Cómo evitar que la tensión parásita perjudique al ganado en granjas lecheras con sistemas fotovoltaicos

La tensión parásita es una diferencia de potencial eléctrico no deseada en el entorno, que suele encontrarse alrededor de equipos o sistemas de puesta a tierra en granjas lecheras. Este fenómeno es peligroso para los animales porque incluso corrientes eléctricas involuntarias muy pequeñas pueden circular por el suelo, los equipos metálicos o las fuentes de agua en un establo y ser recogidas por el cuerpo del animal.

El ganado, como las vacas lecheras, es especialmente sensible porque con frecuencia permanece sobre pisos de concreto húmedos y tiene amplias áreas de contacto con máquinas de ordeño, bebederos o establos metálicos, que pueden completar un circuito eléctrico. Las vacas son más sensibles que otros animales debido a su masa corporal. Al ser animales grandes, suelen tener un mayor contacto total con superficies conductoras, lo que aumenta la probabilidad de que pequeñas diferencias de voltaje impulsen corriente a través de sus cuerpos.

Cuando existe tensión parásita, un animal puede recibir una descarga eléctrica leve pero repetida al beber, comer o ser ordeñado. Esto puede causar dolor, estrés y ansiedad, lo que conduce a cambios de comportamiento como reducción en la alimentación, evitación del agua y reticencia a ingresar a las salas de ordeño. Con el tiempo, este estrés puede reducir la producción de leche, afectar el crecimiento y aumentar el riesgo de problemas de salud.

Incidente en establo

La emisora suiza RTS informó recientemente que alrededor de 300 vacas murieron en el cantón de Vaud, con sospechas de que la tensión parásita fuera la causa en un establo donde se había instalado un sistema fotovoltaico. El informe indica que el problema tiene más probabilidades de estar relacionado con instalaciones eléctricas defectuosas o mal diseñadas que con los propios paneles solares. El caso también fue retomado por el partido de derecha Partido Popular Suizo, que presentó una moción ante el Consejo Nacional solicitando una moratoria temporal a la instalación de paneles solares en establos.

“Hasta ahora, puede excluirse a la fotovoltaica como causa en este caso específico”, dijo a pv magazine la asociación fotovoltaica suiza Swissolar. “Las corrientes parásitas pueden aparecer con cualquier instalación eléctrica, como las máquinas de ordeño. La causa debe analizarse y eliminarse en cada caso. Hemos oído hablar de otros casos en Suiza, ninguno tan grave como el mencionado por RTS”.

Los estudios sugieren que un nivel de corriente de alrededor de 2 mA puede desencadenar en ocasiones respuestas de comportamiento como movimientos bruscos, reticencia a beber o evitación de zonas específicas del establo. Sin embargo, según el Manual Veterinario MSD, solo alrededor del 2% de las vacas muestra respuestas conductuales leves a este nivel, mientras que la proporción aumenta aproximadamente al 30% con una exposición de 4 mA del hocico a la pezuña, aunque estas respuestas no necesariamente se traducen en efectos más amplios sobre la salud o la productividad.

Perspectiva veterinaria

“Nunca me he encontrado con casos relacionados con unidades solares”, dijo a pv magazine Ronald J. Erskine, autor de la entrada sobre tensión parásita en el Manual Veterinario MSD. Erskine, profesor del Colegio de Medicina Veterinaria de la Universidad Estatal de Michigan, explicó que los paneles solares generan corriente continua, mientras que las vacas son más sensibles a la corriente alterna. “Instalar un sistema solar no es más peligroso que instalar una nueva bomba de leche o un calentador de agua en un establo. Solo hay que asegurarse de que el inversor, que transforma la corriente continua en alterna, esté correctamente cableado y puesto a tierra por un electricista calificado”, añadió.

Erskine, quien también representa a demandados en casos de tensión parásita como perito experto, afirma que la incidencia real del fenómeno es muy baja. “A veces se culpa a la tensión parásita de problemas que en realidad pueden tener otras causas”, señaló. “Es importante realizar un diagnóstico diferencial cuidadoso, esencialmente un trabajo detectivesco, especialmente al tratar problemas complejos y multifactoriales como menor producción de leche o cojera”.

No obstante, subrayó que, aunque sea poco frecuente, la tensión parásita existe y en determinados casos ha causado problemas en el ganado. “Mi experiencia es que, en la mayoría de los casos de tensión parásita, si las vacas están expuestas a niveles de voltaje CA superiores a 2 voltios, suele existir un problema con el cableado y la puesta a tierra, especialmente del sistema de agua. Otra causa aparece en establos antiguos reacondicionados, donde el piso no fue adecuadamente puesto a tierra para los potenciales de paso”.

En 2021, un estudio de campo neerlandés investigó reportes de comportamientos inusuales de agrupamiento entre vacas lecheras en Países Bajos, donde los agricultores sospechaban con frecuencia de causas como paneles solares, líneas de alta tensión y sistemas automatizados de ordeño o tensión parásita. Tras comparar 31 granjas afectadas con 62 granjas de control, los investigadores encontraron asociaciones entre el comportamiento y establos recientemente construidos, presencia de ventiladores y reportes de investigaciones sobre tensión parásita. Sin embargo, no pudo demostrarse causalidad para estos factores de riesgo.

“En nuestro estudio no encontramos asociación con paneles solares en los techos. Las granjas con vacas con comportamiento anormal tenían la misma probabilidad de contar con paneles solares en los techos que las granjas donde las vacas se comportaban normalmente”, dijo Gerdien van Schaik, autora correspondiente de esa investigación y profesora de epidemiología veterinaria en la Universidad de Utrecht. “Sin embargo, eso no significa que los paneles solares nunca puedan causar problemas de tensión parásita”.

Según Andreas Iliou, propietario de Elektro-Solar (Múnich) y consultor de PTIA (Phnom Penh), los problemas de salud animal asociados con la tensión y corriente parásitas no son causados por los módulos fotovoltaicos en sí, sino por la infraestructura eléctrica más amplia, incluido el diseño de puesta a tierra, la equipotencialidad y las interacciones entre múltiples sistemas como inversores, máquinas de ordeño y redes de puesta a tierra de edificios. “Configuraciones de puesta a tierra inadecuadas, corroídas o implementadas de manera inconsistente pueden crear gradientes de voltaje sobre superficies conductoras que, bajo ciertas condiciones, permiten que pequeñas corrientes de fuga pasen a través de animales que actúan como caminos conductores”, dijo a pv magazine.

El experto fotovoltaico subrayó además que los edificios agrícolas modernos suelen depender de estructuras metálicas altamente interconectadas y cimientos de concreto reforzado, destinados a crear zonas equipotenciales. Sin embargo, cuando se agregan sistemas eléctricos adicionales como arreglos fotovoltaicos sin una integración cuidadosa, el equilibrio general de la red de puesta a tierra puede alterarse. En esos casos, las corrientes pueden redistribuirse por trayectorias no deseadas, particularmente donde la humedad y el contacto metálico incrementan la conductividad.

Otros casos

“He experimentado algunos casos de problemas de salud bovina asociados con tensión parásita en Israel, Irlanda, Alemania y Suiza”, dijo Iliou. “Pero en el caso de Israel, el problema ya existía antes de instalar el sistema fotovoltaico. Una vivienda ubicada entre 50 y 100 m de la sala de ordeño tenía un sistema de puesta a tierra corroído, que permitía que pequeñas corrientes de fuga viajaran por la red eléctrica de la granja hacia el establo. Como todos los electrodomésticos y equipos eléctricos seguían funcionando con normalidad, el problema inicialmente pasó desapercibido”.

Según el experto, la situación cambió tras añadir inversores fotovoltaicos. Mientras que pequeñas corrientes de fuga pueden permanecer relativamente limitadas en instalaciones convencionales, cada inversor puede introducir corriente de fuga adicional según el tamaño y diseño del sistema. En sistemas fotovoltaicos grandes, esto puede incrementar significativamente la cantidad de corriente que circula por la red de puesta a tierra. “Si el sistema de puesta a tierra no está adecuadamente diseñado, estas corrientes pueden seguir trayectorias no deseadas a través de estructuras conductoras conectadas a la sala de ordeño, incluidos pisos metálicos y cimientos de concreto reforzado utilizados como sistemas equipotenciales de puesta a tierra”, explicó.

El experto también describió un caso en Irlanda que involucró un establo ganadero equipado con fotovoltaica en techo. Según su relato, el sistema de puesta a tierra no se implementó correctamente al principio, y las modificaciones posteriores se centraron principalmente en el arreglo fotovoltaico sin evaluar plenamente la estructura conductora subyacente del edificio, incluido el piso de concreto reforzado y pilares metálicos de soporte.

Explicó que muchos edificios ganaderos modernos dependen de grandes estructuras de acero o hierro interconectadas con el sistema de puesta a tierra. En este caso, se creyó que corrientes de fuga asociadas con la instalación eléctrica viajaban a través de pilares metálicos y vigas estructurales hacia el suelo. Las áreas más afectadas parecían ser secciones del establo donde las vacas normalmente se reunían para descansar antes de regresar a la sala de ordeño o a las zonas de descanso.

El experto afirmó haber observado que las vacas evitaban sistemáticamente ciertos rincones del edificio, lo que asoció con mayores concentraciones de corriente alrededor de los soportes estructurales. Según su interpretación, vigas metálicas conductoras y trayectorias de puesta a tierra pueden, bajo determinadas condiciones, crear áreas localizadas con mayor actividad eléctrica si el sistema global de puesta a tierra no está adecuadamente equilibrado y monitoreado.

Iliou también señaló el creciente uso de bebederos de acero inoxidable en instalaciones ganaderas modernas. Aunque estos sistemas suelen adoptarse por razones higiénicas, sugirió que superficies metálicas conductoras pueden, bajo ciertas condiciones, hacer que los animales sean más sensibles a pequeñas diferencias de voltaje si los sistemas de puesta a tierra no están correctamente equilibrados. En esos casos, las vacas pueden mostrarse reacias a beber, ingresar a salas de ordeño o permanecer en determinadas zonas del establo.

El experto añadió que la humedad puede amplificar estos efectos al reducir la resistencia eléctrica. En el caso de Israel, se introdujeron sistemas de enfriamiento mediante pulverización de agua y grandes ventiladores para mejorar el confort animal durante el calor. Sin embargo, sostuvo que las condiciones húmedas también pueden aumentar la conductividad y hacer más perceptibles las sensaciones eléctricas de bajo nivel para animales ya expuestos a irregularidades en la puesta a tierra. Según él, algunas vacas posteriormente mostraron señales de estrés o comportamiento de evitación en las zonas afectadas.

Despliegue fotovoltaico adecuado

Iliou enfatizó que los sistemas fotovoltaicos no son problemáticos por sí mismos, pero introducen componentes eléctricos adicionales, incluidos inversores y largos tendidos de cable, que deben integrarse cuidadosamente en la red de puesta a tierra del edificio. Argumentó que un trazado incorrecto del cableado, prácticas inconsistentes de puesta a tierra o una equipotencialidad insuficiente pueden contribuir a campos electromagnéticos elevados o trayectorias de corriente de fuga no deseadas dentro de la estructura.

“Las corrientes parásitas pueden originarse en muchos sistemas agrícolas convencionales no relacionados con la fotovoltaica, incluidos bombas de ordeño, circuitos de iluminación, equipos de ventilación y variadores de frecuencia utilizados en sistemas modernos de ordeño”, dijo. “Estos dispositivos modulan continuamente las cargas eléctricas y pueden, bajo determinadas condiciones, introducir corrientes armónicas o de fuga en el sistema de puesta a tierra”.

A su juicio, el problema clave es garantizar que todos los elementos conductores dentro del establo permanezcan al mismo potencial eléctrico mediante sistemas de puesta a tierra mallados y diseños coordinados. Advirtió contra prácticas como desconectar conductores de puesta a tierra para reducir valores medidos de fuga, argumentando que esto simplemente puede redirigir corrientes por caminos conductores alternativos en lugar de eliminar el problema subyacente.

El experto también afirmó que algunos agricultores del sur de Europa y Oriente Medio utilizan sistemas de pulverización de agua para enfriar módulos fotovoltaicos y mejorar el rendimiento energético durante climas cálidos. Aunque esta práctica puede aumentar el desempeño de los módulos bajo ciertas condiciones, sugirió que la humedad también puede incrementar la conductividad alrededor de estructuras eléctricas y sistemas de puesta a tierra, lo que podría amplificar deficiencias existentes si las instalaciones no están cuidadosamente diseñadas y mantenidas.

También mencionó casos separados relacionados con caballos alojados en edificios con instalaciones fotovoltaicas en techo. En esas situaciones, atribuyó el comportamiento inusual de los animales a campos electromagnéticos elevados generados por el diseño del cableado y la configuración de los inversores más que a los módulos fotovoltaicos. Modificar el trazado del cableado y mejorar la puesta a tierra redujo estos efectos y aparentemente cambió la forma en que los animales utilizaban distintas partes del establo. “Lograr un sistema adecuadamente equilibrado es técnicamente exigente y requiere una planificación y coordinación cuidadosa de todos los elementos conductores dentro del edificio”, enfatizó.

Perspectiva amplia

El experto fotovoltaico también se refirió a casos históricos relacionados con tensión parásita en infraestructura urbana. Describió situaciones en las que sistemas ferroviarios, cursos de agua cercanos y redes de puesta a tierra de edificios estaban interconectados, permitiendo involuntariamente que corrientes eléctricas se propagaran a través de sistemas de tierra y servicios conductores. En algunas instalaciones antiguas, tuberías metálicas de agua se utilizaban como parte del sistema de puesta a tierra, lo que generaba flujos significativos de corriente entre edificios.

Explicó que estos sistemas fueron posteriormente rediseñados tras incidentes relacionados con corrosión y descargas eléctricas involuntarias durante trabajos de mantenimiento en infraestructuras de agua y electricidad, señalando que esas experiencias condujeron a normas más estrictas que prohíben el uso de tuberías de agua como electrodos de puesta a tierra y fomentaron el desarrollo de sistemas dedicados en cimientos de edificios.

El experto concluyó que estos ejemplos históricos ilustran cómo redes de puesta a tierra interconectadas pueden transportar involuntariamente corrientes significativas entre edificios e infraestructuras. A su juicio, principios similares se aplican hoy en instalaciones fotovoltaicas agrícolas, donde múltiples sistemas conductores deben integrarse cuidadosamente para evitar trayectorias de corriente no deseadas.

Recomendaciones

“Instalar sistemas fotovoltaicos en establos es absolutamente posible, pero requiere un diseño cuidadoso. No es algo que deba hacerse de manera improvisada, porque existen múltiples efectos eléctricos y de puesta a tierra interactuando que pueden afectar tanto la instalación como a los animales”, afirmó. “Cuando se agregan sistemas fotovoltaicos a un establo, la situación se vuelve más compleja. Todo el entorno eléctrico del sitio cambia”.

Otro factor contribuyente es la inconsistencia de diseño. Algunas instalaciones separan físicamente conductores positivos y negativos o modifican prácticas de puesta a tierra de formas que no necesariamente reducen las fugas, sino que las redistribuyen por distintas trayectorias. “Esto puede empeorar involuntariamente los efectos locales de campo en lugar de resolverlos”, destacó Iliou. “El enfoque correcto no consiste en eliminar la puesta a tierra, sino en mejorarla. Una instalación fotovoltaica correctamente diseñada en un establo debe utilizar un sistema consistente de equipotencialidad, esencialmente una estructura mallada de puesta a tierra bien diseñada que conecte techo, inversores, infraestructura metálica y tierra en un único sistema controlado”.

En muchos casos, esto no requiere mejoras costosas. Con frecuencia puede lograrse utilizando cableado excedente existente y conexiones adicionales menores durante visitas de instalación o mantenimiento. El impacto en costos suele ser pequeño en comparación con el costo total del sistema, pero el efecto sobre la estabilidad puede ser significativo.

El desafío para la industria es que la tecnología fotovoltaica evoluciona rápidamente, en especial el diseño de inversores y electrónica de potencia, mientras que las prácticas de instalación y normas de cableado suelen quedar rezagadas. Este desfase puede conducir a la aplicación de conceptos de puesta a tierra obsoletos en sistemas modernos.

“Mi conclusión no es que deban evitarse los sistemas fotovoltaicos en establos”, dijo Iliou. “Más bien, deben instalarse prestando la debida atención a la puesta a tierra, la equipotencialidad y el comportamiento eléctrico del sistema en su conjunto. Con el diseño adecuado, los riesgos pueden gestionarse y el sistema puede operar de manera segura tanto para la producción como para el bienestar animal”.

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