Tercera edición de la norma UL 1449 y supresores de sobretensio sobretensiones nes transitorias
Tercera edición de la norma UL 1449 y supresores de sobretensiones transitorias Julio 2011, libro técnico
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Tercera edición de la norma UL 1449 y supresores de sobretensiones transitorias
Índice • Introducción ............................................................................................. 3 • TVSS y SPD ........................................................................................... 4 •
Clasifcación ............................................................................................ 4
• Tipo 1 ...................................................................................................5 • Tipo 2 ...................................................................................................6 • Tipo 3 ...................................................................................................6 • Componentes Tipo 1, 2 y 3 ................................................. 6 • Componentes Tipo 4 ................................................................ 7 • Tipo 5 ...................................................................................................7 • Valores de tensión característicos ......................................... 7 • Corriente de descarga nominal .................................................... . 8
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Introducción Desde los 70s, los supresores de sobretensiones transitorias y los apartarrayos secundarios han sido utilizados para proteger productos electrónicos sensibles. En México, una referencia comúnmente utilizada para el diseño y prueba de estos equipos es la norma UL 1449 – publicada por Underwriters Laboratories®. Para mejorar la seguridad y la calidad de los supresores, la UL 1449, es revisada periódicamente y la publicación más reciente pertenece a la 3ª edición, de septiembre del 2006. Ésta, cuenta con el visto bueno de la industria desde el 29 de septiembre de 2009, y ha sido aceptada ya como una Norma Nacional Americana (ANSI). Ahora bien, para los consultores en ingeniería, personal dedicado a elaborar especificaciones, consumidores, entre otros, resulta un verdadero reto mantenerse al día, dados los vertiginosos cambios que presentan las normas. Adicionalmente, el uso de terminología o parámetros antiguos y en desuso, puede provocar ambigüedad y hasta confusión. Así, el propósito de este documento es resumir los principales cambios que contiene la norma UL 1449 – en comparación a la versión previa – e identificar los términos clave que deberán ser utilizados como referencia para los dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias. Las principales modificaciones en la UL 1449 3ª edición se resumen en los siguientes puntos: • • • •
El término que toma la norma para referirse a los equipos La clasificación de los equipos Los valores característicos de tensión: SVR y VPR La corriente de descarga nominal
Supresor QO2175SB para conexión en centros de carga tipo QO 3-
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TVSS y SPD Los supresores de sobretensiones transitorias se conocen en México como TVSS – siglas de la palabra Transient Voltage Surge Suppressor – pues era el término que se utilizaba hasta antes de la 3ª edición de la norma UL 1449; sin embargo, en la actualidad, se le denomina Surge Protective Device (SPD) por dos aspectos: •
La norma y el término ahora incluyen en su campo de aplicación a los apartarrayos secundarios que se utilizan en sistemas de hasta 1 000 V.
•
El término Surge Protective Device define de mejor forma el propósito de los dispositivos, incluyendo los parámetros de tensión y corriente.
En los países de habla hispana, se ha intentado modificar la terminología para reflejar el concepto de la norma estadounidense, migrando el término de “supresor de sobretensiones transitorias” al de “dispositivo de protección contra sobretensiones” (DPS). Sin embargo, es importante considerar en México la terminología utilizada en las normas nacionales, por ejemplo la NOM-022-STPS-2008 – les refiere como “eliminadores de alta tensión eléctrica”. Por el otro lado, normas como la NMX-J-549-ANCE-2005 y la NMX-J603-ANCE-2003 – que sirven de apoyo para la correcta aplicación y verificación de la NOM-022-SCFI-2008, utilizan el término “supresor de sobretensiones transitorias” (SSTT).
Clasificación La UL 1449 3ª edición, clasifica los SPDs en 5 tipos diferentes. Los Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3, son principalmente conferidos a la localización en que el SPD puede instalarse dentro del sistema de distribución eléctrico. La clasificación Tipo 4, se refiere a los componentes de ensambles – mismos que la UL define como aquellos que “se diseñan solamente para la instalación en fábrica de otro componente, dispositivo o producto.”
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La clasificación de Tipo 5, habla de los componentes discretos, como los varistores de óxidos metálicos (MOVs). Cabe mencionar que, los SPDs Tipo 4 y 5, no pueden ser instalados en campo, a diferencia de aquellos dispositivos que se listan como de Tipo 1, 2 ó 3, siendo, por ello, la inclusión de estos una de las mejoras más significativas de la norma UL 1449 3ª edición. Un componente SPD es aquel que se utiliza exclusivamente para su instalación en fábrica, en otro dispositivo o equipo listado, como un tablero de control o de distribución. La IEEE®, el NEC, la UL, los fabricantes y los consumidores, han reconocido por años, que el mantener la longitud del conductor terminal tan corta como es posible, es un aspecto crítico para maximizar el comportamiento del SPD. Por esta razón, la popularidad de instalar SPDs dentro del equipo eléctrico de distribución ha ido en aumento. Esta nueva categoría, además, asegura que los supresores de sobretensiones transitorias cumplen o exceden el comportamiento que se presenta durante las pruebas, como supresores de sobretensiones transitorias para montaje externo.
Tipo 1 SPDs diseñados para conectarse de manera permanente en las instalaciones, entre el secundario del transformador de servicio y el lado línea o el lado carga del dispositivo de protección, contra el sobrecorriente.
SPDs Tipo 1 de montaje tipo Niple 5-
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Tipo 2 Estos SPDs se conectan de manera permanente en el lado carga del dispositivo de protección contra el sobrecorriente; incluyendo los SPDs que se localizan en el tablero derivado.
Supresores en gabinete metálico Tipo 2
Tipo 3 El punto de utilización del SPD se instala a una longitud mínima de 10 metros del tablero de distribución derivado.
Componentes Tipo 1, 2 y 3 Éste, es un SPD diseñado sólo para ser instalado en fábrica, en otra pieza, como un tablero de control o tablero de distribución. Los componentes Tipo 1, 2 y 3, deben cumplir satisfactoriamente todas las pruebas de seguridad, las cuales se presentan para los SPD externos.
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Componentes Tipo 4 Se integra por uno o más componentes del Tipo 5, en conjunto con un desconectador (integral o externo), o un medio para satisfacer la prueba de limitación de la corriente.
Tipo 5 Son supresores de sobretensiones discretos, como varistores de óxidos metálicos, que pueden montarse en una tablilla de conexiones impresa, así como conectarse por medio de sus terminales o dentro de un envolvente, con un medio de montaje y cableado terminal.
Valores de tensión característicos La norma UL 1449 3ª edición define la tensión de limitación medida – también conocida por las siglas de la palabra Measured Limiting Voltage (MLV) – como la tensión máxima después de aplicar un impulso. Para clasificar los supresores de sobretensiones transitorias conforme al nivel de protección que proporcionan, la norma UL 1449 contiene una prueba de medición de la tensión de limitación. Durante la prueba de medición de la tensión de limitación, al SPD se le aplica una sobretensión, y la tensión residual es medida. La prueba de medición de tensión residual que se tenía hasta la segunda edición de la norma UL 1449, solicitaba que la forma de onda aplicada fuera de 6 000 V y 500 A; por ello, la tensión residual se refería como tensión nominal de supresión (SRV). Por el contrario, en la actualidad, la prueba de medición de tensión de limitación que ahora indica la norma UL 1449 3ª edición, especifica que la forma de onda que se aplica debe ser de 6 000 V y 3 000 A, y el término con el que se designa a la tensión residual es el de tensión nominal de protección o VPR (Voltage Protection Rating).
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Es importante destacar que la magnitud de la corriente que se utiliza en la pruebas ha incrementado en un factor de seis; lo que resulta en un incremento de los niveles de energía y, por lo tanto, en los niveles de MLV. Estos, a su vez, son un elemento que permite comparar un supresor de sobretensiones transitorias con otro, pero los valores de VPR no se pueden comparar de forma válida con los de SRV, puesto que los niveles de VPR son significativamente mayores que los de SRV.
Corriente de descarga nominal Por último, otro aspecto recientemente contemplado en la 3ª edición de la UL 1449, es la prueba de corriente de descarga nominal – que normalmente se refiere como I(n). Los resultados de esta prueba son necesarios para colocarse en la etiqueta del supresor de sobretensiones transitorias y, dependiendo del tipo de supresor, existen valores nominales de corriente de descarga nominal: • • •
Tipo 1: 10 kA o 20 kA Tipo 2: 3 kA, 5 kA, 10 kA o 20 kA Tipo 3: se considera que estos SPDs, normalmente, no tienen un nivel de I(n).
Un SPD que cumple con la UL 1449 3ª edición e indica un valor de I(n), implica que el SPD se ha sometido a 15 impulsos consecutivos con valor de I(n). Asimismo, la prueba indica que el SPD tiene que conectarse con sus fusibles de protección (internos o externos) o cualquier otro medio de desconexión, y para satisfacerla no se permite que el SPD represente un riesgo de choque eléctrico o de incendio; sin contar con que debe seguir operando durante toda la prueba – si los fusibles o interruptores operan, se considera fallida la prueba. Esta prueba, se realiza en cada uno de los modos del SPD, por lo tanto, se obtiene un valor de I(n) por modo (L-N, L-G, N-G, L-L) y el producto se etiqueta con el valor más pequeño de todos los modos. 8-
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