Indice de contenidos para el Calculo de Fotovoltaica aislada y documentación complementaria.
 Materia para módulos de Fotovoltaica y de CIST entre otros.

  2- Componentes del sistema

  2.5- Cableado

Instalación solar Fotovoltaica Aislada

2- Componentes del sistema

2.5- Cableado

Los sistemas fotovoltaicos, como toda instalación que queda permanente al aire libre, deben estar diseñadas para resistir las duras inclemencias meteorológicas (temperaturas ambientales extremas, radiación solar ultravioleta, humedad, resistencia a los impactos...) que condicionan la calidad de los materiales empleados.

Hasta hace relativamente poco, y debido a la falta de normalización al respecto, se utilizaba para el cableado y conexionado entre los paneles, de éstos con la caja del regulador de carga y de aquí al motor eléctrico de la bomba, cables eléctricos del tipo RV-K, muy comunes en cualquier otra instalación eléctrica, pero que para los usos en instalaciones fotovoltaicas ofrecen características limitadas. En efecto, el polietileno reticulado de la cubierta de los cables tipo RV-K es un material adecuado para aislamientos de cables eléctricos convencionales, pero para aplicaciones más exigentes, como el caso de las instalaciones fotovoltaicas, existen actualmente otros materiales también reticulados pero con características muy mejoradas, idóneos para estas aplicaciones.

De este modo, para el uso específico en instalaciones fotovoltaicas, se recomienda emplear cables del tipo PV ZZ-F, que están especialmente concebidos para aplicaciones fotovoltaicas.

Los cables PV ZZ-F son cables unipolares con doble aislamiento, que tienen capacidad para transportar corriente continua hasta 1.800 V de manera eficiente y con gran durabilidad en el tiempo.

Los cables tipo PV ZZ-F ofrecen gran resistencia térmica, además de una gran resistencia climática (rayos UV, frío, humedad…), que se comprueba mediante ensayos de resistencia a la intemperie. También presentan un excelente comportamiento y resistencia al fuego, que se comprueba mediante ensayos específicos de incendio.

Para ello, los materiales empleado para el aislamiento y la cubierta de este tipo de cables son de alta calidad, reticulados, de alta resistencia mecánica, resistentes también a la abrasión, flexibles y libres de halógenos.

Asimismo, el conductor interior de los cables PV ZZ-F deberá estar estañado, confiriéndose así una mayor resistencia a una posible corrosión por oxidación.

En la siguiente tabla se indica el tipo de cable que se va a emplear en los tramos en continua:

Tabla 2.  Cables flexibles tipo PV ZZ-F

Conductor:  Cobre electrolítico estañado, clase 5 (flexible) según EN 60228

Aislamiento:  Goma libre de halógenos tipo EI6.

Cubierta:  Goma ignifugada tipo EM8, libre de halógenos y con baja emisión de humos y gases corrosivos en caso de incendio.

Embalaje:  Disponible en rollos con film retractilado (longitudes de 50 y 100 m) y bobinas.

Norma Nacional/ Europea:  UNE-EN 60332-1 / UNE-EN 50267-1 / UNE-EN 50267-2 / UNE-EN 61034 / NFC 32-070 (C2)

Norma Internacional:  IEC 60332-1 / IEC 60754-1 / IEC 60754-2 / IEC 61034

Características:

Los tramos de cables en corriente continua serán tramos compuestos de dos conductores activos (positivo y negativo) más el conductor de protección.

Para el cálculo de la sección (S) de conductores en corriente continua, como es éste el caso de las instalaciones fotovoltaicas, se empleará la siguiente formulación:

donde,

S   es la sección del conductor del cable en continua, en mm²

L   es la longitud del tramo de conductor que se esté considerando, en m

I   es la intensidad de corriente que circula por el conductor, en amperios (A)

ΔU   es la caída de tensión máxima permitida en el tramo, en voltios (V)

K   es la conductividad del conductor del cable (56 Cu ; 35 Al)

En la siguiente tabla se indican los porcentajes de caída de tensión máximas y recomendadas para cada tramo en una instalación fotovoltaica para riego directo:

En la tabla adjunta se indican las secciones de cables más empleadas en instalaciones fotovoltaicas de una casa comercial, con indicación de la intensidad máxima del cable y su caída de tensión en DC:

Tabla 4. Secciones de cable e intensidad de corriente para cables de corriente continua en instalaciones fotovoltaicas

La siguiente tabla es una comparación entre los calibres AWG (American Wire Gauge) usados en América y los mm² del Sistema Métrico:

Por otro lado, se recomienda que el cableado que se emplee cumpla con el reglamento electrotécnico de baja tensión que le sea de aplicación en cada país (REBT 2002, en el caso de España) en todos los tramos de la instalación, tanto en los tramos de continua (directa) que abarca desde el generador fotovoltaico hasta su conexión con el inversor, como en los tramos de corriente alterna a partir de la salida del inversor hacia la instalación eléctrica interior de la vivienda.

Como ya se indicó, los tramos de corriente continua serán tramos compuestos de dos conductores activos (positivo y negativo) más el conductor de protección, mientras que los tramos en corriente alterna, que será de tipo monofásica la que alimente la instalación interior de la vivienda, estarán compuestos de dos conductores, fase y neutro, más otro conductor de protección.

Así, para los tramos en alterna, aguas abajo del inversor, se emplearán cables conductores de cobre con doble capa de aislante en PVC y tensión nominal de aislamiento 0,6/1 kV. Asimismo, estos conductores irán alojados en el interior de conductos o tubos corrugados de PVC sobre montaje superficial en paredes y techos.

Se adjunta la siguiente tabla donde se indican las intensidades máximas admisibles para los cables según su sección y la naturaleza de su aislamiento.

Tabla 6. Intensidades admisibles (A) al aire 40° C. Nº de conductores con carga y naturaleza del aislamiento

Por otro lado, los cables conductores irán alojados por el interior de tubos o conductos rígidos de PVC para su protección. Dichos tubos irán instalados en montaje superficial sobre las paredes y techo de la vivienda.

Los tubos deberán tener un diámetro tal que permitan un fácil alojamiento y extracción de los cables alojados. Para la correcta elección del diámetro del tubo protector se utilizará la siguiente tabla. En ella se indican los diámetros exteriores mínimos de los tubos en función del número y la sección de los conductores que se alojan en su interior.

Tabla 7. Diámetros exteriores mínimos de los tubos protectores.

La correcta elección de la sección del cable conductor es de suma importancia, dado que un mal cálculo podría suponer que la intensidad que circule por el cable sea superior a la admisible según su sección, lo que se traduciría en un calentamiento excesivo del cable que podría dañar su aislamiento y por tanto afectar en la durabilidad del cable, y en caso extremo, en incurrir en un peligro real de incendio.

La determinación reglamentaria de la sección de un cable consiste en calcular la sección mínima normalizada que satisface simultáneamente las dos condiciones siguientes:

- Criterio térmico: esta condición establece que la intensidad que circule por el cable sea inferior a la máxima intensidad admisible, según su sección. La intensidad admisible de cada cable conductor se pueden consultar en tablas (ver tabla anterior), en función de la sección, tipo de aislamiento y temperatura del cable.

- Por caída de tensión máxima permitida en los conductores: mediante este criterio se limita las pérdidas por caída de tensión en el cable. En este sentido, según se indica en el Pliego de Condiciones Técnicas del IDEA, para los conductores de la instalación donde circule corriente continua (directa) la máxima caída de tensión permitida será del 1,5%.

Las expresiones y fórmulas que proporcionan la manera de calcular las secciones mínimas que han de tener los cables en cada tramo de la instalación se indican en el apartado 4.5 de este tutorial.