El DPS (Dispositivo de Protección contra Sobretensiones) es un equipo electroelectrónico diseñado para proteger instalaciones eléctricas y equipos contra sobretensiones transitorias, como las causadas por descargas atmosféricas o maniobras en la red eléctrica. Los Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS) desempeñan un papel esencial en la protección de instalaciones eléctricas y equipos dentro de un […]

¡Descúbrelo!

El DPS (Dispositivo de Protección contra Sobretensiones) es un equipo electroelectrónico diseñado para proteger instalaciones eléctricas y equipos contra sobretensiones transitorias, como las causadas por descargas atmosféricas o maniobras en la red eléctrica.

Los Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS) desempeñan un papel esencial en la protección de instalaciones eléctricas y equipos dentro de un ambiente corporativo o industrial.

Un proyecto de protección de instalaciones eléctricas tiene la finalidad de desviar el exceso de energía hacia el sistema de puesta a tierra, minimizando los efectos de las sobrecargas dentro de las instalaciones y también preservando equipos sensibles para que no queden expuestos a tensiones más allá de sus límites de operación, manteniendo su integridad y funcionalidad.

La instalación de DPS es fundamental para proteger todos los ambientes que dependen de una operación continua y sin fallas, como industrias, Data Centers, edificios comerciales y ambientes corporativos, donde las paradas pueden representar grandes perjuicios con pérdidas de plazo y lucro cesante.

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¿Qué es y para qué sirve un DPS?

El DPS (Dispositivo de Protección contra Sobretensiones) tiene la función de descargar al sistema de puesta a tierra corrientes indeseadas y tensiones que superan el límite soportado por los equipos, cuando ocurre una sobretensión en la red de alimentación o cuando se inducen tensiones en los cables mediante inducciones electromagnéticas.

Estas sobretensiones pueden ser causadas por descargas atmosféricas, maniobras en la red eléctrica u otros eventos transitorios, y sin la debida protección, pueden alcanzar y dañar equipos conectados, resultando en fallas o incluso la quema de componentes sensibles.

¿Cómo funciona un DPS?

El mecanismo de activación de protección de un Dispositivo de Protección contra Sobretensiones se basa en la detección de sobretensiones transitorias y actúa automáticamente para desviar el exceso de energía hacia la puesta a tierra, protegiendo los equipos conectados.

Los dispositivos poseen componentes internos, como varistores de óxido de zinc (MOV), diodos de avalancha de silicio (SAD) o descargadores de chispa, que permanecen inactivos en condiciones normales de operación, es decir, mientras la tensión de la red eléctrica está dentro de los límites especificados.

Sin embargo, cuando ocurre una sobretensión, como las causadas por descargas atmosféricas o maniobras en la red eléctrica, la tensión excede el límite de disparo del DPS, activando el siguiente mecanismo:

  1. Detección de la Sobretensión: Cuando la tensión de la red supera el nivel seguro para los equipos, el DPS detecta esta sobretensión. El componente activo, como el varistor, que posee una resistencia muy alta en condiciones normales, sufre una reducción drástica de resistencia.
  2. Conducción de la Corriente Excesiva: Tras la detección, el DPS pasa a conducir la corriente excedente directamente hacia la puesta a tierra. En ese momento, el varistor o diodo entra en modo de conducción, desviando la corriente eléctrica hacia tierra, evitando que la sobretensión alcance los equipos protegidos.
  3. Disipación de la Energía: Los dispositivos dirigen la energía excedente de la sobretensión hacia el sistema de puesta a tierra, donde se disipa de forma segura. Esto impide que la sobretensión recorra los circuitos electrónicos, previniendo daños a los dispositivos conectados a la red.
  4. Retorno al Estado Normal: Después del evento de sobretensión, cuando la tensión vuelve a los niveles normales, el DPS retorna a su estado inactivo, con los componentes internos recuperando una alta resistencia. El dispositivo se “desconecta” de la red hasta que ocurra una nueva sobretensión.

Este ciclo de protección ocurre muy rápidamente, en cuestión de microsegundos, lo que garantiza la protección eficiente de los equipos contra picos de tensión repentinos.

Dependiendo del tipo de DPS, puede soportar varios eventos de sobretensión antes de necesitar sustitución o mantenimiento.

¿Cómo proteger una edificación contra los efectos de una descarga atmosférica?

La protección completa de una edificación contra sobretensiones no puede realizarse únicamente con el uso de DPS. La eficiencia del sistema de protección depende de una integración interdisciplinaria entre diferentes subsistemas:

  1. DPS y SIPRA (Sistema Integral de Protección contra Rayos): El SIPRA, responsable de recibir y descargar las descargas atmosféricas al suelo, trabaja en conjunto con el DPS. Mientras el SIPRA protege la estructura física de la edificación, el DPS protege los sistemas internos y los equipos electrónicos de sobretensiones inducidas por la descarga atmosférica. Sin el DPS, las sobretensiones generadas por el SIPRA durante una descarga pueden propagarse por los sistemas eléctricos y de comunicación, dañando los equipos.
  2. DPS e Instalaciones Eléctricas: El DPS debe integrarse debidamente a las instalaciones eléctricas de la edificación, especialmente en los tableros de entrada y distribución de energía. La correcta distribución del DPS en niveles de protección dentro de la instalación, especialmente en puntos de entrada y en equipos críticos, garantiza una protección integral contra sobretensiones.
  3. DPS y Ecualización de Potenciales: Para que el DPS funcione correctamente, es imprescindible que el sistema de puesta a tierra y la ecualización de potenciales sean adecuados. La ecualización de potenciales evita diferencias de potencial entre diferentes partes metálicas de la instalación, minimizando la circulación de corrientes indeseadas y mejorando la eficiencia del DPS en la conducción de sobretensiones hacia tierra.
  4. DPS y Cableado Estructurado: El DPS también puede aplicarse en la protección de la infraestructura de redes, actuando directamente sobre el cableado estructurado y aterrizando bandejas metálicas por donde pasan las redes de comunicación y automatización. Las sobretensiones pueden inducirse en cables de red, resultando en pérdida de datos y quema de componentes. La utilización de DPS específicos para sistemas de comunicación, como DPS para líneas de datos y redes, garantiza que la integridad de la red de cables se preserve, incluso durante eventos de sobretensión.

Requisitos básicos de un Proyecto de DPS:

Protección en Cascada:

La Protección en cascada es una estrategia de protección contra sobretensiones que consiste en la instalación de Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS) en diferentes puntos de una instalación eléctrica, formando capas sucesivas de protección.

El objetivo es garantizar que las sobretensiones sean gradualmente reducidas y disipadas a medida que avanzan por las diferentes etapas de la instalación, ofreciendo una protección completa desde la entrada principal de energía hasta los equipos más sensibles.

Niveles de Protección en un Proyecto de DPS:

Clases de Protección en Cascada

  1. Primera Clase: DPS de Clase I (Entrada Principal de Energía)
    • Lugar de Instalación: Generalmente en el tablero general de entrada de energía, próximo a la conexión con la red eléctrica.
    • Función: Disipar grandes sobretensiones, como las causadas por descargas atmosféricas directas o indirectas. Este DPS protege toda la instalación contra sobretensiones de alta intensidad.

En la NBR 5410 (Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión), los términos aguas arriba y aguas abajo se refieren a la posición de instalación del DPS (Dispositivo de Protección contra Sobretensiones) en relación con otros dispositivos de protección, como interruptores automáticos y fusibles, en el circuito eléctrico.

DPS Aguas Arriba

Cuándo utilizar: La instalación del DPS aguas arriba se usa principalmente cuando se desea proteger la instalación contra sobretensiones provenientes de la red eléctrica externa, como las causadas por descargas atmosféricas indirectas o maniobras en la red de distribución. Se recomienda para garantizar la protección global de la instalación.

Qué significa: Cuando el DPS está aguas arriba, se instala antes de otros dispositivos de protección, como interruptores automáticos o fusibles, en relación con la fuente de alimentación.

Aplicación: La instalación aguas arriba está indicada cuando el DPS necesita proteger toda la instalación, incluyendo los interruptores automáticos, de una sobretensión que puede originarse en la red de alimentación externa.

Este tipo de instalación es común en ubicaciones próximas a la entrada de energía del edificio.


Instalación de DPS clase I, aguas arriba de la entrada principal de la red de energía – NBR5410
Acervo: MTM Electro Electrónica

DPS Aguas Abajo

  • Qué significa: Cuando el DPS está aguas abajo, se instala después de los dispositivos de protección, como interruptores automáticos o fusibles, en el sentido del flujo de corriente eléctrica.
  • Aplicación: La instalación aguas abajo se utiliza para proteger equipos sensibles, como servidores, sistemas de automatización o aparatos electrónicos, contra sobretensiones residuales que puedan haber pasado por los dispositivos de protección instalados aguas arriba.
  • Cuándo utilizar: El DPS aguas abajo se utiliza normalmente para proteger circuitos o equipos específicos, garantizando que incluso las menores sobretensiones que puedan llegar a ellos sean disipadas. Esto es común en tableros de distribución secundarios o próximos a equipos críticos, ofreciendo una capa adicional de protección.
Instalación de DPS clase 1, aguas abajo de la entrada principal de la red de energía – NBR5410
Acervo: MTM Electro Electrónica
  • 2 – Segunda Clase: DPS de Clase II (Tableros de Distribución Secundarios)
  • Lugar de Instalación: En los tableros de distribución de circuitos internos o secundarios.
  • Función: Reducir las sobretensiones que pasaron por el DPS de Clase I o que se originaron dentro de la instalación. Esta capa ofrece protección intermedia y garantiza que la tensión se mantenga en niveles aceptables para los circuitos secundarios.
Instalación de DPS Clase II en Tablero de Distribución
Acervo: MTM Electro Electrónica
  • 3 – Tercera Clase: DPS de Clase III (Puntos Próximos a los Equipos)
  • Lugar de Instalación: Próximo a los equipos electrónicos sensibles, como servidores, computadoras, sistemas de automatización, etc.
  • Función: Proteger equipos críticos contra sobretensiones residuales de baja intensidad que aún puedan estar presentes después de la actuación de los DPS anteriores. Esta capa final garantiza la máxima protección de los dispositivos conectados.
Instalación de DPS Clase III en Tablero de Distribución
Acervo: MTM Electro Electrónica

1. Dimensionamiento Adecuado de los DPS

  • Elegir el tipo de DPS correcto (Clase I, II o III) de acuerdo con el nivel de protección necesario. El DPS de Clase I es recomendado para áreas expuestas a descargas atmosféricas directas, mientras que el DPS de Clase II es adecuado para protección contra sobretensiones indirectas, y el DPS de Clase III se usa para protección más precisa en puntos próximos a los equipos sensibles.
  • Dimensionar el nivel de tensión de operación continua máxima (Uc) de forma compatible con la red eléctrica. Esto evita el disparo accidental del DPS durante oscilaciones normales de la red.
  • Definir correctamente el nivel de corriente de sobretensión (Imax) que el DPS puede soportar. Este valor debe elegirse considerando las características de la instalación y la probabilidad de sobretensiones intensas.

2. Posicionamiento Estratégico de los DPS

  • Instalar los dispositivos lo más cerca posible de la entrada de energía de la instalación (en paneles de entrada) para proteger contra sobretensiones originadas en la red de alimentación.
  • Usar la protección en capas (protección en cascada), dimensionar e instalar en diferentes puntos de la red eléctrica, como en los tableros de distribución y en las tomas de equipos críticos. La protección en varias capas ayuda a disipar las sobretensiones progresivamente, minimizando el impacto en cada etapa.
  • Instalar DPS específicos para cables de datos y redes de comunicación, como sistemas de cableado estructurado y automatización. Estos dispositivos protegen contra sobretensiones inducidas por descargas atmosféricas o sobretensiones en la red de energía.

3. Correlación con el Sistema de Puesta a Tierra

  • Garantizar que el sistema de puesta a tierra de la edificación tenga valores de resistencia lo más bajos posibles y preferiblemente baja impedancia también, ya que baja resistencia a costa de grandes impedancias no es ideal en este escenario, pues el DPS depende de la puesta a tierra para disipar el exceso de energía.
  • Verificar la ecualización de potenciales para minimizar las diferencias de potencial eléctrico dentro de la instalación. Este procedimiento es fundamental para minimizar la circulación de corriente dentro de las instalaciones y asegurar al DPS las mejores condiciones para desviar estas corrientes directamente hacia la puesta a tierra.
  • Aterrizar el DPS y el SIPRA (Sistema Integral de Protección contra Rayos), Instalar la caja de ecualización de potenciales con la BAP (Barra de Aterrizaje Predial) y conectar a tierra en un único punto. Todos los DPS del Proyecto deben estar aterrizados al mismo potencial en la misma malla del SIPRA para evitar diferencias de potencial y circulación de corriente.

4. Instalación Correcta

  • Minimizar la longitud de los cables entre los dispositivos y el sistema de puesta a tierra. Cuanto más corto sea el cable de conexión, menor será la inductancia y mayor la eficiencia del DPS para desviar la sobretensión.
  • Asegurarse de que los conductores de puesta a tierra utilizados para conectar los dispositivos con la tierra tengan sección transversal adecuada para soportar las corrientes de sobretensión.
  • Realizar una instalación robusta y segura, siguiendo las recomendaciones de los fabricantes y normas técnicas, como la NBR 5410 (Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión) y la NBR 5419 (Protección de Estructuras contra Descargas Atmosféricas).

Consideraciones sobre Proyectos de DPS:

Un proyecto de protección eléctrica eficiente no se limita únicamente a la instalación de DPS, debe ser parte de un enfoque integrado que incluya:

  • SIPRA (Sistema Integral de Protección contra Rayos) con Informe de SIPRA actualizado;
  • Sistema de puesta a tierra bien dimensionado con mantenimiento al día e Informe de puesta a tierra actualizado;
  • Ecualización de potenciales.

Para garantizar que todos estos sistemas funcionen de manera eficiente, es esencial contratar una empresa de Ingeniería especializada.

Una empresa con experiencia puede desarrollar un proyecto completo e integrado, considerando todos los aspectos técnicos necesarios para mitigar riesgos y garantizar la protección de su infraestructura eléctrica y de comunicación.

Además, una empresa de ingeniería cualificada puede emitir los informes técnicos y ART y especificar las mejores marcas y fabricantes de DPS, garantizando que los dispositivos utilizados sean de calidad reconocida por el mercado. La elección de una marca confiable es crucial, pues esto garantiza que los DPS soporten adecuadamente las sobretensiones y ofrezcan una protección duradera y eficiente. Marcas con reputación sólida, certificaciones y reconocimiento técnico son esenciales para la seguridad de sus sistemas.

Sugerencias de Artículos Técnicos Complementarios:

Consideraciones Finales:

Los Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS) son esenciales para garantizar la seguridad y la integridad de los sistemas eléctricos y electrónicos, protegiéndolos contra sobretensiones transitorias, como las causadas por descargas atmosféricas o maniobras en la red eléctrica.

Su correcta instalación, dimensionamiento e integración con otros sistemas, como el SIPRA, la ecualización de potenciales y el sistema de puesta a tierra, son fundamentales para asegurar que las sobretensiones sean debidamente dirigidas y disipadas, evitando daños a equipos críticos y garantizando la continuidad operacional.

Agradecimientos

Agradecemos por dedicar su tiempo a leer nuestro artículo sobre DPS. Esperamos que la información proporcionada haya sido útil y haya aclarado la importancia de la protección contra sobretensiones para la seguridad de sus instalaciones.

Si necesita más información o desea discutir un proyecto de protección completo, nuestro equipo de Ingeniería está a su disposición para ayudar. Contáctenos.