Espacios Criticos Design: Instalaciones Fotovoltaicas Más Allá del Artículo 690 del NEC 2020

Métodos y Materiales de Cableado

Los métodos y materiales de cableado se tratan en el NEC 2020 en el Numeral IV del Articulo 690, por ejemplo se permite que los sistemas de soportes como bandejas portacables, en instalaciones fotovoltaicas al aire libre, los cables expuestos al aire libre en un sistema de soporte tienen un mayor riesgo de daño y presentan un mayor riesgo en una situación de incendio. El artículo 690 establece que los cables en una bandeja de cables deben sujetarse a intervalos de 300 mm (12 pulg.) Y asegurarse al menos cada 1,4 m (4,5 pies), pero no especifica cómo se asegurarán.

Como vemos en la foto de abajo, los conductores sin soporte pueden dañar el sistema fotovoltaico y poner a cualquier persona en contacto con la matriz en riesgo de descarga eléctrica. No solo los conductores de esta matriz no están soportados correctamente, sino que también se consideran de fácil acceso y requerirían la protección adecuada.

Un cortocircuito puede liberar una cantidad considerable de energía antes de que los dispositivos de protección contra fallas tengan tiempo de reaccionar, y con una fuerza electromagnética de más de 10,000 libras, el daño puede ser significativo. IEC 61914: 2015 establece estándares para la resistencia a las fuerzas electromecánicas y describe los requisitos de prueba para la clasificación de temperatura, la corrosión, la resistencia a los rayos UV y más para garantizar que las abrazaderas para cables puedan soportar las duras condiciones del sitio de construcción. Las abrazaderas para cables que cumplen con IEC 61914: 2015 exceden los requisitos de seguridad de NEC y deben usarse siempre que sea posible.

Tipos de Conductores

En los sistemas fotovoltaicos que operen a mas de 30 voltios se pueden utilizar cables de un solo conductor como los tipos RHH o RHW-2 o USE-2 para los circuitos dentro del conjunto fotovoltaico, como se indica en 690.31 (A).Los cables tipos RHH o RHW-2 o USE-2 están construidos con cobre de temple suave, además están aislados con una capa uniforme de polietileno reticulado negro (XLPE) resistente a la humedad, calor elevado, abrasión y a la luz solar. Se suministran en color negro siempre y con distintas formas de embalaje. También están disponibles bajo requerimientos estos conductores tipo RHH o RHW-2 o USE-2 "S" con muy bajo coeficiente de fricción, que facilita su montaje e instalación.

Cable de un solo conductor tipo - RHH o RHW-2 o USE-2

También se puede usar cable tipo MC para colocarlo sobre las bandejas portacables de fácil acceso con ampacidad de 105 ºC (221 ºF) y 125 ºC (257 ºF) permitiendo determinar el conductor según la tabla 690.31(A)(b) para temperaturas ambientes mayores a 30 ºC (87 ºF)

Cable Tipo MC (Metal-Clad Cable)

Tabla 690.31(A)(b) Conductores aislados con ampacidad nominal de hasta 2000 voltios.

Fuente: NEC 2020

Casi todos los módulos fotovoltaicos disponibles en la actualidad se envían desde el fabricante con dos conductores individuales preinstalados en la caja de conexiones del módulo. Los cables también tienen enchufes de conexión rápida llamados MC4 instalados para facilitar el cableado de campo asociado con los módulos fotovoltaicos.

Cable con Conector MC4

Cables Tipo "Y" MC4 Para Acoplamientos

Conectores MC4 Macho o Hembra (Composición)

NEC 2020 Sección 690.13 (A) Medios de Desconexión del Sistema Fotovoltaico.

Establece que si un medio de desconexión del sistema fotovoltaico se instala en un lugar donde es fácilmente accesible para personas no calificadas, y los conductores están energizados a 30 voltios o más, entonces se requerirá que el medio de desconexión sea construido de manera que se pueda instalar una cerradura para limitar la accesibilidad o se necesite una herramienta para abrir los medios de desconexión. Este requisito cumple la disposición prevista de limitar el contacto no intencionado con partes energizadas mediante el uso de un candado o una herramienta.

La mayoría de los sistemas requieren una desconexión de seguridad con sistema de bloqueo (LOTO)

Una conexión convencional que retroalimente la red requerirá una desconexión de CA manual sin fusibles

Imagen cortesía de: Hubbell Wiring Device -Desconectivo No Metálico Modelo HBLDS3

En otro caso , una conexión de derivación del lado de la línea requerirá una desconexión de CA manual con fusible. El fusible proporciona la protección contra sobrecorriente necesaria para el circuito.

Los desconectadores de CA deben montarse en el exterior, generalmente a 10 pies o en la línea de visión directa de su medidor de facturación principal.

Imagen cortesía de: Hubbell Wiring Device -Desconectivo No Metálico Modelo FDS30

Grounding & Bonding en Sistemas Fotovoltaicos

En primera instancia los sistemas de grounding & bonding tienen un rol muy importante y es proteger a los usuarios que estén laborando en áreas de estructuras fotovoltaicas mientras manipulan los diferentes equipos electrónicos y armarios de cableado, debido a que pueden provocar que las masas metálicas de los elementos anteriores queden bajo tensión.

Protección de los equipos electrónicos y mitigar las interferencias electromagnéticas.

Protección de los equipos electrónicos activos ante descargas eléctricas provocadas por caídas de rayos

NEC 2020 690.43 Equipment Grounding and Bonding

Partes metálicas expuestas de marcos de módulos fotovoltaicos, equipos eléctricos y cualquier envolvente que contenga conductores del sistema fotovoltaico debe estar conectado al conductor de puesta a tierra del equipo del circuito del sistema fotovoltaico de acuerdo con 250.1.34 o 250.1.36

Una buena unión de los conductores de puesta a tierra podrá garantizar “ Un camino de baja impedancia siempre y cuando se usen los componentes adecuados. Una instalación inadecuada, puede generar un punto de falla como desbalance de impedancia , calentamiento en el punto de unión ,etc.”

Es importante s garantizar que los marcos de todos los módulos fotovoltaicos, así como los sistemas de montaje de metal, sean continuos y estén conectados a tierra. Los racks de montaje fotovoltaico que no están listados para conexión a tierra deben tener puentes de conexión instalados alrededor de cada sección del rack fotovoltaico.

Malas Practicas

NEC 2020 690.47 Edificios o Estructuras que Soportan un Arreglo Fotovoltaico

La Sección 690.47 (A) Un edificio o estructura que soporte una matriz FV deberá tener un sistema de electrodos de puesta a tierra instalado de acuerdo con la Parte III del Artículo 250.

NEC 2020 Articulo 356 Liquidtight Flexible Nonmetallic Conduit: Type LFNC

NEC 2020 Articulo 356.1 Alcance

Este artículo cubre las especificaciones de uso, instalación y construcción de conductos no metálicos flexibles herméticos (LFNC) (Liquidtight flexible Nonmetallic Conduit) y accesorios asociados. Este tipo de conducto es ignífugo y está aprobado para conductores eléctricos, con accesorios

Tipos de Conducto No Metálico Flexible Hermético:

Tipo LFNC-A : Esta compuesto por un núcleo interior liso sin costuras y una cubierta unidos entre sí y que tienen una o más capas de refuerzo entre el núcleo y las cubiertas.
Tipo LFNC-B : Una superficie interior lisa con refuerzo integral dentro de la pared del conducto.
Tipo LFNC-C: Una superficie interna y externa corrugada sin refuerzo integral dentro de la pared del conducto.

Los paneles solares se colocan en áreas para recibir luz solar óptima, los conductos instalados en estos lugares deben soportar altas temperaturas y bajas temperaturas en los meses de invierno.

Al cablear paneles solares, una de las opciones es usar nuestra tubería tipo Liquid-Tight Flexible Nonmetallic Conduit (LFNC), estos tienen la ventaja de ser más livianos , resistencia a la luz ultravioleta, permite el radio de curvatura para las cajas de interconexiones. Instalación bajo concreto, socavamiento directo, resistente a líquidos como el aceite, agua y otros productos clasificados que no dañen la chaqueta o cubierta.

Tienen las características de protección como los tipos de conductos rígidos y certificados por la UL.

Algunos instaladores solares querrán una apariencia limpia una vez que los paneles estén en su lugar, con un conducto mínimo visible. En algunos casos, las instalaciones serán en el suelo en lugar de un techo, con conductos enterrados en el suelo, en estos casos se necesita una calificación para enterramiento directo.

Cuando el LFNC se instala en longitudes mayores a 1.80 m, la Sec. 356.30 (1) requiere que el LFNC esté bien sujeto a intervalos no mayores de 90 cm y dentro de 30 cm de cada caja de salida, gabinete o accesorio.

Malas Practicas

El instalador unió dos piezas de tubo Conduit no metálico flexible a prueba de líquidos (LFNC). Sus conductores contenidos sin instalar ningún tipo de caja de registro

NEC 2020 Articulo 356.42 Acoplamientos y Conectores

Solo se utilizarán los accesorios enumerados para su uso con LFNC. Los conectores en ángulo no deben usarse para instalaciones de conductos de conducción ocultos . Se permiten accesorios rectos LFNC para enterramiento directo o revestimiento en concreto.