18 May El arco eléctrico en las instalaciones de autoconsumo

Algunos de nuestros clientes nos han preguntado recientemente sobre los riesgos de incendio por arco eléctrico en su instalación fotovoltaica. Es un problema muy poco frecuente, pero despierta cierta preocupación por parte de los usuarios.

Si bien es cierto que puede estar ocasionado por fenómenos naturales, si se produce, suele obedecer a materiales desgastados o de mala calidad o a instalaciones con un montaje defectuoso. Sin embargo, consideramos de vital importancia que sepas qué es y cómo puedes evitarlo.

¿Qué es el fenómeno del arco eléctrico?

En pocas palabras, el arco eléctrico es un tipo de cortocircuito. En realidad, el arco eléctrico se trata de un fenómeno que se produce cuando electrodos próximos están sometidos a una diferencia de potencial dentro de un medio gaseoso. Cuando esa diferencia es realmente elevada, se puede desencadenar un flujo de corriente para superar la resistencia eléctrica del gas del medio.

En ocasiones, ese flujo lo puedes apreciar a simple vista en forma de arco de luz que enlaza a los dos electrodos.

Usos de los arcos eléctricos

No queremos que pienses que es un fenómeno, por definición, nefasto. Por el contrario, se utiliza mucho, especialmente en el cine para determinados efectos especiales. Sin embargo, también se emplea mucho en la industria.

Algunos ejemplos donde puedes verlos es en las soldaduras de arco, para cortar o grabar sobre metal, en las máquinas de electroerosión o en la fundición de metales. Incluso, te las encontrarás muchas veces en decoración, con las bobinas de Tesla.

¿Qué repercusión puede tener este fenómeno?

Cuando su presencia no es deseada ni está tampoco controlada, este fenómeno puede ser bastante destructivo, especialmente, para los equipos eléctricos. Peligrosos son los que se producen en líneas de alta tensión, ya que queman los componentes electrónicos, los aislantes de los conductores y sus camisas.

Por otro lado, suele ser el causante de graves quemaduras en el personal de mantenimiento de estas líneas de alta tensión. Es por esta razón que, este personal, debe ir siempre provisto de equipos de protección individual o EPI especiales para trabajar con electricidad. Por último, te mencionamos un fenómeno ligado a los arcos eléctricos, las descargas parciales, típicas que afectan a los transformadores eléctricos.

¿Cuándo se da el arco eléctrico en las instalaciones de autoconsumo?

Aunque una instalación fotovoltaica doméstica o de autoconsumo suele ser de baja tensión, no está libre de los arcos voltaicos si no ha sido instalada correctamente.

También puede ocurrir si no se le efectúa un mantenimiento profesional periódico. Los errores que puede cometer una empresa no profesional ni homologada pueden ser diversos. Te enumeramos algunos:

• No ha utilizado los cables adecuados.
• Ha realizado malos empalmes de cables.
• Instalar una tubería que no es la idónea para exteriores.
• No poner una toma de tierra en el inversor.
• Efectuar empalmes exteriores con cinta.

Como te hemos mencionado anteriormente, también puede deberse al desgaste de los materiales. Por esta razón, es fundamental que supervises y le efectúes el mantenimiento adecuado a toda la instalación. Algunos de los deterioros frecuentes suelen ser:

• El aislamiento del cable se puede haber desgastado o haber sufrido el ataque de algún roedor u otra plaga.
• Utilización de conectores MC4 de mala calidad, sin los certificados establecidos y pruebas de laboratorios requeridas.
• Mal grimpado de los conectores MC4.
• La no utilización de las herramientas adecuadas en las instalaciones.
• Envejecimiento natural de la instalación, especialmente, de los cables exteriores.

¿Cómo se puede evitar el arco eléctrico en instalaciones de autoconsumo?

En primer lugar y, tal vez, la medida más importante es que recurras a instaladores profesionales y homologados. Como en todos los sectores, también en este se producen intrusismos que, como puedes ver, pueden tener consecuencias muy peligrosas.

Por otro lado, debes tener en cuenta que cualquier empresa ya va a incluir las medidas de precaución para evitar el fenómeno del arco voltaico.

En ocasiones, es suficiente con instalar un sistema de apagado rápido. Estos dispositivos deben contar con un interruptor de apagado especial y suelen recibir el nombre de interruptores de circuito de fallo eléctrico o disyuntor. Estos detectan riesgos de bajo nivel y apagan el circuito o la toma para minimizar los riesgos de incendio.

Si el sistema se controla con equipos electrónicos de potencia a escala de módulo, también puedes utilizar optimizadores de potencia (tigo), Inverosores solares con sistema AFCI incluido microinversores. Estos reducen la tensión y, con ellos, es imposible que se produzca un arco voltaico. Piensa que lo habitual, si se genera, sea en circuitos de alta tensión y no es el caso de los que instalamos en autoconsumo.

Sistema AFCI de Goodwe

La solución de protección y detección de arco GoodWe adopta la misma aplicación. Con placa de detección de arco y anillos magnéticos integrado en un inversor GoodWe, se puede determinar una falla de arco siempre que se detecte una corriente de arco anormal y las medidas de protección en consecuencia se activan y toman automáticamente. El mecanismo de realización es el siguiente:

Los datos actuales de una o varias cadenas fotovoltaicas recopilados a través del transformador de corriente (CT) se transmiten a DSP después de una serie de procesos como el muestreo, la amplificación y el filtrado en los que las señales de voltaje de CC (con cierto rango de frecuencia que presenta arcos incluidos) adquiridas mediante muestreo se transforman en señales digitales.

Las señales de voltaje se procesan en ARM integrado en la placa de detección de arco utilizando el algoritmo FFT. Varios filtros basados ​​en el algoritmo FFT pueden detectar y analizar las variaciones de vibración de alta frecuencia (picos) e identificar si se produce o no alguna falla de arco de acuerdo con el valor de umbral preestablecido para tal variaciones. Si se identifica una falla o fallas de arco, se generarán alertas visibles. Dentro de cierto tiempo (dos segundos como máximo),

La ruta de CC se cortará automáticamente. De esta manera, cualquier daño potencial causado por un accidente por falla de arco será mitigado hasta cierto punto. Dichas alertas deben ser purgadas manualmente por personal calificado solo cuando se haya realizado la solución de problemas y la falla o fallas se borran.

Elementos de protección habituales para el arco eléctrico

Existen otros elementos que suelen incluirse en la instalación:

1. Interruptores magnetotérmicos. Son bastante fiables y suelen estar diseñados para soportar tensiones de 1000 V. Protegen contra cortocircuitos y sobrecargas de tensión.
2. Fusibles. Deben elegirse según el tipo de corriente y la tensión. También contribuyen a evitar sobrecargas del sistema. Si en la instalación no hay strings en paralelo, no es necesario colocarlos.
3. Seccionadores de corte. Permiten que abras o cierres el circuito cuando lo necesites. Son imprescindibles para proporcionar seguridad a los operarios que vayan a manipularlo. Es fundamental que sean específicos para circuitos de corriente continua, y no es necesario que sean de salto automático, ya que el sistema nunca alcanzará una intensidad mayor a su corriente de cortocircuito. Son muy fiables y proporcionan la seguridad que necesitas. El instalador te efectuará las recomendaciones más oportunas según las características en tu caso.
4. Descargador de sobretensiones. Se encarga de derivar a tierra la sobrecargas por fenómenos atmosféricos. Protegen tanto los paneles solares como el inversor. Es muy recomendable su instalación para evitar averías. Se deben colocar tanto en circuitos de corriente alterna como continua y uno por cada polaridad y por cada string. Los profesionales solemos conectarlos en paralelo a la instalación eléctrica.

En definitiva, para evitar los estragos de un arco eléctrico, lo mejor es contar con el asesoramiento de una empresa instaladora de confianza y muy profesional. En realidad, no es un fenómeno frecuente en los sistemas de baja tensión, pero la prevención siempre debe ser tu mejor opción.