¿Qué es un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD)?

Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) es un dispositivo eléctrico diseñado para proteger los equipos eléctricos contra sobretensiones transitorias. Estas sobretensiones suelen ser causadas por rayos o maniobras de conmutación y pueden dañar o degradar los sistemas eléctricos y electrónicos.

El objetivo principal de un SPD es limitar la sobretensión a un nivel más seguro para el equipo. Al hacerlo, asegura la longevidad y fiabilidad de los dispositivos electrónicos y reduce el tiempo de inactividad y los costes de mantenimiento.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) pueden utilizarse para ayudar a proteger una instalación eléctrica y sus equipos conectados de los efectos potencialmente perjudiciales de las sobretensiones transitorias.

Existen tres tipos comunes de SPD:

- SPD tipo 1 instalado en el origen, por ejemplo, el cuadro de distribución principal.
- SPD tipo 2 instalado en los cuadros de distribución secundarios.
  (Los SPD combinados de tipo 1 y 2 están disponibles y suelen instalarse en las unidades de consumo).
- SPD tipo 3 instalado cerca de la carga protegida. Estos solo deben instalarse como complemento de un SPD tipo 2.

La historia de los dispositivos de protección contra sobretensiones

Los dispositivos de protección contra sobretensiones se desarrollaron en respuesta a la creciente necesidad de proteger los equipos eléctricos contra los picos de tensión. Estos picos pueden ser causados por diversos factores, como rayos, cortes de energía o maniobras de conmutación. Las primeras formas de protección contra sobretensiones eran básicas y a menudo ineficaces. Sin embargo, a medida que la tecnología avanzaba, también lo hacía la sofisticación de los SPD.

Los primeros SPD consistían principalmente en simples separadores de chispa, que proporcionaban una protección mínima. La introducción de los varistores de óxido metálico (MOV) en la década de 1970 marcó un avance significativo. Los MOV podían absorber sobretensiones mayores, ofreciendo una mejor protección para los equipos electrónicos sensibles. Con los años, los SPD han evolucionado para incluir características como desconexiones térmicas y capacidades de monitorización avanzadas, haciéndolos más fiables y eficientes.

¿Cómo funciona un dispositivo de protección contra sobretensiones?

Un SPD funciona desviando o limitando la corriente de sobretensión a tierra y fijando la tensión restante a un nivel seguro para los dispositivos conectados. Por lo general, consta de componentes como varistores de óxido metálico (MOV), tubos de descarga de gas y diodos de supresión de tensión transitoria que reaccionan a los picos de tensión y desvían la sobretensión a tierra o a la conexión neutra.

Componentes clave:

1. Varistor de óxido metálico (MOV): Una resistencia no lineal que cambia la resistencia con la tensión aplicada. Conduce las sobretensiones de alta tensión lejos de los equipos sensibles.

2. Tubos de descarga de gas (GDT): Se utilizan para proteger contra sobretensiones transitorias altas ionizando el gas dentro de un recipiente sellado, permitiendo que la sobretensión pase a través.

3. Diodos de supresión de tensión transitoria (TVS): Proporcionan un medio para fijar o limitar la tensión y disipar la energía de la sobretensión.

¿Qué son las sobretensiones transitorias?

Las sobretensiones transitorias pueden definirse como picos de tensión de corta duración y alta magnitud con bordes de subida rápidos, comúnmente denominados ‘sobretensiones’, que pueden oscilar entre unos pocos voltios y muchos miles de voltios en una red de consumo de baja tensión, durante no más de un milisegundo.

Estas sobretensiones se producen debido a la liberación repentina de energía previamente almacenada o inducida por otros medios. Esta energía puede encontrar su camino en las instalaciones eléctricas, produciéndose de forma natural, ya sea indirectamente por rayos o directamente por rayos, o creada por la conmutación y el funcionamiento de determinados equipos dentro de una instalación.

¿Cómo se producen las sobretensiones transitorias?

Las sobretensiones transitorias de origen atmosférico pueden producirse si la propia propiedad o la infraestructura de transmisión eléctrica cercana sufre el impacto de los rayos. Es más probable que este tipo de sobretensiones transitorias se produzcan cuando un rayo directo en una línea eléctrica o telefónica aérea adyacente hace que la sobretensión transitoria se conduzca a lo largo de las líneas hacia las propiedades cercanas, lo que puede causar daños considerables en la instalación eléctrica y los equipos asociados.

Causas comunes:

1. Rayos: Los impactos directos o cercanos pueden inducir altas tensiones.

2. Maniobras de conmutación: Cambios repentinos en la carga eléctrica, como encender o apagar equipos de alta potencia.

3. Fallos eléctricos: Cortocircuitos o fallos dentro del sistema de distribución de energía.

4. Descarga electrostática (ESD): Descargas por contacto humano u otras fuentes electrostáticas.

Factores externos:

— Rayos: Las sobretensiones más severas son causadas por los rayos, que pueden introducir miles de voltios en los sistemas eléctricos.

— Conmutación de la red: Los cambios en la red de distribución de energía, como el alivio de carga o la eliminación de fallos, pueden inducir sobretensiones transitorias.

Factores internos:

— Ciclos de arranque/parada del motor: Las cargas inductivas como los motores y los transformadores pueden causar sobretensiones de conmutación.

— Condiciones de fallo: Los arcos y la eliminación de fallos dentro del sistema pueden generar sobretensiones transitorias.

Avances en la tecnología SPD

Los SPD modernos son muy eficaces e incorporan tecnologías avanzadas para mejorar su rendimiento. Estos dispositivos ofrecen ahora protección de varias etapas, combinando varios componentes para proporcionar una cobertura completa contra las sobretensiones. La integración de la protección térmica garantiza que los SPD puedan desconectarse de forma segura cuando se sobrecalientan, evitando daños mayores.

Además, el desarrollo de los SPD de tipo 1, tipo 2 y tipo 3 ha revolucionado la forma en que se protegen los sistemas eléctricos. Los SPD de tipo 1 están diseñados para soportar los rayos directos, lo que los hace ideales para instalaciones industriales y comerciales. Los SPD de tipo 2 protegen contra las sobretensiones residuales de los impactos indirectos y las maniobras de conmutación, mientras que los SPD de tipo 3 ofrecen protección local para equipos sensibles.

Tipos principales de SPD

Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) se clasifican en diferentes tipos en función de sus puntos de instalación y del nivel de protección que ofrecen. Comprender estos tipos ayuda a seleccionar el SPD adecuado para sus necesidades específicas. Los tipos principales de SPD son el tipo 1, el tipo 2 y el tipo 3.

1. SPD tipo 1

Los SPD de tipo 1 están diseñados para proteger contra sobretensiones de alta energía, causadas principalmente por rayos directos o eventos de alta tensión. Por lo general, se instalan antes del cuadro de distribución principal, ya sea en la entrada de servicio o integrados en el panel de interruptores principal. Estos dispositivos pueden soportar el grueso de la sobretensión, canalizando el exceso de energía de forma segura a tierra.

— Industrial: Vital para fábricas y operaciones a gran escala donde el riesgo de sobretensiones inducidas por rayos es significativo.

— Comercial: Se implementa en edificios comerciales, especialmente aquellos con sistemas de protección contra rayos externos (LPS).

— Residencial: Necesario para hogares en zonas con actividad frecuente de rayos o que tengan antenas externas u otras estructuras metálicas.

Ventajas:

– Ofrece el más alto nivel de protección contra sobretensiones directamente conectado al suministro de energía entrante.

– Importante capacidad de absorción de energía.

– Primera línea de defensa contra grandes sobretensiones.

Ejemplos de aplicaciones:

– Entradas de servicio eléctrico

– Cuadros de distribución principales en complejos comerciales

– Edificios con sistemas de protección contra rayos externos

2. SPD tipo 2

Los SPD de tipo 2 están diseñados para proteger contra las sobretensiones residuales que han pasado a través de los SPD de tipo 1 o las sobretensiones acopladas indirectamente. Se instalan en el panel de distribución principal o en los subpaneles dentro del edificio. Los SPD de tipo 2 son esenciales para proteger contra las sobretensiones originadas en las maniobras de conmutación y garantizar una protección continua en todo el sistema eléctrico.

— Residencial: Comúnmente instalado en hogares para proporcionar una capa secundaria de defensa después de los SPD de tipo 1.

— Comercial: Se utiliza en edificios de oficinas, establecimientos minoristas y otros entornos comerciales para proteger contra las sobretensiones internas.

— Industrial: Se instala en los subpaneles eléctricos dentro de las plantas de fabricación y otras instalaciones industriales para proporcionar protección localizada.

Ventajas:

– Proporciona una protección robusta contra las sobretensiones residuales.

– Mejora la eficiencia del sistema de protección contra sobretensiones en general al abordar las sobretensiones generadas internamente.

– Evita daños en los equipos sensibles conectados a los paneles de distribución.

Ejemplos de aplicaciones:

– Paneles de distribución principales y secundarios en propiedades residenciales

– Sistemas eléctricos de edificios comerciales

– Maquinaria y equipos industriales

3. SPD tipo 3

Los SPD de tipo 3 están diseñados para proteger contra sobretensiones de baja energía y se instalan cerca de equipos electrónicos sensibles. Estos dispositivos proporcionan protección localizada y suelen utilizarse para proteger electrodomésticos, dispositivos electrónicos y otros equipos de usuario final. Los SPD de tipo 3 son la última línea de defensa en la jerarquía de protección contra sobretensiones.

— Residencial: Protege los electrodomésticos, los sistemas de entretenimiento, los ordenadores y otros aparatos electrónicos sensibles.

— Comercial: Se utiliza para equipos de oficina, sistemas de punto de venta y otros dispositivos electrónicos críticos.

— Industrial: Proporciona protección para sistemas de control, sensores y otros aparatos electrónicos industriales sensibles.

Ventajas:

– Ofrece una protección precisa para los dispositivos electrónicos sensibles.

– Protege contra las sobretensiones que pueden pasar a través de los SPD de tipo 1 y tipo 2.

– Asegura la durabilidad y fiabilidad de los equipos de usuario final.

Ejemplos de aplicaciones:

– Protectores contra sobretensiones enchufables para aparatos electrónicos domésticos

– Protectores contra sobretensiones para equipos de oficina

– Protectores contra sobretensiones dedicados para sistemas de control industrial

¿Debo instalar un SPD?

Ventajas de la instalación de un SPD:

1. Protección: Protege los equipos electrónicos sensibles de los daños.

2. Longevidad: Prolonga la vida útil de los sistemas eléctricos y los electrodomésticos al mitigar el desgaste relacionado con las sobretensiones.

3. Seguridad: Reduce el riesgo de incendio causado por las sobretensiones eléctricas.

4. Ahorro de costes: Reduce los costes de mantenimiento y sustitución debidos a los daños relacionados con las sobretensiones.

Factores a tener en cuenta:

1. Entorno: Las zonas propensas a los rayos o a equipos eléctricos pesados deben priorizar los SPD.

2. Sensibilidad del equipo: Los dispositivos con alta sensibilidad a las fluctuaciones de tensión, como ordenadores, equipos de telecomunicaciones y dispositivos médicos, se benefician significativamente de los SPD.

3. Cumplimiento: Asegúrese de que el SPD cumple los códigos eléctricos locales y las normas del sector.

Recomendaciones de expertos:

Consulte a un electricista autorizado para evaluar sus necesidades específicas y recomendar el tipo y la clasificación de SPD adecuados para su instalación. El mantenimiento regular y las pruebas periódicas de los SPD instalados también son esenciales para garantizar un rendimiento óptimo.

Instalación y mantenimiento de los SPD

La correcta instalación y el mantenimiento de los SPD son cruciales para garantizar su eficacia. Los SPD deben ser instalados por profesionales cualificados, siguiendo las directrices del fabricante y los requisitos de la 18ª edición de las normas de cableado. Las inspecciones y el mantenimiento periódicos también son esenciales para garantizar que los SPD funcionan correctamente y proporcionan la protección necesaria.

Durante la instalación, es importante asegurarse de que los SPD están conectados en paralelo con el sistema eléctrico, lo que les permite desviar el exceso de tensión a tierra. Esta configuración garantiza que los SPD puedan proteger todo el sistema sin interferir en el funcionamiento normal. Además, los SPD deben instalarse lo más cerca posible del equipo protegido, minimizando la distancia que debe recorrer la energía de la sobretensión.

El mantenimiento regular de los SPD implica la comprobación de signos de daños o desgaste, la garantía de que todas las conexiones son seguras y la sustitución de cualquier dispositivo que haya sido comprometido por sobretensiones anteriores. Muchos SPD modernos incluyen indicadores de estado que proporcionan información en tiempo real sobre el estado del dispositivo, lo que facilita la identificación de cuándo se necesita mantenimiento.

Los dispositivos de protección contra sobretensiones desempeñan un papel vital en la protección de los equipos eléctricos y electrónicos contra las sobretensiones transitorias. Al comprender sus principios de funcionamiento, tipos y ventajas, puede tomar decisiones informadas sobre la protección de sus sistemas eléctricos. La correcta instalación y el mantenimiento de los SPD pueden conducir a una mayor seguridad, fiabilidad y longevidad de sus equipos, lo que los convierte en un componente indispensable de las instalaciones eléctricas modernas.

Recuerde, la inversión en SPD puede ahorrar costes y estrés significativos al evitar daños causados por sobretensiones inesperadas. Ya sea para aplicaciones residenciales, comerciales o industriales, asegurar que su sistema esté protegido con el SPD adecuado es una elección sabia y necesaria.