Comparativa de Métodos de Protección contra Sobretensiones

Si quiero cuidar equipos en 220 V, 380 V y redes de control en Chile, no me sirve un solo protector. La idea central es simple: GDT o MOV para tomar el golpe grande, TVS para recortar lo que queda, buena tierra para desviar energía y fibra óptica cuando necesito cortar el camino eléctrico por completo.

Yo lo resumiría así:

• MOV: responde en < 25 ns y maneja alta energía, pero se desgasta con cada evento.
• GDT: soporta más descarga y casi no carga la línea (< 2 pF), pero actúa más tarde: 100 ns a 1 µs.
• TVS: es la capa final; responde en 1 a 5 ns y deja un residual más bajo, aunque soporta poca energía.
• Blindaje, tierra y equipotencialidad: no reemplazan al SPD, pero bajan la energía que llega al equipo.
• Aislamiento galvánico y fibra óptica: no desvían sobretensión; evitan que siga por el cobre.

Si trabajo con RS-485, Ethernet industrial, Fieldbus o instrumentación, el punto no es solo “proteger más”. El punto es combinar bien velocidad, energía soportada y efecto sobre la señal. Y en Chile hay dos datos que pesan harto:

• Los conductores del SPD deberían quedar bajo 50 cm.
• Sobre los 2.000 m s. n. m., el aislamiento del aire baja, así que hay que revisar el derating.

Navigating Overvoltage Protection: TVS Diodes, MOVs, and Polymer ESD Varistors Explained

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Comparación rápida

Método	Velocidad	Energía soportada	Efecto sobre la señal	Uso típico
MOV	< 25 ns	Alta	Puede afectar datos por su capacitancia	Potencia, tableros, entrada y distribución
GDT	100 ns a 1 µs	Muy alta	Muy bajo impacto en datos	Telecom, líneas exteriores, entrada
TVS	1 a 5 ns	Baja	Bueno si es de baja capacitancia	Interfaz de equipo, datos y control
Tierra + blindaje	Instantánea	Disipa, no “recorta”	Depende del diseño del cableado	Toda la instalación
Fibra / aislamiento	Sin disparo	No aplica	Sin conducción eléctrica en fibra	Datos críticos y zonas con alto ruido

Mi lectura corta: en potencia manda la energía; en datos manda el residual y la capacitancia; y en enlaces críticos, la fibra óptica suele ser la salida más limpia. Con esa base, el resto del artículo ordena qué método usar, dónde ponerlo y qué límite no conviene pasar.

1. Varistores de óxido metálico (MOV / SPD Tipo 1, 2 y 3)

Como primera barrera dentro de la cadena de protección, el MOV deriva a tierra los transitorios de mayor energía. No es un detalle menor: cerca del 90% de los SPD de baja tensión usa tecnología MOV. En condiciones normales, el MOV se mantiene con alta impedancia. Pero cuando aparece un transitorio, cambia de estado en nanosegundos y desvía esa energía antes de que siga avanzando.

Capacidad de descarga

La elección del MOV depende de dónde se va a instalar y de cuánta energía debe derivar. En Chile, los SPD Tipo 1 son obligatorios en edificios de más de 35 metros de altura o con pararrayos externos. Además, para el Sistema Interconectado se recomiendan modelos 8/20 µs de hasta 100 kA y 2,5 kV.

Dicho simple: no se instala el mismo SPD en la entrada principal que junto a un equipo delicado. Cada punto de la red enfrenta un nivel de esfuerzo distinto.

Velocidad de respuesta

La energía no es lo único que importa. También pesa la rapidez con que el MOV entra en acción. Estos dispositivos responden en menos de 25 ns, lo que los hace muy útiles frente a sobretensiones transitorias.

Ahora bien, esa rapidez viene con una limitación. Su capacitancia – de hasta 5.000 pF – puede afectar líneas de datos de alta velocidad. O sea, en potencia se comportan bien, pero en enlaces donde cada detalle de la señal importa, ya no son la mejor carta.

Aplicación según el cable

Por eso, un MOV que anda bien en una línea de potencia no siempre sirve en una línea de datos. En alimentación eléctrica y motores, su uso calza bien. En cambio, en comunicaciones de alta frecuencia puede castigar el enlace y meter pérdidas no deseadas.

Es la típica situación donde “sirve” no significa “sirve para todo”.

Complejidad y mantenimiento

El MOV no dura para siempre. Se va desgastando con cada descarga: baja su voltaje de operación y sube su corriente de fuga. Por eso conviene revisar sus indicadores y los desconectores térmicos. Si cambian de estado, toca reemplazar la unidad.

También hay un punto de instalación que suele pasarse por alto: los conductores de conexión no deben superar los 50 cm. Si se alargan más, aumenta la inductancia y también la tensión residual. En la práctica, un SPD mal cableado puede perder parte de su efecto justo cuando más se necesita.

Dentro de la arquitectura de protección, el MOV debe verse como un componente reemplazable, no como una pieza permanente.

Tipo SPD	Onda de prueba	Capacidad de corriente	Nivel de protección (Up)	Ubicación
Tipo 1	10/350 µs (Iimp)	Muy alta	< 2,5 kV	Entrada principal del servicio
Tipo 2	8/20 µs (In/Imax)	Alta	< 1,5 kV	Tableros de distribución
Tipo 3	1,2/50 µs + 8/20 µs	Baja	< 1,0 kV	Cerca del equipo sensible

Cuando hace falta menor capacitancia o más aislamiento de línea, el siguiente escalón son los GDT y los spark gaps.

2. Tubos de descarga de gas y spark gaps (GDT / spark gap)

Si el MOV absorbe energía, el GDT juega otro partido: en vez de tragarse el transitorio, lo desvía al crear un arco de plasma de baja impedancia. Esa diferencia – desvío brusco del pulso frente a limitación gradual de tensión – marca dónde conviene usar cada uno. En la práctica, la elección depende tanto de la energía esperada como del tipo de señal que se busca cuidar.

Capacidad de energía

El GDT brilla cuando la energía en juego es muy alta. Una vez que el gas se ioniza, la caída baja a 10–20 V y el dispositivo puede derivar corrientes muy altas sin subir de forma importante el voltaje residual. En una arquitectura por etapas, eso lo deja bien parado como escalón de derivación para alta energía.

Para eventos de rayo directo con onda 10/350 µs, los spark gaps usados en subestaciones sirven como referencia en alta tensión, donde la capacidad de manejo de energía se expresa en kJ/kV.

Claro que ese buen desempeño con alta energía tiene su precio: no responde al instante.

Velocidad de respuesta

El GDT suele demorar entre 100 ns y 1 µs en ionizar el gas y encender el arco. Ese retraso deja pasar una parte del pico inicial. Por eso, cuando se arma una protección por capas, el GDT suele ir como primera etapa para descargar alta energía, mientras una protección más rápida queda aguas abajo para recortar lo que alcance a pasar.

Adecuación por tipo de cable

Su capacitancia, menor a 2 pF, casi no carga la señal. Dicho simple: mete muy poca mano en la línea. En datos industriales, eso ayuda a bajar la distorsión y lo vuelve una buena opción para Ethernet, xDSL y RF.

En sistemas TT, una disposición muy usada es el esquema 3+1:

• tres MOV de fase a neutro
• un GDT entre neutro y tierra (N-PE), con corriente de fuga cero en operación normal

Ahora bien, esa capacitancia tan baja no elimina su riesgo más delicado: la corriente residual que puede mantener vivo el arco.

Complejidad y mantenimiento

El GDT tiene un punto débil propio. Si la red sostiene corriente suficiente, el arco puede seguir activo incluso después de que el transitorio ya pasó, y eso puede terminar en un cortocircuito sostenido. Por lo mismo, necesita coordinación con limitadores de corriente o disyuntores externos.

Eso también deja claro algo que conviene no perder de vista: el GDT no suele instalarse solo, sino como parte de una cadena con una protección más rápida después. Además, por tamaño, suele ocupar más espacio que un MOV, lo que puede complicar el montaje en tableros compactos.

3. Diodos TVS y elementos de protección fina en serie

Después de desviar la energía más pesada con un MOV o un GDT, el TVS se encarga de recortar el pulso que todavía llega cerca del equipo. Trabaja por ruptura de avalancha y responde en apenas 1 a 5 ns.

Velocidad de respuesta

Su punto fuerte está en el recorte fino. Puede limitar la sobretensión a 1,3–1,5 veces su tensión de trabajo, mientras que un MOV suele quedar en 2,0–2,5 veces. En la práctica, eso se traduce en un residual más bajo, algo muy útil cuando hay semiconductores expuestos y no quieres dejarlos “al borde”.

Capacidad de energía

Ese nivel de precisión también tiene su lado menos amable: soporta poca energía. Su capacidad de absorción es baja, así que funciona mejor como protección final y no como barrera principal. En instalaciones chilenas, se recomienda usar un protector Tipo 3 cuando el equipo está a más de 20 metros del SPD Tipo 2 del tablero.

Adecuación por tipo de cable

Acá el criterio de selección que más pesa es la capacitancia. En líneas de instrumentación y comunicaciones industriales – RS-485, Ethernet industrial, Fieldbus – conviene usar versiones de baja capacitancia, ojalá bajo 5 pF por línea. Si no, el protector puede terminar metiendo más problemas de los que resuelve.

También hay otro detalle que a veces se pasa por alto: la longitud de conexión. Mantén los conductores lo más cortos posible, porque la inductancia sube el residual.

Cuando la protección eléctrica ya no alcanza, la capa que sigue es separar la señal del ruido.

Complejidad y mantenimiento

A diferencia del MOV, el TVS no va acumulando desgaste de forma marcada mientras opere dentro de sus límites. Pero si los supera, puede fallar en cortocircuito o en circuito abierto. Por eso conviene que el módulo SPD tenga indicadores locales o remotos, para detectar fallas después de un evento extremo.

4. Apantallamiento, puesta a tierra y equipotencialidad

Después del recorte fino, esta capa controla por dónde pasa la energía residual. No reemplaza al SPD: baja la energía que le llega y marca el camino de circulación, además del potencial que ven los equipos. Cada parte tiene su rol. El apantallamiento – con pantallas de cable, canalizaciones metálicas o mallas de apantallamiento – intercepta el impacto antes de que alcance al equipo. La puesta a tierra lleva la energía al terreno por el camino de menor impedancia. Y la equipotencialidad baja las diferencias de potencial entre masas metálicas durante una sobretensión.

Adecuación por tipo de cable

Los tramos exteriores de telefonía, datos y medición siguen expuestos, así que el blindaje por sí solo no basta. Tiene que ir junto con protección interna. En cables de instrumentación y comunicaciones que pasan por exteriores o por bandejas largas, el blindaje externo debe ir acompañado de SPDs internos.

Complejidad y mantenimiento

Acá no todo depende del blindaje. El estado del sistema cambia el resultado en la práctica. El SPT envejece: la corrosión y las condiciones del suelo modifican su desempeño y obligan a hacer mediciones periódicas. En protección primaria, la resistencia de tierra debe mantenerse idealmente en ≤ 1 Ω. Además, la conexión SPD–tierra debe ser lo más corta posible para no agregar inductancia; no debe superar los 50 cm. En instalaciones en altura, el diseño de la puesta a tierra y las distancias de aislamiento piden más margen.

Cuando la energía ya no debería seguir por el cobre, la siguiente barrera es aislarla galvánicamente o llevarla por fibra.

5. Aislamiento galvánico y fibra óptica

Acá ya no hablamos de desviar la sobretensión, sino de cortarle el paso. Si la energía residual ya no puede seguir por el cobre, quedan dos rutas: romper el vínculo eléctrico con aislamiento galvánico o cambiar el medio conductor por fibra óptica. Funcionan de manera distinta, pero apuntan a lo mismo: que una sobretensión en un extremo no alcance el otro.

Capacidad de energía

En cobre, el aislamiento galvánico suele apoyarse en GDT; en fibra, simplemente no existe camino eléctrico.

Velocidad de respuesta

Los GDT responden en un rango de 100 ns a 1 µs. Esa velocidad alcanza para derivar energía, pero no para recortar el frente del pulso. La fibra óptica, en cambio, no tiene tiempo de respuesta que medir, porque su inmunidad es pasiva: no hay nada que disparar ni que activar.

Adecuación por tipo de cable

Los GDT calzan bien en enlaces de cobre de alta velocidad, como Ethernet industrial, xDSL o enlaces RF. ¿La razón? Su capacitancia inferior a 2 pF casi no mete carga sobre la señal.

Si el enlace permite cambiar de medio, la fibra corta la conducción desde el origen. Por eso suele ser la opción más lógica en enlaces de datos críticos entre bahías de subestaciones, tableros de control e instrumentación remota. También destaca en instalaciones con alta interferencia electromagnética (EMI), como las que están cerca de CCM.

Y hay otro punto que pesa bastante. En instalaciones sobre los 2.000 m s. n. m., a mayor altitud, menor margen dieléctrico del aire. La fibra óptica saca esa variable del medio de transmisión de una vez.

Complejidad y mantenimiento

El GDT exige coordinación externa por corriente de seguimiento; la fibra elimina ese riesgo. Desde ahí, la elección ya pasa por desempeño, costo y nivel de protección residual.

Comparación de desempeño técnico para instalaciones chilenas

Con esa cadena de protección ya definida, la comparación en terreno se ve más clara. Cada método cumple un papel distinto, así que la elección no se toma al azar: depende del tipo de instalación, la altitud, la longitud del cable y la exposición a rayos, tanto en potencia como en control, RS-485, Ethernet industrial y Fieldbus.

Hay un punto que en Chile pesa mucho, sobre todo en faenas de altura. Por cada 1.000 m de altitud, la rigidez dieléctrica del aislamiento baja cerca de un 11 %, así que el derating debe ajustarse en esos casos.

En costo inicial, la brecha entre un SPD industrial y uno genérico casi nunca justifica el riesgo. Si una planta se detiene, ese “ahorro” se puede ir a la basura en un rato.

En la práctica, la decisión suele pasar por cuatro cosas: energía, velocidad, carga sobre la señal y mantención. La siguiente tabla resume los cinco métodos según su desempeño y uso en Chile.

Método	Capacidad de energía	Velocidad de respuesta	Adecuación por cable	Complejidad y mantención	Punto de instalación típico	Limitación principal
MOV (SPD Tipo 1/2/3)	Alta	Rápida (<25 ns)	Cables de potencia AC/DC	Baja a media; requiere monitoreo del estado	Entrada de servicio, tableros de distribución y punto de uso	Se degrada con cada evento
GDT / Chispero	Muy alta	Lenta (100 ns a 1 µs)	Telecom / RF y líneas exteriores	Media; requiere gestión de corriente de seguimiento	Entrada de servicio y líneas expuestas	Riesgo de corriente de seguimiento
Diodo TVS	Baja	Ultrarrápida (<5 ns)	Datos / control / PCB	Baja; suele ir montado en placa	Interfaz del equipo	Se destruye con alta energía
Puesta a tierra y equipotencialidad	Disipativa	Instantánea	Todos los conductores metálicos	Alta; requiere mediciones periódicas del suelo	Toda la instalación	La resistividad del suelo varía por zona
Aislamiento galvánico / Fibra óptica	No aplica (aislamiento)	Instantánea (luz)	Señales de datos y control	Alta; requiere conversión de señal	Líneas de datos críticos	Alto costo inicial

En instalaciones con cables de instrumentación o comunicación industrial, la combinación que mejor funciona suele ser GDT en la entrada y diodo TVS en la interfaz del equipo. Tiene sentido: el GDT toma el golpe más pesado, y el TVS actúa después, más cerca del equipo, donde importa cortar el sobrevoltaje antes de que llegue a la electrónica.

Inducable ofrece cables de instrumentación, comunicación industrial y fibra óptica para este tipo de arquitectura.

Ventajas y desventajas de cada método

Ningún método, por sí solo, alcanza para cubrir todas las exigencias de una instalación. Por eso la protección se arma en cascada: GDT en la etapa primaria, donde hay alta energía; MOV en la etapa secundaria o intermedia; y TVS en la protección final, cuando importa la precisión.

Dicho simple: cada uno hace una pega distinta. Uno aguanta el golpe fuerte, otro recorta en la mitad del camino y otro remata al final para cuidar la electrónica más sensible. Esta síntesis cruza tres cosas que siempre tiran para lados distintos: energía, velocidad y efecto sobre la señal.

En instalaciones chilenas, la elección depende sobre todo de la exposición, la distancia y la sensibilidad del cable. La comparación útil no es cuál “protege más”, sino cuál actúa primero y cuál termina de limitar la sobretensión. La tabla de abajo resume el aporte, el límite y el uso de cada método.

Método	Ventajas	Desventajas	Escenario ideal
MOV (Varistor / SPD Tipo 1, 2 y 3)	Alta absorción de energía; respuesta rápida (<25 ns); bajo costo; sin corriente de seguimiento continua	Se degrada con cada evento; alta capacitancia; tensión de protección residual mayor que un TVS	Tableros de distribución AC/DC, variadores de frecuencia, inversores solares
GDT / Spark gap (descargador de gas)	Mayor capacidad de descarga (hasta 100 kA); mínima carga sobre la línea (<2 pF); vida útil alta	Respuesta más lenta (100 ns a 1 µs); riesgo de corriente de seguimiento; encendido abrupto	Líneas de telecomunicaciones (xDSL), antenas RF, instalaciones exteriores de alta exposición
Diodo TVS	Respuesta ultrarrápida (<5 ns); limitación muy precisa; muy baja deriva en servicio normal	Capacidad de energía muy limitada; no soporta rayos directos; mayor costo por canal	PLCs, FPGAs, lazos de control 24 V DC, puertos de datos industriales
Puesta a tierra y equipotencialidad	Base de seguridad; deriva energía y homologa potenciales	Depende de la resistividad del suelo; instalación compleja; no detiene transitorios en la línea por sí sola	Sistemas de protección contra rayos (LPS), subestaciones, estructuras de edificios
Aislamiento galvánico / Fibra óptica	Aislamiento eléctrico total; alta inmunidad a EMI/RFI; elimina lazos de tierra	Requiere conversión de señal; alto costo inicial; no protege líneas de potencia	Enlaces de datos críticos, comunicación entre edificios, entornos industriales de alto ruido

En la práctica, la selección se define por cuatro factores: energía, velocidad, carga sobre la línea y mantención. Si el tramo puede recibir una descarga fuerte, el primer elemento tiene que aguantarla. Si además la señal es delicada, hace falta una etapa final más fina. Ahí está el punto: la selección correcta depende del lugar exacto de la cadena donde se necesita contener la sobretensión.

Conclusión

La comparación deja algo bien claro: la protección contra sobretensiones no se soluciona con un solo equipo. Lo que mejor funciona es una estrategia por capas, con alta capacidad de descarga en la entrada y protección fina cerca de la carga. O sea, la elección no depende solo del dispositivo en sí, sino del lugar que ocupa dentro de la instalación.

En terreno, esto se traduce en una coordinación por etapas: entrada, distribución y punto de uso. La cascada correcta depende de tres cosas muy concretas: cuánta energía puede entrar, qué tan rápido tiene que responder la protección y qué tan sensible es la carga.

La fibra óptica elimina el camino eléctrico y pasa a ser la mejor alternativa para aislar datos críticos.

También hay dos límites técnicos que no se pueden pasar por alto. La tensión máxima continua de operación (MCOV) debe quedar entre 10 % y 15 % sobre la mayor tensión permanente esperada, y los conductores SPD-barras deben mantenerse bajo 50 cm para limitar la inductancia. Si esos dos puntos fallan, el SPD pierde parte de su rendimiento, aunque el equipo elegido sea el correcto.

En simple: la mejor protección nace de una cascada bien coordinada, definida por la exposición del sitio, la sensibilidad del equipo y el tipo de cable.

FAQs

¿Qué combinación de protección conviene según el tipo de cable?

La forma más efectiva de proteger una instalación es usar una protección escalonada o en cascada. Dicho simple: cada etapa cubre un tramo distinto, según la exposición al riesgo y el tipo de conductor.

• Tipo 1 en la entrada, si hay pararrayos.
• Tipo 2 aguas abajo, en los tableros.
• Tipo 3 para equipos sensibles o cuando están a más de 20 metros.
• Para datos, telefonía o medición, protectores específicos.

La clave está en la compatibilidad. El nivel de protección tiene que calzar con sus equipos y con la red. Si esa relación falla, el sistema puede quedar corto justo cuando más se necesita.

¿Cuándo basta un SPD y cuándo conviene usar fibra óptica?

Un SPD basta cuando la meta es mitigar sobretensiones inducidas y derivar a tierra la energía de picos transitorios en sistemas de alimentación y control.

La fibra óptica conviene cuando se necesita inmunidad total frente a interferencias electromagnéticas y sobretensiones eléctricas. Como no conduce electricidad, evita que los impulsos eléctricos se propaguen por el enlace de comunicación.

¿Qué errores de instalación hacen perder eficacia al protector?

Los errores más comunes pasan por poner un solo punto de protección en vez de usar un enfoque en cascada. Ese fallo deja espacios sin cubrir y le quita fuerza al sistema cuando aparece una sobretensión.

También pesa mucho usar conexiones demasiado largas. Mientras más largas son, más aumenta la impedancia y peor responde el sistema justo cuando tiene que actuar.

A eso se suma una puesta a tierra deficiente, la falta de coordinación entre distintos tipos de SPD y una mala ubicación con respecto al equipo que se busca proteger.

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