Un usuario de Reddit hizo una pregunta aparentemente inocente: “¿Debería instalar un RCD (dispositivo de corriente residual) en el lado de entrada de CC de mi caja combinadora solar para mayor seguridad?” En cuestión de minutos, electricistas autorizados e ingenieros solares inundaron el hilo con advertencias urgentes: No lo hagas. Esto es peligroso.
La respuesta revela una idea errónea crítica que pone en grave riesgo las instalaciones solares de bricolaje, e incluso algunas profesionales. Si está acostumbrado al pensamiento eléctrico de CA, donde “más protección es igual a mejor”, el mundo de los circuitos fotovoltaicos de CC requiere un enfoque completamente diferente. Instalar un RCD estándar en el lado de CC de un sistema solar no solo es ineficaz, sino que puede crear una falsa sensación de seguridad al tiempo que deja su instalación vulnerable a incendios y riesgos de electrocución.
Esta guía explica por qué los RCD fallan catastróficamente en aplicaciones de CC, qué dispositivos de protección necesita realmente para las cajas combinadoras fotovoltaicas y dónde ocurre realmente la protección contra fugas en los sistemas solares modernos.
Por qué los RCD no pueden funcionar en circuitos de CC
La incompatibilidad fundamental
Los dispositivos de corriente residual funcionan detectando desequilibrios en el flujo de corriente CA. Dentro de cada RCD se encuentra un transformador diferencial (toroide) que monitorea los conductores de fase y neutro. En un circuito de CA saludable, la corriente que sale es igual a la corriente que regresa, creando campos magnéticos opuestos que se cancelan entre sí. Cuando se produce una fuga, por ejemplo, a través de una persona que toca un cable con corriente, el desequilibrio crea un campo magnético neto que induce corriente en una bobina de detección, disparando el dispositivo.
Todo este mecanismo depende de la corriente alterna que crea campos magnéticos que cambian constantemente. La corriente continua produce un flujo magnético constante e inmutable que rompe fundamentalmente este método de detección.
El problema de la saturación: los RCD se vuelven ciegos
Cuando la corriente de fuga de CC fluye a través del transformador de un RCD, crea un flujo magnético constante que satura el núcleo magnético. Un núcleo saturado ya no puede responder a los cambios en el flujo magnético. Aquí está la parte peligrosa: una vez saturado por una falla de CC, el RCD se vuelve “ciego” incluso a las fallas de CA posteriores. Si se produce una fuga de CA peligrosa después de la saturación de CC, el RCD no la detectará y no se disparará.
En los sistemas fotovoltaicos, donde la degradación del aislamiento alrededor de los cables de CC es común debido a la exposición a la intemperie, el daño por rayos UV y los ciclos térmicos, las fallas de fuga de CC son una amenaza real y persistente. Un RCD de tipo AC, el tipo residencial más común, no puede detectar estas corrientes residuales de CC suaves y puede fallar silenciosamente.
Tabla 1: Tipos de RCD y compatibilidad con CC
| Tipo de RCD | Detecta fallas de CA | Detecta CC pulsante | Detecta CC suave | Riesgo de saturación de CC | ¿Adecuado para el lado de CC fotovoltaico? |
|---|---|---|---|---|---|
| Tipo AC | ✓ | ✗ | ✗ | Alto (se satura con cualquier componente de CC) | NO – Peligroso |
| Tipo A | ✓ | ✓ | ✗ (se ciega a >6mA) | Medio (se satura por encima de 6mA CC) | NO – Peligroso |
| Tipo F | ✓ | ✓ | ✗ (se ciega a >10mA) | Medio (se satura por encima de 10mA CC) | NO – Peligroso |
| Tipo B | ✓ | ✓ | ✓ | Bajo (diseño electrónico) | NO – Aplicación incorrecta |
Nota crítica: Incluso los RCD de tipo B, que pueden detectar CC suave, están diseñados para circuitos de CA con posible contaminación de CC. No reemplazan la protección adecuada contra sobrecorriente y fallas de arco de CC.
Por qué los arcos de CC son más peligrosos
Más allá de la detección, existe un segundo problema crítico: la extinción del arco. La corriente alterna cruza cero 100 veces por segundo (en sistemas de 50 Hz), proporcionando momentos naturales en los que los arcos pueden extinguirse. En estos puntos de cruce por cero, la energía del arco cae al mínimo, lo que permite que el espacio se desaisle y evita el restablecimiento.
La CC no tiene cruces por cero. Una vez que se establece un arco de CC, se mantiene indefinidamente siempre que el voltaje y la corriente sean suficientes. Los interruptores y RCD con clasificación de CA estándar carecen de las bobinas de soplado magnético, los conductos de arco y los mecanismos de elongación necesarios para extinguir por la fuerza los arcos de CC. Usar un RCD de CA en un circuito de CC significa que, incluso si de alguna manera detectara una falla, abrir sus contactos probablemente resultaría en un arqueo sostenido, soldadura de contactos o destrucción del dispositivo.
La Trinidad de la Protección de CC: Lo que realmente pertenece a su caja combinadora
En lugar de RCD, las cajas combinadoras fotovoltaicas requieren tres dispositivos de protección especializados con clasificación de CC. Cada uno cumple una función distinta que los RCD no pueden proporcionar.
1. Con clasificación de CC MCB (disyuntor en miniatura)
Función: Protección contra sobrecorriente y cortocircuito para la salida combinada del arreglo.
Por qué es importante la especificación de CC: Los MCB de CC incorporan bobinas de soplado magnético que generan un campo magnético para estirar y forzar el arco hacia los conductos de arco. Estos conductos dividen el arco principal en múltiples arcos en serie más pequeños, lo que aumenta drásticamente el voltaje y la resistencia del arco hasta que el circuito ya no puede sostenerlo. Este “método de interrupción de alta resistencia” es fundamentalmente diferente de la “interrupción de corriente cero” utilizada en los interruptores de CA.
Los MCB de CC deben estar clasificados para el voltaje máximo de circuito abierto (Voc) del sistema a la temperatura más baja esperada, típicamente 600 V o 1000 V para sistemas residenciales. La clasificación de corriente debe manejar la suma de todas las corrientes máximas de la cadena (Isc × 1.25 para cada cadena) con un factor de seguridad adicional de 125% para servicio continuo.
Especificación típica para un sistema de 6 cadenas (14A Isc por cadena):
- Corriente máxima total: 6 × 14A × 1.25 = 105A
- Clasificación del MCB con factor 125%: 105A × 1.25 = 131.25A
- Clasificación seleccionada: MCB de CC de 150 A, clasificación de 1000 V
2. Fusibles de CC (con clasificación gPV)
Función: Protección contra sobrecorriente a nivel de cadena y protección contra corriente inversa.
Aplicación crítica: Cuando una cadena desarrolla una falla, las cadenas sanas pueden alimentar corriente inversa hacia ella. Sin fusibles, esto excede la clasificación máxima del fusible en serie del módulo (20A-30A), lo que provoca el sobrecalentamiento de los cables y el fuego.
Los fusibles gPV (IEC 60269-6) cuentan con altas clasificaciones de voltaje de CC (600 V, 1000 V, 1500 V), capacidad de interrupción de CC para fallas de cadena paralelas y características térmicas para operación continua en exteriores.
Dimensionamiento según NEC 690.9: Clasificación del fusible ≥ Isc × 1.56
Para 14.45A Isc: 14.45A × 1.56 = 22.54A → seleccionar Fusible gPV de 25 A
3. SPD de CC (dispositivo de protección contra sobretensiones)
Función: Protección contra rayos y sobretensiones transitorias.
Los arreglos solares actúan como atractores de rayos. Los SPD de CC utilizan MOV o GDT para sujetar las sobretensiones y desviar la corriente de sobretensión a tierra.
Especificaciones clave:
- La clasificación de voltaje (Uc) debe exceder el Voc máximo del sistema
- Corriente máxima de descarga (Imax): 20kA-40kA para SPD de tipo 2
- Nivel de protección de voltaje (Up) por debajo de la entrada máxima del inversor
Los SPD son dispositivos de sacrificio que requieren inspección después de eventos de sobretensión.
Tabla 2: Matriz de selección de componentes: dónde va cada dispositivo
| Ubicación | La Protección De Sobrecorriente | Protección contra corriente inversa | Protección contra sobretensiones | Monitoreo de fugas/aislamiento |
|---|---|---|---|---|
| Nivel de String | Opcional (si >3 strings en paralelo) | Fusible gPV (obligatorio) | Opcional (SPD de string) | — |
| Salida de la Caja Combinadora | MCB de CC (obligatorio) | — | SPD de CC (obligatorio) | — |
| Entrada de CC del Inversor | Integrado en el inversor | Integrado en el inversor | Puede tener SPD Tipo 2 | Monitorización RCMU/ISO |
| Salida de CA del Inversor | MCB/MCCB de CA | — | Protector de sobretensión CA | RCD Tipo A o Tipo B |
Dónde Ocurre Realmente la Protección contra Fugas: El Trabajo del Inversor
Si no está instalando un RCD en el lado de CC, ¿de dónde viene la protección contra fugas? La respuesta: los inversores modernos conectados a la red.
RCMU: Unidad de Monitorización de Corriente Residual
Los inversores modernos integran RCMU (Unidad de Monitorización de Corriente Residual) que monitoriza las corrientes residuales de CA y CC. A diferencia de los RCD que disparan mecánicamente, los RCMU señalan al inversor para que se apague cuando se detectan fallos.
Umbrales de funcionamiento de RCMU:
- Un cambio repentino ≥30mA provoca el apagado en 0,3 segundos
- Una fuga continua ≥300mA provoca el apagado
- El fallo de la autocomprobación impide el arranque del inversor
Monitorización ISO: Los inversores prueban la resistencia de aislamiento antes de la conexión a la red cada mañana. Si está por debajo de 1 Megaohmio, el inversor se niega a funcionar. Los modelos avanzados ofrecen monitorización en tiempo real.
Estas protecciones integradas manejan la función exacta que los instaladores intentan lograr erróneamente con los RCD del lado de CC, pero con tecnología diseñada específicamente para la detección de fallos de CC.
RCD del Lado de CA: El Único Lugar Donde Pertenecen los RCD
Los RCD sí tienen un papel en los sistemas solares: en el lado de salida de CA, después de que el inversor convierta CC a CA.
Ubicación: Entre la salida de CA del inversor y el panel eléctrico principal.
La selección del tipo depende del diseño del inversor:
Tabla 3: Requisitos de RCD del Lado de CA por Tipo de Inversor
| Tipo de Inversor | Aislamiento CC-CA | Riesgo de Fuga de CC Suave | Tipo de RCD Requerido | Razonamiento |
|---|---|---|---|---|
| Aislado (con transformador) | Separación galvánica | Ninguno | Tipo A | El transformador bloquea que los fallos de CC lleguen al lado de CA |
| No aislado (sin transformador) | Sin separación | Alta | Tipo B | Los fallos de CC pueden filtrarse al lado de CA; el Tipo A se saturaría |
Por qué Tipo B para inversores sin transformador: Sin aislamiento galvánico, los fallos de aislamiento del lado de CC pueden permitir que la corriente continua suave llegue al circuito de CA. Los RCD de Tipo A toleran solo 6mA de CC antes de saturarse. Los RCD de Tipo B utilizan una detección electrónica que permanece funcional con CC suave presente.
Consulte siempre la documentación del fabricante. Algunos fabricantes (SolarEdge) permiten RCD de Tipo A; otros (SMA) requieren Tipo B para modelos sin transformador. En caso de duda, el Tipo B proporciona la máxima protección.
Errores de Configuración Comunes y Correcciones
Tabla 4: Errores Peligrosos y Soluciones Adecuadas
| Error | Por Qué Es Peligroso | Solución Correcta |
|---|---|---|
| Instalación de RCD de Tipo AC en la entrada de CC | No puede detectar fallos de CC; se satura y se vuelve ciego a todos los fallos; los contactos no pueden interrumpir el arco de CC de forma segura | Utilice MCB de CC + fusibles gPV; confíe en el RCMU del inversor para la detección de fugas |
| Uso de fusibles con clasificación de CA en la caja combinadora | Carecen de capacidad de interrupción de CC; pueden explotar al intentar eliminar la corriente de fallo de CC | Especifique siempre fusibles con clasificación gPV (IEC 60269-6) con la clasificación de voltaje de CC adecuada |
| Sobredimensionamiento de fusibles “para futura expansión” | Un fusible de 30A en un string de 10A no protegerá contra la sobrecorriente inversa; anula el propósito del fusible | Dimensione los fusibles según NEC 690.9 (Isc × 1.56); aumente el tamaño de la caja combinadora/barra colectora en su lugar |
| Omisión de SPD para ahorrar costes | Los transitorios inducidos por rayos destruyen los inversores; el seguro a menudo no cubre la instalación incorrecta | Instale SPD de CC en la salida del combinador; considere también el SPD de CA en el panel |
| Uso de RCD de Tipo A con inversor sin transformador | El tipo A se satura con >6mA de CC continua; no protege contra fallos de CA contaminados con CC | Verifique el tipo de inversor; utilice RCD tipo B para diseños no aislados según IEC 60364-7-712 |
| Instalación de MCB de CC sin verificar la clasificación de CC | Los MCB de CA fallan catastróficamente al interrumpir la CC; pueden soldar los contactos o explotar | Verifique la marca clara de “CC” y la clasificación de voltaje ≥ Voc del sistema a la temperatura mínima |
Lista de verificación de especificaciones del equipo
Antes de comprar componentes para su caja combinadora fotovoltaica, verifique estas especificaciones:
MCB de CC:
- Clasificación de voltaje de CC ≥ Voc del sistema a la temperatura ambiente más baja
- Clasificación de corriente ≥ (Isc total de la cadena × 1,25) × 1,25
- Marca clara de “CC” en el dispositivo
- Capacidad de interrupción (Icu) ≥ máxima corriente de falla prospectiva
Fusibles gPV:
- Marcado de clasificación IEC 60269-6 gPV
- Clasificación de corriente = Isc × 1,56 redondeado al siguiente tamaño estándar
- Clasificación de voltaje ≥ 1,2 × Voc del sistema
- La clasificación no excede la clasificación máxima del fusible en serie del módulo
DC SPD:
- Voltaje de funcionamiento continuo nominal (Uc) ≥ Voc del sistema
- Clasificación tipo 2 mínima (tipo 1 si no hay SPD aguas arriba)
- Corriente máxima de descarga (Imax) ≥ 20kA
- Nivel de protección de voltaje (Up) por debajo del voltaje máximo de entrada del inversor
Inversor:
- RCMU integrado o detección de fallas de CC equivalente
- Monitoreo de resistencia de aislamiento (ISO)
- La documentación especifica el tipo de RCD del lado de CA requerido
Preguntas Frecuentes
P: Mi electricista de CA dice que siempre usamos RCD por seguridad. ¿Por qué no en el lado de CC?
R: Los RCD están diseñados exclusivamente para corriente alterna. Su mecanismo de detección se basa en campos magnéticos cambiantes que solo produce la CA. La CC crea un flujo magnético constante que satura el núcleo del RCD, lo que hace que no pueda detectar fallas, ya sean de CA o CC. Además, los contactos del RCD no pueden interrumpir de forma segura los arcos de CC, que carecen de los cruces por cero naturales que proporciona la CA. Usar un RCD en CC no es “seguridad adicional”, es un componente no funcional que crea una falsa confianza.
P: ¿Puedo usar un RCD tipo B en el lado de CC ya que detecta CC continua?
R: Los RCD tipo B detectan corrientes residuales de CC continua, pero están diseñados para circuitos de CA con posible contaminación de CC (como las salidas del inversor). No reemplazan la protección contra sobrecorriente, corriente inversa y fallas de arco que proporcionan los MCB de CC y los fusibles gPV. Más importante aún, incluso los RCD tipo B pueden carecer de la capacidad de interrupción de CC y los mecanismos de extinción de arco necesarios para los arreglos fotovoltaicos de alto voltaje. El enfoque correcto son los dispositivos de protección específicos de CC en el lado de CC, con RCD tipo B en la salida de CA si lo requiere el diseño del inversor.
P: ¿Qué pasa si mi caja combinadora viene con espacio para montar un RCD?
R: Algunas cajas combinadoras importadas incluyen espacio de montaje universal en riel DIN sin estar diseñadas para mercados o códigos específicos. El hecho de que haya espacio físico no significa que deba instalar un RCD. Siga los requisitos del Artículo 690 de NEC (América del Norte) o IEC 62548 (internacional): MCB de CC, fusibles gPV y SPD de CC. Deje el espacio adicional vacío o utilícelo para posiciones de cadena adicionales si su barra colectora lo admite.
P: ¿Cómo sé si mi inversor tiene monitoreo RCMU e ISO?
R: Consulte la hoja de datos o el manual de instalación del inversor. Los inversores modernos conectados a la red de fabricantes de renombre (SMA, Fronius, SolarEdge, Solis, Huawei, etc.) incluyen todas estas características de serie, a menudo enumerándolas en “Seguridad” o “Características de protección”. Busque términos como “Unidad de monitoreo de corriente residual (RCMU)”, “Monitoreo de resistencia de aislamiento”, “Detección de fallas a tierra” o “Monitoreo ISO”. Si no puede encontrar esta información, comuníquese con el fabricante; cualquier inversor vendido después de 2015 para conexión a la red debe tener detección de fallas de CC integrada.
P: Mi inspector local requiere un RCD. ¿Qué les digo?
R: Pregunte específicamente dónde se debe instalar el RCD. Si se refieren al lado de salida de CA entre el inversor y el panel principal, eso es correcto: instale el tipo A o el tipo B según las especificaciones del fabricante del inversor. Si insisten en el RCD del lado de CC, haga referencia amablemente a:
- NEC 690.41 (requiere protección contra fallas a tierra del sistema, que proporciona el RCMU del inversor)
- NEC 690.9 (requiere protección contra sobrecorriente de CC a través de dispositivos con clasificación de CC)
- IEC 62548 Sección 8.2 (requisitos de protección del circuito de CC; no incluye RCD)
- IEC 60364-7-712 Sección 712.413.1.1.1.2 (especifica RCD tipo B para el lado de CA de sistemas no aislados)
Proporcione la documentación técnica del inversor que muestre la detección de fallas RCMU/ISO integrada. La mayoría de los problemas de inspección surgen de la confusión entre los requisitos del lado de CA y del lado de CC.
P: ¿Puedo hacer yo mismo una caja combinadora solar o debo comprarla preensamblada?
R: Si no está seguro acerca de la selección de componentes o los cálculos de dimensionamiento, compre una caja combinadora prediseñada de VIOX Electric. Estos vienen con MCB de CC, portafusibles gPV, SPD y barras colectoras con la clasificación correcta. El bricolaje solo es factible si comprende a fondo los requisitos de NEC 690/IEC 62548 y puede obtener componentes genuinamente clasificados para CC.
Proteja su inversión con la protección de CC adecuada
La conclusión es clara: abandone el pensamiento eléctrico de CA cuando ingrese al mundo de CC de los sistemas fotovoltaicos. Los RCD, ya sean de tipo AC, A, F o incluso B, no tienen cabida en el lado de entrada de CC de las cajas combinadoras solares. No pueden detectar las fallas que importan, se cegarán a las fallas posteriores y no pueden interrumpir de forma segura los arcos de CC.
La estrategia de protección correcta sigue la trinidad de CC:
- MCB con clasificación de CC para protección contra sobrecorriente y cortocircuito
- Fusibles con clasificación gPV para protección contra corriente inversa a nivel de cadena
- DC SPD para protección contra rayos y sobretensiones
El monitoreo de fugas y fallas de aislamiento se realiza dentro del inversor a través de sistemas RCMU e ISO diseñados específicamente para la detección de fallas de CC. En el lado de salida de CA, y solo allí, instale el RCD tipo A o tipo B apropiado según las especificaciones del fabricante del inversor.
VIOX Electric fabrica líneas completas de cajas combinadoras fotovoltaicas, MCB con clasificación de CC, fusibles gPV y SPD de CC diseñados para cumplir con los estándares NEC e IEC. Nuestras cajas combinadoras preconfiguradas eliminan las conjeturas en la selección y el dimensionamiento de los componentes. Para obtener soporte técnico, cálculos de dimensionamiento u hojas de datos de productos, visite VIOX.com o póngase en contacto con nuestros especialistas en protección solar. No permita que las suposiciones de CA comprometan su seguridad de CC.
