Un dispositivo de protección contra sobretensiones, también conocido como protector contra sobretensiones o SPD, está diseñado para proteger los componentes eléctricos contra sobretensiones que puedan ocurrir en el circuito eléctrico.

Siempre que se produce un aumento repentino de corriente o voltaje en el circuito eléctrico o circuito de comunicación como consecuencia de una interferencia externa, el dispositivo de protección contra sobretensiones puede conducir y derivar en un período de tiempo muy corto, evitando que la sobretensión dañe otros dispositivos en el circuito.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) son un método rentable para prevenir cortes de energía y mejorar la confiabilidad del sistema.

Generalmente se instalan en los paneles de distribución y juegan un papel importante para garantizar el funcionamiento suave e ininterrumpido de los dispositivos electrónicos en una amplia gama de aplicaciones al limitar la sobretensión transitoria.

Un SPD funciona desviando el exceso de voltaje de las sobretensiones transitorias del equipo protegido. Generalmente, consiste en varistores de óxido metálico (MOV) o tubos de descarga de gas que absorben el exceso de voltaje y lo redirigen a tierra, protegiendo así los dispositivos conectados.

Las sobretensiones pueden ocurrir por diversas razones, como la caída de rayos, la conmutación de la red eléctrica, un cableado defectuoso y el funcionamiento de equipos eléctricos de alta potencia. También pueden ser causadas por eventos que ocurren dentro de un edificio, como el arranque de motores o el encendido y apagado de electrodomésticos grandes.

La instalación de un SPD puede brindar varios beneficios, entre ellos:

Protección de equipos electrónicos sensibles contra sobretensiones dañinas.

Prevención de pérdida o corrupción de datos en sistemas informáticos.

Prolongación de la vida útil de electrodomésticos y equipos protegiéndolos de perturbaciones eléctricas.

Reducción del riesgo de incendios eléctricos provocados por sobrecargas eléctricas.

Tranquilidad de saber que su valioso equipo está protegido.

La vida útil de un DPS puede variar según factores como su calidad, la intensidad de las sobretensiones que experimenta y las prácticas de mantenimiento. Generalmente, los DPS tienen una vida útil de entre 5 y 10 años. Sin embargo, se recomienda inspeccionarlos y probarlos periódicamente y reemplazarlos según sea necesario para garantizar una protección óptima.

La necesidad de DPS puede variar según factores como la ubicación geográfica, las normativas locales y la sensibilidad de los equipos electrónicos conectados. Se recomienda consultar con un electricista o ingeniero eléctrico cualificado para evaluar sus necesidades específicas y determinar si su sistema eléctrico requiere un DPS.

Algunos componentes comunes de protección contra sobretensiones utilizados en la fabricación de SPD son los varistores de óxido metálico (MOV), los diodos de ruptura por avalancha (ABD, anteriormente conocidos como diodos de avalancha de silicio o SAD) y los tubos de descarga de gas (GDT). Los MOV son la tecnología más utilizada para la protección de circuitos de CA. La corriente de sobretensión nominal de un MOV está relacionada con el área de la sección transversal y su composición. En general, cuanto mayor sea el área de la sección transversal, mayor será la corriente de sobretensión nominal del dispositivo. Los MOV suelen tener una geometría redonda o rectangular, pero vienen en una plétora de dimensiones estándar que van desde 7 mm (0,28 pulgadas) hasta 80 mm (3,15 pulgadas). Las corrientes de sobretensión nominales de estos componentes de protección contra sobretensiones varían ampliamente y dependen del fabricante. Como se mencionó anteriormente en esta cláusula, al conectar los MOV en un arreglo en paralelo, se podría calcular un valor de corriente de sobretensión simplemente sumando las corrientes de sobretensión nominales de los MOV individuales para obtener la corriente de sobretensión nominal del arreglo. Al hacerlo, se debería tener en cuenta la coordinación de las operaciones.

Existen numerosas hipótesis sobre qué componente, qué topología y la implementación de una tecnología específica producen el mejor DPS para desviar la sobrecorriente. En lugar de presentar todas las opciones, es mejor que el análisis de la corriente nominal de sobrecorriente, la corriente nominal de descarga o las capacidades de sobrecorriente se centre en los datos de pruebas de rendimiento. Independientemente de los componentes utilizados en el diseño o de la estructura mecánica específica implementada, lo importante es que el DPS tenga una corriente nominal de sobrecorriente o de descarga adecuada para la aplicación.

La edición actual de las Regulaciones de cableado IET, BS 7671:2018, establece que, a menos que se realice una evaluación de riesgos, se debe proporcionar protección contra sobretensión transitoria cuando la consecuencia causada por la sobretensión podría:

Provocar lesiones graves o la pérdida de vidas humanas; o

Provoque la interrupción de los servicios públicos y/o daños al patrimonio cultural; o

Provocar la interrupción de la actividad comercial o industrial; o

Afecta a un gran número de individuos que viven en el mismo lugar.

Este reglamento se aplica a todo tipo de locales, incluidos los domésticos, comerciales e industriales.

Si bien las Regulaciones de cableado IET no son retrospectivas, cuando se realizan trabajos en un circuito existente dentro de una instalación que ha sido diseñada e instalada según una edición anterior de las Regulaciones de cableado IET, es necesario garantizar que el circuito modificado cumpla con la última edición; esto solo será beneficioso si se instalan SPD para proteger toda la instalación.

La decisión de comprar o no los DPS es responsabilidad del cliente, pero se le debe proporcionar suficiente información para que tome una decisión informada sobre si desea omitirlos. La decisión debe tomarse basándose en los factores de riesgo de seguridad y tras una evaluación del costo de los DPS, que puede costar tan solo unos cientos de libras, en comparación con el costo de la instalación eléctrica y los equipos conectados, como computadoras, televisores y equipos necesarios, como detectores de humo y controles de calderas.

Se podría instalar protección contra sobretensiones en una unidad de consumo existente si hubiera espacio físico adecuado o, si no hubiera suficiente espacio, se podría instalar en un gabinete externo adyacente a la unidad de consumo existente.

También vale la pena consultar con su compañía de seguros, ya que algunas pólizas pueden indicar que el equipo debe estar cubierto con un SPD o no pagarán en caso de un reclamo.

La clasificación del protector contra sobretensiones (comúnmente conocido como protección contra rayos) se evalúa según la teoría de subdivisión de protección contra rayos de las normas IEC 61643-31 y EN 50539-11, y se instala en la unión de la partición. Los requisitos técnicos y las funciones varían. El dispositivo de protección contra rayos de primera etapa se instala entre la zona 0-1, alta para el requisito de flujo. El requisito mínimo de las normas IEC 61643-31 y EN 50539-11 es Itotal (10/350) 12,5 ka. Los niveles segundo y tercero se instalan entre las zonas 1-2 y 2-3, principalmente para suprimir la sobretensión.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) son esenciales para proteger los equipos electrónicos de los efectos nocivos de la sobretensión transitoria que puede provocar daños, tiempo de inactividad del sistema y pérdida de datos.

En muchos casos, el costo de reemplazo o reparación de equipos puede ser significativo, particularmente en aplicaciones de misión crítica, como hospitales, centros de datos y plantas industriales.

Los disyuntores y fusibles no están diseñados para manejar estos eventos de alta energía, lo que hace necesaria una protección adicional contra sobretensiones.

Mientras que los SPD están diseñados específicamente para desviar la sobretensión transitoria del equipo, protegiéndolo de daños y prolongando su vida útil.

En conclusión, los SPD son esenciales en el entorno tecnológico moderno.

Principio de funcionamiento del SPD

El principio básico de los SPD es que proporcionan una ruta de baja impedancia a tierra para el exceso de tensión. Cuando se producen picos o sobretensiones, los SPD funcionan desviando el exceso de tensión y corriente a tierra.

De esta manera, la magnitud del voltaje entrante se reduce a un nivel seguro que no daña el dispositivo conectado.

Para funcionar, un dispositivo de protección contra sobretensiones debe contener al menos un componente no lineal (un varistor o un descargador de chispas) que, en diferentes condiciones, pasa de un estado de impedancia alta a uno baja.

Su función es desviar la corriente de descarga o impulso y limitar la sobretensión en los equipos aguas abajo.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones funcionan en las tres situaciones que se enumeran a continuación.

A. Condición normal (ausencia de sobretensión)

En caso de que no haya condiciones de sobretensión, el SPD no tiene impacto en el sistema y actúa como un circuito abierto, permaneciendo en un estado de alta impedancia.

B. Durante sobretensiones

En caso de picos de tensión, el SPD pasa al estado de conducción y su impedancia disminuye. De esta forma, protege el sistema desviando la corriente de impulso a tierra.

C. Volver al funcionamiento normal

Una vez descargada la sobretensión, el SPD volvió a su estado normal de alta impedancia.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) son componentes esenciales de las redes eléctricas. Sin embargo, elegir el SPD adecuado para su sistema puede ser complicado.

Tensión máxima de funcionamiento continuo (UC)

La tensión nominal del DPS debe ser compatible con la tensión del sistema eléctrico para ofrecer la protección adecuada. Una tensión nominal inferior dañará el dispositivo y una tensión nominal superior no desviará adecuadamente los transitorios.

Tiempo de respuesta

Se describe como el tiempo que tarda el SPD en reaccionar a los transitorios. Cuanto más rápido responda, mejor será su protección. Generalmente, los SPD basados ​​en diodos Zener ofrecen la respuesta más rápida. Los de gas tienen un tiempo de respuesta relativamente lento, mientras que los fusibles y los MOV presentan el tiempo de respuesta más lento.

Corriente de descarga nominal (In)

El SPD debe probarse con una forma de onda de 8/20 μs y el valor típico para un SPD de tamaño miniatura residencial es 20 kA.

Corriente máxima de descarga de impulso (Iimp)

El dispositivo debe ser capaz de manejar la corriente de sobretensión máxima que se espera en la red de distribución para garantizar que no falle durante un evento transitorio y el dispositivo debe probarse con una forma de onda de 10/350 μs.

Tensión de sujeción

Este es un voltaje umbral y por encima de este nivel de voltaje, el SPD comienza a restringir cualquier voltaje transitorio que detecte en la línea de alimentación.

Fabricante y certificaciones

Es fundamental seleccionar un DPS de un fabricante reconocido que cuente con la certificación de un centro de pruebas imparcial, como UL o IEC. Esta certificación garantiza que el producto ha sido examinado y cumple con todos los requisitos de rendimiento y seguridad.

Comprender estas pautas de tamaño le permitirá seleccionar el mejor dispositivo de protección contra sobretensiones para sus necesidades y garantizar una protección eficaz contra sobretensiones.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) están diseñados para brindar protección confiable contra sobretensiones transitorias, pero ciertos factores pueden provocar su falla. A continuación, se presentan algunas de las razones subyacentes de su falla:

1. Sobretensiones excesivas

Una de las principales causas de fallo de los DPS es la sobretensión, que puede producirse por rayos, sobretensiones u otras perturbaciones eléctricas. Asegúrese de instalar el tipo correcto de DPS tras realizar los cálculos de diseño adecuados según la ubicación.

2. Factor de envejecimiento

Debido a las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad, los SPD tienen una vida útil limitada y podrían deteriorarse con el tiempo. Además, los picos de tensión frecuentes pueden dañarlos.

3. Problemas de configuración

Una configuración incorrecta, como cuando un DPS configurado en estrella se conecta a una carga conectada en triángulo, puede exponer el DPS a voltajes mayores, lo que podría provocar una falla.

4. Fallo del componente

Los SPD contienen varios componentes, como varistores de óxido metálico (MOV), que pueden fallar debido a defectos de fabricación o factores ambientales.

5.Conexión a tierra inadecuada

Para que un DPS funcione correctamente, es necesaria la conexión a tierra. Un DPS puede funcionar mal o convertirse en un problema de seguridad si no está correctamente conectado a tierra.