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Paneles fotovoltaicos con línea a tierra

por: Eliseo Sebastian
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«Línea a tierra» en la tecnología eléctrica

Importancia de una línea a tierra

1. Introducción

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

Una línea a tierra debe estar ubicada entre o al lado continuo de las conexiones eléctricas y 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 gracias a los rayos solares.

2. Filosofía

Puesta a Tierra o Línea a Tierra es producto de desarrollos y experimentaciones internacionales. Gracias a la línea a tierra, las instalaciones fotovoltaicas aseguran cinco veces más la duración de las instalaciones fotovoltaicas, además que los hace permanentemente estable durante toda su vida útil. 

Circuito verde, el circuito o línea a tierra

3. El porqué de una ‘línea a tierra’

Independientemente de la energía eléctrica, en toda instalación se requiere de un conductor por donde disipe la electricidad que pueda descargarse, diseccionarse 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 cortocircuito, el mismo que se puede evitar gracias al conductor de protección entre la carcasa del dispositivo eléctrico respectivo y el suelo.

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 Norte América, 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’ 

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 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 eléctrica regrese a su fuente. 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.

Línea a tierra

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 los paneles o módulos o placas como las partes 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 existe 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 expuesta 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 como los mismos módulos, 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 experto del asunto.

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.

Ejemplo: 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 relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de corriente continua o corriente alterna.

Algunos técnicos recomiendan asegurar un buen contacto eléctrico utilizando un terminal de conexión de acero.

Generalmente, los marcos son de aluminio anodinado que 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’

7.1 Electrodos verticales.

Varillas de cobre enterradas verticalmente en suelos húmedos y de fácil excavación.

7.2 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 emplear 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, recomiendan instalar otro electrodo de tierra lo más cerca posible del campo al que se conectará directamente el conductor de protección de ese 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 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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