Actualizado el 16 de febrero de 2026
Un sistema fotovoltaico conectado a red se compone simplemente de un conjunto de módulos fotovoltaicos, cableado DC, string box con protecciones DC, inversor, cableado AC y protección AC.
Las normas NBR 5410, 5419, 16612 y 16690 determinan los criterios de protección que debe tener un sistema fotovoltaico, tanto en su parte AC como en su parte DC.
El conjunto de normas establece que las instalaciones deben tener como características básicas protección contra descargas eléctricas al usuario, protección contra efectos térmicos e incendios, protección contra sobrecorrientes, protección contra sobretensiones y capacidad de seccionamiento.
En este artículo se explorará cómo determinar la sección transversal del cable y los componentes de protección contra sobrecorriente y cortocircuito de un sistema fotovoltaico para garantizar la protección térmica y contra incendios de los cables.
Efectos térmicos
Una corriente que pasa a través de un conductor genera calor mediante el efecto Joule. El calor generado en el conductor es proporcional al cuadrado de la corriente, la resistencia del conductor y el tiempo que el conductor lleva esa corriente. Entonces podemos escribir:
Q = I²Rt
Donde:
- Q es el calor generado por una corriente eléctrica que fluye a través de una resistencia eléctrica dada durante un tiempo dado, medido en julios;
- I es la corriente eléctrica que fluye a través de un conductor con una resistencia dada R;
- R es la resistencia eléctrica del conductor;
- t es la duración o intervalo de tiempo durante el cual la corriente eléctrica fluyó a través del conductor.
La resistividad o resistencia R de un conductor se puede calcular como:
Resistividad = ρ. ALLÍ
Donde ρ es la resistividad del material conductor, L es el tamaño del conductor y A es la sección del conductor. Entonces podemos notar que al aumentar la sección del conductor se reduce la resistencia del cable, lo que a su vez reduce el calor generado en el cable.
Los conductores tienen la capacidad de disipar el calor generado por el efecto Joule al ambiente; sin embargo, esta capacidad puede verse afectada por la temperatura ambiente, la agrupación de circuitos cercanos, el método de instalación del conductor y la resistividad térmica del suelo si está enterrado. Si esta disipación es insuficiente, el cable se sobrecalentará y podría provocar un incendio.
La NBR 16690, norma que regula los sistemas fotovoltaicos, indica que todos los conductores de los sistemas fotovoltaicos deben dimensionarse siguiendo los preceptos de las normas NBR 5410 y NBR 16612 (cables específicos para aplicaciones solares).
A lo largo de este artículo, exploraremos cómo deben dimensionarse los cables de un sistema fotovoltaico y la relación entre el dimensionamiento y la protección del sistema. Respecto al dimensionamiento de cables, la norma NBR 16690 establece:
Por lo tanto, la definición de capacidad de carga de corriente a seguir depende de qué sección del circuito se esté analizando.
Capacidad de carga actual
Todos los cables de un sistema fotovoltaico deben tener un tamaño que reduzca el riesgo de sobrecalentamiento e incendio. El dimensionamiento de un conductor debe tener en cuenta las siguientes magnitudes eléctricas:
- Corriente de diseño – Ib: Corriente que consume o inyecta un circuito determinado.
- Corriente nominal – In: Corriente a la cual un determinado dispositivo, cable o protección está diseñado para funcionar sin riesgo de sufrir daños.
- Corriente de sobrecarga: Corriente de un circuito que funciona de forma continua o prolongada por encima de la corriente nominal In o de la capacidad de carga de corriente Iz.
- Corriente de cortocircuito – Icc: Sobrecorriente alta momentánea que surge cuando hay un cortocircuito o falla eléctrica entre conductores o entre un conductor y tierra.
- Capacidad de conducción de corriente – Iz: Capacidad de un cable para conducir corriente dada su sección transversal, tal que el cable no exceda la temperatura máxima establecida en la tabla 35 de la norma 5410 o norma equivalente.
Para evitar el sobrecalentamiento, los conductores deben tener una capacidad de carga de corriente mayor o igual a la corriente de diseño Ib del circuito que alimentan.
Sin embargo, como se mencionó anteriormente, la capacidad de un cable para disipar calor depende de la temperatura ambiente, la agrupación de circuitos cercanos, el método en el que está instalado el conductor y la resistividad térmica del suelo, si está enterrado.
Las normas NBR 5410 y NBR 16612 prevén formas de recalcular la capacidad de carga actual en función de estos efectos externos.
Los cables expuestos a la radiación UV, altas temperaturas o que forman sistemas fotovoltaicos deben cumplir con la capacidad de conducción de corriente indicada en las tablas del Anexo C de la norma NBR 16612. Por ejemplo, para cables instalados en exteriores, tenemos: Y la capacidad de conducción de corriente para este tipo de instalación viene dada por:
El factor de agrupamiento debe ser el definido en la NBR 5410. La NBR 16612 establece, en el apartado “C.5 Agrupamiento de Circuitos”: En el caso de agrupamiento de circuitos se deben utilizar los factores de agrupamiento dados en la ABNT NBR 5410.
Para temperaturas más altas y otros métodos de instalación, se deben seguir las demás tablas del Anexo C. Para el resto de los cables del sistema, se pueden seguir las especificaciones de la norma NBR 5410. Los factores de corrección para la capacidad de conducción de corriente son:
- Factor de temperatura ambiente – ATF
- Un aumento de la temperatura ambiente disminuye la capacidad de disipación del cable y, por tanto, disminuye su capacidad de carga de corriente.
- Factor de resistividad térmica del suelo – FRS
- Para cables enterrados, la capacidad del suelo para absorber calor es esencial en términos del aumento de temperatura del conductor.
Factor de agrupación de circuitos – CAF
-
- Los cables agrupados conducen el calor entre sí y dificultan la disipación térmica a través del aire.
La capacidad de carga de corriente corregida (Iz') de un circuito se obtiene mediante la fórmula:
Iz'=Iz * TLC * FRS * FAC
Donde el valor de Iz se obtiene de una tabla que relaciona el método de instalación del conductor con la sección del cable.
-
La relación entre la protección contra sobrecorriente y la corriente inversa.
Se puede acceder al módulo mediante una fuente de corriente proporcional a la irradiación solar. Las condiciones de prueba STC determinan la corriente de cortocircuito y el voltaje abierto del módulo suponiendo una irradiación de 1000 W/m2 y una temperatura de celda de 25°C.
En una instalación real, la temperatura de la celda alcanza aproximadamente 30 °C por encima de la temperatura ambiente; por lo tanto, es común que las celdas alcancen hasta 70 °C durante el funcionamiento. El aumento de la temperatura de la celda tiene un efecto sutil en el aumento de la corriente de cortocircuito (Isc) del módulo, del orden de +0,05 %/°C. Para una temperatura ambiente de 30 °C, el aumento de la Isc en comparación con las condiciones STC es de tan solo el 1,7 %.
Como en una instalación real la temperatura ambiente máxima es limitada y rara vez supera los 1000 W/m², la Isc actual nunca superará valores significativos más allá de los valores determinados en STC + 2%. Por lo tanto, no existe necesidad de protección contra sobrecorriente debido a un posible aumento en la generación del módulo.
La protección contra sobrecorriente mediante fusible o disyuntor tiene como función principal evitar el flujo de corriente inversa. La corriente inversa se produce en un conjunto de módulos con cadenas en paralelo cuando la tensión de circuito abierto (Voc) de una cadena es inferior a la de las demás.
Cuando esto ocurre, la cadena afectada se comporta de manera análoga a una carga del sistema, disipando el calor generado por este flujo de corriente inverso. Las causas más comunes de corriente inversa son:
- Cortocircuito en uno de los módulos;
- Cortocircuito entre celdas del módulo;
- Fallas a tierra del módulo;
- Errores de instalación que provocan cadenas en paralelo con diferente número de módulos.
Para obtener más información sobre la corriente inversa, lea nuestro artículo sobre el tema, disponible en: Causas y efectos de la corriente inversa en módulos fotovoltaicos.
Dimensionamiento de dispositivos de protección contra sobrecorriente y corriente inversa.
Los disyuntores y fusibles tipo gPV se pueden utilizar como dispositivos de protección contra sobrecorriente y corriente inversa en conjuntos fotovoltaicos. Los detalles de cada uno de estos componentes se pueden encontrar en el artículo. Comprender las especificaciones básicas de los componentes de String Box..
La protección contra sobrecorriente en una serie sólo es obligatoria si la corriente de los módulos en los que la serie está en paralelo es mayor que la corriente inversa máxima soportada por la serie analizada.
Así, por ejemplo, una serie que contiene módulos que tienen una corriente inversa máxima admitida de 15 A y una corriente Isc de 9 A se puede paralelizar con una serie idéntica, sin necesidad de disyuntor o fusible.
Sin embargo, no se puede paralelizar con 2 o más series sin el uso de protección porque, si se produce una corriente inversa, la serie no tiene la capacidad de soportarla sin presentar riesgos (corriente inversa posible con dos cadenas más en paralelo: 18 A , soportabilidad máxima de la cadena analizada: 15 A)
El dispositivo de protección contra sobrecorriente, cuando sea obligatorio, deberá dimensionarse de forma que la corriente nominal del dispositivo In, cumpla con:
- 1,5 * Isc < En < 2,4 * Isc;
- En menor o igual a la corriente inversa máxima soportada por el módulo (ver hoja de datos).
Cuando se agregan cajas de conexiones en serie a una caja de conexiones principal, se forma un subconjunto fotovoltaico, como se muestra en la siguiente figura. El subconjunto también debe tener protección contra sobrecorriente, y el dispositivo de protección debe cumplir los siguientes requisitos:
- Requerido si hay más de dos grupos de series conectados a un inversor;
- 1,25 * Submatriz ISC < In < 2,4 * Submatriz ISC.
Cuando la caja de conexiones en serie se conecta directamente al inversor, se forma una matriz fotovoltaica.
La protección contra sobrecorriente del conjunto fotovoltaico sólo es obligatoria si existe un banco de baterías o cualquier otra fuente de corriente además del sistema fotovoltaico que pueda contribuir a una sobrecorriente dañina. La protección, en estos casos, se define como:
1,25.ISC-ARREGLAMENTO < En < 2,4.ISC-ARREGLAMENTO
Todos los cables deben ser capaces de soportar las corrientes nominales de los dispositivos de protección conectados a ellos.
En las secciones del circuito donde no existe dispositivo de protección contra sobrecorriente, como en los cables que forman el conjunto fotovoltaico cuando no hay fuentes de corriente externas o cuando su uso no es obligatorio, se deben seguir las recomendaciones de la tabla 5 de la NBR 16690.
Todos los dispositivos de protección deben ser capaces de funcionar a los voltajes máximos de los circuitos a los que están conectados.
Ejemplo
En este ejemplo, los cables tendrán el tamaño adecuado para una disposición de 180 módulos BYD 370M6K-35. Los módulos se colocan sobre una mesa de 90 módulos de ancho por 2 módulos de alto, conteniendo cada cadena 18 módulos.
Las diez cadenas se conectarán a una caja de cadenas, donde se conectarán en paralelo. El circuito en paralelo se conectará al inversor mediante un cable enterrado. De la hoja de datos del módulo, podemos obtener la corriente de cortocircuito, la tensión de circuito abierto y la corriente nominal máxima posible del dispositivo de protección en serie.
Cada cadena tendrá 18 módulos en serie, por tanto, 9,77 A de corriente Isc y 846 V de Voc. Como las cadenas están conectadas en paralelo en la caja de cadenas, es necesario que haya protección contra sobrecorriente/corriente inversa en la serie. De acuerdo con la NBR 16690, el valor nominal del dispositivo de protección contra sobrecorriente debe cumplir con:
- 1,5*Isc < In < 2,4*Isc, por lo tanto, 14,66 < In < 23,44 A
- In es menor o igual a la corriente inversa máxima admitida por el módulo (ver hoja de datos), por lo tanto, In >= 15 A
El dispositivo de protección contra sobrecorriente elegido debe estar entre 14,66 A y 15 A, por lo que en este ejemplo se eligió un fusible de 15 A.
Los módulos deben conectarse a la caja de strings con un cable que siga la norma NBR 16612, ya que está expuesta a la intemperie y forma parte de una serie fotovoltaica. Inmediatamente antes de la caja de strings, los cables de todas las strings compartirán el mismo conducto, que se colocó debajo de los módulos.
En este conducto se ubicará una agrupación de 10 circuitos a una temperatura ambiente de 40°C. El método de instalación está definido en el apartado C.1 de la norma 16612:
La capacidad de carga actual viene dada por la siguiente tabla. (Tabla C.3 de la norma NBR 16612 – para temperatura ambiente de 40ºC)
El factor de corrección de agrupación está dado por la NBR 5410:
El cable se instala mediante el método 1, tiene una sección transversal de 4 mm² y se instala protegido del sol, por lo tanto, su capacidad de conducción de corriente es de 42 A. Dado que el cable está agrupado en un conducto con 10 circuitos, el factor de corrección de agrupación (FAC) es 0,5.
Iz'= Iz * FAC
Iz' = 42 * 0,5
Iz' = 21 A
Como la capacidad de carga de corriente corregida Iz' es mayor que la corriente de diseño (corriente de cada serie) y mayor que la corriente nominal del dispositivo de protección (fusible, 15 A), el cable de 4 mm² se puede utilizar con seguridad.
Las series paralelas en la caja de cadenas tienen una corriente nominal de 846 V y una corriente de 97,7 A. Dado que los cables están enterrados y no están expuestos a la radiación UV, podemos cumplir con la norma NBR 16612. En este ejemplo, consideraremos una temperatura del suelo de 30 °C y una resistividad térmica de 2,5 km/W. El método de instalación para cables enterrados es [insertar método aquí] y la tabla de capacidad de carga de corriente es [insertar tabla aquí].
Para este ejemplo no es necesario el uso de un dispositivo de protección contra sobrecorriente del arreglo, sin embargo cuando se hace esta elección se debe seguir la capacidad mínima de conducción de corriente presente en la Tabla 5 de la NBR 16690, que establece que el cable debe soportar al menos 1,25 veces la corriente de cortocircuito del arreglo.
La corriente de cortocircuito de la disposición es de 97,7 A, por lo tanto el conductor debe soportar al menos 122,15 A. Para determinar la sección mínima del conductor, se utiliza la siguiente ecuación.
Iz'=Iz * TLC * FRS * FAC
Como 122,12 <= Iz'
122,12 <= Iz * TLC * FRS * FAC
Iz >= 122,12/ (TLC * FRS * FAC)
Iz >= 122,12 / (1*1*1)
Iz >= 122,12 A.
De la tabla de capacidad de conducción de corriente, se deduce que la sección mínima del conductor debe ser de 50 mm². Con esto, se concluye la definición de cables y protecciones desde el punto de vista de la seguridad contra sobrecorrientes.
¡Profundiza tus conocimientos!
Para un conocimiento más profundo de la selección y dimensionamiento de cables y protecciones en sistemas fotovoltaicos, se recomienda participar en cursos y capacitaciones sobre energía solar, contribuyendo a garantizar el cumplimiento de los estándares de seguridad y calidad.
Respuestas de 3
Me gustaría saber sobre el cable de acometida de un micro inversor “lado AC”, ¿puedo usar el mismo cable DC que se usa en los strings?
Buenas tardes. Soy Bernardo Bimbe, angoleño y residente en Angola. Me gustó la información que se proporciona en esta página, especialmente la forma en que se aborda. Tengo la intención de aprender mucho sobre el sistema de energía fotovoltaica. De momento he reseñado a continuación los temas que me cautivaron.
– Cabina primaria y conexión a red.
– Puesta a Tierra y SPDA de Plantas Solares
– Proyectos de Energía Solar con Almacenamiento en Baterías
Muy buen contenido, alta calidad técnica, agrega más conocimiento y seguridad a los profesionales del área.