Cómo funciona un pararrayos: principio y protección

¿Cómo detecta y descarga un descargador de sobretensión una sobretensión?

Un pararrayos no corta la corriente. Reacciona en una fracción de segundo: desvía a tierra parte de la energía de un pico de tensión. La diferencia radica en la velocidad de esta reacción y en la tensión que sigue llegando a los aparatos.

¿Para qué sirve un pararrayos?

La función de un descargador de sobretensión consiste en limitar las sobretensiones transitorias, es decir, los picos de tensión muy breves. De este modo, la tensión que llega a los circuitos y a los equipos eléctricos de la vivienda es menor. Estos picos tienen varios orígenes:

• Rayo lejano: basta con que caiga un rayo lejos de la vivienda para que se produzca una sobretensión que se propague por la red de distribución.
• Picos de tensión de conmutación: las maniobras que se realizan en la red eléctrica también los generan.
• Aparatos expuestos: los electrodomésticos, los ordenadores y el router reciben todo lo que no se ha recortado.

¿Qué ocurre cuando aumenta la tensión?

En condiciones normales, el pararrayos permanece inactivo: solo deja pasar una corriente de fuga mínima. En cuanto una sobretensión supera su umbral, su componente de protección se vuelve conductor. De este modo, abre un camino de baja resistencia que desvía una parte de la corriente de impulso hacia tierra, según su esquema de conexión.

Esta transición se basa en dos tecnologías internas. Los descargadores funcionan por ignición: se produce un arco cuando se supera una tensión determinada. Por el contrario, las varistencias y los diodos funcionan mediante recorte: cortan la parte superior de la onda de tensión.

¿Cómo se limita la tensión?

Al limitar las sobretensiones entre conductores, el dispositivo mantiene la tensión en un nivel compatible con la resistencia a las sobretensiones de los equipos. No elimina por completo la sobretensión. Hay dos valores que describen este comportamiento: Uc, la tensión máxima permanente admisible, y Up, el nivel de protección de tensión. En condiciones idénticas, un valor «Up» más bajo indica una mejor limitación, pero por sí solo no describe la protección que se obtiene una vez conectado el dispositivo.

La capacidad de descarga completa estos datos: «In» se refiere a la corriente nominal de descarga, «Imax» a la corriente máxima de un tipo 2 e «Iimp» a la corriente de impulso de un tipo 1. Algunas gamas de tipo 2 presentan valores de Imax de 15, 40 o 65 kA. Los modelos combinados indican unos Iimp de 12,5 o 25 kA, aunque estos valores no son adecuados para todos los casos. DomeaShop aúna estos niveles ensu gama de descargadores de rayos y protectores contra sobretensiones.

¿Por qué la conexión determina la eficacia del pararrayos?

Un aparato bien elegido pierde parte de su eficacia si no está correctamente conectado. Hay tres aspectos importantes que hay que tener en cuenta en la instalación eléctrica: la ubicación del pararrayos, la longitud de sus conductores hasta la toma de tierra y la forma en que queda aislado en caso de fallo.

¿Dónde se debe colocar la protección en la vivienda?

El pararrayos principal se instala en el cuadro eléctrico, en el punto de origen de la instalación, lo más cerca posible de la alimentación y de la toma de tierra. Según la norma NF C 15-100-1 (norma francesa que establece las normas generales para las instalaciones eléctricas), la instalación de un pararrayos que proteja toda la vivienda debe realizarse justo después del dispositivo de desconexión situado al principio de la instalación.

A continuación, se tiene en cuenta la distancia a los dispositivos. En su versión de 2024, la norma NF C 15-100-10 (capítulo de la norma dedicado a las viviendas) recomienda una protección adicional cuando un equipo se encuentre a más de 10 m del pararrayos principal. Esta distancia no se refiere a la longitud de los conductores de conexión. DomeaShop ofrece protectores contra sobretensiones modulares para cuadros eléctricos, así como protectores contra sobretensiones que deben instalarse cerca de los equipos sensibles.

¿Por qué acortar la conexión a tierra?

El pararrayos debe estar correctamente conectado a la toma de tierra y a la red de equipotencialidad, que iguala el potencial de las estructuras metálicas de la vivienda. Una buena conexión a tierra no compensa unos conductores demasiado largos o mal dispuestos: estos aumentan la tensión residual que llega a los aparatos. En la práctica, la norma de aplicación establece un máximo de 50 cm para el recorrido de conexión, que deberá adaptarse al esquema y a las especificaciones del equipo.

La sección del conductor también es importante. Una guía de la norma NF C 15-100-10 establece un mínimo de 6 mm² de cobre o equivalente para un tipo 2. Este mínimo aumenta a 16 mm² en el caso del tipo 1. Conecte el terminal de tierra a la regleta de bornes del cuadro eléctrico por el recorrido más corto posible, una vez que haya conectado la fase y el neutro. Los modelos monofásicos y trifásicos dela gama de descargadores de sobretensión modulares de Hager también deben estar conectados a una toma de tierra adecuada.

¿Por qué es necesario prever la desconexión del pararrayos?

Tras someterse a fuertes cargas, un pararrayos puede deteriorarse hasta dejar de funcionar correctamente, en particular provocando un cortocircuito. El dispositivo de desconexión aísla entonces el aparato defectuoso. No limita la sobretensión en ese punto.

En el caso de un modelo sin protección integrada, elija un disyuntor u otro dispositivo externo adecuado para la corriente de cortocircuito prevista y coordinado según las instrucciones del fabricante. No debe activarse de forma involuntaria durante el funcionamiento normal. Un modelo autoprotegido incorpora esta función y puede prescindir de un disyuntor específico siempre que se cumplan las condiciones del fabricante. No obstante, es necesario vigilar su estado.

¿Qué tipos de descargadores de sobretensión protegen una vivienda y hasta qué punto?

Los descargadores de sobretensión se clasifican en tres tipos según la energía que pueden disipar y su ubicación en la instalación. El nivel adecuado de protección eléctrica depende de la ubicación del edificio, de su suministro eléctrico y de los aparatos que se deban proteger.

¿Qué protegen los tipos 1, 2 y 3?

Cada tipo se somete a pruebas con una onda de corriente diferente, lo que refleja la energía que puede soportar:

• Tipo 1: desvía una descarga de rayo de alta energía, especialmente cuando el edificio cuenta con una protección exterior contra los rayos. Se somete a ensayo con una onda de 10/350 µs, y existen modelos combinados de los tipos 1 y 2.
• Tipo 2: es la protección básica de una instalación de baja tensión cuando no es necesario un tipo 1. Se somete a ensayo con una onda de 8/20 µs.
• Tipo 3: esta protección delgada se coloca cerca de un aparato y se coordina con la protección de la cabeza.

El tipo 3 corresponde a lo que a menudo se denomina «protector contra sobretensiones»: su menor capacidad de flujo no le permite sustituir a un tipo 1 o 2. Puede estar justificado cuando un equipo sensible se encuentra lejos del cuadro eléctrico.

DomeaShop ofrece modelos de Hager para redes monofásicas y trifásicas, así comoprotectores contra sobretensiones Legrand de tipo 3.

¿En qué casos es necesaria y adecuada esta protección?

La norma NF C 15-100-10 no establece la obligatoriedad de instalar un pararrayos en todas las viviendas. Distingue la zona AQ1, definida por un nivel de actividad eléctrica Nk = 25 (número de días de tormenta al año) o una densidad de descargas Ng = 2,5 (impactos por km² y al año), de la zona AQ2, definida por Nk > 25 o Ng > 2,5. Un edificio dotado de protección exterior contra los rayos requiere un sistema de tipo 1 en ambas zonas, salvo en el caso de determinados edificios equipados con una estación transformadora. Una instalación eléctrica totalmente subterránea no requiere necesariamente un pararrayos. Cuando está en juego la seguridad de las personas, se prevé un análisis de riesgos en AQ1 y el pararrayos pasa a ser obligatorio en AQ2.

A continuación, la elección tiene en cuenta la red —por ejemplo, un descargador monofásico o trifásico—, el esquema de conexión a tierra, Uc, Up, las corrientes de descarga y la coordinación con la desconexión. Según la AFNOR (organismo francés de normalización), las normas NF C 15-100-1 y NF C 15-100-10 tienen fecha de agosto de 2024. La serie revisada servirá de referencia a partir de septiembre de 2025 para las nuevas instalaciones y las obras correspondientes. La norma NF EN 61643-11, de mayo de 2014, es una norma de producto independiente que cumplen los modelos de laCatálogo de descargadores de sobretensión de Legrand.

¿Cuáles son sus límites y cómo se puede comprobar su estado?

No todos los tipos de sobretensiones pueden protegerse con un pararrayos convencional. Trata los picos transitorios, pero no los cortes, las caídas de tensión ni las sobretensiones temporales de la red, como las procedentes de la alta tensión o de una rotura del neutro de baja tensión.

Por lo tanto, su presencia no garantiza una protección absoluta. Tras una tormenta fuerte, compruebe su indicador de estado y asegúrese de que no se haya desconectado. En algunos modelos, un indicador luminoso rojo señala que es necesario sustituir un cartucho o todo el dispositivo.

Lo que ocurre a continuación depende del diseño del dispositivo: algunos descargadores de sobretensión cuentan con un cartucho sustituible, mientras que otros son de una sola pieza. Una vez realizada la instalación, compruebe la compatibilidad eléctrica del nuevo equipo, sus conexiones y su coordinación con la desconexión.