Cálculo y protección de sistemas solares fotovoltaicos

La NOM-001-SEDE-2012 señala que en las viviendas unifamiliares y bifamiliares, las partes vivas de los circuitos de fuentes fotovoltaicas y los circuitos fotovoltaicos de salida de más de 150 volts a tierra deben ser accesibles únicamente a personas calificadas.

El cálculo del circuito y las protecciones, son dos puntos importantes para un sistema solar fotovoltaico. Para una fuente fotovoltaica de corriente continua o un circuito de salida, la tensión máxima debe limitarse. El método en que se calcula es simple; se requiere de un multímetro, guantes y calculadora. Sólo debes obtener la suma de la tensión de circuito abierto de los módulos fotovoltaicos conectados en serie, corregido para la más baja temperatura ambiente esperada. Para módulos de silicio cristalino y multi-cristalino debes multiplicar la tensión nominal del circuito abierto por el factor de corrección proporcionado en la Tabla 690-7. Esta sumatoria corregida se utiliza para determinar la tensión nominal de cables, desconcertadores, dispositivos de protección contra sobre corriente y otros equipos.

Tabla de factores de corrección para temperaturas ambiente

Cuando la temperatura ambiente esperada es menor a –40 °C, o cuando se emplean módulos fotovoltaicos diferentes a los de silicio cristalino o multi-cristalino, debes realizar el ajuste de la tensión del sistema de acuerdo con las instrucciones del fabricante, para lo cual es importante adoptar la cultura de revisar y entender los manuales de los equipos que conectas. Por ejemplo, cuando los coeficientes de temperatura para la tensión de circuito abierto se suministran en las instrucciones para módulos fotovoltaicos, entonces se utilizan en vez de los indicados en la tabla 690-7.

El punto importante en todo lo anterior es que la tensión de los circuitos de utilización de corriente continua debe ser de acuerdo con las limitaciones de tensión de los circuitos derivados como lo menciona la NOM, cuando se trate de instalaciones eléctricas residenciales o diferente de ellas. Recuerda que lo importante es brindar seguridad sin descuidar la operación del sistema ni su costo. Cuando se trata de instalaciones fotovoltaicas en viviendas unifamiliares y bifamiliares, la limitación en tensión es de 127 V, sin embargo, si los circuitos de salida fotovoltaica no incluyen portalámparas, contactos o accesorios, es posible tener una tensión máxima del sistema fotovoltaico de hasta 600 V.

Para otras instalaciones con una tensión máxima del sistema fotovoltaico superior a 600 V se debe cumplir con lo indicado en el artículo 690.

Debido a que en la instalación fotovoltaica puede haber tensiones de 50 V o más, es importante asegurar la protección contra contacto accidental con partes vivas, excepto si la propia NOM requiere o autoriza otra cosa; para este caso las partes vivas de los equipos eléctricos que funcionen a 50 V o más deben estar resguardadas de forma apropiada para evitar los contactos.

Ver también: Sistemas solares fotovoltaicos según el artículo 690 de la NOM-001-SEDE-2012

Medios de protección:

• No permitir el acceso mediante divisiones adecuadas, sólidas y permanentes, o enrejados dispuestos de modo que sólo el personal calificado tenga acceso al espacio cercano a las partes vivas.


• Ubicar las partes vivas en un balcón, una galería o en una plataforma, elevadas y dispuestas de tal modo que excluya a personal no calificado y que se requiera el uso de algún equipo como elevador o escalera para llegar a la ubicación pero sin libre acceso.


• Mantener una separación mínima de 2.50 metros por encima del piso u otra superficie de trabajo.

Cálculo de la corriente máxima

Otro punto en el cálculo de los circuitos y hablando específicamente de los conductores y protecciones, es el cálculo de la corriente máxima del circuito, el cual debe hacerse conforme lo siguiente para cada caso:

• La corriente máxima del circuito de la fuente fotovoltaica debe ser la suma de la corriente de cortocircuito de los módulos en paralelo, multiplicado por el 165 por ciento.


• Existen diferentes formas de determinar la corriente de cortocircuito, la más común es la del bus infinito, sin embargo siempre será recomendable solicitarla al fabricante.


• Por otro lado, la corriente máxima del circuito fotovoltaico de salida debe ser la suma de las corrientes máximas de los circuitos de las fuentes en paralelo, por el 125 por ciento. Para obtener este dato basta con mirar la placa de especificaciones de los paneles y sumar las corrientes nominales que se indican en ella y multiplicar esta sumatoria por 1.25.


• Para el circuito de salida del inversor, la corriente máxima debe ser la corriente nominal que indica la placa de datos del equipo.

Donde sean requeridos, los dispositivos de sobrecorriente deben ser seleccionados para conducir al menos el 165 por ciento de la corriente máxima calculada, tomando los límites de temperatura que indica la NOM así como la resistencia mecánica apropiada y aplicando los factores de corrección por temperatura que indica el fabricante, cuando la operación sea a más de 40 ºC.

La ampacidad, es decir la capacidad de conducción de los conductores del circuito, debe ser seleccionada para conducir cuando menos la corriente determinada para las protecciones de sobrecorriente.

La capacidad de los conductores que interconectan en serie a los módulos fotovoltaicos no debe ser menor al 125 por ciento a la suma del valor nominal de corriente de los fusibles individuales, más el 125 por ciento de la corriente de cortocircuito de los otros módulos conectados en paralelo, si un dispositivo de sobrecorriente se utiliza para proteger un conjunto de dos o más circuitos de módulos conectados en paralelo.

El siguiente video nos muestra las formas de protección de los sistemas fotovoltaicos:

Como pudiste ver son varias las consideraciones que debes tener al proyectar un sistema fotovoltaico, hasta aquí se abordará este tema; en una próxima entrada se concluirá con las protecciones requeridas por la NOM para los sistemas fotovoltaicos.