Fallas del campo fotovoltaico: tierra, arco y conectores

Respuesta corta

Las fallas del campo fotovoltaico se concentran en pocos puntos: el aislamiento de cables y conectores, que produce fallas a tierra en corriente continua y alarmas de aislamiento del inversor; los conectores con resistencia alta, origen de calentamiento y de arcos serie; los diodos de bypass; las celdas dañadas que forman puntos calientes; y la degradación por potencial inducido. Cada una deja una huella distinta en las alarmas del inversor, en la producción por string, en la curva I-V y en la termografía.

Síntoma

La planta produce menos de lo esperado, el inversor no arranca en la mañana o se desconecta con alarmas de aislamiento, de corriente residual o de arco, o la termografía muestra puntos calientes. El problema está en el lado de corriente continua: módulos, conectores, cables, cajas de strings y la entrada del inversor.

Si la desconexión del inversor coincide con eventos de la red (tensión, frecuencia, huecos) el diagnóstico es otro y está en el inversor se desconecta de la red.

Causas posibles, de la más a la menos probable

Causa	Por qué ocurre	Qué la delata
Aislamiento bajo de cable o conector	Cubierta dañada en el montaje, roce con la estructura, conector con agua	Alarma de aislamiento del inversor, sobre todo al amanecer o tras lluvia
Conector con resistencia alta	Crimpado deficiente, conectores de fabricantes distintos, falta de apriete	Conector caliente en termografía, pendiente pronunciada cerca de Voc en la curva I-V
String abierto	Fusible abierto, conector suelto, cable cortado	String sin corriente en el monitoreo; string entero más caliente en termografía
Diodo de bypass en falla	Diodo en cortocircuito o en circuito abierto por sobrecalentamiento o sobretensión	Voc del string menor en una fracción de módulo; un tercio de módulo caliente
Celda dañada o punto caliente	Microfisuras, golpes, suciedad localizada, sombra permanente	Celda caliente en termografía, escalón en la curva I-V
Degradación por potencial inducido	Tensión alta entre celdas y marco puesto a tierra, con humedad y temperatura	Pérdida de potencia progresiva, peor en un extremo del string; patrón en mosaico en termografía
Arco serie	Conector o unión que se abre bajo corriente, contacto intermitente	Alarma de detección de arco si el inversor la tiene; conector quemado
Falla a tierra franca	Conductor en contacto con la estructura o dos defectos de aislamiento a la vez	Disparo de la protección de falla a tierra del inversor; posible daño visible

Qué revisar primero

Alarmas del inversor con hora y fecha. Aislamiento, corriente residual y arco son señales distintas: no se diagnostican igual.
Producción por string o por entrada MPPT en el monitoreo. Una entrada que produce menos que sus iguales, con la misma orientación, ubica el problema.
Relación con la humedad y la hora. Lo que aparece al amanecer y se va con el sol suele ser aislamiento.
Inspección visual de conectores, cajas de strings y pasos de cables por bordes metálicos.
Registros de la puesta en servicio: Voc, corriente y aislamiento por string de la recepción, para comparar.

Primera clasificación de una falla del campo

¿El inversor reporta aislamiento bajo o corriente residual?
- Sí¿Aparece solo con humedad o al amanecer?
  - SíDefecto de aislamiento que se manifiesta con agua: mida string por string con el campo húmedo
  - NoBusque el string con aislamiento bajo permanente: cable o conector dañado
- No¿Un string o una entrada produce menos que sus iguales?
  - SíMida Voc y corriente de ese string y trace su curva I-V
  - NoTermografía del campo para pérdidas repartidas: celdas, diodos, PID

Cómo se confirma

Resistencia de aislamiento por strings, para ubicar el que baja el valor. Es una prueba de categoría 1 de IEC 62446-1; el método propio del campo está en resistencia de aislamiento en un generador fotovoltaico.
Voc y corriente por string, comparadas con las de strings iguales a la misma irradiancia y temperatura.
Curva I-V, que separa una resistencia serie alta (conectores) de un desajuste entre módulos (celdas, diodos, sombras).
Termografía, que ubica conectores calientes, diodos conduciendo y celdas dañadas. El método para módulos lo define IEC TS 62446-3, que explica la guía de termografía de módulos fotovoltaicos; para cajas, inversores y tableros vale el criterio de la termografía infrarroja de subestaciones y tableros.
Ensayos de laboratorio de módulos sospechosos, como la electroluminiscencia o los ensayos de PID de IEC TS 62804-1, cuando hay que reclamar una garantía.

El conjunto de estas pruebas en la puesta en servicio está en IEC 62446-1: pruebas y documentación de sistemas FV.

Cómo evitar que se repita

Conectores compatibles: el mismo fabricante y modelo en ambos lados de cada unión, crimpados con la herramienta indicada. Mezclar conectores «compatibles» de marcas distintas es una causa clásica de calentamiento. La norma y la selección de cables y conectores se tratan en cable solar y conectores MC4.
Rutas de cable protegidas contra bordes, radiación y roedores, con fijaciones que no corten la cubierta.
Cajas de strings con prensaestopas adecuados, drenaje y fusibles del valor de diseño.
Diseño contra PID: la elección del módulo, del esquema de puesta a tierra del generador y de los equipos anti-PID se define en el diseño. La edición 2023 de IEC 62548-1 incorporó un anexo sobre equipos anti-PID, entre otros temas.
Protección contra arco en continua: en sistemas en edificios, el NEC exige en su artículo 690 protección contra arco serie en corriente continua para ciertos sistemas. Si aplica a su proyecto en Colombia lo define el diseño con la NTC 2050 y el RETIE.
Línea base de la recepción: Voc, corriente, aislamiento y curvas I-V por string guardadas para comparar en cada mantenimiento.

Qué no hacer

No abrir conectores bajo carga. Un conector de continua abierto con corriente forma un arco; primero se abre la carga con el seccionador previsto.
No cortocircuitar un string con un conductor improvisado para medir o para «descargar»: al retirarlo se forma un arco.
No asumir que el campo está desenergizado de noche sin verificarlo: con luz muy baja, al amanecer o con reflectores, los módulos ya producen tensión, y los condensadores del inversor pueden conservar carga. El apagado rápido de los conductores del campo se trata en apagado rápido (rapid shutdown) en sistemas FV.
No cambiar módulos por una sola imagen térmica: confirme con medida y descarte la sombra o el reflejo.
No ignorar una alarma de aislamiento intermitente.

Cuándo llamarnos

Cuando la falla afecta la conexión con la red, por ejemplo un disparo del relé de conexión o desconexiones repetidas de toda la planta, le cotizamos el análisis del disparo con los registros del relé y de los inversores. Para la parte eléctrica de media y alta tensión de la planta, nuestro equipo hace la puesta en servicio de plantas solares: centros de transformación, red colectora, subestación elevadora y protecciones de conexión. Las pruebas del campo en corriente continua las coordinamos con el contratista del campo.

Guías relacionadas

Referencias

IEC 62548-1:2023, Photovoltaic (PV) arrays – Part 1: Design requirements.
IEC TS 62804-1:2025, Photovoltaic (PV) modules – Test methods for the detection of potential-induced degradation – Part 1: Crystalline silicon.
IEC 62446-1:2016+AMD1:2018, documentación, pruebas de puesta en servicio e inspección de sistemas conectados a la red.
IEC TS 62446-3:2017, termografía infrarroja exterior de módulos y plantas fotovoltaicas.
NFPA 70, National Electrical Code, artículo 690, como referencia.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un arco en corriente continua es más peligroso que uno en alterna?

Porque la corriente continua no pasa por cero. En alterna el arco tiende a extinguirse en cada paso por cero de la corriente; en continua se mantiene mientras la fuente lo alimente, y un string con sol es una fuente que no se puede apagar desde la caja. Un conector flojo puede sostener un arco serie que calienta y termina en incendio.

¿Qué es la degradación por potencial inducido (PID)?

Es una pérdida de potencia de los módulos por la tensión alta entre sus celdas y el marco puesto a tierra, que favorece corrientes de fuga a través del encapsulado y el vidrio. Afecta más a los módulos de los extremos del string con mayor tensión respecto a tierra. IEC TS 62804-1 define los métodos de ensayo para evaluar la sensibilidad de módulos de silicio cristalino a este fenómeno.

¿Una alarma de aislamiento que se va sola se puede ignorar?

No. Si aparece con humedad y desaparece al secarse el campo, el defecto sigue ahí: un cable con la cubierta dañada o un conector con agua. Con el tiempo empeora y puede terminar en una falla a tierra franca o, si coincide con un segundo defecto, en un arco. Hay que ubicarlo midiendo por strings.