Protección contra sobretensiones transitorias: Importancia y funcionamiento

parayos
agosto 23, 2021

Los usuarios de equipamientos electrónicos, sistemas telefónicos e informáticos se enfrentan al problema de mantener los equipos operativos a pesar de las sobretensiones transitorias. El propósito de un protector de sobretensiones es cuidar los dispositivos electrónicos contra sobretensiones o voltajes transitorios. Estas ocurren cuando hay un aumento repentino en el voltaje y que es significativamente más alto que el nivel designado en un flujo de electricidad.

¿Por qué ocurren las sobretensiones transitorias? 

  • Integración electrónica densa y por lo tanto equipo más «frágil».
  • Interrupciones de servicio inaceptables.
  • Redes de transmisión de datos extensas que pueden estar afectadas por una multitud de perturbaciones.

Por otro lado, las sobretensiones tienen 4 orígenes principales:

  • El rayo
  • Las sobretensiones industriales o de conmutaciones
  • Las sobretensiones electrostáticas (ESD)
  • Los impulsos electromagnéticos nucleares (IEMN)

En función de estos orígenes, las sobretensiones se diferencian en cuanto a sus amplitudes, sus energías, sus formas o sus tasas de recurrencia. Mientras los fenómenos de rayo y de sobretensiones industriales son conocidos desde hace muchos años, las perturbaciones «ESD» e «IEMN» son mucho más específicas y dependen de mutaciones tecnológicas recientes. 

¿Cómo funciona un protector contra sobretensiones transitorias?

Protegerá los dispositivos electrónicos de sobrecargas que pueden dañar los circuitos y provocar incidentes de mayor magnitud. De esta manera, resguardará los dispositivos de las inconsistencias de voltaje al redirigir la energía peligrosa, de modo que solo la cantidad normal de electricidad pase a través del dispositivo.

Los protectores son como una válvula de seguridad contra sobretensiones, esto quiere decir que mientras la tensión es normal, trabaja como un aislador.  Cuando una sobretensión excede el valor umbral del protector para el que fue diseñado en el circuito instalado, este trabaja como conductor; derivando la tensión excesiva a tierra.

Es por ello que la utilidad de un protector se puede resumir en 2 funciones principales:

  • Absorbe y desvía la corriente adicional al suelo, protegiendo así los equipos eléctricos.
  • Proporciona una ruta para conducir mucha corriente y lograr eliminar el voltaje adicional a través de una puesta a tierra para sistemas eléctricos.

Tipos de protectores de sobretensión

Para proteger nuestros equipos de los efectos de las sobretensiones, existen en el mercado dispositivos que usan variados nombres como: DPS, TVSS, Supresores, protectores eléctricos de sobretensiones, pararrayos de línea en BT, y el nombre del transitorio puede ser: Picos, Sag, Surge, Flickers, Notching, Ruido, etc. lo que necesitamos es que estos dispositivos protectores, cumplan con la normatividad y garanticen el funcionamiento de nuestros equipos.

Generalmente los protectores eléctricos son una combinación de varistores, diodos y tubos de gas y se diseñan para que los equipos instalados aguas abajo, queden a salvo de los efectos perniciosos de las sobretensiones transitorias.

Para seleccionar un protector o supresor de picos debemos tener en cuenta los datos técnicos de nuestra instalación, según el nivel de tensión que tengamos que proteger:

En la alimentación eléctrica es necesario protecciones primarias y secundarias, aguas abajo protección para la protección de equipo electrónico, telefonía y comunicación será imprescindible instalar protección secundaria fina y sensible, siempre bajo la normatividad IEC 61643-21, o UL 1449

sobretensiones transitorias

Consecuencias de las sobretensiones

Las sobrecargas eléctricas pueden causar daños graves a la maquinaria o equipos eléctricos de las instalaciones. Muchas veces no se le da importancia a la protección de redes informáticas y otros dispositivos hasta que se sufre las consecuencias de tener que reemplazar o repararlos, lo cual puede ser muy costoso.

Entonces, sin la protección adecuada sí existirá un riesgo de sobrecarga eléctrica y los dispositivos están en peligro de ser dañados o destruidos. Estos elementos tienen un propósito y valor importante dentro de su organización, por lo que existen varias opciones para la protección contra sobretensiones.

Los efectos de las sobretensiones sobre los equipos electrónicos son de varios tipos, por orden decreciente:

Destrucción

  • Destrucción de las conexiones semiconductoras por sobretensión
  • De las metalizaciones de los componentes
  • Destrucción de las pistas de Circuitos Impresos o de los contactos
  • De los Triacs/Tiristores por dV/dt.

Perturbaciones de funcionamiento

  • Funcionamiento aleatorio de los tiristores o triacs
  • Memorias que se borran
  • Error o bloqueo de programas informáticos
  • Error de datos o de transmisión

Envejecimiento prematuro

Los componentes expuestos a las sobretensiones tienen una duración de vida reducida.

 

Normativa de dispositivos de protección contra sobretensiones

Dada la diversidad y la importancia de los fenómenos transitorios, los organismos de normalización dictaron especificaciones con el fin de probar la sensibilidad de los equipos frente a las sobretensiones.

Después de la caracterización de los fenómenos, que llevó a una serie de ondas normalizadas (onda de tensión 1.2/50µs y ondas de corriente 8/20µs y 10/350µs), aparecieron diferentes normas que definen el rendimiento de las protecciones, tales como:

Protecciones para instalaciones de baja tensión

  • IEC 61643-11 (Internacional)
  • UL 1449 (EE. UU.)
  • Protecciones para equipos de comunicaciones
  • IEC 61643-21 (Internacional)
  • ITU-T recomendaciones K11, K12, K17, K20, K21, K36 (Internacional)
  • UL 497 A/B (EE. UU.)