Un apoyo con algunas de las protecciones de tu sistemas FV

Con esta herramienta de cálculo puedes facilitar el proceso de diseño de tu instalación fotovoltaica

La segunda edición del código eléctrico colombiano NTC 2050 del 2020 trajo consigo una serie de requerimientos para las instalaciones fotovoltaicas que están esencialmente consignadas en su sección 690. Para Solsta es importante que todas las personas allegadas a las energías renovables se acerquen a las exigencias y buenas prácticas de una instalación fotovoltaica, y es por ello que se desarrolló un aplicativo de cálculo que sirva como guía o recomendación para los cálculos del circuito de salida fotovoltaica que se muestra en el siguiente diagrama unifilar:

El aplicativo consta esencialmente de dos pestañas: una de ingreso de datos y una de resultados. Este artículo tiene como objetivo indicar el flujo del cálculo realizado, para el cual es necesario cada una de las variables solicitadas.

Tensión Eléctrica

De acuerdo con la norma en su sección 690-7 es posible el cálculo de la tensión de aislamiento necesaria para un sistema en función de dos factores: El coeficiente de temperatura de tensión eléctrica del módulo FV y la tabla 690.7 de la norma citada. Cada proceso de cálculo se muestra a continuación:

Tensión de aislamiento método 1.

Para el cálculo de la tensión máxima por el método 1, es necesario conocer la temperatura ambiente mínima de la locación de la instalación y, por supuesto, el coeficiente de temperatura en tensión (Coeficiente de temperatura) de los módulos empleados. Como es sabido, un módulo fotovoltaico aumenta su tensión disponible a medida que se disminuye la temperatura, por tal motivo se toma la temperatura mínima para el cálculo de esta tensión eléctrica. En primer lugar, se calcula la variación de este valor de temperatura con respecto al de condiciones estándar, además de la tensión del panel (conexión módulos FV en serie):

El valor de ajuste corresponde a la multiplicación del coeficiente de temperatura (que por lo general se da en términos porcentuales [%/K]) por la tensión del panel, por la variación de temperatura.

Finalmente, la tensión de aislamiento corresponderá al ajuste sumado a la tensión del panel.

Tensión de aislamiento método 2

El cálculo de la tensión máxima por el método 2 es simplificada y corresponde a multiplicar por un factor tomado de la tabla 690-7 la tensión del panel:

Corriente

En la sección 690-8 se establecen los pasos para el cálculo de las corrientes de los diferentes circuitos dentro de un sistema fotovoltaico. El aplicativo se encuentra enfocado en la magnitud del circuito de salida fotovoltaica, razón por la cual, las variables pedidas y entregadas como resultado están orientadas a este dispositivo.

La corriente máxima del circuito de salida fotovoltaica debe ser calculada según lo indicado en el apartado 690.8 (A) (1) y corresponde al 125% de la suma de las corrientes de cortocircuito en paralelo. Esto es:

Protección contra sobrecorriente

Para el cálculo de la protección contra sobrecorriente es necesario tener en cuenta lo indicado en el apartado 690.9 (B) (1) en donde se indica que la protección debe soportar por los menos un 125% de la corriente máxima calculada.

El aplicativo toma los valores de protección contra sobrecorriente nominales establecidos en la sección 240.6 y retorna el valor mayor más cercano a la corriente calculada

Conductor elegido para el tramo del circuito

Las pautas para la elección del conductor deben obedecer las siguientes condiciones:

1. Que la corriente soportada por el conductor con factores de ajuste y corrección aplicados sea superior a la corriente máxima del circuito Imax.
2. Que la corriente soportada por el conductor con factores de ajuste y corrección aplicados sea superior a la corriente nominal de la protección contra sobrecorriente seleccionada.

Para realizar esta elección, en primer lugar, se toma la ampacidad del cable que sea la mayor más cercana a la corriente máxima del circuito a 75 °C de tal forma que se emplee los factores de ajuste para el mismo calibre, pero para una temperatura soportada de 90 °C. El factor aplicable para el circuito de salida fotovoltaica es únicamente el factor de corrección por temperatura ambiente, pues al encontrarse conectados en paralelo los circuitos de salida fotovoltaica provenientes de cada panel solo constan de un cable portador de corriente.

Posterior a la aplicación de los factores de ajuste y corrección para el cable a 90 °C, se comprueba que éste sea mayor a la corriente máxima del circuito . En caso de que esta condición no se satisfaga, es necesario aumentar el calibre en un proceso iterativo hasta que, en efecto, lo haga. Adicionalmente, con el fin de cumplir la segunda condición anteriormente descrita, también es necesario aumentar el calibre si es que la ampacidad corregida del cable escogido para el momento es menor a la corriente nominal de la protección contra sobrecorriente.

Descargo de responsabilidad: SOLSTA S.A.S. no se hace responsable de los resultados de ejecución del script ni de ningún hecho subsecuente. El aplicativo fue realizado con propósitos educativos y en ninguna circunstancia debe emplearse como criterio de construcción en instalaciones fotovoltaicas reales sin previa verificación de personal de ingeniería calificado en el diseño de este tipo de sistemas. Úselo solo como referencia educativa bajo su responsabilidad.

El aplicativo lo puedes descargar haciendo clic AQUÍ

Nota: Para usar el aplicativo se recomienda alguna distribución de Python 3.