Evaluación crítica del procedimiento de diseño de sistemas de puesta a tierra en plantas fotovoltaicas con mallas múltiples

Abstract

incremento sostenido de la generación solar en Chile ha impulsado la construcción de plantas fotovoltaicas de gran escala, junto con sus respectivas subestaciones y sistemas de almacenamiento, configurando instalaciones en las que coexisten múltiples mallas de puesta a tierra. Bajo estas condiciones, la adecuada disipación de las corrientes de falla y el control de los potenciales en superficie se vuelven aspectos críticos para garantizar la seguridad de las personas y la continuidad operacional. En este contexto, la presente memoria evalúa el comportamiento de un sistema compuesto por tres subsistemas eléctricos —una planta fotovoltaica, una subestación elevadora y un sistema de almacenamiento en baterías (BESS)—, analizando su desempeño tanto en condición independiente como interconectada, mediante la modelación del sistema de potencia, simulaciones electromagnéticas y estudios de tensiones de seguridad conforme a IEEE Std 80 e IEEE Std 81. El estudio integra mediciones de resistividad de terreno, modelación multicapa y un análisis detallado de las corrientes de falla obtenidas a partir de un equivalente de red. Cada malla es evaluada bajo escenarios representativos de falla a tierra, lo que permite determinar los niveles de elevación del potencial de tierra (GPR), los valores máximos de tensión de paso y de contacto, así como la delimitación de zonas seguras. Los resultados muestran que, al operar las mallas de manera aislada, algunas zonas del complejo presentan tensiones que superan los límites admisibles establecidos por la normativa. En contraste, la interconexión de los subsistemas reduce de forma significativa la resistencia equivalente de puesta a tierra y, con ello, los niveles de GPR y las tensiones de superficie, alcanzando reducciones superiores al 90 % en los escenarios más exigentes. Esta disminución evidencia una redistribución más eficiente de la corriente de falla y una mayor uniformidad en el gradiente de potencial. Finalmente, el análisis comparativo confirma que la interconexión de mallas constituye la opción más segura y robusta para complejos fotovoltaicos de gran extensión. Asimismo, se establecen recomendaciones técnicas orientadas a fortalecer la equipotencialización del sistema, incluyendo la interconexión mediante conductores de cobre 4/0 AWG y la instalación de electrodos adicionales entre subsistemas. Estas medidas permiten mejorar la capacidad de disipación de las corrientes de falla, mitigar zonas críticas y asegurar el cumplimiento normativo bajo condiciones de falla severas, contribuyendo a la confiabilidad y seguridad operacional del conjunto de instalaciones.