: IP20

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En instalaciones comerciales típicas, la distribución trifásica alimenta cargas mecánicas, iluminación y paneles locales para oficinas. El enfoque SPD debe seguir siendo consistente: la protección de etapas en el servicio principal, reforzar en los paneles de distribución y agregar protección a nivel de equipo cuando los requisitos de sensibilidad o tiempo de actividad lo justifiquen.

Selección de SPD para paneles eléctricos 

Se debe seleccionar un dispositivo de protección contra sobretensiones para aplicaciones de paneles eléctricos teniendo en cuenta el rol de panel.

En el panel principal, el trabajo del SPD es reducir la magnitud de las perturbaciones entrantes y evitar que la energía de sobretensión grande viaje libremente hacia la distribución del edificio. El dispositivo de panel principal debe elegirse para una alta tolerancia a la exposición, SCCR adecuado y monitoreo práctico del servicio.

En la subdistribución, el trabajo del SPD cambia. Debe manejar transitorios residuales más eventos de conmutación generados localmente. A menudo es donde los dispositivos de tipo 2 ofrecen los resultados más consistentes porque protegen los circuitos que alimentan directamente los espacios ocupados y las cargas sensibles.

Un enfoque por etapas reduce el estrés en cada dispositivo. En lugar de obligar a un SPD a manejar todo, varios dispositivos comparten la carga de trabajo y mejoran la previsibilidad en toda la instalación.

Un error comercial común es instalar solo un SPD en la placa principal y asumir que todo el equipo aguas abajo está protegido por igual. En realidad, la impedancia del alimentador, las distancias de panel y las cargas de conmutación localizadas crean diferentes entornos de sobretensión en el mismo edificio.

Escenarios comerciales comunes + enfoque SPD recomendado

Edificio de oficinas con carga

Los pisos de oficinas a menudo incluyen fuentes de alimentación densas, equipos en red y circuitos de ramas largos. Un enfoque por etapas utilizando un dispositivo de entrada de servicio más dispositivos de tipo 2 en los paneles de distribución de pisos suele ser el método más estable. El Tipo 3 se puede reservar para gabinetes de TI críticos donde el tiempo de actividad y la sensibilidad del equipo son más altos.

Instalación industrial con motores/VFD

Los sitios industriales generan transitorios de conmutación frecuentes debido a los controles del motor, contactos y accionamientos de frecuencia variable. Los dispositivos de tipo 2 en los paneles de distribución de control de motor ayudan a manejar el estrés repetitivo. Un dispositivo de subida robusto en el servicio principal reduce la exposición entrante, mientras que la protección selectiva a nivel de equipo soporta controles e instrumentación sensibles.

Zonas de equipos de salud

Los entornos de atención médica a menudo incluyen equipos críticos donde los reinicios de molestias o los tiempos de inactividad son inaceptables. El enfoque debe ser la coordinación predecible: protección de entrada de servicio, tipo 2 en paneles de distribución que sirven a áreas clínicas y protección a nivel de equipo para sistemas sensibles cuando sea necesario. La vigilancia y la visibilidad del mantenimiento son especialmente importantes.

Cargas de venta al por menor + señalización

Los sitios minoristas combinan iluminación, ciclismo HVAC, equipos POS y conductores de señalización. Los dispositivos de tipo 2 en los paneles de distribución reducen el estrés relacionado con la conmutación y mejoran la coherencia en los espacios de inquilinos. La protección a nivel de equipo puede estar justificada para los sistemas POS en red y el equipo de control donde las fallas relacionadas con transitorios son disruptivas.

Edificio de uso mixto con largos trayectos de alimentador

Los alimentadores largos aumentan la impedancia y pueden cambiar la forma en que las olas se propagan y se sujetan a través de los paneles. La puesta en escena se vuelve más importante: proteja en el servicio principal, luego refuerce en puntos de distribución aguas abajo más cerca de las cargas. Esto reduce la posibilidad de que los paneles remotos vean mayores voltajes residuales debido a los efectos del conductor.

Mantenimiento y monitoreo en instalaciones comerciales

Los dispositivos de protección contra sobretensiones no son "instalar y olvidar". Se degradan con el tiempo porque los componentes protectores absorben energía durante los eventos de sobretensión. En las instalaciones comerciales con conmutación frecuente, el estrés acumulativo puede ser significativo incluso si ningún evento único parece dramático.

Los indicadores de estado ayudan, pero no deben ser tratados como prueba de la capacidad de protección total. Un dispositivo puede seguir mostrando “operativo” mientras tiene un margen de protección reducido debido a la exposición previa sobre sobretensiones. Esta es la razón por la que las instalaciones a menudo se benefician de los ciclos de inspección planificados, el seguimiento de eventos cuando están disponibles y la planificación de reemplazo estandarizada para paneles de alta exposición.

La mantenibilidad es un factor de selección práctico. Los diseños modulares pueden reducir el tiempo de inactividad al permitir un reemplazo más rápido durante las ventanas de mantenimiento. La señalización remota puede ayudar a los equipos de las instalaciones a detectar un módulo fallido sin abrir paneles repetidamente, lo que admite operaciones más seguras y eficientes.

Marco de recomendación final 

Un proceso de recomendación neutral basado en la ingeniería comienza con el diseño de distribución del edificio y luego mapea las capas de protección a las zonas de exposición. El objetivo es evitar la subprotección de cargas críticas y evitar complicar demasiado el sistema con dispositivos descoordinados.

Marco de selección de SPD comercial de 5 pasos

1. Definir el nivel de exposición y los puntos de entrada (utilidad, alimentadores, densidad de carga de conmutación)
   
2. Decide la protección por etapas usando el tipo 1 y el tipo 2 en los paneles apropiados
   
3. Identificar cargas sensibles que se benefician de la colocación de tipo 3 cerca del equipo
   
4. Verifique las clasificaciones de UL 1449, la idoneidad de VPR, la compatibilidad con la resistencia y la compatibilidad con SCCR
   
5. Garantice la calidad de la instalación: cables cortos, colocación correcta y coordinación entre paneles
   

Conclusión

En las instalaciones eléctricas comerciales, los dispositivos de protección contra sobretensiones "superiores" son los que se ajustan correctamente al tipo, la ubicación y el rendimiento verificado. Una estrategia de dispositivo de protección contra sobretensiones listada en UL 1449 funciona mejor cuando se realiza a través de la entrada de servicio, los paneles de distribución y las zonas de equipos sensibles. La calidad de la coordinación y la instalación generalmente importa más que el sobredimensionamiento, y los sistemas comerciales se benefician más de la protección que es predecible, monitoreada y mantenible con el tiempo.

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