(onda irruptiva). Corriente anormal y transitoria a lo largo de un conductor eléctrico. Sacudida eléctrica, onda eléctrica irruptiva.

Las sobretensiones eléctricas o picos de tensión son incrementos breves pero potencialmente peligrosos del voltaje en una red eléctrica. Estos fenómenos pueden originarse por descargas atmosféricas, conmutación de cargas inductivas, fallas en transformadores o interrupciones repentinas del suministro eléctrico. Aunque su duración suele ser muy corta, las sobretensiones pueden causar daños graves en equipos electrónicos sensibles, como computadoras, televisores, sistemas de control industrial y dispositivos de comunicación.

En los sistemas eléctricos modernos, la presencia de numerosos dispositivos electrónicos hace que la protección contra sobretensiones sea especialmente importante. Una sobretensión repetida, aunque no destruya inmediatamente un equipo, puede deteriorar gradualmente sus componentes internos, reduciendo su vida útil. Por esta razón, se utilizan diversos dispositivos de protección diseñados para absorber o desviar estos picos de energía antes de que lleguen a los equipos conectados.

Uno de los dispositivos más utilizados es el dispositivo de protección contra sobretensiones o SPD (Surge Protective Device). Estos dispositivos se conectan entre la línea eléctrica y tierra o entre conductores del sistema, proporcionando un camino alternativo para que la energía de la sobretensión se disipe de manera segura. Cuando ocurre un aumento brusco de voltaje, el SPD entra en funcionamiento rápidamente, limitando el nivel de tensión que llega a la carga protegida.

• 1. Forma de onda combinada de voltaje. (Combination wave, voltage)
• 2. Forma de onda combinada de corriente. (Combination wave, current)
• 3. Forma de onda oscilante de 100 kHz. (100-kHz ring wave)
• 4. Voltaje pico. (Peak voltage, Vpeak)
• 5. Corriente pico. (Peak current, Ipeak)
• 6. Tiempo de subida del impulso. (Rise time)
• 7. Tiempo de caída del impulso. (Fall time)
• 8. Forma de onda transitoria. (Transient waveform)
• 9. Sobretensión transitoria. (Transient overvoltage)
• 10. Sobrecorriente transitoria. (Transient overcurrent)
• 11. Nivel de tensión al 50 %. (Half-peak voltage, Vpeak/2)
• 12. Nivel de corriente al 50 %. (Half-peak current, Ipeak/2)
• 13. Tiempo de frente de onda de 1.2 µs. (1.2 µs wavefront time)
• 14. Tiempo de cola de onda de 50 µs. (50 µs wave tail)
• 15. Impulso de corriente de 8/20 µs. (8/20 µs current impulse)
• 16. Tiempo de oscilación de la onda de anillo. (Ring wave period)
• 17. Frecuencia de oscilación de 100 kHz. (100 kHz oscillation frequency)
• 18. Amplitud del impulso de tensión. (Surge voltage amplitude)
• 19. Amplitud del impulso de corriente. (Surge current amplitude)
• 20. Onda de prueba de sobretensión. (Surge test waveform)
• 21. Tiempo total de duración del impulso. (Total impulse duration)
• 22. Valor máximo de 6 kV. (6 kV peak value)
• 23. Valor máximo de 3 kA. (3 kA peak current)
• 24. Onda de prueba para protección contra sobretensiones. (Surge protection test wave)

Fig.: Formas de onda de prueba para dos tipos de transitorios de sobretensión definidos por ANSI/IEEE C62.41: (a) onda combinada de tensión y corriente; (b) transitorio de onda oscilante (ring wave).

Los SPD pueden encontrarse en diversas formas, incluyendo supresores de sobretensión instalados en paneles eléctricos, protectores enchufables para tomacorrientes y dispositivos integrados en equipos electrónicos. Algunos de estos sistemas emplean componentes como varistores de óxido metálico (MOV), diodos especiales o tubos de descarga de gas, que reaccionan rápidamente ante cambios bruscos de voltaje.

Las normas técnicas internacionales, como las establecidas por ANSI/IEEE, clasifican los dispositivos de protección en diferentes categorías según su ubicación dentro del sistema eléctrico. Estas categorías permiten determinar el nivel de energía que el dispositivo debe soportar y el tipo de protección que proporciona.

En la Categoría C se incluyen los dispositivos instalados cerca del punto de entrada del servicio eléctrico, como los paneles principales de distribución. Estos dispositivos deben soportar las sobretensiones más severas, ya que se encuentran cerca de la fuente de la perturbación. La Categoría B corresponde a equipos instalados en paneles secundarios o subpaneles dentro de un edificio. Finalmente, la Categoría A incluye dispositivos instalados cerca de los equipos finales, como tomacorrientes y aparatos electrónicos.

Para evaluar la capacidad de los dispositivos de protección, las normas definen diferentes formas de onda de prueba que simulan condiciones reales de sobretensión. Entre ellas se encuentran las ondas combinadas de voltaje y corriente y las ondas de anillo oscilante. Estas pruebas permiten determinar la resistencia del dispositivo frente a picos de energía de distintas magnitudes y duraciones.

Los SPD deben cumplir varios requisitos de desempeño, incluyendo capacidad de conducción de corriente de sobretensión, baja corriente de fuga durante operación normal, resistencia dieléctrica adecuada y capacidad para limitar el voltaje a niveles seguros. Además, deben operar de forma rápida y repetida sin degradarse significativamente.

Resumiendo, la protección contra sobretensiones es un elemento esencial en el diseño de instalaciones eléctricas modernas. Mediante el uso de dispositivos adecuados y su correcta ubicación dentro del sistema eléctrico, es posible proteger equipos sensibles, mejorar la confiabilidad de la red y reducir los costos asociados a fallas y daños en los equipos.

Términos destacados :

• 1. Sobretensión eléctrica. (Electrical surge)
• 2. Pico de tensión transitorio. (Transient voltage spike)
• 3. Dispositivo de protección contra sobretensiones. (Surge protective device, SPD)
• 4. Supresor de sobretensiones transitorias. (Transient voltage surge suppressor, TVSS)
• 5. Varistor de óxido metálico. (Metal-oxide varistor, MOV)
• 6. Diodo supresor de transientes. (Transient voltage suppression diode, TVS diode)
• 7. Tubo de descarga de gas. (Gas discharge tube, GDT)
• 8. Sistema de protección contra picos de tensión. (Surge protection system)
• 9. Dispositivo de limitación de sobretensión. (Overvoltage limiting device)
• 10. Protección de línea eléctrica. (Power line protection)
• 11. Dispositivo de derivación de sobretensión. (Surge diversion device)
• 12. Forma de onda combinada de sobretensión. (Combination surge waveform)
• 13. Onda transitoria oscilante. (Ring-wave transient)
• 14. Energía de impulso de sobretensión. (Surge impulse energy)
• 15. Nivel de tensión de protección. (Voltage protection level)
• 16. Capacidad de descarga de corriente. (Surge current discharge capacity)
• 17. Corriente de descarga máxima. (Maximum discharge current)
• 18. Sistema de puesta a tierra. (Grounding system)
• 19. Protección de equipos electrónicos sensibles. (Sensitive electronic equipment protection)
• 20. Sistema de protección contra transientes eléctricos. (Electrical transient protection system)