Puesta a tierra de una planta solar y de sus estaciones

Respuesta corta

La puesta a tierra de una planta solar reúne tres sistemas que terminan unidos: la del campo fotovoltaico (estructuras y marcos de módulos), la malla de cada estación de transformación y la malla de la subestación. Su primer objetivo es que una falla a tierra en media tensión no produzca tensiones de paso y de contacto peligrosas en ninguna parte de la planta. IEEE 2778-2020 extiende a las plantas solares de 5 MW o más los métodos de IEEE 80 para subestaciones. La referencia a tierra de la red colectora es un asunto distinto, que se resuelve en la subestación.

Qué se pone a tierra en una planta solar

Una planta solar de gran escala ocupa decenas o cientos de hectáreas, y su puesta a tierra se arma con tres partes:

El campo fotovoltaico: estructuras de soporte, marcos de módulos, bandejas y envolventes de los equipos de corriente continua y de los inversores string. Su función es la unión equipotencial, para que ninguna parte metálica accesible quede a un potencial distinto del de sus vecinas.
La malla de cada estación de transformación: bajo la estación y a su alrededor, donde hay media tensión y donde una falla a tierra produce la mayor elevación de potencial.
La malla de la subestación colectora o elevadora, que se diseña como la de cualquier subestación; vea malla de puesta a tierra.

Las tres se unen en un solo sistema. La unión se hace por las pantallas de los cables de media tensión y, según el diseño, por conductores de tierra tendidos en las zanjas de la red colectora.

Hay que distinguir dos cosas que a menudo se mezclan: la puesta a tierra de protección, que es la de esta guía, y la referencia a tierra del sistema, es decir, cómo se aterriza el neutro de la red colectora. Esta última se resuelve en la subestación con un transformador de puesta a tierra o con la estrella aterrizada del transformador principal, a veces a través de una resistencia de neutro.

Normas aplicables

IEEE 2778-2020, IEEE Guide for Solar Power Plant Grounding for Personnel Protection. Trata el diseño y el análisis de la puesta a tierra para la protección de las personas en plantas solares sobre el terreno, de propiedad de una empresa de servicio público o de escala de servicio público, de 5 MW o más, a frecuencia industrial de 50 o 60 Hz. Amplía a la planta los métodos de IEEE 80. No cubre directamente las plantas pequeñas sobre cubierta, la malla de la subestación de conexión ni la protección contra rayos. IEEE tiene en curso un proyecto de revisión.
IEEE 80, guía de seguridad en la puesta a tierra de subestaciones de corriente alterna: es la base del cálculo de tensiones de paso y de contacto tolerables, y se aplica a la subestación de la planta.
IEC 62548-1:2023, requisitos de diseño de arreglos fotovoltaicos, que incluye las disposiciones de puesta a tierra del arreglo, y su enmienda de 2025.
RETIE, que en Colombia exige el sistema de puesta a tierra de la instalación y sus valores de seguridad.

La estación de transformación: el punto crítico

Cuando ocurre una falla a tierra en la media tensión de una estación, por ejemplo en la celda o en el transformador, la corriente la alimenta la red a través de la subestación y del circuito colector. Parte de esa corriente vuelve a la fuente por las pantallas de los cables y los conductores de tierra; el resto entra al suelo por la malla de la estación y eleva su potencial. Esa elevación de potencial de tierra es la que puede producir tensiones de paso y de contacto peligrosas en las puertas de la estación, en las estructuras del campo cercanas y en los equipos que el personal toca.

Por eso la malla de la estación se diseña con los mismos criterios que la de una subestación pequeña: geometría bajo y alrededor de la estación, unión de la envolvente y de las celdas, capa superficial cuando hace falta y comprobación de paso y contacto con la corriente de falla que realmente llega a esa estación. Las definiciones y los límites están en tensión de paso y contacto.

Unión de las mallas y tensiones transferidas

Unir todas las mallas reduce la resistencia total de la planta y reparte la corriente de falla. También extiende el potencial de una falla hacia zonas lejanas. Los caminos que más se revisan son:

Cables metálicos que salen de la planta o que unen zonas a potenciales distintos: comunicaciones y servicios auxiliares. Por eso las comunicaciones entre estaciones y hacia la subestación suelen ir por fibra óptica.
Cercas perimetrales, que pueden quedar a un potencial distinto del terreno exterior si se unen o no a la malla; su tratamiento se define en el diseño.
Tuberías y estructuras de terceros que atraviesan la planta o pasan junto a ella.

El diagnóstico de mediciones altas en una malla existente se explica en tensiones de paso y contacto altas en la malla; el método de medición es el de la prueba de resistencia de puesta a tierra.

El campo fotovoltaico y los inversores

En el campo, el objetivo es la unión equipotencial: las estructuras y los marcos de los módulos se conectan entre sí y a la red de tierra, según las disposiciones de IEC 62548-1 y lo que pida el fabricante de los módulos y de la estructura. La puesta a tierra funcional del lado de corriente continua, si existe, depende del inversor: muchos inversores string no tienen transformador y supervisan la resistencia de aislamiento del arreglo y la corriente residual en lugar de aterrizar un polo. Las alarmas de aislamiento que aparecen en las fichas de los inversores suelen apuntar a humedad, cableado o uniones de tierra en el campo.

Los descargadores de sobretensión de corriente continua y alterna de los inversores y de la estación se conectan a esta misma red de tierra. La protección contra rayos se diseña aparte, con el apantallamiento contra descargas atmosféricas.

Qué se mide y cuándo

Mediciones de la puesta a tierra de una planta solar

01Antes del diseñoResistividad del suelo por zonas de la planta, con el método de Wenner
02Durante la construcciónContinuidad de las uniones de estructuras, estaciones y pantallas de cable
03Antes de energizarResistencia de puesta a tierra de la subestación y de mallas representativas, y continuidad entre mallas
04Puesta en servicio y mantenimientoTensiones de paso y de contacto en los puntos críticos y revisión de conexiones

En una planta, medir la resistencia de toda la malla unida exige distancias de electrodos de prueba muy grandes, porque el sistema es extenso. El método y sus límites están en prueba de resistencia de puesta a tierra. Para una estimación previa de varillas, conductores y mallas a partir de la resistividad, puede usar nuestra herramienta gratuita de resistencia de puesta a tierra; el diseño definitivo de una planta necesita el estudio completo. Las mediciones de paso y contacto de la estación forman parte de la puesta en servicio de un skid solar.

Le ayudamos con su puesta a tierra

Nuestro equipo hace el diseño de la puesta a tierra de plantas solares: modelo de suelo a partir de la resistividad, malla de las estaciones y de la subestación, unión entre mallas, tensiones de paso y de contacto y tratamiento de las tensiones transferidas, según IEEE 80, IEEE 2778 y el RETIE. Este trabajo de ingeniería lo hacemos a distancia. Conozca el servicio de ingeniería primaria o escríbanos con el área de la planta y los datos de resistividad que tenga.

Guías relacionadas

Referencias

IEEE 2778-2020, IEEE Guide for Solar Power Plant Grounding for Personnel Protection.
IEEE 80, IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding.
IEC 62548-1:2023, Photovoltaic (PV) arrays – Part 1: Design requirements, y su enmienda 1 de 2025.
RETIE, Resolución 40117 de 2024 del Ministerio de Minas y Energía, y sus modificaciones.
Huawei, especificaciones técnicas del inversor y de la Smart Transformer Station (descargadores tipo I+II en baja tensión).

Preguntas frecuentes

¿Qué norma se usa para diseñar la puesta a tierra de una planta solar?

Para la seguridad de las personas en plantas solares sobre el terreno de 5 MW o más, IEEE 2778-2020, que amplía a la planta los métodos de IEEE 80 para subestaciones. La subestación de la planta se diseña con IEEE 80, las disposiciones de puesta a tierra del arreglo fotovoltaico están en IEC 62548-1 y en Colombia rige además el RETIE.

¿Por qué se unen las mallas de las estaciones con la de la subestación?

Porque así toda la planta queda como un solo sistema equipotencial, de menor resistencia total, y la corriente de una falla a tierra encuentra un camino de retorno por las pantallas de los cables y los conductores de tierra. A cambio, una falla en una estación eleva el potencial de una zona amplia, y eso se verifica en el diseño con el cálculo de paso y contacto.

¿La puesta a tierra de la planta incluye la protección contra rayos?

No directamente. IEEE 2778-2020 excluye la protección contra descargas atmosféricas, que se diseña aparte con su propio análisis de riesgo. Ambas comparten la malla: los bajantes de los pararrayos y los descargadores se conectan a la misma puesta a tierra.