Fallos de arco eléctrico en instalaciones fotovoltaicas ¿Cómo detectarlos y prevenirlos?

La seguridad eléctrica es uno de los aspectos fundamentales en el diseño y mantenimiento de una instalación fotovoltaica. Aunque los sistemas solares están concebidos para funcionar durante largos periodos, sus conexiones, conductores, dispositivos de protección y equipos de conversión deben trabajar bajo condiciones eléctricas adecuadas para evitar situaciones anómalas.

Entre los riesgos que requieren especial atención se encuentran los arcos eléctricos en corriente continua. Estos fenómenos pueden aparecer cuando se produce una discontinuidad o una conexión defectuosa en un circuito eléctrico y se mantienen condiciones que permiten la formación de una descarga a través del aire u otro medio aislante.

En una instalación fotovoltaica, un arco eléctrico puede generar temperaturas elevadas y convertirse en una fuente de ignición si no se detecta y controla correctamente. Por ello, comprender sus causas, identificar los puntos críticos y seleccionar soluciones de protección compatibles forma parte de una estrategia integral de seguridad.

¿Qué es un arco eléctrico en corriente continua?

Un arco eléctrico es una descarga que se mantiene a través de un medio que normalmente actúa como aislante. Puede producirse cuando una conexión se deteriora, existe una separación entre conductores o aparece una trayectoria eléctrica no prevista.

En los sistemas fotovoltaicos, los módulos generan corriente continua mientras reciben irradiación. Esto implica que determinados circuitos pueden permanecer energizados durante las horas de luz, incluso cuando se desconecta parte de la instalación mediante los dispositivos previstos para aislarla.

La corriente continua presenta particularidades en la interrupción de arcos eléctricos, por lo que los dispositivos destinados a detectar o interrumpir estos fenómenos deben estar diseñados para la aplicación correspondiente.

La norma IEC 63027:2023 aborda los equipos de detección e interrupción de arcos en circuitos fotovoltaicos de corriente continua, incluyendo procedimientos de ensayo y tiempos de respuesta. Su ámbito contempla circuitos fotovoltaicos con una tensión máxima de fuente de hasta 1.500 V DC. La selección de equipos debe ajustarse a la normativa aplicable y a las características concretas de cada instalación.

Principales tipos de arco eléctrico en una instalación solar

La identificación del tipo de arco ayuda a comprender dónde puede aparecer y qué medidas preventivas resultan pertinentes.

Arcos en serie

Los arcos en serie pueden producirse cuando existe una discontinuidad en el recorrido de la corriente, por ejemplo, debido a una conexión deteriorada o a un conductor parcialmente interrumpido.

Entre las posibles causas se encuentran los contactos deficientes, los terminales mal instalados, los conductores dañados y las conexiones que han perdido estabilidad mecánica.

En estos casos, el arco puede quedar integrado en el propio circuito y no necesariamente provocar una corriente superior al valor habitual de funcionamiento. Por eso, no siempre basta con depender de una protección convencional contra sobreintensidades para identificarlo.

Arcos en paralelo

Los arcos en paralelo se producen cuando aparece una trayectoria de descarga entre puntos eléctricos que se encuentran a diferente potencial. Pueden estar asociados a fallos de aislamiento, daños en los conductores o determinadas condiciones de deterioro de los componentes.

La forma en que se manifiestan depende de la configuración eléctrica, la tensión, la impedancia del circuito y las características de la descarga.

Su evaluación requiere analizar la arquitectura de la instalación y las protecciones existentes, sin asumir que un único dispositivo puede cubrir todos los escenarios posibles.

¿Qué puede provocar un arco eléctrico?

Las causas pueden ser diversas y, en ocasiones, combinar varios factores. Entre los puntos que merecen atención durante una inspección se encuentran los siguientes.

Conectores incompatibles. La utilización conjunta de conectores que no están aprobados para acoplarse entre sí puede comprometer la calidad del contacto, aunque físicamente parezcan similares.

Instalación incorrecta de terminales. Un engaste deficiente, una preparación inadecuada del cable o un montaje que no siga las instrucciones del fabricante puede generar una conexión inestable.

Deterioro del aislamiento. La exposición ambiental, el envejecimiento, la abrasión o los daños mecánicos pueden comprometer la integridad de los conductores.

Conexiones sometidas a esfuerzos. Una fijación insuficiente puede permitir movimientos, tracciones o vibraciones que deterioren los contactos.

Entrada de humedad o contaminación. Dependiendo del componente y de las condiciones del entorno, la humedad y determinados contaminantes pueden contribuir al deterioro de las conexiones.

Estos factores no implican que cualquier conexión defectuosa vaya a producir un arco, pero justifican una revisión rigurosa de los componentes y de los procedimientos de instalación.

Sistemas de detección y protección contra arcos

La protección frente a arcos eléctricos debe formar parte del diseño global de la instalación. No se limita a incorporar un dispositivo: es necesario comprobar su compatibilidad, cobertura y respuesta ante las condiciones previstas.

Los sistemas de detección de arco pueden analizar determinadas características de la señal eléctrica para identificar patrones compatibles con una descarga anómala. Cuando el equipo dispone de una función de interrupción, puede activar la respuesta prevista por el fabricante para detener la condición peligrosa.

Sin embargo, la capacidad de detección depende de la tecnología utilizada, la configuración del sistema y las características del fenómeno. No debe suponerse que todos los dispositivos detectan cualquier tipo de arco ni que ofrecen la misma cobertura.

Al seleccionar una solución, conviene comprobar:

• La tensión y la corriente máximas compatibles.
• El tipo de circuito en el que puede instalarse.
• La compatibilidad con el inversor y el resto de los componentes.
• Las condiciones de ensayo y las funciones de interrupción disponibles.
• Los procedimientos de diagnóstico, mantenimiento y restablecimiento.
• La normativa y los requisitos aplicables al proyecto.

Prevención desde el diseño y la instalación

La prevención comienza antes de poner en servicio el sistema. La elección de componentes compatibles y la ejecución correcta de las conexiones reducen la probabilidad de que aparezcan defectos eléctricos.

Durante la instalación, es importante seguir las instrucciones del fabricante para preparar los conductores, seleccionar las herramientas de conexión, aplicar los pares de apriete especificados y proteger los cables frente a esfuerzos mecánicos.

También debe prestarse atención al recorrido de los conductores, a la separación entre circuitos, a la protección frente a la radiación y la humedad y a la accesibilidad de los puntos que requieren inspección.

Una vez finalizado el montaje, las comprobaciones eléctricas y las verificaciones funcionales deben realizarse mediante procedimientos adecuados y por personal cualificado.

Inspección y mantenimiento: qué señales conviene investigar

Las inspecciones periódicas pueden ayudar a identificar deterioros antes de que evolucionen hacia una avería de mayor gravedad.

Entre las señales que justifican una revisión se encuentran las alarmas eléctricas recurrentes, los daños visibles en conectores o cables, las desconexiones inesperadas y los indicios de sobrecalentamiento.

La termografía puede contribuir a localizar determinados puntos calientes, pero no permite descartar por sí sola la existencia de un arco eléctrico. Del mismo modo, la ausencia de señales visibles no demuestra que todas las conexiones estén en buen estado.

Ante una sospecha de arco o de deterioro eléctrico, no deben manipularse conectores energizados ni intentarse reparaciones improvisadas. La intervención debe seguir un procedimiento seguro de aislamiento, comprobación de ausencia de tensión cuando corresponda y revisión por personal cualificado.

Conclusión

Los arcos eléctricos representan un riesgo que debe contemplarse en el diseño y la explotación de instalaciones fotovoltaicas. La prevención depende de la calidad del montaje, la compatibilidad de los componentes, la integridad del aislamiento y la selección de protecciones adecuadas.

Combinar buenas prácticas de instalación, inspecciones sistemáticas y dispositivos de detección compatibles permite abordar este riesgo con mayor rigor y mejorar la seguridad del sistema a lo largo de su vida útil.