El Artículo 690 del Código Eléctrico Nacional (NEC) regula los requisitos de instalación y seguridad de los sistemas solares fotovoltaicos (FV). Define los componentes, como paneles, módulos, inversores y medios de desconexión, y describe cómo deben dimensionarse, protegerse, conectarse a tierra y etiquetarse los circuitos. El artículo se aplica tanto a sistemas autónomos como interactivos, con o sin almacenamiento de energía. No se aplica a las centrales fotovoltaicas de gran escala reguladas por otras disposiciones del NEC, como el Artículo 705.

A diferencia de otros sistemas eléctricos, el Artículo 690 aborda condiciones exclusivas de los sistemas fotovoltaicos, como el aumento de voltaje en climas fríos, la retroalimentación continua de la luz solar y el apagado rápido.

A continuación se presenta el resumen de los puntos principales que se encuentran en el artículo 690 del NEC:

Alcance y aplicaciones

• Se aplica a sistemas solares fotovoltaicos, incluidos paneles, inversores, controladores de carga y almacenamiento de energía.

• Cubre tanto sistemas independientes como sistemas interactivos con servicios públicos.

• Las plantas de servicios públicos a gran escala están excluidas y se rigen por el artículo 705.

Requisitos del circuito

Cálculos de voltaje

• El NEC exige que el voltaje del sistema fotovoltaico se base en la temperatura ambiente más baja esperada, ya que los módulos solares producen su voltaje más alto en climas fríos, y el equipo debe estar diseñado para soportar las peores condiciones. El clima frío aumenta el voltaje de circuito abierto (Voc).

• La Tabla 690.7 del NEC proporciona factores de corrección para los módulos de silicio cristalino, ya que generan mayor voltaje en las mismas condiciones. Ejemplo: si la temperatura mínima esperada es de –10 °C, multiplique el Voc del módulo por 1,14 para determinar el voltaje máximo del circuito.

• Este voltaje corregido se utiliza para dimensionar cables y otros equipos de manera que no se excedan sus capacidades nominales en condiciones invernales.

Cálculos actuales

• NEC requiere que las corrientes fotovoltaicas se basen en la corriente de cortocircuito del módulo (Isc) × 125%.

• Los conductores deben dimensionarse nuevamente al 125 % de esa corriente (porque los circuitos fotovoltaicos son cargas continuas).

• El resultado es efectivamente un multiplicador del 156%:

• Ejemplo: si el módulo Isc = 10 A,

• Paso 1: 10 A × 1,25 = 12,5 A (corriente de diseño)

• Paso 2: 12,5 A × 1,25 = 15,6 A (capacidad mínima del conductor)

Sobrecorriente y protección

• Los circuitos de fuente, salida e inversor fotovoltaicos requieren una protección contra sobrecorriente dimensionada al 125 % de la corriente máxima.

• Protección contra fallas de arco Se requiere para circuitos fotovoltaicos que funcionan a 80 V o más.

• La protección contra falla a tierra debe aislar el circuito fallado y proporcionar un indicador.

Medios de desconexión y apagado rápido

• Los sistemas fotovoltaicos deben tener una desconexión de fácil acceso cerca del punto de entrada.

• El sistema no puede tener más de seis desconexiones.

• Se requiere un apagado rápido en los edificios: los conductores controlados deben caer a 30 V o menos en 10 segundos para la seguridad de los bomberos.

Puesta a tierra y unión

• Los sistemas fotovoltaicos pueden estar conectados a tierra o no, pero los conductores de conexión a tierra del equipo son obligatorios en todos los casos.

• Los marcos de módulos metálicos, estanterías y gabinetes deben estar conectados entre sí para mantener la continuidad y la seguridad eléctrica.

Marcado y etiquetado

• Los módulos fotovoltaicos deben estar marcados con Voc, Isc, voltaje máximo del sistema y potencia máxima nominal .

• Las tapas de los canales, cajas de conexiones y cajas de paso deben estar etiquetadas: “ADVERTENCIA: FUENTE DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA”.

• Los edificios con sistemas fotovoltaicos deben incluir directorios que muestren todas las ubicaciones de desconexión y placas de APAGADO RÁPIDO .

Métodos de cableado (690.31)

• Se pueden utilizar todos los métodos de cableado y canalización enumerados en el NEC para conjuntos fotovoltaicos si están específicamente enumerados para su uso en ese sector.

• Debido a que los módulos fotovoltaicos a menudo alcanzan temperaturas de 70 a 90 °C o más bajo la luz solar directa, los conductores deben estar homologados para lugares húmedos y tener una clasificación de temperatura de al menos 90 °C, aunque los productos de 105 °C y 150 °C también son comunes.

• NEC requiere una longitud de cable suficiente para permitir el reemplazo seguro de dispositivos con una carcasa integrada.

Tipos de cableado permitidos

• NEC permite cables fotovoltaicos, cables USE-2, cables MC (revestidos de metal) y conductos para circuitos de salida y fuente fotovoltaica.

• Cuándo utilizar cada uno:

• El cable fotovoltaico se utiliza en exteriores para interconexiones de módulos y cableado de conjuntos.

• El cable USE-2 es una opción común para sistemas enterrados directamente y tendidos en exteriores. Es resistente a los rayos UV y a la humedad, pero menos flexible que el cable fotovoltaico.

• Cable TC-ER (Cable de bandeja - Tendido expuesto) puede utilizarse en exteriores en circuitos de salida fotovoltaica que alimentan inversores interactivos con la red eléctrica, siempre que la instalación se realice en lugares de difícil acceso y el cable esté fijado a intervalos no superiores a 1,8 m (6 pies). Debe incluir un conductor de puesta a tierra del equipo dentro de la cubierta del cable.

• Cable MC Se utiliza normalmente en el interior de edificios o en penetraciones de tejados, ya que el NEC exige protección metálica para los conductores fotovoltaicos en interiores.

• Las canalizaciones (conductos) se utilizan para tramos más largos dentro de edificios o entre equipos. Ofrecen Máxima protección mecánica y cumplimiento con los requisitos del NEC para contención de metales en interiores. Se requieren canalizaciones cuando los conductores fotovoltaicos entran en un edificio o se encuentran en lugares accesibles donde se requiere protección física. Sin embargo, no son necesarias para el cableado de sistemas fotovoltaicos en exteriores si se utiliza cable fotovoltaico o cable homologado USE-2 con el soporte adecuado.

Matrices para exteriores

• Se permite un cable fotovoltaico de un solo conductor para las conexiones entre los módulos del conjunto.

• Se permiten cables USE-2 y fotovoltaicos en ubicaciones exteriores expuestas para circuitos de fuentes fotovoltaicas.

• Se pueden utilizar bandejas para cables si el cable fotovoltaico está sostenido a intervalos que no excedan las 12 pulgadas y asegurado a intervalos que no excedan los 4,5 pies.

• Este cable debe ser resistente a la luz solar, a la humedad y apto para al menos 90 °C.

• Puede instalarse en bandejas para cables o canales expuestos, pero debe apoyarse y asegurarse en los intervalos requeridos.

Dentro de los edificios

• Una vez que los circuitos de salida o fuente fotovoltaica penetran en un edificio, NEC requiere que estén en canales metálicos, cables MC o gabinetes hasta la primera desconexión accesible.

• Si se utilizan conductos metálicos flexibles (FMC <¾ pulg.) o cables MC pequeños (<1 pulg.) entre vigas, estos deben protegerse con tiras de protección.

• Los conductores incrustados en materiales para techos deben estar marcados para exposición continua a la luz solar y al clima.

Cables flexibles

• Permitido únicamente para el seguimiento de sistemas fotovoltaicos que se mueven para seguir al sol.

• Estos cables deben ser resistentes, de uso extra duro y resistentes a la luz solar y al agua.

Cables de conductores pequeños

• Se pueden utilizar conductores de 16 AWG y 18 AWG para interconexiones de módulos si son resistentes a la luz solar y a la humedad.

Etiquetado

• Todos los canales, bandejas de cables, cajas de conexiones, cajas de paso y gabinetes que contengan conductores fotovoltaicos deben estar etiquetados:

• “ADVERTENCIA: FUENTE DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA”.

• Las etiquetas deben ser reflectantes, permanentes, con fondo rojo y texto blanco, y deben estar espaciadas a una distancia de ≤10 pies entre sí.

Baterías de almacenamiento

• El artículo 480 se aplica primero: todas las baterías deben cumplir los requisitos generales del NEC en cuanto a instalación, ventilación, protección contra sobrecorriente y acceso para mantenimiento.

• Disposiciones adicionales del artículo 690 :

• En las viviendas, los sistemas de baterías deben funcionar a 50 V o menos, a menos que estén protegidos.

• Se requieren medios de desconexión para cadenas de más de 24 celdas (48 V nominales) para permitir un servicio seguro.

• Los dispositivos limitadores de corriente listados (como fusibles) se deben instalar cerca de las baterías para protegerlas contra fallas de cortocircuito.

• Los gabinetes y bastidores de las baterías deben evitar el contacto accidental y estar hechos de material no conductor o conductor adecuadamente protegido.

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