Fusibles y disyuntores solares: dimensionar CC y CA

Cada informe de investigación de incendios solares cuenta una historia parecida: una cadena de paneles realimentando una falla, un conector formando arco durante horas y ningún dispositivo de protección que interrumpa la corriente. Solar Energy UK reportó 38 incendios fotovoltaicos durante 2023–2024 en sistemas domésticos, con aproximadamente la mitad rastreados a fallas del lado CC que deberían haber disparado un fusible y no lo hicieron.

Los fusibles y disyuntores no son accesorios opcionales. Son el único componente entre una corriente de falla y un incendio en el tejado. Elegir el tipo correcto, dimensionarlo bien e instalarlo en el lado correcto del sistema (CC o CA) es lo que hace que una pequeña falla siga siendo pequeña en lugar de convertirse en un problema estructural.

El mismo cable transporta corriente en ambos sentidos en CA y en un solo sentido en CC. Esa diferencia lo cambia todo en el funcionamiento de un dispositivo de protección. Un fusible doméstico estándar apaga sin problemas un arco de 230 V CA 100 veces por segundo (porque la corriente cruza el cero en cada semiciclo), pero ese mismo fusible en una cadena de 600 V CC puede mantener un arco indefinidamente. El arco sigue ardiendo hasta que algo se funde.

Los fusibles CC de cadena protegen cada cadena en paralelo de recibir corriente de falla desde las otras cadenas. Una sola cadena sin otras en paralelo no puede realimentarse a sí misma, por lo que no necesita fusible. En cuanto tienes tres o más cadenas en paralelo —o dos cadenas cuya Isc combinada supere el Maximum Series Fuse del panel— los fusibles pasan a ser obligatorios.

La IEC 62548:2023 te da un límite inferior y un límite superior para la intensidad nominal del fusible. El inferior evita disparos intempestivos con Isc caliente; el superior impide que el panel se dañe antes de que el fusible abra.

Imod_max_OCPR es el campo de la ficha técnica del panel etiquetado como "Maximum Series Fuse" o "Maximum Overcurrent Protection Rating" — es el fusible más grande que las series de células dentro del panel pueden soportar. Los valores típicos son 20 A, 25 A o 30 A. La NEC 690.9 en EE. UU. usa una única regla de 1,56 × Isc (1,25 por servicio continuo × 1,25 por condiciones exteriores), que siempre cae dentro de la banda IEC.

En el lado CA no proteges frente a corriente de retorno — aíslas el inversor de la red durante una falla y evitas que los cables entre el inversor y el cuadro general se sobrecalienten. La corriente continua que ve el disyuntor es la salida CA nominal del inversor dividida entre la tensión de red.

Redondea al tamaño estándar inmediatamente superior (10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 A en la gama IEC). Un MCB de tipo B o C es la opción habitual; el tipo B dispara más rápido ante cortocircuitos de baja magnitud, el tipo C tolera mejor el breve transitorio de arranque del inversor.

Para sistemas monofásicos de 230 V usados en la mayor parte de Europa, Reino Unido y Ucrania, divide los vatios del inversor entre 230. Para sistemas estadounidenses bifásicos de 240 V, divide entre 240. Para sistemas trifásicos de 400 V, divide entre (√3 × 400) ≈ 693 para obtener la corriente por fase.

La capacidad de corte (a veces escrita como Icu o Icn, medida en kA) te dice la mayor corriente de falla que el dispositivo puede interrumpir sin explotar. Es una especificación separada de la intensidad nominal — un disyuntor de 32 A con 3 kA de capacidad de corte dispara bien ante una sobrecarga de 100 A, pero puede romperse violentamente si un cortocircuito real le hace pasar 8 kA.

Los disyuntores residenciales suelen venir con capacidades de corte de 3 kA, 6 kA o 10 kA. La corriente de cortocircuito prevista (PSCC) en tu cuadro general la marca la impedancia de la red y suele estar entre 1,5 y 6 kA en suministros domésticos — tu distribuidora puede confirmarla. Como valor seguro por defecto, elige Icu de 6 kA para instalaciones residenciales típicas de UK/UE y 10 kA Icu para uso comercial o donde la red sea rígida.

En el lado CC, los fusibles gPV se especifican por su capacidad de interrupción en kA a la tensión nominal CC del dispositivo. Un fusible gPV típico de 1000 V CC tiene 10 kA, muy por encima de cualquier corriente que pueda producir un generador PV residencial, así que la capacidad de corte CC rara vez es el factor limitante — lo es la tensión nominal.

Tres cadenas en paralelo de 12 paneles TOPCon de 450 W (Isc 13.9 A, Imod_max_OCPR 25 A), alimentando un inversor de cadena monofásico de 6 kW a 230 V de red. Dos dispositivos de protección a dimensionar: fusibles CC de cadena y disyuntor CA de salida.

Instalas tres fusibles gPV de 20 A dentro del combinador CC (uno por cadena, en el conductor positivo) y un MCB tipo C de 32 A en la salida CA del inversor antes de que llegue al cuadro general. Un RCD de 30 mA Tipo A se sitúa entre el MCB y el resto del circuito doméstico, salvo que la ficha técnica del inversor exija Tipo B.

Tres marcos normativos dominan las instalaciones PV residenciales en el mundo. Los números cambian un poco entre ellos, pero la lógica de seguridad es idéntica. En España y la UE rige también el REBT (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión) además de la IEC 62548.

Australia y Nueva Zelanda mantienen el requisito más estricto de aislamiento CC (seccionadores en el generador y en el inversor). EE. UU. impone el cumplimiento eléctrico más estricto vía certificación UL, mientras que IEC es la más flexible en topología del sistema. Sea cual sea la que te aplique, la física que hay detrás del dimensionado de fusibles apenas cambia.

Dos herramientas de Solar Stack y un artículo complementario cubren el resto del flujo de diseño de la protección.

1. Usar un fusible gG en el lado CC

   Los fusibles gG están hechos para cuadros de distribución CA y físicamente no pueden extinguir un arco CC por encima de ~24 V. El fusible abre, el arco se mantiene y el portafusibles se funde. Especifica siempre gPV (IEC 60269-6) para cualquier protección CC.

2. Dimensionar el disyuntor por los vatios del inversor en lugar de por la corriente CA

   Un inversor de "6 kW" no necesita un disyuntor de 6 A — necesita uno dimensionado a su corriente CA, que es 26 A a 230 V. Divide siempre los vatios entre la tensión de red primero y multiplica luego por 1,25.

3. Saltarse los fusibles con tres o más cadenas en paralelo

   Dos cadenas no pueden realimentarse entre sí hasta un nivel peligroso, pero tres sí. La corriente de falla combinada de dos cadenas sanas circulando hacia una tercera en cortocircuito superará el Imod_max_OCPR del panel afectado en cuestión de segundos.

4. Ignorar el límite Imod_max_OCPR del panel

   Si el límite superior calculado del fusible (2,4 × Isc) es mayor que el Maximum Series Fuse de la ficha técnica del panel, debes usar el valor del panel como techo. De lo contrario, los componentes internos del panel fallan antes de que dispare el fusible.

5. Olvidar la capacidad de corte (Icu/Ics)

   Un disyuntor de 32 A con 3 kA de capacidad de corte no es lo mismo que uno de 32 A con 10 kA. Ajusta Icu a la corriente de cortocircuito prevista en tu punto de instalación — tu distribuidora puede facilitarte ese dato.