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Paneles fotovoltaicos y línea a tierra

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Qué importancia tiene la llamada ‘línea a tierra’ en la tecnología eléctrica

1. -Introducción

En cualquier instalación eléctrica manejado por el hombre, directa o indirectamente, es imprescindible la presencia de los llamados ‘conductores de protección eléctrica’ o ‘línea a tierra’.

Estos deben estar ubicados entre o al lado continuo de las conexiones eléctricas entre los alojamientos exteriores metálicos de todo equipo eléctrico, sean lámparas, refrigeradores, motores y el suelo o piso donde se hallan los equipos eléctricos, operados por los paneles fotovoltaicos los mismos que generan la electricidad por los rayos solares.

2. -Filosofia

Puesta a Tierra o Línea a Tierra es producto de desarrollos y experimentaciones internacionales realizadas durante años.

Gracias a la línea a tierra las instalaciones fotovoltaicas aseguran cinco veces más la duración de las instalaciones fotovoltaicas y la vez que es permanentemente estable durante toda su vida útil.

La línea a tierra es funcionalmente importante, pero también debe tener en cuenta aspectos de protección personal. Ayuda.

Prohíben la conexión a tierra conectando el polo a tierra con cualquier objeto de la estación convertidor por razones de electrocorrosión e influencia indeseada de equipos eléctricos, por ejemplo, por premagnetización de transformadores.y por las corrientes de continua parásitas.

Nótese el circuito verde el circuito o línea a tierra

3. -El porqué de una ‘línea a tierra’

Independientemente de la energía eléctrica, en toda instalación eléctrica se requiere de un conductor por donde disipe la electricidad que pueda descargarse, redireccionarse o perjudicar al hombre.

Con línea a tierra es más seguro todo trabajo eléctrico

Las fallas pueden ser como: variaciones de tensión, averías en la instalación, deterioro natural de los conductores eléctricos, equipos, descargas atmosféricas, cargas estáticas, falsos contactos y simplemente fallas casuales.

Es un tanto poco visible por ejemplo una falla y falsa alimentación eléctrica a alguna parte exteriores de los equipos eléctricos. Así se arriesga involuntariamente un llamado cortocircuito el mismo que se puede evitar gracias al conductor de protección entre la carcasa del dispositivo eléctrico respectivo y el suelo.

Así, gracias a la línea a tierra, el hombre y los animales están controlados su seguridad de vida o lamentación alguna. El aspecto inofensivo se reduce considerablemente.

Si la instalación no tiene circuito de protección a tierra, la corriente de falla pasará por el cuerpo de la persona ocasionándole un choque eléctrico que puede ser mortal dependiendo del tiempo de duración del contacto y de la tensión o magnitud de la descarga.

En los Estados Unidos de N.A. es obligatorio la puesta a tierra en instalaciones donde se prevén tensiones a circuito abierto en el campo fotovoltaico superiores a 50 Voltios (50 W).

 

4. -Cómo trabaja la ‘línea a tierra’ 

Trabajo de la línea a tierra

La conexión a tierra o línea a tierra o línea puesta a tierra es una conexión eléctricamente conductora al suelo.

Consiste en cables de cobre o de acero con cables de conexión y terminales.

Una conexión a tierra establece una conexión conductiva al entorno conductivo.

La conexión a tierra está presente si este entorno cubre el suelo o está conectado conductivamente.

La conexión a tierra a menudo tiene el objetivo de crear un potencial de referencia definido o conexión equipotencial para cortocircuitar cualquier voltaje que pueda estar presente.

Sin embargo, dado que la conexión a tierra, como cualquier otra conexión eléctricamente conductora, tiene una resistencia, permanece un voltaje en el caso de un flujo de corriente permanente de acuerdo con la ley de Ohm.

Solo en aplicaciones estáticas se puede suponer que un electrodo de tierra es un conductor eléctrico no aislado, que se introduce como una superficie de contacto eléctrico en el suelo.

Cuando se produce una falla en una instalación, la corriente eléctrica que llega a esa falla pasa por ella y se dirige hacia tierra utilizando el camino más corto para que la corriente électrica regrese a su fuente.

Repito. Si la instalación tiene circuito de protección a tierra la corriente de falla pasará directamente a tierra sin exponer al peligro u ocasionar daño a la persona.

Con instalación de ‘conductor a tierra’ se logra la prevención contra choques eléctricos así como la protección de su inversión haciendo su costo similar al costo de una reparación o reposición de alguno de uno de los aparatos eléctricos.

Todas las partes metálicas de la instalación tienen que estar conectadas a tierra.  Tanto paneles como las masas de cualquier otro elemento.

 

5. Importante  

Un conductor de protección local con conexión a tierra por sí solo no constituye una protección funcional, solo se proporciona con la ejecución correcta de todo el circuito hasta la fuente de tensión.

Donde e

xiste el componente Inversor también es importante la puesta a tierra en la zona de la parte alterna.

Hay que señalar que el marco de aluminio de un panel solar fotovoltaico debe considerarse como una parte metálica expuesto a efectos eléctricos con la atmósfera.

 

6. En los Sistemas Fotovoltaicos

Dos puntas de cobre a tierra, una la de las masas metálicas de la parte de alterna (inversor) y otra la del neutro de salida del inversor.

Para los componentes tales los mismos módulos, como las cajas de control, conexiones, controladores de carga, inversores, y cualquier caja metálica que sostiene el equipo eléctrico como la caja de la batería o baterías, la forma más fácil de instalar un equipo ‘puesto a tierra’ es un conductor de tamaño adecuado que está conectado a un terminal hacia el suelo.

Todos los fabricantes de equipos tienen una ubicación específica y el tipo de terminal que puede utilizarse para conectar una caja, componente, etc. hacia un terminal de tierra indicado por el fabricante.

Debe existir separación galvánica entre la red de distribución y la instalación fotovoltaica si es el caso.

Los marcos de estos se conectan a tierra, como medida de seguridad frente a descargas de origen atmosférico. 

Una o dos varillas de cobre a tierra conectadas al sistema de puesta a tierra del inversor por uno de tamaño #6 AWG conectado del circuito a tierra existente a los nuevos si se aumenta algún componente o propios paneles fotovoltaicos.

Se puede unir también con la línea a tierra de los aparatos de Corriente Alterna. No se puede romper ninguna línea de conexión a tierra. Este método permite mejor en sistemas de modesta o baja resistencia con que está trabajando el sistema  fotovoltaico.

Veo experiencias de que las varillas a tierra que se instalan en una fotovoltaica aislada son dos, una de ellas a la estructura soporte de paneles con cable de 35 mm desnudo y la otra al inversor a la salida de la corriente alterna y a los varistores que proporcionan mayor protección contra transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de corriente continua o corriente alterna..

Son experiencias que no necesariamente funciona mejor o regular con otra instalación por la variedad de componentes en cuanto al tamaño, ubicación, tipo de tierra, humedad del ambiente entre otras condiciones.

Algunos, para asegurar un buen contacto eléctrico, recomiendan utilizar un terminal de conexión de acero.

Generalmente los marcos son de aluminio anodinado y este tratamiento superficial se comporta como un aislante relativamente bueno, por lo que la conexión del conductor de protección en otra parte no es necesariamente eficaz.   

 

7. Clases de ‘puesta a tierra’

Electrodos verticales.- Varillas de cobre enterradas verticalmente en suelos húmedos y de fácil excavación. Método

Electrodos horizontales.- Tendido de un alambre o pretina de cobre a una profundidad de 75 cm (+o-) y sobre una longitud calculada de acuerdo con la resistividad del terreno y el grosor del cable. Es recomendable para suelos duros y extensos.

Se usa la arcilla de ventonita para disminuir la resistividad del terreno. No se debe usar ningún tipo de sulfato ni sales por ser muy corrosivos a los metales.

 

8. Dimensionamiento de una ‘línea a tierra’

Para los sistemas fotovoltaicos una línea puesta a tierra está dimensionada según los requisitos establecidos en el mismo NEC (Código Eléctrico Nacional de los EE. UU.).

Para los sistemas fotovoltaicos, el tamaño se basa principalmente en dispositivo de protección de sobrecorriente utilizado en el circuito.

No todos los sistemas fotovoltaicos se encuadran a lo recomendado por la calificación de  ‘protección de sobrecorriente‘ del NEC.

Algunos módulos fotovoltaicos disponen en el marco de un orificio específico para su puesta a tierra (generalmente señalado mediante el símbolo de tierra).

La simple conexión de los marcos de los módulos a una estructura anclada en el suelo no se considera como una puesta a tierra eficaz. 

Cuando el campo fotovoltaico se encuentra a una distancia considerable del resto de la instalación, se recomienda instalar otro electrodo de tierra lo más cerca posible del campo, al que se conectará directamente el conductor de protección de dicho campo.

Todos los electrodos de tierra presentes en la instalación deben conectarse eléctricamente entre sí.

 

9. Conclusiones

Una ‘puesta o línea a tierra‘ consiste en conectar todas las partes metálicas de una instalación eléctrica (por ejemplo paneles, cajas, controladores, inversores y tomacorrientes) a un cable de cobre electrolítico aislado de color verde amarillo, que recorre toda la instalación junto a los conductores de energía y se conecte a una jabalina enterrada en el suelo.

En esencia, el objetivo sobre todo en un sistema de paneles fotovoltaicos, es derivar a tierra toda fuga de electricidad que hace peligroso cualquier contacto directo o indirecto con elementos electrificados; por ejemplo, el que ocurre al tocar la carcasa metálica de un aparato con defectos de aislamiento. 

Más ayuda aquí.



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Ingeniero Químico Colegiado, Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga.
Post-grado Proyectos de Electrificación Rural Energía Solar, Pontifica Universidad Católica del Perú
Maestría en Gestión y Auditorías Ambientales -FUNIBER- graduado Universidad de Piura, Perú.
Consultor: Concejo Nacional de Consultores del Perú
Experiencia: Gerencia de Operaciones Centro Industrial de Carbón y Coque.” Interamericancoal S.A.” – Colombia
Exfuncionario de Operaciones Empresas Minero Metalúrgicas de la C. de P. Corporation, Centromin Perú y Doe Run Peru SRL.
Miembro de la “Asociación Peruana de Energía Solar”.
Miembro de “International Solar Energy Society”-ISES, Freiburg Alemania.
Afiliado Marketing ONLINE:
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Twitter: /eliseosebas
Skype: eliseo801

6 Comentarios

  1. Buenas, que calibre deberian tener los conductores que van desde los orificios de los paneles hasta las estructuras ya puestas a tierra?

  2. Estimado Edwin, estamos tomando en cuenta tus comentarios que como siempre son muy provechosas. Gracias. Saludos y sigue adelante por favor. Hasta cualquier momento, tu opinión es importante.

  3. AUNQUE PARA LA PUESTA A TIERRA, se pueden usar las platinas a que se hace referencia en este texto ; considero mas seguro para una optima seguridad y estabi-lidad del sistema usar LAS BARRAS DE COBRE

    Las platinas , y esos cables de coneccion al sistema , no dan la seguridad , y puede servir para confucion y ocacionar accidentes no solo en los sistemas ; sino tambien a las personas que se desplazan cerca de esas areas..

    Gracias Dn Eliseo , por esa bella parte de la Historia sobre el reclamo de los derechos de los trabajadores , en su Pais. 01 de Mayo dia del trabajador.

  4. Se agradece por escribir mi amigo Isaias, pero no se arrepienta por que debo decirle que Ud. necesita leer estos temas. Es decir no “vaya a la guerra sin saber usar su arma”, no se lance al mar si no aprende primero a nadar. Ud. está preguntando lo que está escrito en el Blog (www.eliseosebastian.com) sección Baterías o temas relacionados. Hay varios artículos, le rogaría su inversión de tiempo, paciencia y ganas de ‘navegar’, indagar, buscar, estudiar. Perdón pero lo digo por su bien. Un acumulador NO TIENE DURACIÓN NI TIEMPO DE VIDA DETERMINADA, depende cómo lo usa y cuánto lo usa. Puede durar un mes como dos años. Se mide por el consumo en Amperios por hora. Para qué los usa y lo otro de dónde lo saca el neutro. Tiene que estudiar un poco. No espere nada fácil ni servido. La vida fácil hace daño a un emprendedor. No oriente solo a Voltios. Aprenda la Ley de Ohm, verá que le será fácil visualizar estas interrogaciones. Me permito sugerir para su bienestar. Qué tal le digo un número? o dos respuestas?. Ud. aceptaría totalmente?. Aquí algunas tareas. Que le vaya bien.
    http://eliseosebastian.com/calcular-banco-de-baterias-parte-1/
    http://eliseosebastian.com/dimensionamiento-de-banco-de-baterias/
    http://eliseosebastian.com/como-cuidar-bateria-solar/
    http://eliseosebastian.com/como-se-diferencian-las-baterias-solares-del-resto/
    http://eliseosebastian.com/baterias-para-paneles-solares-fotovoltaicos-2/ HAY MÁS… Por favor INVESTIGUE y me colabora. Estoy para servirle.

  5. cual es el tiempo de duracion de las baterias y como puedo hacer si en nuestro medio utilizamos energia recidencial 120 V SI EL INVERSOR nos da 220v de donde saco el neutro

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