Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) limita la sobretensión transitoria desviando la corriente de sobretensión a través de una trayectoria de protección controlada. La mayoría de los SPD de potencia de baja tensión permanecen en un estado de espera de alta impedancia durante el funcionamiento normal y se vuelven conductores durante una sobretensión, reduciendo el esfuerzo de tensión que llega a los equipos conectados aguas abajo.
Un SPD no hace desaparecer una sobretensión y no sustituye a un interruptor automático, a una puesta a tierra y conexión equipotencial correctas, ni a un sistema externo de protección contra rayos. Es una capa coordinada dentro de un sistema eléctrico de protección.
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¿Qué significa SPD en los sistemas eléctricos?
SPD significa Dispositivo de Protección contra Sobretensiones (Surge Protective Device). Este es el término utilizado en las normas eléctricas, especificaciones técnicas, cuadros de cargas y hojas de datos de productos. “Protector contra sobretensiones” es una expresión cotidiana más amplia, mientras que SPD es el término de ingeniería más preciso para un dispositivo diseñado para limitar la sobretensión transitoria y conducir la corriente de sobretensión.
La palabra transitorio es importante. Un SPD responde a perturbaciones de tensión de corta duración. No está diseñado para regular un suministro que permanece continuamente demasiado alto o demasiado bajo.
Para los lectores que solo necesiten el acrónimo y la terminología, consulte Forma completa de DPS en electricidad.
¿Qué hace un SPD y qué no hace?
La forma más sencilla de entender un SPD es separar su función de las funciones de protección adyacentes.
| Función de protección | Lo que aborda | Lo que no reemplaza |
|---|---|---|
| Dispositivo de protección contra sobretensiones | Sobretensión transitoria de corta duración y corriente de sobretensión asociada | Interruptor automático, puesta a tierra, conexión equipotencial, regulación de tensión o protección completa contra rayos |
| Interruptor automático o fusible | Sobrecorriente sostenida y fallas por cortocircuito | Limitación de tensión transitoria |
| Sistema de puesta a tierra y conexión equipotencial | Potencial de referencia, trayectoria de la corriente de falla y conexión equipotencial | Un dispositivo que limita la tensión transitoria en los bornes del equipo |
| Regulador de tensión o protector automático de tensión | Sobretensión, subtensión o variación de tensión de mayor duración, dependiendo del dispositivo | Desviación rápida de la corriente de sobretensión |
| Sistema de protección contra rayos externo | Intercepción y conducción de la corriente directa del rayo fuera o a través de la estructura | Coordinación interna de las sobretensiones que entran en los circuitos de potencia y señal |
Un SPD puede apoyar la protección contra rayos limitando las sobretensiones conducidas e inducidas, pero un SPD por sí solo no es un sistema de protección contra rayos completo. Del mismo modo, un interruptor automático puede proporcionar la protección de respaldo necesaria para un SPD, pero ambos dispositivos realizan funciones diferentes.
¿Cómo funciona un DPS?
La mayoría de los SPD de potencia de baja tensión se conectan en paralelo con el circuito que protegen. Bajo una tensión normal, los elementos limitadores de sobretensión permanecen no conductores o presentan una impedancia muy alta. Cuando la tensión aumenta rápidamente por encima del umbral de funcionamiento del dispositivo, esos elementos cambian de estado y proporcionan un camino de menor impedancia para la corriente de sobretensión.
La secuencia de funcionamiento puede simplificarse en cinco etapas:
- Funcionamiento normal: La tensión del sistema permanece dentro del rango de funcionamiento continuo del SPD, por lo que la ruta de protección permanece en espera.
- Comienzo del transitorio: La influencia de rayos, conmutaciones, eliminación de fallas u otra perturbación produce un rápido aumento de tensión.
- El SPD cambia su impedancia: Un componente limitador de tensión o de conmutación de tensión se vuelve conductor.
- La corriente de sobretensión sigue la trayectoria de protección: La corriente se deriva entre los conductores definidos por la configuración del SPD, reduciendo el esfuerzo de tensión en los equipos aguas abajo.
- El SPD se recupera o se desconecta: Después del evento, un SPD operativo vuelve al modo de espera. Si un elemento de protección ha alcanzado una condición insegura, un desconectador interno puede aislarlo y cambiar la indicación de estado.
Esta respuesta a menudo se describe como sujeción, pero no todos los SPD utilizan la misma tecnología interna o modo de respuesta.
Tecnologías comunes de limitación de sobretensiones
| Tecnología | Comportamiento típico | Uso común | Límite importante. |
|---|---|---|---|
| Varistor de óxido metálico (MOV) | Se vuelve cada vez más conductivo a medida que aumenta la tensión | SPD para alimentación AC y DC | El estrés acumulado por sobretensiones puede degradar el elemento, por lo que la desconexión térmica y la indicación de estado son importantes |
| Tubo de descarga de gas (GDT) | Cambia a un estado de descarga conductiva después del cebado | Protección de energía, telecomunicaciones y señales | El comportamiento de la corriente de seguimiento y la coordinación dependen del diseño |
| Diodo supresor de tensión transitoria (TVS) | Proporciona una sujeción rápida por avalancha | Electrónica sensible y circuitos de señal de baja tensión | Generalmente se ocupa de circuitos de menor energía que los SPD de potencia principal |
La combinación correcta de componentes depende del sistema, el modo de protección, la capacidad de energía, el requisito de tensión residual y la norma de producto aplicable. La tecnología de los componentes por sí sola no constituye un método de selección completo.
¿A dónde va la corriente de sobretensión?
Es común decir que un SPD “envía la sobretensión a tierra”, pero esa descripción es incompleta. Un SPD limita la tensión entre los conductores conectados a sus modos de protección. Dependiendo del sistema eléctrico y de la topología del SPD, esos modos pueden incluir:
- fase a neutro (L–N)
- fase a tierra de protección (L–PE)
- neutro a tierra de protección (N–PE)
- fase a fase (L–L)
- CC positivo a CC negativo (DC+–DC−)
- a DC conductor to protective earth
La corriente de sobretensión sigue la trayectoria de protección y conexión equipotencial disponible. Es por eso que la disposición de puesta a tierra, el modo de protección, el trazado de los conductores y la topología del SPD afectan al rendimiento real. Un SPD técnicamente robusto puede ofrecer una protección deficiente si su trayectoria de conexión añade una impedancia excesiva durante una sobretensión rápida.
¿Qué causa la sobretensión transitoria?
Una sobretensión transitoria es un aumento de tensión rápido y de corta duración por encima del nivel de funcionamiento normal. Puede entrar a través de un circuito de potencia, una cadena fotovoltaica, un cable de comunicación, una línea de sensor u otra trayectoria conductora.
| Fuente | Mecanismo típico | Sistemas comúnmente expuestos |
|---|---|---|
| Influencia de los rayos | Acoplamiento directo, tensión inducida o corriente de sobretensión conducida | Suministros de red, alimentadores exteriores, arreglos fotovoltaicos, líneas de telecomunicaciones y de señal |
| Conmutación de red y distribución | Conmutación de transformadores, conmutación de bancos de condensadores, eliminación de fallas o reconfiguración de la red | Distribución principal y cuadros secundarios |
| Conmutación de cargas inductivas | Interrupción rápida de corriente en motores, bobinas de contactor, solenoides u otras cargas inductivas | Cuadros de control industrial y sistemas de automatización |
| Conmutación de electrónica de potencia | Flancos de conmutación rápidos e interacciones entre convertidores, accionamientos, inversores, sistemas UPS y cargadores | Sistemas industriales, energía renovable, carga de vehículos eléctricos e infraestructura de datos |
Estas fuentes no crean formas de onda ni niveles de energía idénticos. Por lo tanto, la selección del SPD depende de dónde esté instalado el dispositivo y a qué entorno de sobretensiones se espera que haga frente.
SPD de Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3: Una breve orientación
Los tipos de SPD describen las funciones de protección probadas bajo una norma aplicable. No deben tratarse como simples grados de calidad.
| Tipo de DPS | Función de protección general | Contexto de instalación común | Valores nominales revisados habitualmente |
|---|---|---|---|
| Tipo 1 | Gestiona la carga de corriente de rayo donde se puede esperar una corriente de rayo parcial | Entrada de servicio o límite de protección contra rayos | Iimp y la forma de onda de prueba asociada, además de la coordinación de tensión y cortocircuito |
| Tipo 2 | Proporciona protección a nivel de distribución contra efectos residuales de rayos y sobretensiones de conmutación | Cuadros de distribución principal o secundaria y paneles de control | In, Imax, Up, Uc/MCOV y requisitos de coordinación |
| Tipo 3 | Proporciona protección fina aguas abajo o a nivel de equipo | Cerca de equipos sensibles, coordinado con los SPD aguas arriba | Rendimiento de onda combinada, nivel de protección y condiciones de instalación |
| Tipo 1+2 | Combina funciones probadas de Tipo 1 y Tipo 2 en un solo producto | Puntos de distribución principal que requieren ambas funciones | Iimp junto con las clasificaciones de Tipo 2 pertinentes |
Las designaciones de tipo IEC y UL deben leerse dentro de sus propias normas y marcas de producto; no son una tabla de conversión universal uno a uno. Para una comparación detallada de ubicación, forma de onda y coordinación, consulte DPS Tipo 1 vs Tipo 2 vs Tipo 3.
¿Qué valores nominales de SPD son importantes?
La etiqueta frontal puede mostrar varios valores de tensión y corriente. Cada uno responde a una pregunta de ingeniería diferente.
| Valor nominal o elemento | Pregunta que responde |
|---|---|
| Uc / MCOV | ¿Puede el SPD permanecer conectado continuamente a la tensión real del sistema y a la disposición de puesta a tierra? |
| Up / VPR | ¿Qué tensión residual o de paso está asociada con las condiciones de prueba definidas? La terminología depende de la norma aplicable. |
| En | ¿Para qué servicio de corriente de descarga nominal ha sido probado el SPD? |
| Imáx. | ¿Qué valor máximo de corriente de descarga tipo Tipo 2 se declara bajo el método de prueba aplicable? |
| Implícito | ¿Está el SPD diseñado y probado para servicio de corriente de rayo Tipo 1? |
| Coordinación ante cortocircuitos | ¿Es la instalación del SPD adecuada para la corriente de falla disponible y la protección de respaldo requerida? |
| Modo de protección y topología | ¿Qué pares de conductores están protegidos y coincide la disposición con el sistema de puesta a tierra? |
| Indicación de estado | ¿Cómo puede el personal de mantenimiento identificar un módulo desconectado o al final de su vida útil? |
Un valor de kA más alto no es automáticamente una mejor elección. Un SPD con una capacidad de corriente impresionante puede seguir siendo inadecuado si su tensión de funcionamiento continuo, nivel de protección, topología, coordinación de cortocircuito o trayectoria de instalación son incorrectos.
Utilice Cómo leer una hoja de datos de un SPD para el flujo de trabajo de especificación completo. Las guías dedicadas en Uc y Up y In frente a Imax explique esos pares de valores nominales con más detalle.
Los SPD de AC, DC, PV y señal no son intercambiables
“SPD” describe una función de protección, no un producto universal. El comportamiento de la tensión, el sistema de aislamiento, las condiciones de falla, los modos de protección y el marco de pruebas cambian según la aplicación.
| Aplicación | Pregunta principal antes de la selección | Siguiente recurso de VIOX |
|---|---|---|
| Distribución de baja tensión en CA | ¿Cuál es la tensión del sistema, el esquema de conexión a tierra, el punto de instalación y el tipo de SPD requerido? | Familia de productos SPD de VIOX |
| PV DC circuits | What is the maximum PV voltage, DC topology, lightning exposure, and inverter/combiner location? | Cómo elegir un SPD para un sistema de energía solar |
| EV, battery, and industrial DC systems | What DC voltage class, fault environment, insulation arrangement, and equipment boundary apply? | Guía de dispositivos de protección contra sobretensiones de CC |
| Líneas de telecomunicaciones, datos y control | ¿Qué tensión de señal, interfaz, ancho de banda, blindaje y disposición de puesta a tierra deben preservarse? | Guía de selección de protectores contra sobretensiones para señales |
Utilizar un SPD de AC en un circuito de DC fotovoltaico simplemente porque ambos productos muestran un valor de kA similar no es una sustitución válida. Los requisitos de tensión y de prueba específicos de la aplicación deben verificarse en la hoja de datos y en la norma aplicable.
¿Dónde se instala un SPD?
Los SPD pueden instalarse en la acometida, el cuadro de distribución principal, el cuadro de distribución secundaria, el panel de control, el límite del equipo, la caja combinadora fotovoltaica o la interfaz del inversor, o en el punto de entrada de señal. La ubicación correcta depende de la exposición, la arquitectura del sistema, el tendido de cables, la sensibilidad del equipo y la coordinación con la protección aguas arriba y aguas abajo.
La instalación es parte del rendimiento del SPD. Los conductores de conexión deben seguir el diagrama del fabricante y tenderse de manera que se minimice la longitud innecesaria, los bucles y la impedancia compartida. Los fusibles de respaldo o los interruptores automáticos, cuando sean necesarios, deben seguir las instrucciones del producto y las condiciones de corriente de falla disponibles.
Para la estrategia de ubicación, utilice Dónde instalar los SPD en un panel eléctrico. Para la cuestión independiente de la conexión del interruptor automático y la protección de respaldo, consulte ¿Se puede conectar un SPD a un interruptor automático existente?.
Cómo pasar de “¿Qué es un SPD?” a la decisión de ingeniería correcta
Una vez aclarado el principio de funcionamiento, utilice la pregunta que corresponda a su siguiente tarea:
| Su próxima pregunta | Utilice esta página |
|---|---|
| ¿Qué tipo debe instalarse en cada etapa de protección? | DPS Tipo 1 vs Tipo 2 vs Tipo 3 |
| ¿Cómo deben interpretarse la etiqueta y la hoja de datos? | Cómo leer una hoja de datos de un SPD |
| ¿En qué se diferencia un SPD de un supresor de sobretensiones? | SPD frente a supresor de sobretensiones |
| ¿Dónde debe colocarse el SPD en un sistema de panel? | Dónde Instalar los SPD |
| ¿Qué errores pueden comprometer la instalación? | Errores y soluciones en la instalación de SPD |
| ¿Qué familias de productos de AC, DC o PV están disponibles? | Dispositivos de protección contra sobretensiones VIOX |
El siguiente paso correcto no es elegir el número de corriente más grande. Es definir el sistema eléctrico, el punto de instalación, la exposición, el equipo protegido, la norma aplicable y los modos de protección requeridos antes de comparar las capacidades nominales de los productos.
Fuentes revisadas
- IEC 61643-11:2025 — Dispositivos de protección contra sobretensiones de baja tensión conectados a sistemas de potencia de baja tensión de AC
- IEC 61643-31:2018 — Dispositivos de protección contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas
- UL 1449 — Dispositivos de protección contra sobretensiones