Que es un Varistor y como funciona: El componente que da su vida para salvar a otros.

Un componentes que protege circuitos y a otros componentes importantes. Conocerlo es fundamental en reparaciones y diseños.

Se trata de un componente electrónico, cuyo nombre significa: "Resistor variable" está diseñado para reducir drásticamente su valor en ohms, cuando la tensión que circula por el, excede un valor especifico. Esta reducción la hará de forma muy, muy, pero muy rápida y no lineal. Y todo esto con un solo propósito: ¡Evitar que otros circuitos o componentes electrónicos reciban aumentos fijos  o picos de tensión que seguro los dañarían!.

FUNCIONAMIENTO DE UN VARISTOR. 

Cuando el voltaje que se aplica a un varistor rebasa un valor máximo permitido en su diseño, este cambiara su resistencia de miles o millones de ohms, a casi cero, sin escalas y en el orden de mili segundos. Comportándose como un  interruptor que cierra el circuito a través de el, convirtiendo disipando toda la energía en forma de calor.

Apariencia común de un varistor.

Cuando La tensión se reduce por debajo del umbral  de activación del varistor, su resistencia interna regresa a su valor ohmico alto, comportándose como un interruptor abierto, permitiendo el flujo de corriente hacia el resto del circuito.

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En la imagen siguiente aparecen dos diagramas: En el diagrama de arriba podemos ver como el varistor permite que la tensión pase al resto del circuito, mientras su voltaje nominal no sea sobrepasado. Y en el diagrama de abajo: Si se rebasa el voltaje nominal del varistor, este se activa, reduciendo su resistencia, forzando a la tensión a pasar por el, impidiendo casi por completo que pase al resto del circuito. 

Funcionamiento de un varistor.

Este comportamiento  hace de los varistores, un método confiable de proteger de forma simple un  circuitos eléctrico o electrónicos contra picos de tensión.  Teniendo como primicia que, para cumplir dicha función correctamente, debe estar conectado en un orden especifico que explicaré después de mencionar las...

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS PRINCIPALES DE UN VARISTOR:

• Tiene un voltaje nominal de trabajo continuo para CA y CD: Vm(ac) y Vm(dc). La resistencia interna en esta condición es la mas alta. y el varistor permite el flujo de corriente al resto del circuito.

• Tiene un voltaje de activación mínimo: Vmin.  El valor en volts donde el varistor cambia de una resistencia alta a una casi cero. Comienza a dispar la energía en su estructura. 

• Tiene un voltaje de activación máximo que soporta: Vmax. El máximo valor en volts que soporta el varistor disipando la energía en su estructura por tiempos prolongados.

• Tiene un voltaje y una corriente de activación Instantánea: Vclam o Vc. Es un valor de tensión y corriente  máxima que soporta el varistor por mili segundos. Por ejemplo: de un pico de tension transitorio.

• Tiene un valor máximo de disipación de energía en Joules: Wtm. Es la cantidad de energía en joules que puede disipar el varistor.

• Tiene un valor de corriente máxima soportada (transient) antes de su destrucción: Itm. Al sobrepasar este valor, el material con que esta hecho el varistor se funde.

FORMA CORRECTA DE CONECTAR UN VARISTOR EN UN CIRCUITO ELECTRÓNICO.

Un varistor debe instalarse después de un fusible.  Conectándose en  paralelo antes del componente o circuito que protegerá. La conexión debe asegurar que será el primero en recibir el flujo de corriente para cumplir plenamente la función de supresor de picos de tensión.  

Conexion correcta de un varistor para protección de circuitos electrónicos.

Este arreglo lo podemos encontrar de manera rápida en muchas barras multi-contactos que se auto denominan como "supresoras de picos".

Una vez comprendido el concepto,  funcionamiento y la aplicación básica del uso de un varistor, toca desmentir un equivocado mito que miles o millones de colegas tienen sobre otro componente que,  pareciera también estar diseñado para proteger componentes y realmente esa nunca a sido su función ni propósito...

DESMINTIENDO EL MITO DEL FUSIBLE "SALVADOR DE COMPONENTES".

Existe una fuerte creencia errónea respecto al propósito de los fusibles puestos en circuitos electrónicos. Y esta radica en el suponer de muchísimos novatos y uno que otro colega experimentado, que un fusible evita que otros componentes se dañen cuando este se funde; incluso hay memes por toda la red.

Pero deben saber que:

La función principal de un fusible en un circuito electrónico nunca ha sido salvar componentes.

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Más bien, se considera a los fusibles como la última línea de protección para evitar incendios los daños catastróficos que este pueda hacer dentro de los circuito electrónico y eléctrico. Pues cuando un fusible actúa, en el 95% de los casos, es porque ya se han dañado uno o varios componentes que generaron ese corto circuito con una peligrosa sobre intensidad eléctrica. Si se salvan componentes después de la activación del fusible, es solo un beneficio secundario, pero no una prioridad. Realicé un artículo donde explico con más detalles esto. 

Daños provocados por una descarga eléctrica y que un fusible no pudo evitar.

Si te interesa, puedes leer el articulo que habla de fusibles el siguiente enlace:

UN FUSIBLE NO PORTEGE COMPONENTES ELECTRONICOS.

Regresando al tema: La buena noticia, es que, si existen componentes electrónicos que realmente están diseñados para evitar que otros componentes y circuitos completos se dañen. y en serio “dan su vida” para evitar ese riesgo. Uno de ellos, el más usado, es el varistor.

Apariencia de un varistor. También denominados "VDR" o "MOV". 

El tipo de varistor más común y comercial, es el fabricado con óxido metálico (MOV). Que esta hecho con una masa cerámica de granos de óxido de zinc.

MÉTODOS DE PROTECCIÓN DE UN VARISTOR PARA COMPONENTES Y CIRCUITOS ELECTRÓNICOS.

Existen dos: 

PRIMER MÉTODO:  Cuando un varistor absorbe y disipa los picos elevados de voltajes transitorios.

Este método ya lo conoces porque fue el primero que expliqué. El varistor absorbe de los picos elevados de voltaje transitorios (que duran fracciones de segundos) que podrían llegar al resto del circuito donde se instala, disipando ese exceso energético en forma de calor. Impidiendo que el pico de tensión dañe los componentes siguientes, que poco resistentes a estos cambios de tensión. me refiero a componentes como:

• Circuitos integrados.
• Diodos zeners.
• Resistencias de bajo valor
• Condensadores electrolíticos.

Incluso un varistor es capaz de  "disipar" de forma exitosa un evento brutal, como gran parte de la energía de un rayo y seguir funcional para el siguiente pico de tensión.  

EJEMPLO DEL PRIMER MÉTODO DE PROTECCIÓN DE UN VARISTOR: 

Un varistor siempre tiene un voltaje de trabajo continuo nominal, en este caso supondremos que es de 130 volts CA. mas/menos un 3% de tolerancia.  Entonces, mientras el voltaje del circuito donde está montado, no supere ese valor, el varistor se comportará como una resistencia de muy alto valor óhmico (como circuito abierto) que esta conectada en paralelo al resto del circuito o componentes, permitiendo que la tensión circule a hacia ellos.

Si el voltaje aumenta a, por ejemplo: 230 VCA, (Fenómeno clásico de un pico de tensión en nuestras líneas eléctrica) el varistor reducirá su valor resistivo a casi cero, en mas o menos 20 micro segundos y se mantendrá así mientras ese exceso de voltaje continué, forzando a que todo el flujo de corriente  pase a través de el, convirtiéndola y disipándola en calor por su estructura, evitando que dicha sobre carga (pico), continúe hasta los componentes siguientes, salvándoles de posibles daños.

Si el pico de tensión, dura apenas poco, unos 1000 micro segundos, (típica duración de un pico de tensión en las líneas eléctricas) el varistor soporta y disipará la energía excesiva sin problemas, hasta que el voltaje se reduzca  y el varistor retorne a su valor ohmico elevado.

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Esta rutina de disipación de energía en la estructura del varistor, tiene un costo: el material interno  se va degradando. Y su eficiencia se irá reduciendo si se expone en muchas ocasiones a estos picos de tensión transitorios. 

Signos de degradación en un varistor.

El fabricante del varistor nos indica en su hoja de datos (datasheet) por cuánto tiempo puede soportar un pico de tensión en micro segundos y cuál es el voltaje máximo en ese tiempo. Si en un pico de tensión o sobre carga continua, estos dos valores no superan los indicados por el fabricante, el varistor sobrevivirá y estará listo para “absorber” el siguiente evento.

SEGUNDO MÉTODO:  EL AUTO SACRIFICIO.

Cuando un Picio de tensión muy grande rebasa el valor soportado por el varistor y este dura mucho más de lo que se indica en su hoja técnica; digamos unas 2 o 3 veces más de lo que el fabricante especifica,  (como cuando cae un rayo en la línea eléctrica) entonces el material interno del varistor se funde por la gran cantidad de energía que no puede convertir tan rápido en calor y menos disipar. Esto destruye el componente y provoca un corto circuito permanente dentro de él, que obliga a fundir el fusible (si lo hay) el cual debe estar instalado antes el varistor. El diseño y materiales con que están hechos los varistores tienen ese propósito para estos casos.

 Cuando el fusible se "abre" a causa del corto circuito que provoca el varistor, todo el flujo de corriente cesa por completo. El equipo electrónico deja de funcionar, pero los circuitos y componentes montados después del varistor se salvan de una brutal sobre carga eléctrica que podría dañar a muchos de ellos. 

"¡He aquí al verdadero héroe! Y la explicación de la confusión errónea del por qué muchos creen que el fusible fue el salvador". 

Solo se reemplaza el varistor dañado por otro similar junto con el fusible… y el circuito funciona de nuevo. 

En la imagen siguiente un ejemplo donde el fusible no alcanzó a fundirse al recibir un pico de tensión y duro tanto que provocó la fundición del materia interno del varistor, creando un corto circuito permanente. Obligando instantes después al fundir el hilo del fusible, salvando todos los componentes. El varistor terminó completamente dañado e inservible.

Varistor dañado y en cortocircuito. Protegió un condensador electrolítico. 

Si por descuido o negligencia, el equipo o circuito eléctrico donde está montado en varistor no contara con un fusible, (situación casi imposible de creer) el corto circuito interno del varistor, activaría los “breakes” (pastillas termo sensibles) o fundiría los fusibles de la instalación eléctrica de la casa donde se conecta.  

CUANDO UN VARISTOR FALLA Y NO SE FUNDE.

Nada es infalible. Y esa es la única debilidad de este componente.  Pues si al dañarse por una prolongada sobre tensión, este "se abre", en lugar de entrar en cortocircuito, la peligrosa sobre tensión  tendrá camino libre al resto del circuito y sus componentes. Provocando irremediablemente que  alguno se dañe. Esto es arriesgado. Pues muchos componentes al dañarse no  provocan un corto circuito que funda el fusible. mas bien se comienzan a sobrecalentar incluso a grado de carbonizarse a el mismo y piezas que lo rodean. O peor:  hasta provocar fuego.

Así que toda esperanza recae en que en eventos catastróficos de picos de muy altas tensiones o sobrecargas prolongadas, todos los varistores se fundan, provoquen un corto circuito y obliguen a fundir el fusible. Todo en menos de 20 micro segundos.

En muchas ocasiones los fusibles no son tan rápidos o no son bien calculados. Por eso los fabricantes de varistores se enfoca mucho en diseñar a estos componentes con el firme propósito de lograr que siempre se funda su material interno y provoque el corto circuito.  Por eso...

 

Un varistor siempre debe tener un fusible como acompañante secundario instalado ANTES de él. Como un sancho panza. Eso evitara que al fundirse, los cables que salen a la toma de corriente no se sobre calienten, causen chispas o se derritan por sobre tensión que deben resistir y esto sea el origen de un incendio fuera del equipo protegido; en la instalación eléctrica donde esta conectado. 

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Y aunque se supone  que toda instalación eléctrica debería tener sistemas de protección como pastillas térmicas o fusibles. La triste realdad es que en muchos casos no están presentes. Por eso la recalcada importancia de colocar un fusible antes del varistor.

Recuerden: 

• Un fusible esta diseñado para actuar y fundiéndose con una sobrecarga de intensidad (amperios). 

• Un varistor, está diseñado, para activarse con una sobrecarga de tensión (voltios)

Juntos hace un sistema de protección muy robusto. Pero el papel principal de protección recae en el varistor y el fusible se encarga de prevenir incendios.

Esas fueron las 2 maneras de como un varistor funciona, protegiendo componentes y circuitos. 

RECONOCIENDO UN VARISOR DE OTROS COMPONENTES PARECIDOS.

Aquí un verdadero lío. Porque este componente tiene una aparecía muy similar, casi idéntica, a otros  componentes como los condensadores para alto voltaje, los condensadores clase Y1-Y2 y los termistores NTC. 

Un varistor puede confundirse con otros componentes como los condensadores cerámicos.

Pero una manera fiable de poder identificar a cada uno de estos, es viendo el código alfanúmero que tiene grabado. 

Lo malo:  Es que hasta hoy en día los fabricantes de varistores no se han puesto de acuerdo en un código único o forma de identificación singular, como lo podríamos encontrar en resistencias o condensadores,  Cada uno de estos fabricantes asigna un código con orden diferente a otro fabricante que también diseña varistores.

Guía visual caracteristicas de un varistor.

Pero no te asustes. Porque  muchos fabricantes tiene un orden mas o menos idéntico para asignar códigos en  un varistor. La base que usan para semi estandarizar dichos códigos, es relacionar los valores de voltaje nominal con que trabajan y el tamaño del varistor que diseñan, Y aunque lo mejor es buscar la hoja de datos técnicos en cada caso con el código.  Les adré un truco para identificarlos plenamente de otros componentes y mas o menos saber su valor de trabajo nominal.

COMO INTERPRETAR EL CODIGO EN UN VARISTOR.

No es una regla. Pues ya mencioné que algunos fabricantes no siguen este orden. Pero si son los suficientes casos como para que, mas de una vez, reconocer e interpretes el código de un varistor.

Encontraras que muchos fabricantes ponen  un  código de identificación con al menos 6 dígitos en los varistores y con el siguiente orden:

• El tamaño de diámetro en milímetros que tiene el varistor. Con dos  números. 

• Un código de tres números que indica el voltaje de trabajo continuo máximo del varistor. Tienen que consultar su hoja de datos pues no pone este valor directamente, pero con el tiempo y practica vas memorizando los mas usados.
  

• Una letra que indica datos secundarios como la tolerancia o rango de erros que tiene este componente, forma de empaquetado, lote o dios sabe que se les ocurra. Deben consultar la hoja de datos.

Por ejemplo:

Si encuentras un componente cilíndrico con el código: 10D241K. Seguro es un varistor. y este codigo se puede interpretar de la siguiente manera:

• 10D: Indica que se trata de un varistor de un tamaño de 10 milímetros (D =Dameter).

• 241: Indican que soporta un voltaje nominal máximo de 150 Voltios RMS de CA.  o 200 Voltios CD. (ver hoja de datos).

• K: Indica... supongo que su tolerancia o una norma de seguridad internacional o algo así. tienen que ver la hoja de datos (Datasheet) pues cada fabricante usa este espacio con datos diferentes.  

 

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Otras fabricantes pondrán algo como: T10241K o solo 10241K. que prácticamente indican lo mismo que el primer código, pero con algunas letras mas, letras menos. 

Algo que puedo decir, es que los tres números que indica el valor de voltaje nominal. es casi siempre un código general que comparten todos los fabricantes. 

• 241 = 150 Vca rms. / 200Vcd. Valor usado para proteger tensiones de 110-120 Vca.
• 271 = 175 Vca rms  / 225Vcd. Valor usado para proteger tensiones de 120-150 Vca.
• 391 = 250 Vca rms  / 320vcd. Valor usado para proteger tensiones de 220-240 Vca.
• 471 = 300 Vca rms  / 385vcd. Valor usado para proteger tensiones de 240-280 Vca.

Entonces... Como un ejemplo  practico mas: Un varistor con el código: 10D241K y otro con el código 7D241k. se refieren a dos varistores que soportan máximo 150 Vca rms. con la diferencia entre ellos de se de diferentes tamaños. 

Interprtar el códigos en varistores. Un patrón común explicado en este articulo.

Pero no se confíen y reemplacen uno por otro. Pues el tamaño del disco esta relacionado directamente a la capacidad de dispar la energía de un pico de tensión. Entre mas grande, mayor será la capacidad de dispar energía y por consiguiente, puede proteger circuitos de equipos grandes. poner un varistor pequeño para el remplazo de uno grande, aun sabiendo que soporta el mismo voltaje nominal, es un error que costará el daño a otros componentes. pero poner un varistor grande en sustitución de uno peños, solo esta de sobra, ocupando mas espacio.

Con esto concluyo este articulo. Estoy seguro que ahora sabes todo sobre este componente. AUn asi. si tienes dudas, quieres mas información o sabes algo mas sobre el. te invito a que lo comentes abajo. 

Comparte este articulo a todo colega, estudiante o apasionado de la electrónica que pienses este interesado. Y... también ¿por que no?  compártelo a todos esos loquitos  que aun cree que los fusible salvan componentes electrónicos. 

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