Dimensionamiento del cableado de sistemas fotovoltaicos
Al diseñar un sistema fotovoltaico hay muchos factores que se deben tomar en cuenta, tales como la ubicación del sistema, las consideraciones de viento y las del anclaje, entre otras cosas. Hoy, se explicará el dimensionamiento del cableado para la instalación de sistemas fotovoltaicos, por lo que es importante mencionar que dependiendo de la ubicación hay diferentes normas de acuerdo a la instalación de sistemas fotovoltaicos, pues en EE.UU. se debe seguir Código Eléctrico Nacional, mientras que en México se debe cumplir con el artículo 690 referente a Instalación de sistemas Fotovoltaicos de la NOM-001-SEDE-2012.
Adicionalmente, es importante notar que el calibre de los cables es diferente para conducir corriente directa y corriente alterna y en el caso de sistemas fotovoltaicos, muchas veces se requiere el uso de los dos, por lo que se debe mantener un orden separado de los tipos de cables ya que los diferentes tipos de sistemas de cableado no son compatibles.
Los conductores más comunes son el aluminio y el cobre, sin embargo, el primero no siempre es permitido como conductor dentro de viviendas residenciales. Normalmente, los códigos o normas establecen que tipos de conductores se pueden utilizar dependiendo de las diferentes aplicaciones, así como el color del aislamiento y su etiquetado, para asegurar que la instalación, mantenimiento y posibles reparaciones sean seguras y eficientes.
Ahora bien, dos o más conductores aislados entres sí son considerados un cable, y dicho cable tiene un diámetro denominado calibre, que dependerá de la capacidad de corriente y caída de voltaje. A mayor calibre se tiene mayor ampacidad, o capacidad de corriente, pero si el calibre elegido tiene una ampacidad menor a la corriente que necesita transportar, puede producir sobrecalentamiento, que implica pérdida de energía, eficiencia o incluso cortocircuito y riesgo de fuego, por lo que la elección de cableado es realmente importante y debe iniciarse el dimensionamiento determinando la corriente máxima del sistema.
Primero, para comenzar con el dimensionamiento de los conductores del sistema, es necesario tener los datos relevantes del sistema diseñado, tales como voltaje, el número de módulos, su voltaje nominal, corriente de cortocircuito y corriente de máxima potencia, el número de baterías y su corriente respectiva si son requeridas, el voltaje y corriente del controlador de carga, el voltaje de entrada y salida del inversor así como su potencia máxima, el consumo total de cargas y finalmente, los requisitos de caída de voltaje y distancia, tanto de los paneles al banco de baterías, del banco de baterías al panel de cargas y al inversor.
Una vez que se tienen los datos importantes, se debe establecer como se conectarán los módulos en serie y paralelo para obtener el voltaje nominal y corriente de máxima potencia resultante, después se debe calcular el calibre mínimo para el conductor entre la caja de combinación y el banco de baterías, siendo capaz de pasar la corriente suministrada por el arreglo y considerando las especificaciones de caída de voltaje aplicando las tablas o especificaciones de la norma respectiva. Dicho proceso también se lleva a cabo para el determinar el calibre del conductor que va de los módulos al banco de baterías, y así se toma una decisión de un calibre que satisfaga los dos requerimientos, y el calibre para la línea entre el panel de cargas y el banco de baterías.
De manera que para el dimensionamiento simplemente se deben de calcular las corrientes que pasarán por el cable para poder determinar el calibre, y tomando en cuenta la caída de voltaje, se puede usar la siguiente fórmula para encontrar el índice de caída de voltaje y con la corriente máxima, se puede buscar el calibre en las tablas proporcionadas por las normas del país o región donde será instalado el sistema.
ICV=(Corriente * Longitud) / (%CV * Voltaje)
[1] Solar Energy International (2015). Fotovoltaica: Manual de diseño e instalación.
