Análisis de Vulnerabilidad en Instalaciones de Paneles Solares

La adopción de la energía solar mediante la instalación de paneles fotovoltaicos es una decisión cada vez más popular, tanto por sus beneficios económicos como por su impacto ambiental positivo. Sin embargo, como cualquier obra de ingeniería o mejora en edificios, la incorporación de estos sistemas implica una serie de riesgos inherentes que deben ser cuidadosamente evaluados y gestionados. Estar informado sobre estos riesgos y cómo evitarlos es crucial para garantizar la seguridad del personal, la eficiencia del sistema y la viabilidad a largo plazo de la inversión.

Riesgos Asociados a la Instalación de Sistemas Fotovoltaicos

Los ingenieros y operarios que llevan a cabo proyectos de instalación de paneles solares realizan diversas tareas que entrañan peligro de accidentes y consecuencias para su salud. Estos riesgos están asociados a distintos factores y ambientes, tales como:

• Trabajos en terrazas, techos y cubiertas.
• Exposición a la intemperie.
• Ejecución de conexiones eléctricas.
• Manipulación de componentes pesados y herramientas especializadas.

Objetivos de un Plan de Seguridad y Salud

El objetivo fundamental de un plan de seguridad y salud en estas instalaciones es definir un marco de control y gestión respecto al personal, las actividades, materiales y herramientas de la compañía en el transcurso de la realización de un proyecto. Esto también aplicará a las actividades de operación y mantenimiento posteriores a la instalación del sistema. Más concretamente, el propósito de este documento es prevenir los riesgos propios de estas labores, identificar las actuaciones, procesos y medios relacionados con la prevención de accidentes en el trabajo y las enfermedades profesionales, así como los riesgos potenciales inevitables.

Este documento compromete a todas las partes involucradas con la instalación, garantizando la integridad de los trabajadores y de las instalaciones donde se llevan a cabo los trabajos, ya sean comunidades de vecinos, empresas o viviendas particulares.

Componentes Básicos de una Instalación Fotovoltaica y Herramientas

Para comprender los riesgos implícitos en la instalación de un sistema de autoconsumo fotovoltaico, es pertinente recordar los componentes básicos que integran una infraestructura de esta naturaleza, así como las herramientas y maquinarias usadas normalmente en la ejecución de un proyecto fotovoltaico.

Una instalación fotovoltaica está compuesta por múltiples componentes que hacen posible su óptimo funcionamiento:

• Paneles fotovoltaicos: El elemento esencial del sistema, incluyendo los cables eléctricos que los unen y las estructuras de soporte y fijación. Son los que transforman la radiación solar en electricidad.
• Optimizadores y reguladores de carga.
• Inversores: Dispositivo que convierte la corriente continua (CC) generada por el campo fotovoltaico o la suministrada por las baterías, en corriente alterna (CA).
• Baterías: Acumuladores opcionales que ofrecen una gran ventaja, independientemente de si el sistema está conectado o no a la red eléctrica convencional.
• Soportes: La estructura que soporta los paneles solares es uno de los elementos más importantes. Cumple una doble función: sujeta los paneles a una superficie y proporciona la inclinación adecuada para maximizar la captación de energía. Es esencial considerar factores como el tipo de superficie y las condiciones climáticas.
• Equipos de seguridad y cableado.

Marco Normativo y Evaluación de Riesgos

Existe un marco normativo que establece el deber de elaborar un plan de seguridad y salud por parte de las empresas instaladoras para sus proyectos. En España, la Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de prevención de riesgos laborales, transpone la Directiva 89/391/CEE, que trata la aplicación de medidas para promover la mejora de la seguridad y la salud de los empleados en su sitio de trabajo.

La prevención de riesgos laborales debe integrarse en el sistema general de gestión de la empresa, tanto en el conjunto de sus actividades como en todos los niveles jerárquicos, a través de la implantación y aplicación de un plan de prevención de riesgos laborales. El empresario debe realizar una evaluación inicial de los riesgos para la seguridad y salud de los trabajadores, considerando la naturaleza de la actividad, las características de los puestos de trabajo y de los trabajadores. Esta evaluación también debe realizarse al elegir equipos de trabajo, sustancias químicas y acondicionar los lugares de trabajo, teniendo en cuenta normativas sobre riesgos específicos y actividades de especial peligrosidad.

Planificación y Cronograma

La descripción cronológica de las etapas en las que se ejecutará el proyecto es esencial y debe ser parte de la lógica planificación. Este cronograma permite a la empresa de ingeniería tomar las medidas específicas para cada actividad.

Riesgos Específicos y Medidas de Prevención

A continuación, se enumeran una serie de riesgos asociados con la instalación de los paneles solares y los demás componentes de un sistema de autoconsumo fotovoltaico, y cómo minimizarlos de manera sencilla. Los riesgos generales afectan a todo el equipo de operarios e ingenieros, independientemente de su función.

1. Mal Diseño e Instalación Defectuosa

Un mal diseño puede generar pérdidas de eficiencia, mientras que una instalación incorrecta puede dañar los equipos o poner en riesgo a las personas.

• ¿Cómo evitarlo?
• Contratar empresas certificadas que cumplan con las normas de seguridad para paneles solares.
• Asegurarse de que los técnicos realicen inspecciones detalladas antes de la instalación.

2. Sobrecarga del Sistema Eléctrico

La integración de paneles solares en el sistema eléctrico requiere un análisis previo. Un cálculo incorrecto puede sobrecargar circuitos y provocar cortes o incendios.

• ¿Cómo prevenirlo?
• Optar por profesionales que diseñen el sistema según las necesidades energéticas.
• Realizar mantenimientos periódicos para verificar el buen estado de los componentes.

3. Daños por Condiciones Climáticas Extremas

Tormentas, granizo o vientos fuertes pueden afectar los paneles. Aunque están diseñados para resistir, no están exentos de sufrir daños.

• ¿Cómo actuar?
• Instalar estructuras que protejan los paneles de impactos severos.
• Considerar un seguro para equipos fotovoltaicos.

4. Peligros Eléctricos Comunes

En las instalaciones fotovoltaicas, la corriente puede no estar limitada por sistemas electrónicos, lo que tiene implicaciones en cuanto a averías de puesta a tierra ocultas y el tamaño de los cables, exigiendo un apagado rápido. Las medidas de control y las prácticas recomendadas para mitigar los riesgos varían cuando se trabaja con instalaciones fotovoltaicas.

Peligro 1: Descarga o Electrocución por Conductores con Tensión

Al igual que con otros sistemas de generación de energía eléctrica, los sistemas fotovoltaicos presentan el riesgo de descarga y electrocución. Una corriente de tan solo 75 mA a través del corazón puede ser letal. Las descargas eléctricas suelen estar causadas por un cortocircuito resultante de cables y conexiones corroídos, cables sueltos y conexiones a tierra inadecuadas. Los principales lugares a la hora de buscar estas condiciones en un sistema fotovoltaico se encuentran en la caja combinadora, los conductores del circuito de salida y de la fuente fotovoltaica, y el conductor de puesta a tierra del equipo.

A fin de reducir el riesgo de descarga eléctrica para los técnicos y el personal de emergencias, es necesaria una forma de desconectar esas cadenas durante un cortocircuito o un corte de corriente. La Sección 690.12 del Código Eléctrico Nacional (NEC) de 2017 requiere el "apagado rápido" de los sistemas fotovoltaicos tanto dentro como fuera de los límites de la matriz fotovoltaica. A partir de 2019, el NEC hizo estos requisitos más estrictos al exigir que:

• Los módulos y las piezas conductoras expuestas dentro de los límites de la matriz fotovoltaica se deben reducir a 80 V en 30 segundos.
• Los conductores situados fuera de los límites de la matriz deben limitarse a 30 V en 30 segundos.
• Los dispositivos de apagado rápido deben estar situados en la desconexión del servicio o debe haber un interruptor de apagado rápido especial.

Existe una excepción para los sistemas que se controlan mediante equipos electrónicos de potencia a nivel de módulo (microinversores y optimizadores de potencia) que reducen la tensión. Además, muchas regiones de EE.UU. exigen que las matrices fotovoltaicas de los tejados tengan retranqueos que permitan a los bomberos acceder al sistema, por ejemplo, un mínimo de 90 cm de la cresta del tejado según el Código de Incendios Residenciales de California.

Peligro 2: Arcos Eléctricos que Generan Incendios

Como en cualquier sistema eléctrico, el fuego siempre es un peligro potencial. Una de las causas más comunes son los fallos de arco eléctrico, que son descargas eléctricas de alta potencia entre dos o más conductores. Para proteger contra fallos de arco, se debe instalar una toma de interruptor de circuito de fallo de arco (AFCI) o un disyuntor AFCI. Los AFCI detectan corrientes de arco peligrosas de bajo nivel y apagan el circuito o la toma para reducir las posibilidades de que el fallo de arco produzca un incendio eléctrico.

La Sección 690.11 de NEC establece que los sistemas fotovoltaicos que funcionan a 80 V CC o más entre dos conductores cualesquiera estén protegidos por un AFCI fotovoltaico indicado o un componente de sistema equivalente. El sistema de protección debe ser capaz de detectar fallos de arco resultantes de un fallo en la continuidad prevista de un conductor, módulo de conexión u otro componente en los circuitos de CC del sistema fotovoltaico.

Peligro 3: Arco Eléctrico que Provoca Explosiones

Las matrices fotovoltaicas a gran escala con niveles medios y altos de tensión son susceptibles a arcos eléctricos, especialmente al comprobar fallos en las cajas combinadoras bajo tensión o al verificar transformadores y conjuntos de interruptores de media y alta tensión. Un arco eléctrico emite gases calientes y energía radiante concentrada que pueden alcanzar temperaturas extremas (hasta 19.500 °C).

El arco eléctrico es un problema en sistemas superiores a 400 V, por lo que tanto los inversores residenciales (normalmente hasta 500 V) como los inversores a gran escala (hasta 1500 V) están en riesgo. La Norma 70E de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) exige que se realice un análisis de riesgos de arco eléctrico y que se utilice equipo de protección individual (EPI) para sistemas de CC superiores a 100 V.

Medidas de Control y Mitigación

Mitigación de la Sección de CA y de CC

La mitigación de arcos eléctricos en sistemas fotovoltaicos se divide entre CC (antes del inversor) y CA (después del inversor). La mitigación del lado de CC para matrices solares de gran tamaño (100 kW o más) es especialmente importante en la caja combinadora. Para reducir el potencial de arco eléctrico, los sistemas a gran escala pueden utilizar varios inversores de cadena que pueden conectar varias cadenas en paralelo, en lugar de utilizar uno o dos inversores centrales grandes que requieren cajas combinadoras.

La mitigación del lado de CA incluye un conjunto de interruptores resistente a arcos, que redirige la energía del arco eléctrico a través de la parte superior de la carcasa, lejos del personal y del equipo.

Equipo de Protección Personal (EPP) y Medidas de Seguridad en el Trabajo

Los riesgos generales afectan a todo el equipo de operarios e ingenieros que trabajan en el montaje de la instalación, independientemente de la función concreta que tengan. Sin excepción, el montaje de aparatos eléctricos siempre estará a cargo de personal cualificado y experimentado.

Medidas de Seguridad Generales:

• Líneas de vida: Es fundamental instalar y proveer líneas de vida. Cada operador que trabaje en techos y cubiertas debe contar con su respectiva línea de vida.
• Acceso a sitios altos: Deben disponerse escaleras de mano tipo tijera, con cintas antideslizantes en los escalones y cadena limitadora de la abertura.
• Herramientas aislantes: Es obligatorio emplear herramientas protegidas con material aislante resistente a eventuales contactos eléctricos.
• Protocolos de pruebas: Incluso para las pruebas de mantenimiento, es preciso contar con un protocolo dentro del plan de seguridad y salud. Las pruebas de funcionamiento de la instalación eléctrica serán anunciadas previamente al personal de la obra y a los propietarios.
• Revisión previa: Ha de efectuarse una revisión detallada de las conexiones de mecanismos, protecciones y uniones de todos los cuadros de protección para instalaciones solares y equipos. También es necesario comprobar la existencia de avisos, perchas de maniobra, extintores de polvo seco y botiquín de primeros auxilios.

Indumentaria para Protección Personal:

Las medidas están centradas en el empleo de la indumentaria para protección personal por parte de los ingenieros y operarios.

• Casco: De uso obligatorio, homologado según la Norma Técnica Reglamentaria del Ministerio del Trabajo (MT) 1. Debe tener clasificación "N" para trabajos con riesgo eléctrico, con exposición a tensiones iguales o menores a 1.000 V, y su peso no debe superar los 450 gramos.
• Calzado de seguridad: Obligatorio, homologado de acuerdo con la Norma Técnica Reglamentaria MT 5.
• Guantes: Para evitar lesiones y afecciones en las manos (heridas, raspones, picaduras, dermatosis, etc.), los trabajadores llevarán guantes adecuados.
• Cinturones de seguridad: Obligatorio para actividades en sitios altos con riesgo de caídas, homologados según las Normas Técnicas Reglamentarias del Ministerio del Trabajo: 13, 21 y 22.
• Dispositivos contra caídas: Su uso es indispensable para operaciones de elevación y descenso.
• Protectores auditivos: Los operarios usarán protectores auditivos en áreas de trabajo con ruidos superiores a 80 decibelios.
• Protectores de la vista: Para proteger la vista de partículas, polvo, humo, deslumbramientos, radiaciones y salpicaduras de líquidos, los trabajadores dispondrán de gafas de seguridad, homologadas por la NTR-MT 16.

Elección del Equipo de Medición Adecuado

La protección de los trabajadores y del sistema fotovoltaico frente a riesgos eléctricos requiere el cumplimiento de prácticas de trabajo seguras y la garantía de que el equipo está aprobado para soportar estos riesgos potenciales. Esto significa que todos los multímetros, cables de prueba y fusibles deben estar aprobados para la aplicación en la que se esté trabajando.

• Equipo adecuado para CAT: Elegir un instrumento con la categoría de seguridad (CAT) y el nivel de tensión adecuados para su aplicación. El multímetro debe ser capaz de soportar niveles de tensión medios y picos de tensión altos y transitorios. Por ejemplo, la pinza amperimétrica de verdadero valor eficaz Fluke 376 FC (CAT IV 600 V y CAT III 1000 V) es adecuada para sistemas fotovoltaicos pequeños, medianos y muchos a gran escala.
• Cables de prueba de alta calidad: Seleccionar cables de prueba con una categoría CAT que coincida o supere la del multímetro digital.
• Sustitución de fusibles de alta energía: Sustituir siempre los fusibles de alta energía por piezas de la misma calidad y corriente, ya que están diseñados para mantener la energía generada por un cortocircuito eléctrico dentro de su carcasa.
• Sondas y accesorios para sondas: Utilizar sondas retráctiles, cubiertas de punta de sonda o sondas con puntas más cortas para evitar el contacto accidental entre metales.
• Equipo de Protección Individual (EPI): Llevar el EPI adecuado, incluyendo ropa resistente a arcos eléctricos, guantes, viseras o gafas de seguridad, protección auditiva y calzado de cuero, según sea necesario para la tensión con la que se esté trabajando. La Tabla 130.7(C)(15)(c) de la Norma 2018 NFPA 70E identifica una lista completa de categorías de EPI y la ropa adecuada resistente a arcos eléctricos para cada categoría.

Es fundamental seguir todos los reglamentos y normativas de seguridad pertinentes, las instrucciones del fabricante y los procedimientos de seguridad de la empresa al realizar tareas de comprobación o mantenimiento en equipos eléctricos.

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