Cómo instalar una caja combinadora fotovoltaica: Diagramas de cableado incluidos

Introducción: El papel fundamental de una disposición adecuada de la caja combinadora fotovoltaica

En las instalaciones fotovoltaicas, la caja combinadora sirve como punto de unión crítico donde convergen varias cadenas de paneles solares antes de conectarse al inversor. Una caja combinadora mal diseñada o mal cableada puede provocar pérdidas de potencia, riesgos para la seguridad, infracciones de la normativa y fallos del sistema. Tanto si está instalando un conjunto de paneles solares en un tejado residencial como una huerta solar comercial, comprender la disposición y el cableado adecuados de una caja combinadora fotovoltaica es esencial para obtener un rendimiento óptimo del sistema y fiabilidad a largo plazo.

Esta completa guía le guiará a través de todos los aspectos de Caja combinadora FV desde la selección de componentes hasta la conformidad con NEC, con diagramas de cableado detallados y prácticas de instalación profesionales utilizadas por expertos del sector.

¿Qué es un Caja combinadora FV?

Una caja combinadora fotovoltaica (también llamada caja combinadora solar o caja combinadora de CC) es una caja eléctrica que consolida la salida de varias cadenas fotovoltaicas en un único circuito de CC. Esta salida consolidada alimenta entonces el inversor o el regulador de carga.

Funciones principales

La caja combinadora cumple varias funciones fundamentales en un campo solar:

• Consolidación de cadenas: Combina varias cadenas de CC en menos conductores, lo que reduce el cableado hasta el inversor.
• Protección contra sobrecorriente: Alberga fusibles o disyuntores para cada cadena para evitar condiciones de corriente inversa y sobrecorriente.
• Aislamiento y seguridad: Proporciona un punto de desconexión central para el mantenimiento y el apagado de emergencia
• Protección contra sobretensiones: Contiene SPD (dispositivos de protección contra sobretensiones) para proteger contra rayos y picos de tensión.
• Supervisión de la integración: Permite la supervisión a nivel de cadena para optimizar el rendimiento

Componentes y materiales clave

Comprender los componentes que conforman una caja combinadora adecuada es fundamental para una instalación y disposición correctas.

Componentes esenciales

Especificaciones materiales

Materiales de cerramiento:

• Fibra de vidrio (FRP): Resistente a los rayos UV, no conductor, excelente para entornos costeros
• Aluminio: Ligero, resistente a la corrosión con recubrimiento en polvo
• Acero inoxidable: Durabilidad superior para entornos industriales difíciles
• Policarbonato: Rentable, buena resistencia a los rayos UV para aplicaciones residenciales

Materiales conductores:

• USE-2 o cable FV clasificado para 90°C, 600V mínimo (1000V para sistemas >600V)
• Conductores de cobre preferibles por su menor resistencia
• Chaqueta resistente a los rayos UV para recorridos expuestos

Guía de selección de armarios

La selección de la caja adecuada es fundamental para la longevidad del sistema y el cumplimiento de la normativa.

Comparación de la clasificación de la caja

Consideraciones sobre el tamaño

Fórmula de dimensiones internas mínimas:

Volumen requerido = (Número de componentes × Volumen del componente) × 1,5 (factor de espacio de trabajo)

Tamaño típico:

• Combinador de 6 cuerdas: 16″ × 12″ × 8″ mínimo
• Combinador de 12 cuerdas: 20″ × 16″ × 10″ mínimo
• Combinador de 24 cuerdas: 24″ × 20″ × 12″ mínimo

Dimensionamiento y especificaciones de los cables

El dimensionamiento adecuado de los cables es crucial para la seguridad, la eficiencia y el cumplimiento de las normas.

Tabla de calibrado de cables (basada en el artículo 690 de NEC)

Cálculo importante:

Ampacidad mínima del cable = Isc × 1,56 (125% × 125% según NEC 690.8)

Reducción de temperatura

Las cajas combinadoras expuestas a la luz solar directa pueden experimentar temperaturas ambiente de 60-70°C. Aplique los factores de corrección de la tabla 310.15(B)(2)(a) del NEC:

• 40°C ambiente: factor de corrección 0,91
• 50°C ambiente: factor de corrección 0,82
• 60°C ambiente: factor de corrección 0,71

Arquitectura del sistema fotovoltaico con colocación de la caja combinadora

gráfico TB
    subgrafo "Solar Array"
        S1[Cadena 1<br>10 × 400W Paneles]
        S2[Cadena 2<br>10 × 400W Paneles]
        S3[Cadena 3<br>10 × 400W Paneles]
        S4[Cadena 4<br>10 × 400W Paneles]
        S5[Cadena 5<br>10 × 400W Paneles]
        S6[Cadena 6<br>10 paneles de 400 W].
    fin

    S1 --&gt;|+/- DC| CB
    S2 --&gt;+/- DC| CB
    S3 --&gt;+/- DC| CB
    S4 --&gt;+/- DC| CB
    S5 --&gt;|+/- DC| CB
    S6 --&gt;+/- DC| CB

    CB[Caja combinadora FV<br>6-cuerdas, 1000VDC<br>Con fusibles y SPD]

    CB --&gt;|Bus Positivo| DC1[DC Disconnect]
    CB --&gt;|Bus Negativo| DC1

    DC1 --&gt; Alimentador principal DC| INV[Solar Inverter<br>Cadena/Tipo central]

    INV --&gt;|Salida CA| ACP[Panel CA]

    ACP --&gt;|Conexión a red| GRID[Red eléctrica]

    style CB fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:3px
    style S1 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    style S2 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    style S3 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    style S4 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    style S5 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    style S6 fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:1px

Esquema de cableado de la caja combinadora interna

gráfico LR
    subgrafo "Entradas de cadena"
        S1P[Cadena 1 +]
        S1N[Cadena 1 -]
        S2P[Cadena 2 +]
        S2N[Cadena 2 -]
        S3P[Cadena 3 +]
        S3N[Cadena 3 -]
    fin

    subgrafo "Protección fusible"
        F1[Fusible 15A]
        F2[Fusible 15A]
        F3[Fusible 15A]
    fin

    subgráfico "Sistema de barras"
        PBUS[Barra colectora positiva]
        NBUS[Barra Negativa]
    fin

    S1P --> F1
    S2P --> F2
    S3P --> F3

    F1 --> PBUS
    F2 --> PBUS
    F3 --> PBUS

    S1N --> NBUS
    S2N --> NBUS
    S3N --> NBUS

    PBUS --> SPD[Módulo SPD]
    SPD --> NBUS

    PBUS --&gt; OUT_P[Salida +<br>Al inversor]
    NBUS --&gt; OUT_N[Salida -<br>Al inversor]

    NBUS --&gt; GND[Tierra del equipo].

    style PBUS fill:#f66,stroke:#333,stroke-width:2px
    style NBUS fill:#66f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style SPD fill:#ff9,stroke:#333,stroke-width:2px

Principios de diseño

Estrategia de colocación de componentes

Disposición interna óptima (vista descendente):

1. Sección superior: Prensaestopas de entrada de cables (mantener una separación mínima de 3″).
2. Media-alta: Portafusibles de cadena (montaje vertical u horizontal)
3. Medio: Barras conductoras positivas y negativas (claramente etiquetadas, espaciadas adecuadamente)
4. Media-baja: Módulo SPD (camino más corto a tierra)
5. Fondo: Terminales de salida principales y terminal de tierra

Requisitos de espacio crítico:

• Distancia mínima de 6″ entre las partes activas y las paredes del armario (NEC 690.34)
• Mínimo 3″ entre portafusibles para disipar el calor.
• Barras conductoras positivas y negativas separadas por un mínimo de 2″ o barreras aislantes.
• Espacio de trabajo: mínimo 30″ de anchura, 36″ de profundidad delante de la caja (NEC 110.26)

Diagrama de disposición de componentes

gráfico TD
    subgrafo "Disposición interna de la caja combinadora"
        dirección TB

        TOP[Prensaestopas<br>Clasificación IP67]

        FUSIBLES[Banco de fusibles<br>Cadenas 1-6<br>15A cada uno]

        PBUS[Barra colectora positiva<br>Cobre estañado]
        NBUS[Barra colectora negativa<br>Cobre estañado]

        SPD[Módulo SPD<br>Tipo 2, 1000VDC]

        SALIDA[Salida principal<br>Terminales]

        GROUND[Toma de tierra<br>Equipo de tierra]
    fin

    TOP --&gt; FUSIBLES
    FUSIBLES --&gt; PBUS
    FUSIBLES -.-&gt; NBUS
    PBUS --&gt; SPD
    SPD --&gt; NBUS
    PBUS --&gt; SALIDA
    NBUS --&gt; SALIDA
    NBUS --&gt; TIERRA

    style TOP fill:#cce,stroke:#333,stroke-width:2px
    estilo PBUS relleno:#faa,trazo:#333,ancho trazo:2px
    style NBUS fill:#aaf,stroke:#333,stroke-width:2px
    style SPD fill:#ffa,stroke:#333,stroke-width:2px

Instrucciones de cableado paso a paso

Lista de comprobación previa a la instalación

• [Compruebe que todos los componentes están dimensionados para la tensión del sistema (1,25 × Voc mínimo).
• [Confirme los cálculos de ampacidad de los cables con corrección de temperatura.
• [Compruebe que la clasificación NEMA de la caja coincide con el entorno de instalación
• [ ] Asegúrese de que todas las herramientas estén aisladas y sean aptas para tensión continua.
• [ ] Revisar el diagrama unifilar del sistema y las especificaciones
• [Compruebe los requisitos de la autoridad local competente (AHJ).

Procedimiento de instalación

Paso 1: Montaje de la caja

1. Seleccione una ubicación con ventilación y acceso de servicio adecuados
2. Montar a la altura de los ojos (48-60″ al centro) cuando sea posible.
3. Utilice herrajes de montaje resistentes a la corrosión
4. Asegúrese de que la caja está nivelada y a plomo
5. Verificar los requisitos de espacio libre de trabajo (NEC 110.26)

Paso 2: Instalación de la barra colectora

1. Instale la barra colectora positiva en el lado derecho (norma industrial, marca roja)
2. Instale la barra colectora negativa en el lado izquierdo (marca negra)
3. Utilice separadores aislados aptos para la tensión del sistema
4. Mantener las distancias mínimas de fuga y separación:

• 600VDC: 12mm mínimo
• 1000VDC: 20mm mínimo

1. Aplique compuesto antioxidante a todas las conexiones de cobre

Paso 3: Montaje del portafusibles

1. Montar los portafusibles de forma accesible
2. Asegurar una separación adecuada (3″ mínimo) para la disipación del calor.
3. Utilice herrajes de montaje resistentes a las vibraciones
4. Compruebe que los portafusibles son aptos para tensión continua.
5. Etiquetar cada posición de fusible con el número de cadena correspondiente

Paso 4: Terminación del cable

1. Pele el aislamiento del cable según las especificaciones del fabricante (normalmente 0,5-0,75″).
2. Aplique terminales de cable a conductores trenzados
3. Apriete las conexiones según las especificaciones del fabricante:

• Típico: 7-9 lb-ft para 10-6 AWG
• Utilice un destornillador/llave dinamométrica calibrada

1. Pase los conductores positivos por los portafusibles
2. Conecte los conductores negativos directamente a la barra colectora negativa

Paso 5: Instalación del SPD

1. Monte el módulo SPD según las instrucciones del fabricante
2. Conecte el terminal positivo a la barra colectora positiva
3. Conectar el terminal negativo a la barra colectora negativa
4. Compruebe que la ventana del indicador del SPD está visible para su inspección.
5. Mantener los cables de los SPD lo más cortos posible (< 12″ ideal).

Paso 6: Cableado de salida

1. Dimensione los conductores principales de salida para la corriente combinada del ramal:

   Conductor principal = Suma de todos los Isc de la cadena × 1,56

2. Conecte la barra colectora positiva al terminal de salida positivo
3. Conecte la barra colectora negativa al terminal de salida negativo
4. Instale etiquetas de identificación de los cables
5. Aplique alivio de tensión a los cables de salida

Paso 7: Conexión a tierra

1. Instale el conductor de puesta a tierra del equipo (EGC) según la tabla 250.122 de NEC.
2. Conecte el EGC al terminal de tierra específico
3. Conecte la caja al sistema de puesta a tierra
4. Verificar la continuidad de la conexión a tierra
5. Aplique inhibidor de corrosión a las conexiones a tierra

Paso 8: Entrada de cables

1. Instale los prensaestopas adecuados para cada cadena
2. Mantiene la clasificación IP67/IP68 con el sellado adecuado
3. Utilice una descarga de tracción del cable para evitar tensiones en los terminales
4. Selle los orificios ciegos no utilizados con tapones
5. Aplique una protección resistente a los rayos UV en los cables expuestos

Diagrama de flujo de la secuencia de conexión

diagrama de flujo TD
    START([Iniciar instalación])

    MOUNT[Montar caja<br>&amp; Verificar nivel]
    BUSBAR[Instalar barras<br>Positivo/Negativo]
    FUSE[Montar portafusibles<br>Espaciado correcto]

    STRING_POS[Terminar cadena<br>Hilos Positivos]
    STRING_NEG[Terminar cadena<br>Cables negativos]

    SPD_INST[Instalar módulo SPD<br>Pistas cortas]

    SALIDA[Conectar principal<br>Conductores de salida]

    TIERRA[Instalar equipo<br>Terreno]

    LABEL[Aplicar todas las etiquetas<br>&amp; Marcas]

    TEST[Pruebas de continuidad<br>&amp; Inspección]

    VERIFICAR{Todas las pruebas<br>¿Pasas?}

    COMPLETE([Instalación completa])
    CORRECTO[Corregir problemas]

    INICIO --&gt; MONTAJE
    MONTAJE --&gt; BARRA
    BARRA --&gt; FUSIBLE
    FUSIBLE --&gt; CADENA_POS
    STRING_POS --&gt; STRING_NEG
    STRING_NEG --&gt; SPD_INST
    SPD_INST --&gt; SALIDA
    SALIDA --&gt; TIERRA
    TIERRA --&gt; ETIQUETA
    LABEL --&gt; TEST
    TEST --&gt; VERIFY
    VERIFICAR --&gt;|Sí| COMPLETO
    VERIFICAR --&gt;|No| CORRECTO
    CORRECTO --&gt; TEST

    style START fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:2px
    style COMPLETAR fill:#9f9,stroke:#333,stroke-width:2px
    style VERIFICAR fill:#ff9,stroke:#333,stroke-width:2px

Lista de comprobación de conformidad NEC

Artículo 690 Requisitos de los sistemas fotovoltaicos

NEC 690.9 - Protección contra sobreintensidades:

• [ ] Cada ramal dispone de protección individual contra sobrecorriente
• [ ] Capacidad del fusible/interruptor automático ≥ 1,56 × cadena Isc
• [ ] Dispositivos de sobreintensidad para funcionamiento con CC
• [Listados para aplicaciones fotovoltaicas

NEC 690.13 - Medios de desconexión:

• [ ] Desconexión de fácil acceso
• [ ] Interruptor de carga nominal para tensión e intensidad de CC
• [ ] Bloqueable en posición abierta
• [ ] Marcado claramente como desconexión FV

NEC 690.31 - Métodos permitidos:

• [ ] Cable FV o cable USE-2 utilizado
• [ ] Cable apto para zonas húmedas
• [ ] Cubierta resistente a los rayos UV para tramos expuestos
• [ ] Soporte y protección adecuados de los cables

NEC 690.35 - Sistemas sin conexión a tierra (si procede):

• [ ] Protección contra cortocircuito a tierra
• [ ] SPD instalado si es necesario
• [ ] Sistema de electrodos de puesta a tierra adecuado

NEC 690.43 - Puesta a tierra de equipos:

• [ ] Todas las piezas metálicas no conductoras de corriente adheridas
• [ ] EGC dimensionado según la tabla 250.122
• [ ] Verificación de la conexión a tierra continua

NEC 690.47 - Sistema de electrodos de puesta a tierra:

• [ ] Cumple el artículo 250
• [ ] Todos los electrodos unidos
• [ ] Resistencia verificada en caso necesario

NEC 110.14 - Conexiones eléctricas:

• [ ] Todos los terminales con el par de apriete especificado
• [ ] Conexiones de cobre a cobre (o dispositivos enumerados)
• [ ] No se mezclan calibres de cable bajo un mismo terminal

NEC 110.26 - Espacio de trabajo:

• [ ] Espacio de trabajo mínimo de 30″ de ancho
• [ ] Espacio libre mínimo de 36″ de profundidad
• [ ] Iluminación adecuada

Requisitos de etiquetado

Etiquetas obligatorias según NEC 690.53 y 690.56:

1. Etiqueta de advertencia del sistema FV: “ADVERTENCIA - PELIGRO DE DESCARGA ELÉCTRICA - SISTEMA FOTOVOLTAICO”
2. Tensión máxima del circuito: Sistema claramente marcado Voc
3. Corriente máxima del circuito: Cadena combinada Isc × 1,25
4. Identificación de cadenas: Cada entrada etiquetada con la fuente
5. Advertencia de arco eléctrico: Según NFPA 70E si procede
6. Clasificación del equipo: Caja NEMA y clase de tensión

Errores comunes que hay que evitar

Errores críticos y sus consecuencias

1. Conductores subdimensionados

• Error: Utilización de hilo dimensionado sólo para Imp en lugar de 1,56 × Isc
• Consecuencia: Sobrecalentamiento, caída de tensión, infracción de la normativa, peligro de incendio
• Solución: Aplique siempre los factores de multiplicación NEC 690.8

2. Componentes de corriente alterna en aplicaciones de corriente continua

• Error: Utilización de fusibles, disyuntores o seccionadores de CA
• Consecuencia: Incapacidad de interrumpir el arco de CC, fallo del equipo
• Solución: Compruebe que todos los componentes son aptos para corriente continua y están homologados para uso fotovoltaico.

3. Separación inadecuada entre barras colectoras

• Error: Colocación de barras positivas y negativas demasiado cerca
• Consecuencia: Riesgo de arco eléctrico, distancia de seguridad reducida
• Solución: Mantenga la separación mínima según la tensión nominal (2″ para 1000VDC).

4. Instalación incorrecta del SPD

• Error: Omisión del SPD o utilización de cables demasiado largos
• Consecuencia: Daños en los equipos por sobretensiones, garantías anuladas
• Solución: Instale un SPD de tipo 1 o 2 con cables < 12″.

5. Mala gestión de los cables

• Error: Cables sueltos, descarga de tracción inadecuada, polaridad mezclada.
• Consecuencia: Daños físicos, errores de identificación, dificultades de mantenimiento
• Solución: Utilice bridas para cables, mantenga la codificación por colores, proporcione alivio de tensión

6. Tamaño incorrecto del fusible

• Error: Fusibles sobredimensionados “por margen de seguridad”
• Consecuencia: Falta de protección de los conductores, mayor riesgo de incendio
• Solución: Tamaño según NEC 690.9: capacidad del fusible entre 1,0-1,56 × Isc

7. No tener en cuenta el derrateo por temperatura

• Error: Sin aplicar factores de corrección de la temperatura ambiente
• Consecuencia: Conductores sobrecargados en ambientes calurosos
• Solución: Aplicar los factores de corrección de la tabla NEC 310.15(B)(2)(a)

8. Etiquetas ausentes o inadecuadas

• Error: Etiquetado incompleto de tensiones, corrientes y advertencias
• Consecuencia: Violación del código, peligro para la seguridad, inspección fallida
• Solución: Siga completamente los requisitos de etiquetado de NEC 690.53

Consejos de mantenimiento y seguridad

Programa de mantenimiento rutinario

Mensualmente (durante la temporada de alta producción):

• Inspección visual para detectar daños físicos, conexiones sueltas
• Consulte SPD estado del indicador
• Verifique que los sellos y juntas de la caja estén intactos.
• Busque signos de sobrecalentamiento (decoloración, derretimiento)

Trimestral:

• Escaneo por infrarrojos de las conexiones (si está disponible)
• Verificar el apriete de todas las uniones atornilladas
• Comprobar si hay corrosión u oxidación
• Pruebe la funcionalidad del SPD (si está equipado con la función de prueba)

Anualmente:

• Inspección visual y mecánica completa
• Verificar la continuidad del fusible (con los hilos desconectados)
• Prueba de resistencia del aislamiento (prueba megger)
• Limpiar el interior de polvo/residuos acumulados
• Verificar que se mantiene el espacio de trabajo
• Actualizar el etiquetado según sea necesario

Protocolos de seguridad

Antes de abrir la caja de combinadores:

1. Verificar el apagado: Confirme que la desconexión FV está abierta y bloqueada
2. Prueba de tensión: Utilice un voltímetro adecuado para verificar que no hay tensión.
3. Esperar a la disipación: Deje que se descargue la capacitancia (espere 5 minutos como mínimo)
4. Utilizar EPI: Llevar ropa de protección contra el arco eléctrico, guantes aislantes resistentes a la tensión.
5. Tenga preparadas las herramientas: Herramientas aisladas, comprobador de tensión, linterna

Durante el mantenimiento:

• No trabaje nunca solo en circuitos de corriente continua bajo tensión
• Asuma siempre que los circuitos están bajo tensión hasta que se demuestre lo contrario
• Utilizar la regla de una mano siempre que sea posible para reducir la trayectoria del choque
• Mantenga los materiales combustibles alejados de las terminaciones de CC
• No anule ni retire nunca los dispositivos de seguridad

Peligros específicos de CC:

• El arco eléctrico de CC puede ser más persistente que el de CA
• Al no haber paso por cero, la interrupción del arco es más difícil
• Las tensiones más altas (600-1000 VCC) aumentan el riesgo de descarga y de arco eléctrico.
• El almacenamiento capacitivo puede mantener la tensión tras la desconexión

Consideraciones avanzadas

Supervisión de la integración

Las cajas combinadoras modernas pueden integrar la supervisión a nivel de cadena:

• Sensores actuales: Efecto Hall o shunt por cadena
• Control de la tensión: Medición individual de la tensión de la cadena
• Protocolos de comunicación: RS485, Modbus o sistemas propietarios
• Salidas de alarma: Indicación de avería a la central de supervisión

Diseño a prueba de futuro

Ten en cuenta estos factores para conseguir flexibilidad a largo plazo:

• Recinto sobredimensionado: 20-30% espacio extra para futuras ampliaciones
• Para tensiones más altas: Utilice componentes de 1500VDC para sistemas de 1000VDC
• Diseño modular de barras colectoras: Más fácil de añadir cadenas más tarde
• Componentes normalizados: Búsqueda y sustitución de piezas más sencillas

Optimización medioambiental

Instalaciones costeras:

• Utiliza carcasas de acero inoxidable NEMA 4X
• Aplicar revestimientos resistentes a la corrosión a las barras colectoras
• Utilice prensaestopas marinos
• Aumentar la frecuencia de las inspecciones

Lugares desérticos/de alta radiación UV:

• Seleccione carcasas estabilizadas UV
• Utilizar componentes para altas temperaturas (105°C)
• Proporcionar una estructura de sombra si es posible
• Aumentar los factores de reducción de temperatura

Consideraciones sobre el clima frío:

• Verificar que los componentes funcionan a temperaturas mínimas
• Considere la posibilidad de instalar armarios calefactados en caso de frío extremo
• Garantiza la flexibilidad del cable a bajas temperaturas
• Tener en cuenta la dilatación/contracción térmica

Preguntas más frecuentes (FAQ)

P1: ¿Qué diferencia hay entre una caja combinadora y una recombinadora?

A: Un combinador reúne varias cadenas fotovoltaicas en una única salida para conectarlas a un inversor. Un recombinador combina las salidas de varios inversores o combinadores en un único alimentador principal, que suele utilizarse en grandes instalaciones comerciales o de servicios públicos. Los combinadores funcionan a tensión continua (preinversor), mientras que los recombinadores suelen funcionar a tensión alterna (postinversor).

P2: ¿Necesito una caja combinadora para una instalación solar residencial?

A: No siempre. Los sistemas residenciales con 2-3 cadenas a menudo pueden conectarse directamente a las entradas del inversor de cadena. Sin embargo, debe utilizar una caja combinadora cuando:

• Tienes 4+ cadenas
• Los home runs en cadena superan los 15 metros
• Necesita desconexión/supervisión centralizada
• El código local exige un aislamiento accesible a nivel de cadena
• Uso de un inversor central en lugar de microinversores

P3: ¿Puedo utilizar fusibles de CA en una caja combinadora de CC?

A: No. Los fusibles de CA están diseñados para interrumpir la corriente al paso por cero (60 Hz), lo que no ocurre en los circuitos de CC. Los fusibles de CC deben tener una tensión nominal adecuada (mínimo 1,25 × Voc) y deben estar catalogados para el funcionamiento con CC. El uso de fusibles de CA en aplicaciones de CC crea graves riesgos de seguridad e infringe la norma NEC 690.9.

P4: ¿Cómo se dimensionan los conductores principales de salida de la caja combinadora?

A: Siga este cálculo según NEC 690.8:

Ampacidad del conductor principal = (Suma de todas las Isc del ramal) × 1,25 × 1,25 = Isc total × 1,56

A continuación, seleccione el tamaño del conductor de la tabla NEC 310.16 (o 310.15 para otras condiciones) que cumpla o supere esta ampacidad, aplicando cualquier factor de corrección de temperatura aplicable.

P5: ¿Cuál es la diferencia entre el tipo 1 y el tipo 2? DOCUP para aplicaciones fotovoltaicas?

A:

• DOCUP de tipo 1: Probado para resistir impactos directos de rayo (mayor energía), normalmente instalado en la entrada de servicio o en la distribución principal. Más caro, factor de forma más grande.
• DOCUP de tipo 2: Diseñado para sobretensiones indirectas y transitorios de conmutación. Más común en las cajas de combinadores fotovoltaicos. Diseño más económico y compacto.

Para los sistemas fotovoltaicos sobre tejado típicos con una conexión a tierra de protección contra rayos adecuada, los SPD de tipo 2 en la caja del combinador suelen ser suficientes.

P6: ¿La caja combinadora debe ser un sistema con o sin conexión a tierra?

A: Esto depende del diseño de tu sistema:

• Sistemas conectados a tierra (un conductor conectado a tierra): Más tradicional, necesario para algunos tipos de inversores antiguos, proporciona una protección contra fallos más directa.
• Sistemas sin conexión a tierra (ningún conductor conectado a tierra): Cada vez más común con inversores modernos sin transformador, requiere protección contra fallo a tierra según NEC 690.35, permite el funcionamiento continuado durante un único fallo a tierra.

Siga las especificaciones del fabricante del inversor. La mayoría de los inversores de string modernos utilizan matrices fotovoltaicas sin conexión a tierra.

P7: ¿Con qué frecuencia debo sustituir los fusibles de una caja combinadora?

A: Los fusibles sólo deben sustituirse:

• Después de que se hayan fundido (indicando fallo o condición de sobrecorriente)
• Durante la localización de averías si la integridad del fusible es cuestionable
• Si la inspección visual muestra daños o corrosión

NO sustituya los fusibles con regularidad: están diseñados para durar toda la vida útil del sistema en condiciones normales de funcionamiento. No obstante, inspeccione anualmente los contactos del portafusibles y límpielos si presentan oxidación.

P8: ¿Puedo instalar la caja combinadora bajo la luz directa del sol?

A: Sí, pero con consideraciones:

• Utilice una caja con la clasificación adecuada (NEMA 3R como mínimo, 4 o 4X preferiblemente)
• Aplique la reducción de temperatura al dimensionamiento del conductor (puede alcanzar 70°C+ ambiente)
• Seleccione componentes aptos para altas temperaturas de funcionamiento
• Considerar el montaje en una pared orientada al norte o proporcionar sombra
• Utilizar cerramientos de color claro para reflejar el calor
• Garantizar una ventilación adecuada (no sellar las rejillas de ventilación)

La caja se calentará, lo que afectará a la ampacidad de los cables y a la vida útil de los componentes.

P9: ¿Cuáles son las infracciones más comunes detectadas durante una inspección?

A: Según la experiencia sobre el terreno, las infracciones más comunes son

1. Conductores subdimensionados (no se aplica el factor 1,56)
2. Falta de etiquetado o etiquetado inadecuado (NEC 690.53)
3. Componentes de corriente alterna en aplicaciones de corriente continua
4. Espacio de trabajo insuficiente (NEC 110.26)
5. Conductor de puesta a tierra del equipo ausente o de tamaño inadecuado
6. Identificación/marcado inadecuado de los cables
7. Varios tamaños de cable en un solo terminal
8. Juntas de estanqueidad faltantes o dañadas

P10: ¿Cómo puedo solucionar el problema de la baja potencia de una cadena?

A: Siga este planteamiento sistemático:

1. Marque la casilla del combinador:

• Verificar la continuidad del fusible para esa cadena
• Compruebe si hay conexiones sueltas en los terminales
• Mida el voltaje de la cadena (debe estar cerca de Voc sin carga)
• Mida la corriente de la cadena (debe estar cerca de Isc cuando está en cortocircuito)

1. Inspeccionar la matriz:

• Buscar problemas de sombreado
• Comprobar si hay suciedad en los paneles
• Inspección de daños físicos
• Verifique que las conexiones del panel estén bien apretadas

1. Aislar el problema:

• Comparar con cadenas adyacentes (producción similar esperada)
• Utilizar imágenes térmicas para identificar puntos calientes
• Compruebe las tensiones de cada panel para detectar paneles débiles o defectuosos.

1. Causas comunes:

• Fusible fundido (lo más común, la solución más fácil)
• Conexión floja que provoca alta resistencia
• Panel fallido en cadena
• Cable dañado entre el conjunto y el combinador
• Terminales corroídos

Conclusión

La disposición y el cableado adecuados de una caja combinadora fotovoltaica son fundamentales para que las instalaciones solares sean seguras, eficientes y conformes con la normativa. Siguiendo los principios descritos en esta guía, desde la selección de componentes y el dimensionamiento de los cables hasta el cumplimiento de la NEC y las prácticas de instalación profesionales, puede garantizar un rendimiento óptimo del sistema y fiabilidad a largo plazo.

Recuerda estos puntos clave:

• Dimensionar todos los conductores a 156% de corriente de cortocircuito (Isc × 1,56)
• Utilice sólo componentes de corriente continua homologados para aplicaciones fotovoltaicas.
• Mantenga el espaciado y las distancias adecuadas según los requisitos NEC
• Etiquete todo de forma clara y completa
• Considerar los factores medioambientales en la selección de componentes
• Siga las especificaciones de par de apriete del fabricante para todas las conexiones
• Realizar inspecciones y tareas de mantenimiento periódicas

Tanto si es instalador solar, contratista eléctrico o diseñador de sistemas, dominar el diseño de la caja combinadora es una habilidad esencial que afecta directamente a la seguridad, el rendimiento y el cumplimiento del sistema. Utilice los diagramas y especificaciones de esta guía como referencia para su próxima instalación.

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