Los dispositivos de protección contra sobretensiones, también conocidos como DPS, son componentes electrónicos que se utilizan para proteger los equipos eléctricos y electrónicos de daños causados por sobretensiones transitorias en la alimentación eléctrica. Estas sobretensiones se caracterizan por ser de muy corta duración, alrededor de 1 ms o menos, y pueden ser causadas por eventos exógenos, como descargas atmosféricas, o por eventos endógenos, como fluctuaciones en la red eléctrica por cargas o maniobras en interruptores de media y alta tensión.

Cuando se habla de sobretensiones exógenas, como los rayos, se pueden tener dos tipos de impactos. El primero de ellos es el impacto directo, que se presenta cuando se canaliza la descarga directo a tierra usando un pararrayos. El segundo es el impacto indirecto, el cual es originado por el campo magnético que se produce por el flujo elevado de corriente sobre un conductor, producto del impacto cercano de un rayo.

CLASIFICACIÓN

Hay varios tipos de DPS disponibles en el mercado dependiendo del mecanismo de funcionamiento para suprimir los transientes, por ejemplo:

• Vía de chispa o GDT: Se compone de una cámara aislada donde se encuentran dos elementos conductores separados por un gas. En el momento de presentarse un voltaje elevado, como el producido por un rayo, se da la ionización del gas permitiendo un medio para que fluya la energía de un electrodo al otro y la corriente producida pueda ser descargada a tierra.
• Varistores o MOV: Este tipo de DPS cuenta con un elemento de estado sólido que puede variar su valor de resistencia en función del voltaje que se le aplica, presentando una alta impedancia ante voltajes bajos y reduciéndola a medida que el voltaje aumenta. Su velocidad de actuación es menor y presenta valores inferiores de disipación, comparada con una vía de chispa.
• Diodos supresores: En este caso el DPS se compone de diodos cuya corriente de conducción es superior a un diodo convencional. Éstos, son ideales para ser utilizados en circuitos electrónicos, ya que “recortan” el voltaje a valores que pueden tolerar. Si bien la corriente que soporta es mucho mayor que un diodo estándar, es inferior a la que puede soportar un varistor o una vía de chispa.

Adicionalmente, según la norma IEC 61643-1, se clasifican dependiendo de la carga que pueden soportar y del lugar donde se vayan a instalar, como se indica a continuación:

• Tipo 1: El riesgo de descarga directa es muy grande y se desea evitar el ingreso de la corriente del rayo a la instalación. Este tipo se caracteriza por tener una curva 10/350.
• Tipo 2: El riesgo de descarga directa es muy bajo o inexistente, pero pueden generarse sobretensiones por campo electromagnético, cargas inductivas o fallas en la red eléctrica. Se caracterizan por tener una curva 8/20.
• Tipo 3: Protección de equipos electrónicos sensibles a conmutación de cargas dentro de la propia red eléctrica. Se caracterizan por tener una curva híbrida 1.2/50 y 8/20.

Cuando se habla de curvas 10/350, 8/20 y 1.2/50 se habla del tiempo t1 en el que la sobretensión alcanza el 90% de su amplitud pico, siendo 10, 8 y 1.2 microsegundos respectivamente y el tiempo t2 que transcurre hasta que la onda disminuye al 50% de su amplitud siendo 350, 20 y 50 microsegundos respectivamente.

Asociando el mecanismo de descarga y las clasificaciones normativas, se puede establecer que en un DPS de tipo 1, se puede encontrar uno o varios módulos de vía de chispa, debido a que soportan la mayor cantidad de corriente de descarga con el menor tiempo de respuesta; en un DPS tipo 2 se encuentran varistores como mecanismo de descarga, ya que la corriente para la que están diseñados es mucho menor y su descarga es lo suficientemente rápida para evitar daños en los equipos. Por último, en un DPS tipo 3, los diodos supresores se hacen cargo de los niveles de tensión transitoria que les pueda llegar a los equipos que protegen.

Lo anterior no quiere decir que los mecanismos mencionados sean los únicos que se encuentren en cada tipo de DPS, ya que los fabricantes pueden utilizar combinaciones de ellos para brindar una protección integral en diferentes escenarios, llegándose a encontrar DPS tipo 1+2 y 2+3.

INSTALACIÓN

La instalación de los DPS se debe realizar teniendo en cuenta los tipos mencionados anteriormente y la probabilidad de descarga. Es decir, si se trata de un lugar a la intemperie, se debe utilizar un DPS tipo 1. Si es un lugar donde se manejan motores o hay descargas atmosféricas en lugares cercanos que generen campos electromagnéticos, se debe usar un DPS tipo 2. Asimismo, si está en una zona donde hay equipos electrónicos sensibles a variaciones de tensión leves, como las producidas por maniobras al interior de un edificio al hacer una conmutación, se debe usar un DPS tipo 3.

Para obtener una protección integral de todos los equipos conectados a la red en una empresa o fábrica, la instalación se puede realizar de forma secuencial o como también se le denomina: cascada. Es decir, en el cuadro principal instalar un DPS tipo 1, más adelante en el cuadro de distribución ubicar un DPS tipo 2 y finalmente un DPS tipo 3, lo más cercano a la carga o equipos que lo requieran. Lo anterior, permite que cada sección actúe como un muro que detiene una ola de agua. De esta manera, el primero soporta una mayor cantidad de energía, dejando pasar una fracción que es contenida por el segundo. Éste último también absorbe una cantidad sustancial de energía, resultando en una pequeña cantidad que puede ser controlada fácilmente por el último muro.

Cabe aclarar que la instalación en cascada funciona de la forma que se prevé, si la distancia entre cada DPS es inferior a los 20 metros, ya que la impedancia del conductor debe ser tenida en cuenta.

En el caso de equipos sensibles, como servidores y computadoras, es recomendable utilizar DPS específicos para ellos. Estos DPS suelen incluir filtros adicionales para proteger contra interferencias electromagnéticas.

Además de proteger los equipos eléctricos y electrónicos, los DPS también pueden ayudar a prolongar la vida útil de los mismos. Las sobretensiones transitorias pueden causar daños irreparables en los componentes electrónicos y la instalación de un DPS puede prevenirlos.

En resumen, los dispositivos de protección contra sobretensiones son componentes importantes en cualquier sistema eléctrico y electrónico, especialmente en sistemas sensibles y críticos. Los DPS tienen como función proteger contra daños causados por sobretensiones transitorias y ayudan a prolongar la vida útil de los equipos. Es importante seleccionar el DPS adecuado para cada sistema y asegurarse de que está instalado correctamente para garantizar una protección efectiva.

En Eléctricas Bogotá, puede encontrar una gran variedad de DPS de la marca Finder con su serie 7P. Estos DPS se clasifican en tipo 1, 1+2, 2, 2+3 y DC; y cuya flexibilidad les permite que sus módulos puedan ser retirados fácilmente para reemplazarlos o para utilizar el DPS en la orientación opuesta. Además, su aplicación va desde instalaciones eléctricas hasta datos, telecomunicaciones y sistemas fotovoltaicos. Todo ello garantizará una protección para sus equipos cuando se presenten escenarios de sobretensiones transitorias.