Protección contra sobretensiones en PLC y variadores: por qué un supresor genérico no es suficiente
En JDA Ingeniería y Weidmüller Panamá, “ya tenemos protección contra picos” es la frase que más escuchamos antes de evaluar fallas imprevistas por sobretensiones en PLC y variadores. Y casi siempre es cierta: hay un equipo instalado, pero fue seleccionado por precio o capacidad nominal. Para evitar daños graves por sobretensiones en PLC y variadores, el parámetro determinante no es la corriente de descarga en kA, sino el nivel de protección (Up) que llega a la tarjeta.
El error de fondo al prevenir sobretensiones en PLC y variadores: evaluar kA y no voltaje residual
Cuando dos supresores se comparan en una cotización, la conversación suele girar alrededor de los kiloamperios: 20 kA, 40 kA, 65 kA. Ese número describe cuánta energía puede soportar el dispositivo antes de destruirse, es decir, cuánto dura el supresor. No describe cuánto voltaje deja pasar hacia el equipo que está protegiendo.
El voltaje que sí llega al PLC es Up. Un supresor puede tener una capacidad de descarga excelente y aun así entregar 2,5 kV residuales a un equipo cuya categoría de sobretensión soporta menos. En ese escenario el supresor sobrevive y su PLC no. Usted concluye que “el pico fue muy fuerte”, cuando en realidad el dispositivo nunca estuvo dimensionado para ese punto de la instalación.
Los 5 parámetros técnicos para evitar sobretensiones en PLC y variadores
1. Up (nivel de protección): la clave para mitigar sobretensiones en PLC y variadores
Es la tensión máxima que aparece en los bornes del equipo protegido durante la descarga. Debe quedar por debajo de la tensión soportada del equipo. Para electrónica de control en instalaciones de 120/208 V o 277/480 V, la referencia son las categorías de sobretensión de IEC 60664-1. La regla operativa: cuanto más cerca esté el supresor del equipo sensible, más bajo debe ser Up.
2. Uc (tensión de servicio): previniendo degradación por sobretensiones en PLC y
- Tipo 1: para la acometida, donde puede llegar corriente parcial de rayo (forma de onda 10/350 µs). Es lo que se instala cuando el edificio tiene pararrayos o alimentación aérea.
- Tipo 2: para tableros de distribución y centros de control de motores (onda 8/20 µs).
- Tipo 3: para el punto final, junto al equipo sensible. Se usa siempre en coordinación con un Tipo 2 aguas arriba.
Un supresor genérico de tomacorriente es un Tipo 3 aislado. Sin un Tipo 2 aguas arriba, se destruye en el primer evento serio.
3. Selección de Tipo 1, 2 o 3 para frenar sobretensiones en PLC y variadores
Es la tensión que el supresor tolera de forma permanente sin conducir. Si elige un Uc muy justo respecto de la tensión de red, las fluctuaciones normales o un desbalance de neutro harán que el varistor conduzca de manera sostenida, se caliente y envejezca prematuramente. Un supresor que “se quema solo” cada pocos meses normalmente tiene un Uc mal seleccionado, no mala suerte.
4. Coordinación y distancia del cableado frente a sobretensiones en PLC y variadores
Este punto se ignora casi siempre. Si el supresor está a más de unos 10 metros de cable del equipo protegido, la inductancia del conductor y el fenómeno de oscilación pueden duplicar el voltaje efectivo en los bornes del equipo. Por eso, proteger solo en el tablero general y dejar un variador a 40 metros sin protección local es una protección incompleta.
También importa la longitud de los conductores de conexión del propio supresor: cada centímetro de cable agrega tensión inductiva al valor de Up. La práctica correcta es mantener el lazo de conexión lo más corto posible, idealmente por debajo de 50 cm en total entre fase, supresor y barra de tierra.
5. Monitoreo remoto de protección ante sobretensiones en PLC y variadores
Un supresor sin indicación remota es un componente que se degrada en silencio. Los módulos enchufables con indicador visual y contacto de señalización remota permiten llevar el estado al PLC y saber que quedó desprotegido antes del siguiente evento, no después.
Riesgos no vistos: sobretensiones en PLC y variadores a través de líneas de señal
Aquí está la brecha más común en plantas industriales de Panamá. Se protege la alimentación de 480 V y se deja completamente expuesto todo lo demás:
- Lazos de 4 a 20 mA que salen del gabinete hacia campo.
- Redes RS-485 y Modbus entre edificios.
- Ethernet industrial y PROFINET en trayectos largos o entre estructuras distintas.
- Alimentación de 24 V DC a sensores remotos.
- Entradas de encoders y celdas de carga.
Una descarga cercana no necesita entrar por la acometida: induce tensión en cualquier lazo de cable extenso. Un cable de instrumentación de 300 metros entre un tanque y la sala de control es una antena excelente. Si su patrón de falla es “se dañan las entradas analógicas de la tarjeta pero la fuente sigue bien”, ese es exactamente el mecanismo.
Para eso existen los supresores de línea de señal, que deben seleccionarse por tensión de señal, corriente de lazo, ancho de banda y capacitancia residual. Un supresor de señal mal elegido distorsiona la comunicación que pretende proteger.
Soluciones Weidmüller VARITECTOR contra sobretensiones en PLC y variadores
Weidmüller aborda el problema con una familia que cubre desde la acometida hasta la señal de campo:
Necesidad
- Acometida con riesgo de descarga directa
- Tablero de distribución y CCM
- Punto final junto al equipo
- Lazos 4 a 20 mA, RS-485, 24 V DC
- Fotovoltaico DC
Solución
- VARITECTOR VPU I (Tipo 1)
- VARITECTOR VPU II (Tipo 2)
- Módulos Tipo 3 / combinados
- VARITECTOR de línea de señal
- VARITECTOR para aplicaciones PV
Comentario
- Onda 10/350 µs, para edificios con sistema de pararrayos
- Módulos enchufables, indicador de estado y contacto remoto
- Cierra la coordinación cerca del PLC o variador
- Selección por tensión de señal y ancho de banda
- Dimensionado para tensión DC de string
El valor de trabajar con una sola familia es la coordinación: los niveles de protección de las etapas están diseñados para trabajar en cascada, de modo que la energía se reparte y ninguna etapa queda sobreexigida.
Diagnóstico rápido: evalúe su nivel de protección ante sobretensiones en PLC y variadores
Responda estas seis preguntas sobre su instalación:
- ¿Conoce el valor de Up del supresor instalado, o solo su capacidad en kA?
- ¿Hay protección Tipo 2 en el tablero que alimenta al variador, y no solo en el general?
- ¿La longitud total del lazo de conexión del supresor es menor a 50 cm?
- ¿Los lazos de instrumentación que salen del gabinete tienen supresor de señal?
- ¿Alguien revisa el indicador de estado de los supresores en la ronda de mantenimiento?
- ¿La barra de tierra del gabinete está conectada al sistema de puesta a tierra con baja impedancia y equipotencialidad verificada?
Si tiene más de dos respuestas negativas, su instalación está protegida en el papel pero no en la práctica.
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En JDA Ingeniería seleccionamos y suministramos protección contra sobretensiones coordinada por niveles, tanto en potencia como en señal, para plantas industriales, subestaciones, terminales portuarias, hidroeléctricas y plantas fotovoltaicas. Podemos revisar sus diagramas unifilares y su arquitectura de control para identificar los puntos que hoy quedan expuestos.
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Preguntas Frecuentes
¿Un supresor Tipo 2 protege también mis entradas analógicas?
No. Un supresor de potencia protege la alimentación. Las señales de instrumentación requieren supresores específicos de línea de señal, dimensionados por tensión, corriente y ancho de banda del lazo.
¿Cada cuánto se reemplaza un DPS?
No tiene un intervalo fijo: se reemplaza cuando el indicador de estado señala que el módulo llegó a su fin de vida. Por eso conviene especificar módulos enchufables con indicación visual y contacto remoto, para no depender de una inspección visual esporádica.
¿Sirve un supresor de tomacorriente para proteger un PLC?
Solo como última etapa y siempre coordinado con protección aguas arriba. Por sí solo no tiene la capacidad de descarga necesaria para eventos de origen atmosférico.
¿Qué diferencia hay entre onda 10/350 µs y 8/20 µs?
La primera representa una corriente parcial de rayo, con mucha más energía y mayor duración, y corresponde a dispositivos Tipo 1. La segunda representa sobretensiones inducidas y de maniobra, y corresponde a dispositivos Tipo 2.
¿La puesta a tierra influye en el desempeño del supresor?
De forma directa. Un supresor desvía energía hacia tierra; si esa trayectoria tiene alta impedancia, la tensión residual en el equipo aumenta. Sin equipotencialidad y una puesta a tierra en buen estado, ningún supresor funciona como indica su hoja técnica.
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