Soluciones Baterías Solares
Instalación baterías para sistemas fotovoltaicos
Puesta a tierra en instalaciones aisladas con MultiPlus y Quattro
La puesta a tierra en una instalación solar aislada es uno de los elementos fundamentales para garantizar la seguridad de las personas y el correcto funcionamiento de las protecciones. En instalaciones con inversores-cargadores como Victron MultiPlus y Quattro, además, hay un aspecto que suele generar dudas: la relación entre neutro y tierra.
En este artículo vamos a explicar, de forma práctica, cómo plantear la puesta a tierra de una instalación off-grid, qué elementos deben conectarse al sistema de protección, qué elementos no deben ponerse a tierra y qué ocurre cuando incorporamos un generador de apoyo.
También veremos uno de los errores más habituales: eliminar el enlace entre neutro y tierra del inversor pensando que así aumentamos la seguridad.
¿Qué debemos conectar a tierra en una instalación aislada?
En una instalación aislada, las masas accesibles deben estar conectadas mediante conductores de protección al sistema de puesta a tierra. La idea es que todas las partes metálicas que puedan quedar accidentalmente bajo tensión formen parte del mismo sistema de protección y equipotencialidad.
Entre los elementos que normalmente debemos integrar en este sistema están:
- Los marcos metálicos de los paneles fotovoltaicos.
- El chasis metálico del inversor-cargador.
- Los chasis de los reguladores MPPT.
- Los armarios y bastidores metálicos de las baterías.
- Los conductores de protección de los circuitos de la vivienda: alumbrado, tomas de corriente, cocina, lavadora, bombas, etc.
Todos estos conductores de protección se reúnen en el embarrado principal de tierra, desde el que se realiza la conexión con el electrodo o sistema de puesta a tierra.
Y aquí conviene hacer una aclaración importante: la puesta a tierra no es simplemente una pica. Podemos disponer de varios electrodos que formen parte del mismo sistema. Lo importante es que estén correctamente interconectados y que las masas de la instalación queden integradas en un sistema equipotencial.
¿Qué NO se pone a tierra?
Una confusión bastante habitual en instalaciones fotovoltaicas consiste en pensar que, si ponemos a tierra los paneles, también tenemos que poner a tierra sus conductores eléctricos.
No es lo mismo una masa metálica que un conductor activo.
El marco de aluminio del módulo fotovoltaico se conecta al sistema de protección. En cambio, no debemos conectar directamente a tierra el positivo ni el negativo del campo fotovoltaico simplemente porque sean conductores que salen de los paneles.
El punto clave: el enlace entre neutro y tierra
Cuando trabajamos con un Victron MultiPlus o Quattro formando una red en modo inversor, aparece otro elemento fundamental: la referencia entre neutro y tierra.
Cuando el inversor está alimentando la vivienda desde las baterías y no existe una fuente externa conectada a AC-IN, el relé de puesta a tierra del inversor establece la conexión entre el neutro de salida y el chasis. El chasis está conectado al conductor de protección.
De esta manera se establece la referencia neutro-tierra necesaria para el funcionamiento previsto de las protecciones de la salida.
¿Qué ocurre ante un fallo a tierra?
Imaginemos que un conductor de fase se deteriora y termina tocando una carcasa metálica conectada al conductor de protección.
La corriente de defecto dispone entonces de un camino para volver hacia la fuente. Es importante entender que la corriente no «busca la tierra» como si la tierra fuera un destino final: necesita un camino eléctrico que permita cerrar el circuito con la fuente.
En este caso, la corriente sale por la fase, llega a la carcasa, circula por el conductor de protección y llega hasta el punto en el que está establecida la referencia neutro-tierra. Desde ahí puede regresar hacia el neutro de la fuente.
El diferencial compara la corriente que sale por fase con la que vuelve por neutro. Si parte de la corriente está regresando por el conductor de protección, aparece un desequilibrio y el diferencial puede actuar.
¿Qué pasa cuando entra un generador de apoyo?
La situación cambia cuando una instalación aislada incorpora un generador. Mientras el MultiPlus o Quattro está formando la red en modo inversor, su relé de tierra establece la referencia neutro-tierra. Pero cuando detecta una fuente válida en AC-IN, cambia de funcionamiento.
En este proceso, el relé de tierra del inversor se abre antes de que se cierre el relé de entrada AC-IN. El inversor deja así de establecer su propia referencia porque la alimentación pasa a proceder de una fuente externa.
Por eso no debemos asumir que todos los generadores son iguales. Cuando el generador está alimentando la instalación, hay que conocer cómo está resuelto su neutro respecto a tierra y cómo se ha diseñado el conjunto de la puesta a tierra.
¿Cómo comprobamos la referencia neutro-tierra del generador?
Lo primero es consultar la documentación técnica del fabricante. Si no queda claro, debe comprobarse la configuración del generador siguiendo un procedimiento seguro y con el equipo correctamente aislado y fuera de servicio.
Si el generador ya dispone de una referencia neutro-tierra, no debemos crear otra unión N-PE sin analizar previamente la configuración completa.
Si no dispone de ella, la solución debe plantearse en el punto adecuado de la salida del generador, antes de la distribución de la instalación, de forma que exista un único punto de referencia controlado para la fuente que está alimentando la instalación.
El error de eliminar el enlace neutro-tierra
Este es probablemente el punto que más dudas genera.
Algunas instalaciones eliminan el enlace neutro-tierra del MultiPlus o Quattro con la intención de hacerlas más seguras. El razonamiento parece lógico: si no existe una referencia entre neutro y tierra, ante un contacto entre una persona y la fase podría circular menos corriente por su cuerpo.
El problema es que también estamos modificando el comportamiento del sistema de protección.
El primer defecto puede quedar oculto
Supongamos que aparece un primer defecto: por ejemplo, un conductor de neutro aguas abajo del diferencial entra en contacto con una masa metálica conectada al sistema de protección.
Si hemos eliminado el enlace neutro-tierra del inversor, ese primer defecto puede no generar una corriente suficientemente elevada para que actúe una protección convencional. El diferencial tampoco tiene por qué disparar simplemente por existir ese defecto.
La instalación puede continuar funcionando y el defecto puede pasar desapercibido.
¿Y qué ocurre cuando aparece un segundo defecto?
Ahora imaginemos que, tiempo después, aparece otro defecto y una persona toca la fase mientras está en contacto con tierra.
Puede formarse un circuito a través de la fase, la persona, tierra, el sistema de puesta a tierra, el primer defecto, el neutro y de nuevo la fuente.
Dependiendo de las impedancias del circuito, la corriente puede ser demasiado pequeña para que actúe el magnetotérmico y, al mismo tiempo, ser suficiente para resultar peligrosa para una persona.
La cuestión fundamental no es afirmar que eliminar el enlace N-PE provoque automáticamente una electrocución. El problema es que hemos cambiado la arquitectura de protección sin haber diseñado el sistema como un esquema de protección diferente.
¿Esto no se parece a un esquema IT?
Sí, el comportamiento puede recordar a un esquema IT. Pero en un esquema IT correctamente diseñado existen medidas específicas para controlar el primer defecto, como la vigilancia del aislamiento, y se contempla expresamente el comportamiento ante un segundo defecto.
No se trata simplemente de coger una instalación convencional con un MultiPlus o Quattro y quitar un puente. Eso significa cambiar la arquitectura de protección de la instalación.
Con el enlace N-PE, el defecto se delata
Volvamos al mismo ejemplo, pero manteniendo correctamente establecida la referencia neutro-tierra.
Si una persona entra en contacto con una fase y existe un camino de defecto adecuado hacia el punto de referencia, la corriente puede circular por el conductor de protección, llegar al enlace neutro-tierra y volver hacia la fuente.
En ese recorrido, parte de la corriente no vuelve por el neutro que atraviesa el diferencial. El diferencial detecta el desequilibrio y puede desconectar el circuito.
Contactos indirectos: el objetivo final de la protección
Todo este sistema tiene una finalidad muy concreta: proteger a las personas frente a contactos indirectos.
El ejemplo clásico es el de una lavadora cuyo conductor de fase entra accidentalmente en contacto con su carcasa metálica. Si la carcasa está conectada al conductor de protección y el sistema de referencia está correctamente establecido, la corriente de defecto encuentra el camino previsto y las protecciones pueden actuar.
¿Qué hacer si el diferencial dispara continuamente?
Si un diferencial comienza a disparar repetidamente en una instalación aislada, no deberíamos limitarnos a rearmarlo una y otra vez.
Un disparo puede ser la señal de un defecto de aislamiento, humedad, un receptor averiado o un conductor deteriorado. En función del caso, puede ser necesario localizar el problema mediante mediciones, incluida la medición de aislamiento con un equipo multifunción.
Conclusiones: las 3 ideas que debes recordar
- Un único sistema de tierra. Las masas metálicas accesibles y los conductores de protección deben integrarse correctamente en el sistema de puesta a tierra y equipotencialidad.
- No elimines el enlace N-PE del MultiPlus o Quattro sin cambiar y diseñar expresamente el sistema de protección. En la configuración convencional, el relé de tierra del inversor establece la referencia cuando está funcionando como fuente.
- Si hay un generador, comprueba cómo está resuelto su neutro. Cuando el generador pasa a ser la fuente que alimenta la instalación, hay que asegurarse de que la referencia neutro-tierra y las protecciones siguen funcionando correctamente.
En resumen: en una instalación solar aislada, la puesta a tierra no consiste simplemente en clavar una pica. Es el conjunto formado por el sistema de tierra, los conductores de protección, las masas metálicas, la equipotencialidad, la referencia neutro-tierra y las protecciones destinadas a actuar ante un defecto.
Preguntas frecuentes sobre la puesta a tierra en instalaciones off-grid
¿Hay que poner a tierra los paneles solares?
Sí, las partes metálicas accesibles, como los marcos de los módulos y sus estructuras, deben integrarse en el sistema de protección. Esto no significa conectar directamente a tierra los conductores positivo y negativo del campo fotovoltaico.
¿Por qué es importante el enlace neutro-tierra en un MultiPlus o Quattro?
Cuando el inversor está formando la red en modo inversor, la referencia neutro-tierra forma parte del funcionamiento previsto del sistema de protección. En la configuración convencional, el relé de tierra del equipo establece esta referencia cuando no existe una fuente externa en AC-IN.
¿Qué hay que comprobar al conectar un generador?
Hay que comprobar cómo está resuelto el neutro del generador y cómo se integra con el sistema de protección de la instalación. No conviene crear un segundo enlace N-PE sin analizar previamente qué fuente está estableciendo la referencia en cada momento.
Si estás diseñando o revisando una instalación off-grid con Victron MultiPlus o Quattro, prestar atención a estos puntos puede evitar errores que no siempre son evidentes durante el funcionamiento normal.
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