Las sobretensiones son asesinas silenciosas en los sistemas eléctricos modernos. Desde la electrónica residencial hasta la automatización industrial y las plantas solares, incluso una sola sobretensión transitoria puede causar tiempo de inactividad, reparaciones costosas o fallas en el equipo. ¿La solución? Dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD).
En esta guía, analizaremos los diferentes tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones, explicaremos cómo funcionan y compararemos sus aplicaciones. Al final, sabrá exactamente qué tipos de SPD se adaptan a su sistema, ya sea una casa, un centro de datos o una instalación fotovoltaica.
A Dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) es un componente de seguridad instalado en un sistema eléctrico para limitar las sobretensiones transitorias causadas por rayos, eventos de conmutación o perturbaciones en el servicio público. Funciona desviando la energía de sobretensión de forma segura a tierra, protegiendo los equipos conectados.
Piense en un SPD como una válvula de liberación de presión: no evita que se produzca el aumento, pero canaliza el exceso de energía lejos de los componentes electrónicos sensibles.
Los SPD se basan en componentes como varistores de óxido metálico (MOV), tubos de descarga de gas (GDT) y explosores. Cuando el voltaje excede un umbral seguro (Uc), el SPD cambia al modo de conducción, limitando la sobretensión a un voltaje residual más bajo (Arriba).
Parámetros clave para entender:
Uc (voltaje máximo de funcionamiento continuo): el voltaje normal que el SPD puede manejar.
Arriba (Nivel de protección de voltaje): tensión de sujeción que los dispositivos posteriores “verán”.”
In/Imax (Corriente de descarga nominal y máxima): cuánta sobrecorriente puede absorber el dispositivo.
Iimp (corriente de impulso): Específico del Tipo 1, que representa formas de onda de rayos.
Comprender los tipos de SPD es la clave para diseñar protección contra sobretensiones en capas. Normas internacionales como IEC 61643-11 (CA), IEC 61643-31 (CC/PV), y UL 1449 (Norteamérica) Defina diferentes clases según las formas de onda de prueba, la capacidad de energía y la ubicación de instalación.
A continuación, desglosamos los diferentes tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) que encontrará, con sus funciones técnicas y orientación de aplicación.
Definición: Diseñado para descargar parcial la corriente del rayo. Probado con la forma de onda de impulso de 10/350 µs (Iimp) que representa la caída directa de un rayo.
Punto de instalación: Entrada de servicio, normalmente aguas arriba del tablero de distribución principal. A menudo se utiliza en edificios equipados con un sistema de protección contra rayos (LPS) externo.
Parámetros clave:
Iimp (Corriente de Impulso): capacidad nominal de corriente de rayo.
Uc (voltaje máximo de funcionamiento continuo): garantiza que no haya daños durante el funcionamiento normal.
Up (Nivel de protección de tensión): tensión residual vista por los circuitos aguas abajo.
Tecnología utilizada: Exploradores de chispas, MOV de servicio pesado o diseños híbridos.
Casos de uso:
Instalaciones industriales, torres de telecomunicaciones, hospitales.
Edificios altos en regiones con alta densidad de rayos.
Ejemplo: Una fábrica con pararrayos en el techo requerirá SPD Tipo 1 en el suministro de entrada principal.
Definición: Maneja sobretensiones de conmutación y efectos indirectos de rayos. Probado con forma de onda de corriente de 8/20 µs (In, Imax).
Punto de instalación: Cuadros principales o subdistribuidores en el interior de la instalación.
Parámetros clave:
In (Corriente de descarga nominal): resistencia bajo múltiples sobretensiones.
Imax (Corriente de descarga máxima): capacidad máxima de sobretensión.
Arriba: debe coordinarse tanto con el Tipo 1 aguas arriba como con el Tipo 3 aguas abajo.
Tecnología utilizada: Módulos basados en MOV, a menudo conectables para un fácil reemplazo.
Casos de uso:
Viviendas residenciales, edificios de oficinas, tiendas minoristas.
Protección estándar en áreas con riesgo moderado de sobretensión.
Ejemplo: Una oficina pequeña sin LPS externo normalmente usaría SPD de tipo 2 en la placa principal.
¿Quieres un desglose detallado? Lea nuestra guía completa: ¿Qué es un dispositivo de protección contra sobretensiones tipo 2?
Definición: Protección fina para equipos terminales. Probado con onda combinada (voltaje 1,2/50 µs + corriente 8/20 µs).
Punto de instalación: Lo más cerca posible del dispositivo protegido (toma de corriente, entrada del dispositivo).
Parámetros clave:
Arriba: nivel de sujeción muy bajo para proteger cargas sensibles.
Debe usarse en coordinación con el Tipo 2 aguas arriba.
Tecnología utilizada: MOV combinados con filtros para atenuación adicional.
Casos de uso:
Computadoras, controladores LED, electrónica médica y sistemas de control.
Ejemplo: Una máquina de resonancia magnética de hospital requiere un SPD Tipo 3 cerca del dispositivo, trabajando junto con el Tipo 2 aguas arriba.
Obtenga más información en nuestro artículo dedicado: ¿Qué es un protector contra sobretensiones tipo 3?
Definición: Una única unidad SPD probada para formas de onda de Clase I (10/350 µs) y Clase II (8/20 µs).
Beneficio: Protege contra rayos directos y sobretensiones en un solo dispositivo.
Punto de instalación: Entrada de servicio cuando el espacio o el presupuesto limitan múltiples dispositivos.
Casos de uso:
Los edificios comerciales o residenciales de tamaño medio necesitan soluciones compactas.
Sitios donde la coordinación entre los tipos 1 y 2 separados es difícil.
Ejemplo: En el cuadro principal de un centro comercial se puede instalar un SPD T1+T2 para simplificar la protección.
Definición: Los dispositivos híbridos se prueban para rendimiento de Clase II y Clase III.
Beneficio: Proporciona protección tanto a nivel de distribución como de terminal.
Punto de instalación: Subpaneles cerca de cargas sensibles, especialmente si los tramos de cable superan los 10 m.
Casos de uso:
Centros de datos, salas de servidores, armarios de control industriales.
Ejemplo: Una línea de automatización de fábrica con cables largos hacia los PLC puede utilizar un SPD T2+T3 cerca de los paneles del PLC.
Definición (UL 1449): Conjuntos de componentes que no están destinados a ser dispositivos independientes, sino que están integrados en equipos OEM.
Subcategorías:
Conjuntos de componentes tipo 4 (CA): piezas SPD preempaquetadas para fabricantes.
Componentes tipo 5: MOV o GDT sin procesar.
Punto de instalación: Electrodomésticos interiores, fuentes de alimentación o paneles hechos a medida.
Casos de uso:
OEM que diseñan equipos protegidos contra sobretensiones.
Equipos industriales especializados en el mercado norteamericano.
Ejemplo: Un fabricante de UPS integra conjuntos SPD tipo 4 dentro de sus productos.
Definición: Dispositivos de protección contra sobretensiones diseñados para circuitos fotovoltaicos y CC.
Estándares de prueba: IEC 61643-31 especifica los requisitos para aplicaciones de CC.
Punto de instalación: Cajas combinadoras de conjuntos fotovoltaicos, inversores y tableros de distribución de CC.
Parámetros clave:
Ucpv: tensión fotovoltaica continua nominal (600 V, 1000 V, 1500 V).
In / Imax: manejo de sobrecorriente en el lado DC.
Tiempo de respuesta: debe ser lo suficientemente rápido para inversores basados en semiconductores.
Casos de uso:
Parques solares a gran escala, sistemas fotovoltaicos en tejados, instalaciones de almacenamiento de baterías.
Ejemplo: Un parque solar de 1500 VCC necesitará SPD fotovoltaicos T1+T2 en cajas combinadoras y entradas de inversores.
Consejo profesional para lectores: Utilice siempre un sistema SPD coordinado. Tipo 1 en la entrada, Tipo 2 en subpaneles y Tipo 3 cerca de cargas críticas. Para fotovoltaica, agregue SPD de CC de tipo 2 o T1+T2 según lo especificado en IEC 61643-31.
Si desea profundizar más, consulte nuestro blog dedicado a este tema aquí:
Diferencia entre los SPD tipo 1, tipo 2 y tipo 3
Aquí hay una comparación rápida para ayudarlo a elegir el tipo de SPD correcto:
| Atributo | SPD tipo 1 | SPD tipo 2 | SPD tipo 3 |
|---|---|---|---|
| Estándar probado | IEC 61643-11 Clase I (10/350 µs) + clasificación dual UL Tipo 1/2 | IEC 61643-11 Clase II (8/20 µs) + UL Tipo 2 | IEC 61643-11 Clase III (onda combinada) + UL Tipo 3 |
| Ubicación típica | Entrada de servicio / Cuadro principal | Cuadros/subpaneles de distribución interior | A menos de 1 m de cargas críticas (computadoras, controladores, equipos médicos) |
| Función primaria | Manejar la corriente directa del rayo; proteger la entrada del edificio | Maneje sobretensiones modulares por conmutación, arcos de falla, etc. | Suprime la energía residual para componentes electrónicos sensibles. |
| Enfoque de parámetros | Alta impedancia; Uc ≥ voltaje del sistema; arriba coordinación | En Imax, conexión en cascada con SPD ascendentes/descendentes | Ultrabajo arriba; sujeción precisa para proteger cargas sensibles |
| Nota de instalación | Necesita cableado grande (≥16 mm²); se puede instalar sin OCPD ascendente; debe coordinarse con el tipo 2 | Requiere protección contra sobrecorriente aguas arriba; cableado ≥6 mm² | Muy cerca de la carga; suplemento al tipo 2 aguas arriba |
| Casos de uso | Edificios con LPS, estructuras altas y zonas altas de iluminación. | La mayoría de los hogares, instalaciones comerciales y subpaneles industriales | Clústeres de PC, bastidores de PLC, sistemas LED/médicos |
SPD tipo 1 Manejar rayos directos de alta energía (10/350 µs).
SPD tipo 2 mitigar sobretensiones de conmutación y huelgas indirectas (8/20 µs).
SPD tipo 3 proteger equipos sensibles en la última milla (forma de onda combinada).
La instalación correcta es tan crítica como seleccionar los tipos correctos de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD). Un cableado inadecuado o una mala coordinación pueden comprometer los niveles de protección, incluso si el SPD cumple con los estándares IEC o UL. Según IEC 61643-11, IEC 61643-31, UL 1449 y las pautas de ingeniería de nuestra empresa, estas son las mejores prácticas clave:
Mantenga todos los cables de conexión del SPD lo más cortos y rectos posible, idealmente ≤ 0,5 m (como se recomienda en nuestro manual técnico).
Los cables largos introducen un aumento de voltaje inductivo, lo que aumenta el voltaje residual (Arriba) visto por el equipo protegido.
Utilice conductores dimensionados según el tipo de SPD:
SPD tipo 1: mínimo 16 mm² de cobre (corriente de rayo de alta energía, Iimp).
SPD tipo 2: mínimo 6 mm² de cobre.
SPD tipo 3: Siga los datos del fabricante, generalmente secciones transversales más pequeñas debido a una corriente más baja.
Utilice siempre conductores de cobre de baja impedancia y evite curvaturas pronunciadas.
Todos los SPD deben estar conectados a la misma barra de conexión a tierra principal o sistema de conexión equipotencial.
La unión garantiza que la sobretensión se descargue de forma segura a tierra, evitando diferencias de potencial peligrosas entre los circuitos.
Jerarquía de nivel de protección de voltaje (ascendente): Los SPD ascendentes (Tipo 1) siempre deben tener un nivel superior a los SPD descendentes (Tipo 2/3).
Regla de distancia: si el cable entre los SPD y las cargas protegidas mide más de 10 m, instale un SPD adicional aguas abajo (por ejemplo, tipo 3) para una mejor protección.
Coordinación paralela: para protección de múltiples etapas (Tipo 1 + Tipo 2 + Tipo 3), garantice una distribución de energía adecuada para que ningún dispositivo se sobreesfuerce.
Utilice siempre fusibles o disyuntores exclusivos para proteger el propio SPD.
Nuestro manual especifica las clasificaciones de los fusibles de respaldo según el modelo de SPD y Imax/Iimp.
UL 1449 también requiere una protección adecuada contra sobrecorriente para evitar el sobrecalentamiento o falla del SPD durante eventos extremos.
Consejo profesional: Verificar siempre el cumplimiento de IEC 61643-11 (SPD de CA), IEC 61643-31 (SPD PV/DC), o UL 1449 (Norteamérica) según su región. La instalación y coordinación correctas maximizan la vida útil del SPD y garantizan la seguridad de todo el sistema eléctrico.
Los tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones no son intercambiables; cada uno desempeña un papel único en la defensa de los sistemas eléctricos.
Tipo 1 Escudos contra rayos directos.
Tipo 2 es el caballo de batalla para los cuadros de distribución.
Tipo 3 Protege tus dispositivos electrónicos más sensibles.
Combinaciones y SPD PV/DC cubrir aplicaciones especializadas y renovables.
Al comprender los tipos de SPD, sus estándares y reglas de instalación, puede diseñar una defensa en capas que garantice la seguridad, minimice el tiempo de inactividad y proteja las inversiones.
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