Actualizado el 14 de octubre de 2025
El diseño del sistema fotovoltaico debe considerar varios aspectos técnicos como el calibre y longitud del cable, la caída de tensión en el circuito y las dificultades que se pueden encontrar en la realización del trabajo físico.
En este artículo abordaremos la caída de tensión en el circuito de corriente continua explorando un caso real. Durante el proyecto surgieron dudas sobre la mejor manera de disponer los inversores. ¿Deben colocarse cerca de los módulos fotovoltaicos o al lado del punto de alimentación de la vivienda?
Un análisis de pérdidas indica que la mejor solución sería colocar los inversores cerca de la entrada de la propiedad. Esto minimiza las pérdidas de generación, ya que acorta el cableado de corriente alterna y provoca que el circuito de corriente continua cubra mayores distancias, en el que la tensión es mayor y la corriente reducida.
El sistema fotovoltaico se instaló en una propiedad rural donde hay una distancia considerable desde el área de construcción hasta el punto de suministro eléctrico. Se prefirió no conectar el sistema fotovoltaico al circuito interno del edificio, ya que se trataba de una instalación antigua.
La conexión de sistemas fotovoltaicos a cuadros de distribución existentes, especialmente en instalaciones antiguas o mal dimensionadas, suele provocar problemas de variaciones de tensión y apagados no deseados de los inversores.
En la Figura 2 observamos el posicionamiento del instrumentos de cuerda sobre el techo. Se utilizó un inversor con 12 entradas MPPT. El circuito más largo, denominado MPPT1, tiene una longitud total (considerando los cables positivo y negativo) de 920 metros. Es en este circuito donde realizaremos nuestro análisis de caída de voltaje. Las distancias de cada cadena al inversor se muestran en la Tabla 1, a continuación.
Tabla 1 – Distancias desde instrumentos de cuerda al inversor
¿Qué dice NBR 16690 sobre la caída de tensión?
Un problema conocido en el ámbito del diseño de instalaciones eléctricas es la caída de tensión en los cables. Se utilizan dos criterios a la hora de dimensionar un cable o conductor eléctrico: capacidad de carga de corriente y caída de tensión.
En circuitos largos, incluso si el calibre del conductor cumple con el criterio de conducción de corriente, no siempre se cumplirá el criterio de caída de voltaje. En este caso, la solución a adoptar es utilizar un cable de mayor calibre, lo que incrementa el coste y la complejidad de la instalación.
Un proyecto fotovoltaico es, ante todo, un proyecto de instalación eléctrica. Las instalaciones de baja tensión en general se rigen por la norma NBR 5410 y las instalaciones fotovoltaicas se rigen por la norma NBR 16690.
Ambas se complementan, y la norma NBR 16690 se refiere más específicamente a los circuitos de corriente continua, cuyas especificidades no fueron abordadas en la primera norma mencionada. La caída de tensión porcentual en un circuito de corriente continua se calcula como:
Caída (%) = Delta_V / U
Delta_V = R x I
R = r * C
Delta_V es la caída de voltaje en el circuito (V), U es el voltaje de la fuente (V), R es la resistencia del conductor (ohmios), I es la intensidad de la corriente eléctrica (A), C es la longitud total del circuito (m) er es la resistencia por unidad de longitud (ohmios/m) del cable que se encuentra en el catálogo del fabricante.
La norma NBR 16690 dice lo siguiente:
La norma recomienda, pero no exige, que la caída de tensión en el circuito de CC no sea superior al 3%. Siempre que sea posible, se deben seguir las orientaciones de la norma. Si no se siguen las directrices, el diseñador debe confiar en su experiencia y otros factores técnicos para tomar la mejor decisión.
¿Cuál sería el problema con una caída de alto voltaje en el circuito de CC? La respuesta es sólo una: pérdida de generación. Las caídas de tensión provocan pérdidas de energía que acompañan al sistema fotovoltaico durante toda su vida útil. Sin embargo, las pérdidas siempre existirán y sólo pueden minimizarse ampliando los calibres de los cables, lo que en consecuencia encarece y complica las instalaciones.
Estudio de caso: sistema fotovoltaico en propiedad rural
Se disponía de dos opciones de calibre: 6 mm² o 10 mm². Con el calibre de 6 mm², las conexiones serían más fáciles, ya que las entradas del inversor utilizado en el proyecto cuentan con receptáculos para conectores de hasta 6 mm², como se muestra en la ilustración de la Figura 4.
En la Figura 4 vemos que el inversor tiene 6 MPPT y 12 entradas para conectar circuitos, dos entradas por MPPT. En este proyecto cada caja de cuerdas estaba conectado a una de las 12 entradas. Tú Conectores MC4 están estandarizados en dos versiones: calibres de 1,5 y 2,5 mm2, 4 y 6 mm2 y 10 mm2, como se puede observar en la Tabla 2 a continuación.
El uso de cables de 10 mm² imposibilitaría el uso de conectores MC4 para conectar directamente las cadenas al inversor, lo que obligaría a construir cajas de cadenas externas. Además del coste adicional de añadir cajas de cadenas, el uso de cable de 10 mm² dificultaría el tendido de los cables por el conducto del circuito de CC.
Por lo tanto, el desafío de este estudio de caso fue demostrar la viabilidad de adoptar el cable de 6 mm2 en este proyecto que tiene circuitos de gran longitud: una de las cadenas requiere casi 1 kilómetro de cables.
Tabla 2 – Tamaños estándar de conectores MC4
Cálculo de caída de voltaje
A continuación encontramos la tabla con las características de los cables utilizados en el proyecto (Cortox Solar/Cordeiro Cabos Elétricos).
Tabla 3 – Características técnicas de los cables eléctricos Cortox Solar/Cordeiro
De acuerdo con la norma NBR 16690, la caída de tensión se calcula con referencia a la tensión en el punto de máxima potencia en STC (condiciones de prueba estándar: 1000 W/m2 y 25 oW). La información que necesitamos extraer de la tabla es la resistencia del conductor. Encontramos en la tabla: r = 3,39 ohmios/km para el cable de 6 mm2 er = 1,95 ohmios/km para cable de 10 mm2.
En este proyecto, con 20 módulos en serie, con una tensión de alimentación individual máxima de 40,3 V en STC, se alcanza una tensión total de 806 V. La caída de tensión admisible sería por tanto: 3% x 806 = 24,18 V. condicionar la corriente de cada cadena es I = 11 A.
Este número se encontró dividiendo la corriente total (132 A, como se muestra en la Figura 5) por el número de instrumentos de cuerda, que es 12. La condición de carga máxima se obtuvo del dimensionamiento del sistema en PVSyst.
Considerando una temperatura de funcionamiento típica de 70 oC, el sistema alcanza una potencia máxima de 87,3 kW (que también corresponde a la potencia máxima de entrada del inversor). Este es un ejemplo de buena compatibilidad entre las características de instrumentos de cuerda y el inversor. La ocurrencia de recorte será muy pequeño en este proyecto.
Desde el punto de vista del cálculo de la caída de tensión, la consideración realizada es correcta, ya que representa la potencia máxima de generación que se puede alcanzar con este sistema. A temperaturas más bajas, la curva IV del sistema (traza verde) se desplazará hacia la derecha, haciendo que la potencia se limite al valor máximo que puede soportar el inversor (representado por la línea discontinua). Si la temperatura es superior a 70 oC, la condición de carga máxima tendrá una potencia inferior al valor considerado.
Con todos los datos en la mano podemos proceder a calcular la caída de tensión del cable de 6 mm.2:
r = 3,39 ohmios/km; C = 0,92 km; Yo = 11A; U = 806V
R = r * C = 3,1188 ohmios
Delta_V = R * Yo = 34,3 V
Caída (%) = 34,3 / 806 = 4,25%
El cálculo revela que, según las orientaciones normativas, se viola el límite del 3% de la tensión máxima de potencia en STC. Sin embargo, son necesarias algunas consideraciones al respecto.
En primer lugar, el límite de caída de tensión de la NBR 16690 es una recomendación. Una caída de tensión superior al 3% no es una prohibición, ya que no supone seguridad ni riesgo de ningún tipo para el sistema. Sólo hay que tener en cuenta que la presencia de caídas de tensión excesivamente elevadas provocaría pérdidas de generación.
En este caso, sin embargo, la caída de tensión calculada está muy cerca del límite recomendado y ocurre sólo en uno de los 12 instrumentos de cuerda. En casos como este, el diseñador debe evaluar la conveniencia de respetar el límite del 3% o elegir un cable de mayor calibre.
En este proyecto, la opción de aumentar el ancho a 10 mm.2 Provocaría dificultades en el tendido de los cables y reduciría la seguridad del sistema al aumentar la complejidad y el número de componentes y conexiones eléctricas. También habría un aumento en el costo, que no justificaría el beneficio de reducir las pérdidas de generación, un beneficio insignificante, en este caso, como se verificó en una simulación realizada en PVSyst.
Conclusión
La caída de tensión máxima recomendada en sistemas fotovoltaicos es del 3 % para circuitos de corriente continua. Esta caída se calcula a partir de la tensión máxima de potencia de la cadena de módulos fotovoltaicos a 25 °C y 1000 W/m² (condiciones STC).
Se permiten caídas de tensión superiores al 3%, siempre que no afecten significativamente el rendimiento del sistema fotovoltaico. Este impacto debe medirse y evaluarse mediante simulaciones en PVSyst. Aspectos como el coste, la complejidad y la seguridad deben analizarse junto con el resto de criterios de diseño de una instalación.
En el caso analizado, se determinó que la mejor opción sería usar un cable de menor calibre en lugar de uno de mayor calibre. En el circuito analizado, correspondiente a una de las 12 cadenas del sistema, el beneficio del mayor calibre sería mínimo, lo que no justificaría la inconveniencia de adoptarlo.
Para comprender más sobre los criterios de tamaño de cables en sistemas fotovoltaicos y otras consideraciones de diseño, asegúrese de consultar el cursos de energía solar Canal ¡Solar!
Con la colaboración de Elvis Almeida y Guilherme Sanches, de MySol Energia Solar; y Micaella Aynoá
Respuestas de 5
La figura 3 muestra la longitud de un poste siendo C/2, sin embargo, en los cálculos se utiliza la longitud total de los dos postes. ¿Qué se debe considerar, la longitud de las cuerdas (C/2) o la suma de los dos polos (C)?
Excelente estudio de caso, ¡felicitaciones por el artículo! ¡Aclaró mis dudas!
es el modulo actual
Genial, Marcelo,
Simplemente no entendí muy bien la corriente de 11 A (i). ¿Cómo la encontraste?
El cálculo de 11A se hacía previamente calculando el número de placas utilizadas por cadena, es decir tomando el Datasheet de la placa utilizada, extrayendo el valor actual de la placa individualmente y multiplicándolo por el número de placas utilizadas en cada cadena.