La protección contra sobretensiones es crítica en sistemas eléctricos modernos, donde la selección precisa de varistores y TVSS es esencial. Una calculadora avanzada permite determinar el componente óptimo según normativas IEEE e IEC, asegurando seguridad y eficiencia.
Este artículo explora cómo calcular y seleccionar varistores y supresores de sobretensión (TVSS) conforme a estándares internacionales. Encontrarás tablas, fórmulas, ejemplos reales y una calculadora IA interactiva.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora de selección de varistores y supresores de sobretensión (TVSS) – IEEE, IEC
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- ¿Qué varistor debo seleccionar para una línea de 230 V AC con corriente de impulso de 2 kA?
- Selecciona un TVSS para proteger un equipo de 480 V trifásico, con nivel de protección de 1.5 kV.
- ¿Qué parámetros de varistor necesito para una red de 120 V, con energía de pulso de 100 J?
- Calcula el TVSS adecuado para un panel de control de 24 V DC, con corriente máxima de 500 A.
Tablas de valores comunes para la selección de varistores y supresores de sobretensión (TVSS) – IEEE, IEC
| Voltaje Nominal de Línea (V) | Voltaje de Varistor (Vrms) | Voltaje de Clamping (Vclamp) | Corriente de Impulso (Iimp, A) | Energía Máxima (J) | TVSS Nivel de Protección (V) | Norma Aplicable | Aplicación Típica |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 120 | 150 | 400 | 4500 | 70 | 600 | IEEE C62.41, IEC 61643 | Residencial, equipos electrónicos |
| 230 | 275 | 710 | 6500 | 120 | 1200 | IEEE C62.41, IEC 61643 | Industrial ligero, oficinas |
| 277 | 320 | 840 | 6500 | 130 | 1500 | IEEE C62.41, IEC 61643 | Iluminación comercial |
| 380 | 430 | 1120 | 8000 | 180 | 1800 | IEEE C62.41, IEC 61643 | Industrial pesado |
| 400 | 460 | 1200 | 8000 | 200 | 2000 | IEEE C62.41, IEC 61643 | Centros de datos |
| 480 | 560 | 1350 | 10000 | 250 | 2500 | IEEE C62.41, IEC 61643 | Maquinaria industrial |
| 24 (DC) | 26 | 60 | 1000 | 10 | 80 | IEC 61643 | Automatización, control |
| 48 (DC) | 56 | 135 | 2000 | 20 | 150 | IEC 61643 | Telecomunicaciones |
| 12 (DC) | 14 | 30 | 500 | 5 | 40 | IEC 61643 | Electrónica de consumo |
| 600 | 680 | 1700 | 12000 | 300 | 3000 | IEEE C62.41, IEC 61643 | Distribución eléctrica |
La tabla anterior resume los valores más comunes de varistores y TVSS según las normativas IEEE e IEC. Estos valores son referencia para la selección inicial y deben ajustarse según la aplicación específica y el análisis de riesgo.
Fórmulas para la selección de varistores y supresores de sobretensión (TVSS)
La selección adecuada de varistores y TVSS requiere el uso de fórmulas que consideran parámetros eléctricos clave. A continuación, se presentan las fórmulas principales y la explicación detallada de cada variable involucrada.
- Vvaristor: Voltaje nominal del varistor (V)
- Vrms: Voltaje eficaz de la línea (V)
El factor 1.2 es recomendado por IEEE C62.41 para asegurar margen de seguridad ante variaciones de red.
- Vclamp: Voltaje de clamping (V)
- Fclamp: Factor de clamping (típicamente entre 2.5 y 3.5)
El factor de clamping depende de la tecnología del varistor y la corriente de impulso.
- Iimp: Corriente máxima de impulso soportada por el varistor (A)
- Isurge: Corriente máxima esperada de la sobretensión (A)
Se recomienda un margen de seguridad del 20% sobre la corriente máxima esperada.
- Evaristor: Energía máxima absorbida por el varistor (J)
- Epulse: Energía máxima del pulso de sobretensión (J)
La energía del pulso se calcula considerando la forma de onda típica 8/20 μs o 10/1000 μs según IEC 61643.
- Vprotection: Nivel de protección del TVSS (V)
- Rsystem: Resistencia de lazo del sistema (Ω), típicamente 0.1 a 1 Ω
Este valor debe ser menor al nivel de aislamiento de los equipos protegidos.
Valores comunes de cada variable:
- Vrms: 120, 230, 277, 380, 400, 480, 600 V (AC); 12, 24, 48 V (DC)
- Fclamp: 2.5 a 3.5
- Iimp: 500 A a 12,000 A
- Evaristor: 5 J a 300 J
- Rsystem: 0.1 Ω a 1 Ω
Ejemplos del mundo real: selección de varistores y TVSS
Ejemplo 1: Protección de un equipo electrónico residencial (120 V AC)
Un usuario desea proteger un televisor conectado a una red de 120 V AC. Se espera que la corriente máxima de impulso sea de 3,000 A y la energía máxima del pulso de 50 J. El nivel de aislamiento del equipo es de 800 V.
- Vrms = 120 V
- Isurge = 3,000 A
- Epulse = 50 J
- Rsystem = 0.5 Ω
1. Selección del voltaje nominal del varistor:
Se selecciona un varistor de 150 V.
2. Selección del voltaje de clamping:
3. Selección de la corriente de impulso:
Se selecciona un varistor de 4,500 A.
4. Selección de la energía máxima absorbida:
Se selecciona un varistor de 70 J.
5. Nivel de protección TVSS:
Este valor es superior al aislamiento del equipo, por lo que se recomienda reducir la resistencia de lazo o seleccionar un varistor de menor clamping.
Ejemplo 2: Protección de un motor industrial (400 V AC)
Se requiere proteger un motor trifásico de 400 V AC. La corriente máxima de impulso esperada es de 8,000 A y la energía máxima del pulso es de 180 J. El nivel de aislamiento del motor es de 2,500 V.
- Vrms = 400 V
- Isurge = 8,000 A
- Epulse = 180 J
- Rsystem = 0.2 Ω
1. Selección del voltaje nominal del varistor:
Se selecciona un varistor de 460 V (valor comercial más cercano).
2. Selección del voltaje de clamping:
3. Selección de la corriente de impulso:
Se selecciona un varistor de 10,000 A.
4. Selección de la energía máxima absorbida:
Se selecciona un varistor de 200 J.
5. Nivel de protección TVSS:
Este valor es ligeramente superior al aislamiento del motor. Se recomienda reducir la resistencia de lazo o seleccionar un varistor de menor clamping si es posible.
Consideraciones adicionales y mejores prácticas
- Verificar siempre la compatibilidad de los varistores y TVSS con la normativa local e internacional (IEEE C62.41, IEC 61643).
- Considerar el ciclo de vida del varistor: la capacidad de absorción disminuye con cada pulso de sobretensión.
- Instalar los dispositivos lo más cerca posible de la carga a proteger para minimizar la resistencia de lazo.
- Realizar mantenimiento y pruebas periódicas, especialmente en ambientes industriales con alta incidencia de transitorios.
- Consultar siempre las hojas de datos de los fabricantes y utilizar herramientas de cálculo avanzadas para aplicaciones críticas.
Para información adicional y referencias técnicas, consulta los siguientes recursos de autoridad:
La correcta selección de varistores y TVSS es fundamental para la protección de equipos y la continuidad operativa. Utiliza siempre herramientas de cálculo confiables y sigue las mejores prácticas recomendadas por los estándares internacionales.