¿Cómo calcular la corriente de sobretensión para SPD en sistemas solares?

Actualizado el 15 de octubre de 2025

En los sistemas fotovoltaicos, los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) son esenciales para garantizar la seguridad de los equipos contra descargas eléctricas. Para que funcionen eficazmente, deben tener el tamaño adecuado. En este artículo, aprenderá a calcular la corriente de sobretensión que debe soportar un SPD, según las normas técnicas y las tecnologías más comunes del mercado.

¿Qué es un DPS?

Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) debe conducir corrientes de alta intensidad y corta duración, desviándolas de la parte de la instalación que debe proteger. Tras operar durante una sobretensión, el dispositivo debe volver a su estado inicial de alta impedancia, cuando idealmente no conduce corriente. Las sobretensiones se dividen en:

• Corriente de impulso de descarga para pruebas de DPS de clase I: La IIMP corresponde al valor pico de una corriente de descarga que pasa por el DPS con una transferencia de carga Q y una energía W/R específicas durante un tiempo especificado. Normalmente, la IIMP corresponde a una onda con la forma 10/350 µs.
• Corriente de descarga nominal para pruebas de SPD de clase II: IN corresponde al valor pico de una corriente que pasa por el SPD con una forma de onda de 8/20 µs.

Es fundamental diferenciar la tecnología de la corriente de sobretensión para el DPS. Los dispositivos de protección contra sobretensiones basados ​​en descargadores de chispas o diodos conducen un número infinito de corrientes de sobretensión sin degradarse. Por lo tanto, se especifican con una sola corriente.

Los SPD basados ​​en varistores (Figura 1) conducen la sobrecorriente varias veces antes de degradarse. Por eso se especifican con dos corrientes:

• IMAX → Corriente máxima, corresponde al valor de corriente que el DPS (varistor) puede conducir dos veces antes de perder completamente su vida útil.
• IN → Corriente nominal, corresponde al valor de corriente que el DPS (varistor) puede conducir 20 veces antes de perder completamente su vida útil.

Por lo tanto, al especificar un DPS que utiliza un descargador de chispas o un diodo, basta con indicar la intensidad de la corriente que puede conducir. Sin embargo, al especificar un dispositivo de protección contra sobretensiones que utiliza un varistor, es necesario indicar el valor de la corriente nominal y el valor de la corriente máxima, o al menos no escribir solo I = X kA, sino IN = X kA o IMAX = X kA.

Además de la corriente de impulso y la corriente de sobretensión nominal, existen otras corrientes que se mencionarán aquí únicamente a título informativo:

• Corriente subsiguiente IF: corriente de pico suministrada por la red eléctrica y que pasa por el DPS tras un impulso de corriente de descarga. Esta corriente puede considerarse similar a una corriente de fuga. No se calcula porque es indeseable, y es responsabilidad del DPS interrumpirla.
• Corriente de carga nominal (IL): valor máximo efectivo de la corriente permanente que puede alimentar una carga resistiva conectada a la salida protegida de un DPS. La corriente de carga nominal se especifica normalmente para los DPS de clase III, ya que están en serie con el equipo protegido (Figura 2). Por ejemplo, si queremos proteger un televisor, la IL del DPS de clase III en la toma de corriente del televisor será igual a la corriente consumida por el televisor multiplicada por un factor de seguridad.

Exemplo: DPS Clase III para proteger un portátil:

1 cuaderno = 5A   I L DPS = 5A X 1,1 = 5,5A

Cálculo de corriente de impulso para DPS clase I

Los DPS de Clase I conducen una parte de la corriente del rayo que tiende a entrar en el edificio. Determine el nivel del DPS:

Nivel I = 200 kA Nivel II = 150 kA Nivel III / Nivel IV = 100 kA 

La mitad de la corriente que fluye a través de los sensores del SPDA para puesta a tierra regresa a la instalación a través de un sistema remoto de puesta a tierra, alimentación, señal, tuberías metálicas (Figura 3).

Regreso actual a la instalación:

50% de la corriente regresando al Nivel I = 200 kA / 2 = 100 kA 

Nivel II = 150 kA / 2 = 75 kA  Nivel III / Nivel IV = 50 kA 

Cada dispositivo de protección contra sobretensiones de clase I debe conducir la parte de la corriente que retorna a través de él. Por lo tanto, considerando solo los DPS de potencia, la corriente de retorno se divide entre el número de fases y el neutro. El neutro, incluso conectado a tierra, conduce la sobrecorriente a través de él.

Exemplo: Sistema trifásico con neutro puesto a tierra en la entrada, en un edificio con protección SDPA nivel I: 

• Nivel I = 200 kA 
• Regreso al edificio: 100 kA 

Las fases con neutro conducirán:

• 100 kA / 4 = 25 kA 

Por lo tanto, necesitamos tres DPS de clase I con IIMP = 25 kA. Dado que el neutro está conectado a tierra en la entrada, no necesitaremos un DPS de clase I para el neutro. Si la opción es un DPS de descarga de chispas de clase I, su corriente será de 25 kA.

Si la opción es un varistor DPS clase I su corriente será:

IN = 25 kA (10/350 µs) o IMÁXIMO = 25 kA (10/350 µs)

En el primer caso:

IN = 25 kA (10/350 µs) y yoMÁXIMO = 50 kA (10/350 µs).

En el segundo caso:

IN = 12,5 kA (10/350 µs) y yoMÁXIMO = 25 kA (10/350 µs)

Para los DPS Para los dispositivos de protección contra sobretensiones de señal, el cálculo sería más complejo debido a la gran variedad de DPS de señal. La experiencia demuestra que no es necesario calcular la corriente del DPS de señal, ya que cada fabricante ofrece uno o dos modelos como máximo de dispositivos de protección contra sobretensiones de clase I para señal. Por lo tanto, no tiene sentido calcular la corriente como, por ejemplo, 8,7 kA (10/350 µs), si los modelos utilizados tienen una especificación de corriente de 15 kA (10/350 µs).

Cálculo actual para DPS clase II o III

Las corrientes inducidas que pueden aparecer para un dispositivo de protección contra sobretensiones clase II o III dependen de numerosos factores, como por ejemplo: 

• Intensidad de corriente del rayo original;
• Diseño de cables dentro de la instalación;
• Distancia entre el punto de impacto y el marco donde está el DPS.

Por tanto, lo que se hace es estimar que las sobrecorrientes tienen una intensidad entre 1 kA (8/20 µs) y 10 kA (8/20 µs). Desde un punto de vista práctico, la recomendación es que se utilicen los siguientes valores para DPS clase II o III:

• DPS con explosores y diodos (usados ​​en DPS clase III): suficiente IN;
• DPS con varistores, normalmente los utilizados como clase II: debemos indicar claramente si especificamos IN o yoMÁXIMO, mejor aún si indicamos ambos;
• Debe quedar muy claro que el valor de la corriente no depende del tipo de SPD (vías de chispa, varistor o diodo). El valor actual es el que aparecerá en el tablero que debe protegerse durante la ocurrencia de la sobretensión.

Recomendaciones generales

DPS Clase II

Pequeñas instalaciones (comercios, oficinas, apartamentos, etc.). Lugares donde los cables son relativamente cortos, pequeños bucles de inducción: 

IN = 5 kA o 10 kA (8/20μs) – si es un varistor IMÁXIMO será doble.

Instalaciones de mayor tamaño (industrias, viviendas, centros comerciales, industrias). Ubicaciones donde los cables son relativamente largos y tienen bucles de inducción importantes:  

IN = 20 kA (8/20μs) – si es un varistor IMÁXIMO será doble

DPS Clase III

Para un dispositivo de protección contra sobretensiones de clase III, una corriente nominal de:  

IN = 5 kA, máximo IN = 10kA

Conclusión

Al comprender las diferentes formas de sobrecorriente y su impacto en los dispositivos SPD, es posible diseñar sistemas fotovoltaicos más seguros y duraderos. Para obtener más información sobre este tema, consulte nuestra Curso sobre protección del sistema solar o leer también: Cómo saber si tu DPS necesita ser reemplazado.

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