Cómo un EPC solar redujo un 22% los costos de protección FV con el RCBO SGB5L-40

Una cartera de 140 tejados comerciales parece manejable en una hoja de cálculo. Cada emplazamiento tiene su propio cuadro de distribución, su propio historial de cableado y sus propios requisitos de protección. Para un contratista EPC solar del sudeste asiático, la capa de protección de CA se convirtió en la parte más lenta y más propensa a reclamaciones de cada instalación. Sustituir los dispositivos diferenciales y los minidisyuntores emparejados por el RCBO SINGI SGB5L-40 cambió eso.

Antecedentes del cliente

El contratista es una empresa regional de EPC solar con 60 empleados y una cartera de pedidos de 3,2 MWp repartida en 140 tejados comerciales. El tamaño medio del sistema ronda los 22 kW y da servicio a almacenes, instalaciones de almacenamiento en frío y locales comerciales. Los tejados son alquilados, por lo que cada emplazamiento cuenta con un cuadro de distribución de baja tensión existente que no puede retirarse ni reconstruirse.

Tres presiones marcaron la planificación de 2024 de la empresa. Los electricistas cualificados escaseaban y eran caros, con mano de obra de campo facturada a $42 por hora. Los costos de los componentes habían subido un 14% respecto al año anterior. Unas condiciones de garantía de 18 meses en el lado de CA significaban que cada visita de retorno recaía en las cuentas del EPC.

¿Qué falló en el diseño original de protección de CA?

El diseño original emparejaba un interruptor diferencial bipolar de 40 A a 30 mA con un minidisyuntor unipolar independiente en cada circuito de CA del inversor. Cada circuito consumía más de 36 mm de carril DIN, y un cuadro típico albergaba cuatro circuitos protegidos más la protección contra sobretensiones. El montaje y el ensayo requerían 52 minutos por cuadro.

El costo de ese diseño se reflejó en tres aspectos:

• Espacio del tablero. Los tableros adaptados se quedaban sin carril DIN. Ampliar las envolventes añadía $85 por emplazamiento y tres semanas de plazo de entrega.
• Disparos intempestivos. Once visitas de retorno por cada 100 emplazamientos instalados en el primer año, con un promedio de $620 cada una en desplazamientos, diagnóstico, generación perdida y reclamaciones por inactividad del cliente. La mayoría procedían de emplazamientos de almacenamiento en frío con accionamientos de frecuencia variable y drivers LED.
• Fallos en la puesta en servicio. El ocho por ciento de los tableros no superó la primera prueba de corriente residual, lo que añadía entre 25 y 40 minutos de búsqueda de fallos por cada fallo.

¿Por qué el RCBO SGB5L-40?

La empresa probó tres vías. Elevar el umbral de corriente residual a 100 mA reducía los disparos, pero debilitaba la protección contra descargas en los circuitos finales. Añadir un retardo de tiempo ayudaba con la selectividad y no hacía nada por los disparos provocados por sobretensiones. Ampliar los envolventes resolvía el espacio y dejaba intactos los problemas de mano de obra y de llamadas de retorno.

El RCBO SGB5L-40 combina la protección contra corriente residual y contra sobrecorriente en un único módulo de 18 mm, con valores nominales de 6 A a 40 A, sensibilidad de 30 mA y capacidad de corte de 6 kA. Tres características impulsaron la decisión:

• Detección de amperaje residual tipo A capta las corrientes residuales de CC pulsantes de la electrónica de los inversores, los drivers LED y los accionamientos de frecuencia variable, que los dispositivos de Tipo AC no detectan o interpretan mal.
• La mitad del ancho del riel. Un dispositivo sustituye a dos, liberando 18 mm por circuito y reduciendo a la mitad el cableado de puente y los puntos de par de apriete.
• Un punto de prueba. Las comprobaciones de puesta en marcha y el etiquetado se concentran en un solo dispositivo por circuito, lo que acorta el ciclo de verificación en cada tejado.

¿Cómo se desplegó el RCBO en 140 sitios de tejado?

El despliegue duró 14 semanas desde la evaluación hasta la entrega final.

• Auditoría de circuitos (semanas 1-3). El equipo estudió 12 tableros representativos, registró la capacidad de carril, las disposiciones de neutro y los tipos de carga, y luego mapeó la disposición de protección frente a la huella de 18 mm del RCBO.
• Piloto (semanas 4-7). Se instalaron doce unidades en seis tejados con registro de corriente en cada salida de inversor. No se produjeron disparos molestos en cuatro semanas que incluyeron dos tormentas eléctricas y el ciclado diario de los compresores del almacén frigorífico.
• Rediseño del panel (semanas 8-9). Se redibujaron los planos para una disposición estándar con un 40% de carril de reserva. Se actualizaron las especificaciones de par de apriete y las hojas de prueba para cubrir un dispositivo por circuito en lugar de dos.
• Formación de instaladores (semana 10). Dos sesiones de medio día cubrieron la orientación del dispositivo, la conexión del cable de neutro y la lista de verificación de puesta en marcha revisada.
• Despliegue de la flota (semanas 11-14). Los equipos trabajaron por parejas en todos los emplazamientos restantes, con un supervisor comprobando por muestreo uno de cada cinco tableros.

Surgió una dificultad durante el piloto. Un cuadro heredado de almacenamiento en frío tenía un neutro compartido entre dos circuitos finales, lo que disparaba el RCBO bajo carga. La solución fue más procedimental que técnica: se añadió un paso de mapeo de neutros a la inspección del emplazamiento, que exigía que cada cola de neutro del RCBO se conectara al terminal de neutro del mismo dispositivo, con el resultado fotografiado y subido a la aplicación de puesta en servicio. No se produjeron disparos por neutro compartido después de la semana 8.

¿Qué resultados dio la implementación?

• Tiempo de ensamblaje y prueba: un 38% menos, de 52 minutos a 32 minutos por cuadro.
• Costo de material por circuito protegido: un 36% menos, de 34.10 $ a 21.80 $.
• Avisos por disparos intempestivos: un 82% menos, de 11 a 2 por cada 100 sitios instalados en 12 meses.
• Fallos en la primera prueba de amperaje residual: del 8% al 1.4% de los paneles.
• Espacio en riel por circuito: se redujo a la mitad, de 36 mm a 18 mm, lo que dio a cada cuadro renovado un 40 % de capacidad libre.

El coste de la protección combinada por emplazamiento, incluidos materiales y mano de obra de campo, cayó un 22%, de 188 a 147 USD. La flota alcanzó la puesta en servicio tres semanas antes de lo previsto, y el presupuesto anual de reclamaciones de garantía se redujo en 13.400 USD. La capacidad de carril libre también permitió a las cuadrillas añadir un cuarto circuito protegido en 26 emplazamientos sin un segundo envolvente, con un ahorro adicional de 2.210 USD en hardware y horas de instalación.

¿Qué dijo el responsable de ingeniería?

"El SGB5L-40 eliminó una capa de decisiones de la instalación", afirmó el responsable de ingeniería eléctrica de la empresa. "Un dispositivo, un punto de par de apriete, una prueba, y los tableros dejaron de disparar cuando arrancaban los compresores. Eso fue lo primero que notaron nuestros equipos."

Lecciones y recomendaciones

• Adapte el tipo de amperaje residual a la carga. Las salidas de los inversores y la electrónica de conmutación producen corrientes residuales de CC pulsantes. Los dispositivos de Tipo AC son la elección equivocada, independientemente de la marca o el precio.
• Identifique los neutros antes de especificar los dispositivos. Los neutros prestados y compartidos causan más visitas de campo que la elección del dispositivo. Un estudio fotográfico de los neutros cuesta 10 minutos por tablero y evita visitas repetidas.
• Estandarice el diseño una vez y luego audítelo. Un único plano de tablero aprobado eliminó la improvisación a nivel de obra e hizo que las comprobaciones por muestreo del supervisor tuvieran sentido.

Preguntado por lo que el equipo haría de otro modo, el responsable de ingeniería señaló la secuenciación. "Ejecutaríamos el mapeo de neutros en la semana uno en lugar de la semana siete. El dispositivo funcionó desde el primer tablero piloto; nuestro proceso de estudio fue la parte lenta."

Referencias

• GB/T 6829-2017. Interruptores automáticos accionados por corriente residual, con o sin protección contra sobrecorriente, para usos domésticos y similares (RCBO) [S]. 2017. Https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/gb/stdDetail?stdId=456789
• IEC 60898-1. Accesorios eléctricos - Interruptores automáticos para la protección contra sobrecorriente en instalaciones domésticas y similares - Parte 1: Interruptores automáticos para funcionamiento en c.a. [S]. 2019. Https://webstore.iec.ch/publication/62492
• GB/T 10963.1-2020. Accesorios eléctricos - Interruptores automáticos para la protección contra sobrecorriente en instalaciones domésticas y similares - Parte 1: Interruptores automáticos para funcionamiento en c.a. [S]. 2020. Https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/gb/stdDetail?stdId=345678