(varistor de óxido metálico) - Metal Oxide Varistor (MOV)

El varistor de óxido metálico, conocido en inglés como Metal Oxide Varistor o MOV, es un dispositivo utilizado para la protección contra sobretensiones en circuitos eléctricos y sistemas de control de motores.

Su función principal es limitar los picos de tensión o voltage spikes producidos por fenómenos transitorios, como el colapso del campo magnético en bobinas de relés o contactores.

Cuando se desconecta la alimentación de una bobina, el campo magnético colapsante puede inducir una tensión elevada. Este fenómeno puede expresarse mediante la relación:

$$ V = L \frac{di}{dt} $$

donde V es la tensión inducida, L es la inductancia de la bobina y di/dt representa la rapidez con que cambia la corriente.

Fig: Los picos de tensión pueden alcanzar cientos de voltios.

En condiciones normales de trabajo, el MOV presenta una resistencia muy alta, por lo que prácticamente no afecta el funcionamiento del circuito. La pequeña corriente que puede circular se denomina leakage current, o corriente de fuga.

Cuando la tensión supera el valor nominal del MOV, su resistencia disminuye bruscamente a un valor muy bajo. De esta manera, el dispositivo deriva la corriente del pico de tensión y evita que la sobretensión siga aumentando.

Fig. : Un varistor de óxido metálico se utiliza para eliminar los picos de tensión en bobinas de corriente alterna.

Fig. : El varistor de óxido metálico limita el pico de tensión a 140 voltios.

En una bobina de contactor de 120 VAC, por ejemplo, puede utilizarse un MOV con un valor aproximado de conducción de 140 V. Si aparece un pico de tensión superior a ese nivel, el MOV conduce y limita el aumento de tensión.

El comportamiento básico puede resumirse así:

$$ V_{pico} > V_{MOV} \Rightarrow R_{MOV} \downarrow $$

Cuando desaparece la sobretensión y la tensión vuelve a valores normales, el MOV recupera su alta resistencia. Este cambio ocurre en tiempos muy rápidos, del orden de nanosegundos.

La energía del pico de tensión no desaparece, sino que es absorbida por el MOV y disipada en forma de calor:

$$ E \rightarrow calor $$

Por esta razón, el varistor de óxido metálico es muy utilizado en bobinas de corriente alterna, contactores, relés, tableros de control y circuitos donde existen componentes electrónicos sensibles, como PLC, instrumentos de medición y dispositivos de control programable.

Resumen técnico. El MOV actúa como un resistor dependiente de la tensión. En operación normal se comporta como una resistencia elevada; ante una sobretensión, reduce rápidamente su resistencia, conduce corriente, limita el pico de tensión y protege al circuito.

Varistores de óxido metálico (MOV)

Los varistores de óxido metálico (Metal-Oxide Varistors, MOV) son dispositivos electrónicos de dos terminales que actúan como resistencias variables dependientes del voltaje. Se utilizan ampliamente para proteger circuitos electrónicos contra sobretensiones transitorias de corriente alterna. Estos dispositivos son muy comunes en sistemas de protección contra sobretensiones (SPD – Surge Protective Devices) debido a su capacidad para limitar picos de tensión de manera rápida y eficiente.

El principio de funcionamiento de un MOV se basa en su característica de resistencia no lineal y simétrica. Cuando el voltaje aplicado se mantiene dentro del rango normal de operación, el varistor presenta una resistencia muy alta y prácticamente no conduce corriente. Sin embargo, si la tensión supera un determinado valor límite, la resistencia del dispositivo disminuye bruscamente, permitiendo que la corriente fluya y desviando así la energía del transitorio. De esta forma, el MOV limita el nivel de tensión que llega al circuito protegido. Una vez que el evento transitorio desaparece, el dispositivo recupera rápidamente su estado de alta resistencia.

Los MOV se fabrican a partir de granos de óxido de zinc que se sinterizan en bloques sólidos mediante procesos de alta temperatura. Estos materiales permiten absorber grandes cantidades de energía sin dañarse, a menudo incluso más que los diodos supresores de transientes (TVS) de características comparables. Además, los MOV suelen ser más económicos. Sin embargo, su capacidad de limitación de voltaje no es tan precisa como la de los diodos TVS. Generalmente se encapsulan como discos cerámicos recubiertos o bloques sellados con terminales metálicos, y pueden conectarse en serie o paralelo para manejar niveles de energía mayores.

Procesos de Metalización: Rociado por Arco, Llama y Plasma.

Tipos de Metalizaciones / Metalizados

Rociado con Arco Eléctrico (Electric Arc Spraying – EASP)

El rociado con arco eléctrico es un proceso de rociado térmico que utiliza un arco eléctrico entre dos electrodos consumibles como fuente de calor. Un gas comprimido atomiza y propulsa el material fundido hacia la pieza de trabajo.

Figura: Proceso de rociado con arco eléctrico.

Los alambres electrodos consumibles son alimentados por un sistema que los junta en un ángulo de aproximadamente 30 grados, manteniendo un arco entre ellos. Un chorro de aire comprimido, localizado detrás y alineado con los alambres, permite que el metal fundido sea pulverizado sobre la superficie de trabajo.

La fuente de alimentación es una máquina de soldadura de corriente continua y constante. La pistola puede operarse manualmente o montarse en un soporte automatizado. Este sistema permite recubrir superficies con alta eficiencia y adherencia.

• Corriente de soldadura: 300 - 500 amperios DC
• Voltaje: 25 - 35 V
• Depósito de metal: 15 - 100 lb/h
• Presión de aire comprimido: 80 psi (0,85 - 2,27 m³/min)
• Metales aplicables: aluminio, bronce, cobre, molibdeno, Monel, níquel, acero inoxidable, acero al carbono, latón y cinc.

El rociado a llama utiliza una llama de gas oxicombustible para fundir el material de recubrimiento, que luego es atomizado con aire comprimido y proyectado sobre la superficie. Se pueden usar materiales en forma de alambre o polvo.

Figura: Proceso de rociado a llama

• Rociado a llama con alambre: el metal se alimenta como alambre y se funde en la llama.
• Rociado a llama con polvo: el material en polvo se mezcla con gas y se funde en la pistola antes de ser proyectado.

• Gases combustibles utilizados: acetileno, propileno, GLP, hidrógeno, gas natural o propano.
• Materiales aplicables: metales convencionales, aleaciones resistentes a la oxidación y cerámicas.
• Adhesión mecánica y coalescencia.

El rociado por plasma emplea un arco eléctrico no transferido como fuente de calor, lo que permite fundir materiales a temperaturas extremadamente altas y proyectarlos sobre la superficie de trabajo.

Figura : Proceso de rociado por plasma.

• Utiliza un gas inerte (como argón o helio).
• Reduce la porosidad y mejora la adherencia.
• Permite aplicar recubrimientos de materiales con altos puntos de fusión.
• La densidad del recubrimiento puede alcanzar hasta el 95%.

Los equipos utilizados incluyen cilindros de oxígeno y acetileno, reguladores de presión, mangueras, antorchas de soldadura y de metalizado, adaptadores "Y" para conexión simultánea de tanques y gafas de protección.

Esta antorcha manual tiene tres secciones principales:

1. Cuerpo: maneja el flujo de oxígeno y acetileno.
2. Cámara de mezcla y válvula: regula el polvo en la corriente de oxígeno.
3. Punta: permite ajustar el ángulo de aplicación hasta 360°.

Los materiales utilizados incluyen metales de aporte en polvo y fundentes decapantes. Estos polvos están formulados para diferentes aplicaciones, como unir cobre o reforzar engranajes.

• Presiones recomendadas:
  • Puntas N° 45 y 48: 25 - 30 psi de oxígeno, 4 - 5 psi de acetileno.
  • Punta N° 53: 15 - 18 psi de oxígeno, 2 - 3 psi de acetileno.
• El precalentamiento es esencial antes de aplicar el polvo.
• Se recomienda una aplicación uniforme en movimientos circulares.

Los bloqueos pueden afectar el flujo de polvo. En caso de malfuncionamiento, se debe verificar el orificio y realizar una limpieza cuidadosa sin objetos agudos.

Términos destacados :

• Rociado con arco eléctrico (Electric arc spraying)
• Proceso de rociado térmico (Thermal spraying process)
• Arco eléctrico (Electric arc)
• Electrodos consumibles (Consumable electrodes)
• Gas comprimido (Compressed gas)
• Alimentador de alambre (Wire feeder)
• Fuente de alimentación (Power supply)
• Corriente continua (Direct current - DC)
• Pistola de rociado (Spray gun)
• Metal fundido (Molten metal)
• Flujo de aire comprimido (Compressed air flow)
• Fuerza adhesiva (Adhesive strength)
• Rociado a llama (Flame spraying)
• Gas oxifuel (Oxyfuel gas)
• Alambre de metalización (Metalizing wire)
• Rociado con polvo (Powder spraying)
• Plasma térmico (Thermal plasma)
• Arco de plasma (Plasma arc)
• Recubrimiento cerámico (Ceramic coating)
• Alta temperatura (High temperature)
• Propiedades mecánicas (Mechanical properties)
• Superficie recubierta (Coated surface)
• Precalentamiento (Preheating)
• Cinta de enmascarar (Masking tape)
• Antorcha de metalización (Metalizing torch)
• Soldadura de oxiacetileno (Oxyacetylene welding)
• Regulador de presión (Pressure regulator)
• Polvos de metal (Metal powders)
• Temperatura de fusión (Melting temperature)
• Acción de estañado (Tinning action)