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Cables para instalar Fotovoltaicos

 Artículo difundido en el portal público: Reeditor

1. -Conceptos básicos

Basta tener presente algo de nuestras necesidades como: voltaje, amperaje a usarse, longitud requerido, (¿tramo corto?, ¿tramo largo?), materiales de aislamiento de los mismos,  tal vez número de hilos del cable: sólidos o multialambres, grados de flexibilidad, tamaño de sección, concepto de ampacidad, colores de forro, rigidez, ubicación de los cables (¿intemperie?, ¿interior?, ¿lado de hornos?, ¿ambiente bajo cero?). 

Cable: En el campo de la energía eléctrica, cable es el conjunto de alambres reunidos en forma ordenada. Conjunto de alambres o hilos desnudos o aislados reunidos en forma ordenada. Conductor o transmisor de la electricidad mayormente hecho de cobre, cubierto por un aislante o protector.

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2. -Términos relacionados

Voltaje, Amperaje,  Longitud, Tramo, Hilos del cable, Flexibilidad, Tamaño de Sección, Ampacidad, Forro, Cubiertas y Rigidez.

A los cables eléctricos se les identifica por el El calibre (AWG) que son códigos internacionales, ejemplo: Cable #16AWG.

[AWG siglas del término en Inglés “American Wire Gauge” (calibre de cable americano) referencia del diámetro del cable o alambre eléctrico]

La característica de flexibilidad están más orientadas a los cables de cobre de tamaño grande y para áreas no peligrosas, como conductores para los aparatos domésticos fijos.

Un alambre conductor de corriente debe ser escogido asegurando la calidad de su aislamiento porque es menester proporcionarle protección contra el calor, la abrasión, humedad, luz ultravioleta y productos químicos.

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3. -Los cables y sus canales

Dentro de un conducto de cables eléctricos, puede que nos encontremos con un cable simple de dos canales, o con un gran manojo de cables de colores.

Un cable ha de poseer dos canales, uno positivo y el otro negativo. Simplifiquemos la explicación diciendo lo siguiente: por uno de los canales la electricidad “entra“, y por la otra “sale“. Por ello, toda instalación debe poseer estos dos canales conectados, en lugar de uno solo.

Puede que halles un tercer cable en el conducto, que pareciera no tener propósito alguno. Muy probablemente este será el cable de descarga o toma a tierra.

Este cable permite la circulación de la electricidad, en caso de un contacto accidental con electricidad mal dirigida o excedente. Los pararrayos, por ejemplo, poseen un conducto que atrapa la electricidad y la libera a la tierra, evitando su condensación en casa.

La toma a tierra cumple con igual propósito.

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Cable1

4. -Código de colores

Los cables de colores no responden solo a un asunto estético. El color es un código, que indica su uso específico, por ello también es recomendable utilizar cinta aisladora de igual color que el cable, por prevención.

Si no se toma en cuenta el código de colores o de alambre o si se utilizan los cables de forma incorrecta es someterse a los riesgos de seguridad hasta violar la cantidad de energía eléctrica con caídas de tensión involuntaria.

Por ejemplo, según el código de colores para un sistema de instalación de corriente alterna (CA), en arreglos de paneles solares, se respeta los cables con forro rojo y también los “pelados” para una instalación a tierra.

La pregunta surge con frecuencia acerca de utilizar el color negro / rojo / blanco de 120 V/240 V monofásica y marrón / naranja / amarillo / gris para cables de 480 V trifásicas y similares.

Verde y amarillo: Relacionado al cable de toma a tierra, antes cables de color gris o blanco, hoy son más llamativos.

Azul: Es el cable neutro. Hasta hace más de 40 años se utilizaba el cable de color rojo.

Marrón / Café: Cable de fase, aunque también puede ser negro o gris, según la estética del aparato que lo luzca. Antes color verde.

Negro: Cable de fase, está siempre más visible al igual que el blanco.x

La característica de flexibilidad está más orientada a los cables de cobre de tamaño grande y para áreas no peligrosas, como conductores para los aparatos domésticos fijos. El calibre no debe ser menor de #16AWG porque son más finos y delgados.

Un alambre conductor de corriente debe ser escogido asegurando la calidad de su aislamiento porque es menester proporcionarle protección contra el calor, la abrasión, humedad, luz ultravioleta y productos químicos.

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5. -Qué es el “NEC”

National Electric Code (NEC) es el estándar estadounidense para la instalación segura de alambrado y equipos eléctricos.

El Código Eléctrico Nacional (NEC) especifica los métodos aceptables de cableado y materiales, proteger a las personas y los bienes de los riesgos derivados del uso de la electricidad].

Por ejemplo los cables tipo TW, THW, THWN, TW, NM, NMC, UF y USE usados cada uno según el caso:

Para uso interno, como es el caso dentro de las casas, se prefiere el tipo NM (Non-Metalic, cubertura no metálica).

Este tipo de cable tiene una cubertura de plástico que envuelve a dos o tres conductores. Cuando hay tres cables bajo la misma cubertura, dos de ellos tienen aislación, mientras que el tercero es un alambre desnudo.

Aplicaciones en ambientes húmedos y altas temperaturas: cables THW, NMC Ubicación bajo tierra: cable THHN.

Exterior resistente a la luz del sol o ambiente normal: cable UF, USE Resistentes alta temperatura o cerca de llamas (> 90 °C).

Para las interconexiones de los paneles solares fotovoltaicos, pueden utilizarse los cables eléctricos tipos: ‘USE’, ‘UF’, ‘USO’.

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6. -Tablas que nos sacan de apuros 

Nos encontraremos con variabilidad de tablas que finalmente conducen a la proximidad de selección de calibres y calidad de cables (ver tablas)

Con esta tabla estamos solo adelantando un criterio general a tenerse en cuenta siempre que se haga instalaciones de paneles fotovoltaicos y los componentes adicionales.

Por ejemplo:

  • Si desde una azotea a la habitación tenemos una distancia longitudinal de 20 metros y sabemos que la corriente a usarse por este cable es de 25 A, tendremos que ir pensando en la compra o consulta por un cable de calibre #8 AWG. Cuan grueso o pequeño sea la sección (mm2) es cuestión de seguir con lecturas a otras tablas. Pero ya tenemos el 80 % de data.

  • Tal vez en casa tenemos un cable eléctrico con una etiqueta que marca código #4 AWG y tiene 40 m de extensión. ¿Qué hacemos lo usamos todo?. Averiguaremos cuánto es la corriente (Amp) a transportar de un componente a otro. Si son 60A no conviene usar los 40 m. Este cable funcionará muy bien en una distancia de 15 a 20 m, sin problema de recalentamiento, etc.

  • Para conectar entre dos componentes del sistema fotovoltaico que dista 87 m y transportar apenas 5 A de corriente, ¿qué cable debemos comprar con seguridad?. Rpta. calibre #8 AWG.

  • Ejemplo: Si tenemos que cablear 20 m desde un panel hasta la batería y que la salida de corriente de dicho panel fuera de 40 amperes, tendré que adaptar un cable de calibre #6. No olvidar el criterio de un % adicional de amperes.

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    7. -Conductos 

    Un conducto es un tubo de metal o de plástico que contiene los cables y ofrece un recinto de protección para los cables.

    En el cableado del sistema fotovoltaico, los instaladores de las placas solares suelen optar por utilizar conductores individuales en un conducto en vez de cable. También es práctico pero con los detalles que se suscriben.

    Se utilizan los conductos a menudo en los sistemas fotovoltaicos para ocultar y/o proteger los cables.

    El conducto común utilizado en los sistemas fotovoltaicos es el cloruro de polivinilo (PVC) que se trata de un tubo rígido y no metálicos.

    El conducto PVC puede ser enterrado o sujeto a las paredes para proteger los cables.

     

    8. -Ampacidad

    Cuanto más grande sea un cable, mayor será su capacidad para llevar la corriente eléctrica.

    El concepto de Ampacidad es la corriente máxima que un conductor aislado puede llevar sin exceder las limitaciones térmicas de su aislamiento y cubierta.

    Peligro =>Si se alimenta mayor corriente por un alambre de menor amperaje (menor ampacidad), este alambre o cable simplemente se sobrecalentará de todas maneras.

    Sobrecalentamiento significa un desperdicio de energía puede provocar un corto circuito pudiendo provocar hasta un incendio.

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    9. -En los paneles fotovoltaicos

    Cableado entre Panel Solar FV y el Controlador de Carga

    Lo que depende en gran medida son las longitudes y/o distancias en este caso entre estos dos componentes puntos 1. y 2. si nos fijamos el siguiente croquis o en otros.

    002

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    Se elige el tamaño de cable apropiado y cuando la distancia entre estos dos componentes (Panel y Registrador) sea lo conect3menos posible es mejor para evitar las pérdidas de energía más cuando el tiempo es malo (temporada fría, exceso de calor, calidad de los módulos).

    Es un conjunto de dos cables hechas para conectar el panel o los paneles a su controlador de carga.

    Datos comerciales Aquí

     

    Conectores MC4

    a1

    Así son conocidos los conectores que van entre cables macho y hembra, positivo y negativo conectando la salida del panel con la entrada del control registrador.(punto 1 y 2 de la imagen arriba)

    Estos cables son de diferentes longitudes, así como los tamaños de calibre. Los diferentes tamaños le permiten personalizar a sus sistemas basados en sus necesidades.

    Por ejemplo para una distancia de 20 pies o 6 metros, ideal para los instaladores usar el cable de calibre AWG 10.

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    Seguridad

    Practicar la seguridad, conectar primero el cable pelado al componente Control Regulador de Carga. Por ejemplo en el caso de tener 8 módulos cableados en conexión en serie, la tensión se multiplica que si no se tiene en cuenta este detalle se puede dañar este componente o pasar corriente a la persona hasta causar la muerte.x

    Un cable #14 AWG es más pequeño que el cable #10 AWG.

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    10. -Conclusiones

    Entre los Paneles Solares Fotovoltaicos a la Batería o Banco de Baterías, el tramo casi siempre es más largo que los otros. Se recomiendan  incrementar el 25 % al amperaje origen y a este más 25%. El resultado de este amperaje servirá para escoger el calibre del cable o alambre a ser instalado en esta distancia.

    La distancia entre el Banco de Baterías y los artefactos o Cargas de Consumo de corriente siempre son más cortas dentro del sistema.

    Saber cuánto de carga en amperios se necesita para adecuar el tipo, tamaño, calidad de cable a ser instalado en este tramo.

    El tipo de alambre o cable será para una ampacidad 25 % más del total de la Carga.

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