Los cables de CC de tamaño insuficiente provocan caídas de voltaje, pérdidas de energía y riesgos de incendio. Los cables de gran tamaño desperdician dinero en cobre. El objetivo del dimensionamiento del cable es encontrar la sección transversal mínima que transporte de manera segura la corriente de diseño con una caída de voltaje y un aumento de temperatura aceptables durante los 25 años de vida útil del cable. Esta guía cubre los pasos de ingeniería para dimensionar los cables de CC desde cadenas fotovoltaicas hasta el inversor, siguiendo la práctica de IEC 60364 y EN 50618.
Paso 1: determinar la corriente de diseño
Para un cable de cadena fotovoltaica, la corriente operativa máxima es la corriente de cortocircuito del módulo (Isc) en STC. El cable debe transportarlo sin exceder su corriente nominal en las peores condiciones de funcionamiento.
La corriente de diseño para cables de cadena de CC es:
Idiseño = 1,25 × Isc(STC)
El factor 1,25 tiene en cuenta condiciones de irradiancia superiores a 1000 W/m² (que ocurren brevemente durante eventos de mejora del borde de las nubes) y proporciona un margen de seguridad según IEC 60364-7-712.
Para un módulo típico de 400 Wp con Isc = 10,0 A: Idesign = 12,5 A por cadena.
Para un cable de salida del combinador que sirve N cadenas en paralelo: Idesign = 1,25 × Isc × N.
Paso 2: aplicar reducción de temperatura
Las clasificaciones de corriente de los cables se especifican a una temperatura ambiente de referencia (normalmente 30 °C para cables enterrados, 40 °C para conductos/aire libre). A temperaturas más altas, el cable debe reducirse:
| Temperatura ambiente | Factor de reducción (cable de Cu, aislamiento XLPE) |
|---|---|
| 30°C (referencia) | 1.00 |
| 40°C | 0.87 |
| 50°C | 0.71 |
| 60°C | 0.50 |
| 70°C | 0,00 (cable no apto para temperaturas superiores a 70 °C para XLPE estándar) |
En climas cálidos donde las superficies del techo alcanzan entre 60 y 70 °C, los cables tendidos a lo largo de la parte inferior de los paneles deben utilizar cables con clasificaciones de temperatura más altas (cables fotovoltaicos con clasificación de 120 °C o 150 °C, certificados EN 50618) en lugar del XLPE estándar de 90 °C. Especifique siempre la temperatura de instalación, no la temperatura del aire ambiente, al dimensionar cables en climas cálidos.
Paso 3: aplicar la reducción del método de instalación
Los cables en conductos o agrupados se calientan más que los cables individuales al aire libre. El factor de reducción del método de instalación:
| Método de instalación | factor de reducción |
|---|---|
| Cable único, aire libre | 1.00 |
| 2 cables tocándose, aire libre | 0.87 |
| 3 cables en formación plana, aire libre. | 0.79 |
| 3 cables en conducto (no más de 2 circuitos) | 0.70 |
| Cables en canal de superficie | 0.75 |
Para la clasificación de cable mínima requerida: Iclasificado(min) = Idiseño ÷ (reducción de temperatura × reducción de instalación)
Ejemplo: corriente de diseño de 12,5 A, temperatura ambiente de 50 °C, en conducto:
Irradiado(min) = 12,5 ÷ (0,71 × 0,70) = 12,5 ÷ 0,497 = Clasificación mínima del cable de 25,2 A.
Según las tablas de cables, un cable fotovoltaico de cobre de 4 mm² (EN 50618) tiene una clasificación al aire libre de aproximadamente 50 A, que después de la reducción da 50 × 0,497 = 24,8 A, marginalmente insuficiente. Especificar 6mm² (clasificado ~65 A, reducido a 32,3 A): adecuado con margen.
Paso 4: Verifique la caída de voltaje
La caída de voltaje en los cables de cadena de CC reduce el rango operativo MPPT del inversor y provoca pérdidas de potencia resistiva. La caída de tensión máxima aceptable para cables en cadena suele ser:
- 1% de Vmpp en STC — para instalaciones de alta calidad
- 2% de Vmpp en STC — máximo aceptable (guía IEC 60364)
Fórmula de caída de voltaje: ΔV = 2 × L × I × ρ / A
Donde L = longitud del cable unidireccional (m), I = corriente de diseño (A), ρ = resistividad (0,0175 Ω·mm²/m para cobre), A = sección transversal del cable (mm²). El factor 2 representa tanto conductores positivos como negativos.
Para un tendido de cadena de 100 m (unidireccional), cable de 12,5 A, 4 mm²:
ΔV = 2 × 100 × 12,5 × 0,0175 / 4 = 10,9 voltios
Si Vmpp por cadena = 30 módulos × 32 V = 960 V, entonces 10,9/960 = 1,14 % — aceptable. Para un recorrido de 200 m, la caída de voltaje se duplica al 2,3% (supera el límite del 2%). Aumente el tamaño a 6 mm² o reduzca la longitud de la cuerda.
Paso 5: seleccione el cable
Los cables fotovoltaicos de CC deben estar certificados según EN 50618 (o IEC 62930 equivalente) para aplicaciones fotovoltaicas en exteriores. Certificaciones clave:
- resistencia a los rayos ultravioleta: Los cables fotovoltaicos deben resistir más de 25 años de exposición a los rayos UV sin agrietarse
- Clasificación de temperatura: Cables estándar EN 50618 con clasificación de 90°C continuos. Especifique 120 °C o 150 °C para instalaciones en techos en climas cálidos
- Voltaje del sistema: Debe estar clasificado para el voltaje del sistema: 1000 V o 1500 V
- Libre de halógenos: Requerido por la mayoría de las normas para instalaciones donde la emisión de humos tóxicos en caso de incendio es una preocupación
Secciones transversales comunes utilizadas en energía solar: 4 mm² (residencial, cadenas C&I cortas), 6 mm² (la mayoría de los cables de cadena C&I), 10 mm² (salidas del combinador, tramos más largos), 16 mm² o 25 mm² (cables troncales principales de CC desde los combinadores al inversor).