¿Cómo calcular la sección del cable en una instalación fotovoltaica?

La elección de la sección adecuada de los cables es una parte fundamental del diseño de cualquier instalación fotovoltaica. No se trata simplemente de utilizar un cable más grueso para evitar problemas, sino de seleccionar una sección que pueda transportar la corriente prevista, soportar las condiciones de instalación y mantener la caída de tensión dentro de unos valores adecuados.

Una sección insuficiente puede provocar un calentamiento excesivo del conductor, pérdidas de energía y problemas de funcionamiento. Por otro lado, utilizar una sección muy superior a la necesaria puede aumentar innecesariamente el coste de la instalación.

Por eso, el cálculo debe realizarse teniendo en cuenta diferentes factores eléctricos y las condiciones reales en las que se instalará el cable.

¿Qué significa la sección de un cable?

La sección de un cable corresponde al área de su conductor, normalmente expresada en milímetros cuadrados (mm²).

Por ejemplo, podemos encontrar cables de:

• 2,5 mm².
• 4 mm².
• 6 mm².
• 10 mm².
• 16 mm².
• 25 mm².
• 35 mm².
• 50 mm².

A medida que aumenta la sección, el conductor puede transportar una mayor corriente bajo unas determinadas condiciones de instalación.

Sin embargo, la sección no debe seleccionarse únicamente en función de los amperios. También es necesario comprobar la caída de tensión y otros factores.

¿Por qué es importante calcular correctamente la sección?

Un cable correctamente dimensionado debe trabajar dentro de unas condiciones seguras y permitir que la instalación funcione de forma eficiente.

Una sección demasiado pequeña puede generar:

• Mayor calentamiento.
• Mayores pérdidas eléctricas.
• Caídas de tensión elevadas.
• Menor rendimiento.
• Posibles problemas en los equipos.
• Mayor riesgo de deterioro del aislamiento.

En cambio, elegir una sección adecuada permite mantener las pérdidas bajo control y aprovechar correctamente la energía generada por los paneles.

¿Qué factores hay que tener en cuenta?

Para calcular la sección de un cable fotovoltaico hay que analizar varios parámetros.

Los principales son:

• Corriente que circulará por el cable.
• Longitud del recorrido.
• Tensión del circuito.
• Material del conductor.
• Temperatura.
• Método de instalación.
• Agrupamiento de cables.
• Caída de tensión admisible.
• Tipo de corriente: continua o alterna.
• Características del cable.

No existe una única sección válida para todas las instalaciones.

¿Qué corriente debe soportar el cable?

El primer paso es conocer la corriente máxima que puede circular por el circuito.

En el lado de corriente continua, la corriente puede determinarse a partir de los datos eléctricos de los paneles y de la configuración de los strings.

En el lado de corriente alterna, dependerá de la potencia del inversor y de la tensión del sistema.

Por ejemplo, para un circuito monofásico podemos calcular aproximadamente:

I = P / V

Donde:

• I = corriente en amperios.
• P = potencia en vatios.
• V = tensión en voltios.

En un circuito trifásico, el cálculo debe considerar la configuración correspondiente y el factor de potencia cuando sea necesario.

¿Qué es la caída de tensión?

La caída de tensión es la diferencia entre la tensión disponible en el origen del circuito y la tensión que llega al equipo conectado al final del cable.

Todo conductor presenta una determinada resistencia eléctrica. Cuando circula corriente, se produce una caída de tensión.

Cuanto mayor sea:

• La longitud del cable.
• La corriente.
• La resistencia del conductor.

mayor será la caída de tensión.

¿Por qué importa la caída de tensión en una instalación solar?

Una caída de tensión excesiva puede reducir la eficiencia del sistema y afectar al funcionamiento de determinados equipos.

En una instalación fotovoltaica puede provocar pérdidas adicionales entre:

• Paneles e inversor.
• Inversor y cuadro eléctrico.
• Cuadro eléctrico y punto de conexión.
• Baterías e inversor.

Por eso, no basta con comprobar que el cable puede soportar la corriente. También hay que comprobar que la caída de tensión sea adecuada.

¿Cómo se calcula la caída de tensión?

En un circuito de corriente continua, una fórmula simplificada para calcular la caída de tensión es:

ΔV = 2 × L × I × ρ / S

Donde:

• ΔV = caída de tensión en voltios.
• L = longitud del recorrido en metros.
• I = corriente en amperios.
• ρ = resistividad del conductor.
• S = sección del conductor en mm².

El factor 2 aparece porque en un circuito de corriente continua normalmente hay un conductor de ida y otro de retorno.

A partir de esta fórmula también podemos despejar la sección:

S = 2 × L × I × ρ / ΔV

Esta expresión permite obtener una primera aproximación de la sección necesaria según la caída de tensión máxima que queramos admitir.

¿Qué es la resistividad del conductor?

La resistividad representa la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica.

En instalaciones fotovoltaicas se utilizan habitualmente conductores de cobre y, en determinadas aplicaciones, de aluminio.

El cobre presenta una resistividad inferior a la del aluminio, por lo que, para una misma longitud y corriente, puede necesitar una sección menor para conseguir una caída de tensión determinada.

¿Por qué la temperatura afecta al cálculo?

La resistencia eléctrica de un conductor cambia con la temperatura.

En conductores metálicos, la resistencia aumenta cuando aumenta la temperatura.

Esto es especialmente importante en instalaciones fotovoltaicas porque los cables pueden estar expuestos a temperaturas elevadas, especialmente cuando se encuentran en cubiertas o zonas con radiación solar directa.

Por eso, el cálculo no debe basarse únicamente en las condiciones ideales de laboratorio.

¿Qué ocurre si varios cables están juntos?

Cuando varios cables circulan agrupados, la capacidad de disipar el calor puede disminuir.

Esto puede reducir la corriente admisible de los conductores.

Por ello, al calcular la sección hay que considerar el método de instalación y los posibles factores de corrección aplicables.

No es lo mismo un cable instalado individualmente al aire que varios circuitos agrupados dentro de una canalización.

¿Qué diferencia hay entre cable de corriente continua y corriente alterna?

Una instalación fotovoltaica puede tener diferentes tramos de cableado.

En el lado de los paneles y el inversor existe normalmente corriente continua (CC).

Después del inversor, la energía se entrega en corriente alterna (CA).

Los cálculos de sección tienen que adaptarse a cada tramo.

Además, los cables utilizados en el lado fotovoltaico deben ser adecuados para trabajar con las condiciones específicas de tensión, temperatura, radiación UV y exposición ambiental que correspondan.

¿Cómo calcular la sección entre los paneles y el inversor?

Para el tramo de corriente continua hay que conocer principalmente:

• Tensión del string.
• Corriente del string.
• Longitud entre paneles e inversor.
• Material del conductor.
• Método de instalación.
• Temperatura.
• Caída de tensión admisible.

Por ejemplo, supongamos un string que trabaja aproximadamente a 500 V y proporciona 13 A, con una distancia de 30 metros entre el campo fotovoltaico y el inversor.

Si queremos limitar la caída de tensión a un determinado porcentaje, podemos calcular la sección necesaria utilizando la longitud, la corriente, la resistividad y la caída de tensión máxima permitida.

Después de obtener la sección por caída de tensión, debemos comprobar que esa sección también soporte la corriente en las condiciones reales de instalación.

¿Por qué la longitud es tan importante?

Porque la resistencia total del conductor aumenta con su longitud.

Un circuito de 5 metros y otro de 50 metros no tendrán las mismas necesidades aunque transporten exactamente la misma corriente.

Cuando la distancia aumenta, puede ser necesario utilizar una sección mayor para mantener la caída de tensión dentro del límite establecido.

Este es uno de los motivos por los que las instalaciones con grandes distancias entre paneles e inversores requieren especial atención.

¿Cómo calcular la sección de un cable de batería?

En instalaciones con almacenamiento, este cálculo es especialmente importante.

Las baterías pueden trabajar con tensiones relativamente bajas y corrientes elevadas.

Por ejemplo, un sistema de baterías de baja tensión puede necesitar corrientes importantes para entregar una determinada potencia.

La sección debe calcularse teniendo en cuenta:

• Potencia máxima.
• Tensión de la batería.
• Corriente máxima.
• Longitud.
• Caída de tensión.
• Capacidad de corriente del cable.
• Condiciones de instalación.

En estos circuitos, una caída de tensión elevada puede representar una pérdida apreciable debido a las corrientes que circulan.

Ejemplo: batería de 48 V

Supongamos un sistema de baterías de 48 V que debe alimentar un inversor de 5.000 W.

De forma simplificada:

I = P / V

I = 5.000 / 48

I ≈ 104 A

Esto demuestra por qué los sistemas de baja tensión pueden necesitar conductores de una sección considerable.

Pero este resultado no significa automáticamente que un cable concreto sea válido.

Todavía habría que comprobar la intensidad admisible, la longitud, la temperatura, el método de instalación, las protecciones y la caída de tensión.

¿Cómo calcular la sección entre el inversor y el cuadro eléctrico?

En el lado de corriente alterna, la sección depende de la potencia del inversor, la tensión, el número de fases, la longitud del circuito, el factor de potencia y las condiciones de instalación.

Para un sistema monofásico, la corriente puede aproximarse mediante:

I = P / (V × cos φ)

En sistemas trifásicos:

I = P / (√3 × V × cos φ)

Donde cos φ representa el factor de potencia.

Una vez conocida la corriente, hay que comprobar tanto la capacidad de transporte del conductor como la caída de tensión.

Ejemplo de inversor trifásico

Supongamos un inversor trifásico de 15 kW, conectado a una red de 400 V, con un factor de potencia próximo a 1.

La corriente aproximada sería:

I = 15.000 / (√3 × 400)

I ≈ 21,7 A

Este valor permite realizar una primera aproximación, pero no determina por sí solo la sección final.

También habrá que comprobar la longitud del circuito, el método de instalación, la temperatura y los factores de corrección correspondientes.

¿Qué sección se utiliza normalmente en paneles solares?

En los strings fotovoltaicos son habituales secciones como:

• 4 mm².
• 6 mm².
• 10 mm².

Pero no debe utilizarse una sección determinada simplemente porque sea habitual.

La sección correcta depende del diseño de la instalación.

En algunos proyectos puede ser suficiente una sección de 4 mm², mientras que en otros puede ser necesario aumentar la sección debido a la distancia, corriente o condiciones de instalación.

¿Qué cable se utiliza entre paneles?

Para las conexiones fotovoltaicas se utilizan cables específicamente diseñados para instalaciones solares.

Deben ser adecuados para:

• Corriente continua.
• Tensión del sistema.
• Radiación ultravioleta.
• Temperaturas elevadas.
• Condiciones exteriores.
• Humedad.
• Vida útil prevista.

Además de la sección, hay que comprobar que el cable disponga de las características y certificaciones adecuadas para la aplicación.

¿Qué pasa si utilizas un cable demasiado pequeño?

Una sección insuficiente puede aumentar la resistencia del circuito.

Como consecuencia:

• Aumenta la caída de tensión.
• Aumentan las pérdidas.
• El conductor puede calentarse más.
• Puede reducirse el rendimiento.
• Puede producirse un envejecimiento prematuro del aislamiento.

En determinadas circunstancias, un cable incorrectamente dimensionado puede representar también un problema de seguridad.

¿Qué pasa si utilizas un cable demasiado grande?

Utilizar una sección superior a la necesaria no suele representar un problema eléctrico por sí mismo, siempre que el resto de la instalación esté correctamente diseñada.

Sin embargo, puede aumentar:

• Coste del material.
• Peso.
• Dificultad de instalación.
• Tamaño de las canalizaciones.
• Coste de mano de obra.

Por eso, el objetivo no es utilizar el cable más grueso posible, sino encontrar una sección técnicamente adecuada y económicamente razonable.

¿Qué es la intensidad máxima admisible?

La intensidad máxima admisible es la corriente que puede transportar un conductor bajo unas determinadas condiciones sin superar la temperatura máxima permitida.

Este valor depende de factores como:

• Sección.
• Material.
• Tipo de aislamiento.
• Temperatura ambiente.
• Método de instalación.
• Número de conductores agrupados.

Por eso, dos cables con la misma sección pueden tener diferentes capacidades de corriente dependiendo de cómo estén instalados.

¿Qué es un factor de corrección?

Los factores de corrección permiten adaptar la capacidad de corriente del conductor a las condiciones reales de instalación.

Por ejemplo, puede ser necesario aplicar correcciones por:

• Temperatura ambiente.
• Agrupamiento.
• Tipo de instalación.
• Número de circuitos.
• Condiciones particulares del entorno.

El objetivo es evitar seleccionar una sección basándose en una capacidad de corriente teórica que no corresponde a las condiciones reales.

¿Qué normativa se debe tener en cuenta en España?

Las instalaciones fotovoltaicas en España deben diseñarse y ejecutarse de acuerdo con la normativa eléctrica aplicable.

Entre las referencias principales se encuentra el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) y sus correspondientes instrucciones técnicas complementarias.

En instalaciones fotovoltaicas también es importante revisar las instrucciones específicas relacionadas con generación, autoconsumo, canalizaciones, conductores, protecciones y puesta en servicio.

Además, dependiendo del tipo de instalación, potencia y características del proyecto, pueden existir requisitos adicionales.

Por eso, el cálculo definitivo debe realizarse conforme a la normativa aplicable y por personal cualificado.

¿Qué papel tiene el REBT?

El REBT establece las condiciones que deben cumplir las instalaciones eléctricas de baja tensión en España.

En el caso de las instalaciones fotovoltaicas, proporciona criterios relacionados con:

• Conductores.
• Protecciones.
• Canalizaciones.
• Caídas de tensión.
• Puesta a tierra.
• Seguridad eléctrica.
• Condiciones de instalación.

No basta con aplicar una fórmula matemática para determinar la sección definitiva. El resultado debe comprobarse frente a los requisitos normativos y técnicos correspondientes.

¿Qué caída de tensión se debe permitir?

La caída de tensión admisible depende del circuito, del tipo de instalación y de los criterios de diseño aplicables.

Por eso, no es recomendable utilizar un porcentaje universal para todas las instalaciones.

En un proyecto fotovoltaico se deben analizar por separado los diferentes tramos:

• Campo fotovoltaico → inversor.
• Inversor → cuadro.
• Cuadro → punto de conexión.
• Batería → inversor.

Cada tramo puede tener unas condiciones diferentes.

¿Por qué hay que analizar toda la instalación?

Porque las pérdidas de un cable individual pueden parecer pequeñas, pero cuando existen varios tramos pueden acumularse.

Por ejemplo, una instalación puede presentar pérdidas:

• Entre los paneles y el inversor.
• Entre el inversor y el cuadro.
• Entre el cuadro y el punto de conexión.

Analizar cada tramo permite conocer mejor el rendimiento global del sistema.

¿Cómo calcular la sección de forma correcta?

Una metodología sencilla consiste en seguir estos pasos:

1. Determinar la corriente

Calcula la corriente máxima que circulará por el circuito.

2. Medir la longitud

Determina la distancia real del recorrido del cable.

En corriente continua hay que considerar el recorrido de ida y retorno cuando corresponda.

3. Determinar la tensión

Identifica la tensión de trabajo del circuito.

4. Establecer la caída de tensión máxima

Define el límite de caída de tensión que corresponda según el circuito y los criterios técnicos aplicables.

5. Calcular la sección por caída de tensión

Utiliza la fórmula correspondiente para obtener una primera sección.

6. Comprobar la intensidad admisible

Verifica que el conductor pueda transportar la corriente prevista bajo las condiciones reales de instalación.

7. Aplicar factores de corrección

Considera temperatura, agrupamiento y método de instalación.

8. Comprobar protecciones

La sección del conductor debe ser compatible con las protecciones eléctricas instaladas.

9. Seleccionar el cable adecuado

Además de la sección, comprueba el tipo de aislamiento y las características específicas del cable.

¿Por qué no basta con calcular la sección con una fórmula?

Porque una fórmula únicamente analiza determinados parámetros.

El cable real estará sometido a unas condiciones concretas de instalación.

Por ejemplo, un cálculo puede indicar que una determinada sección es suficiente por caída de tensión, pero después puede ser necesario aumentar la sección porque la capacidad de corriente del conductor se reduce debido a una temperatura elevada o a un agrupamiento de cables.

Por eso, el resultado debe comprobarse desde diferentes criterios.

¿Qué ocurre en instalaciones solares sobre cubierta?

Las instalaciones sobre cubierta pueden presentar condiciones térmicas exigentes.

Los cables pueden estar expuestos a:

• Radiación solar.
• Temperaturas elevadas.
• Cambios de temperatura.
• Humedad.
• Lluvia.
• Radiación ultravioleta.

Por este motivo, además de seleccionar correctamente la sección, es fundamental utilizar un cable apropiado para las condiciones de la instalación.

¿La orientación del cable afecta al cálculo?

La orientación por sí misma no suele determinar la sección, pero la forma en que se instala el cable sí puede influir en su capacidad de disipación térmica.

Un cable instalado al aire puede disipar calor de manera diferente a uno colocado dentro de una canalización o agrupado con otros conductores.

Por eso, el método de instalación debe considerarse durante el dimensionamiento.

¿Qué importancia tiene la distancia entre paneles e inversor?

Es uno de los factores que más puede influir en la sección necesaria.

Cuanto mayor sea la distancia, mayor será la resistencia del circuito y, por tanto, mayor puede ser la caída de tensión.

En proyectos donde el inversor está alejado del campo fotovoltaico, puede ser necesario aumentar la sección de los conductores para mantener las pérdidas bajo control.

¿Se debe calcular la sección antes de comprar el material?

Sí.

El cableado debería formar parte del diseño de la instalación y no ser una decisión tomada únicamente durante el montaje.

Calcular previamente la sección permite:

• Evitar sobrecostes.
• Reducir pérdidas.
• Seleccionar correctamente las protecciones.
• Planificar canalizaciones.
• Evitar problemas durante la puesta en marcha.
• Garantizar unas condiciones adecuadas de funcionamiento.

¿Qué otros aspectos deben revisarse?

Además de la sección, conviene comprobar:

• Tensión máxima del cable.
• Corriente máxima admisible.
• Temperatura de servicio.
• Tipo de aislamiento.
• Resistencia a radiación UV.
• Resistencia mecánica.
• Resistencia frente a humedad.
• Compatibilidad con conectores.
• Normas y certificaciones aplicables.

Un cable no se selecciona únicamente por sus milímetros cuadrados.

¿Cómo elegir la sección de cable en una instalación fotovoltaica?

La sección adecuada será aquella que cumpla simultáneamente los criterios eléctricos y de instalación.

En términos generales, debe comprobarse que:

La corriente admisible del cable sea suficiente.

La caída de tensión se mantenga dentro de los límites establecidos.

Las pérdidas sean razonables.

El cable sea compatible con las condiciones ambientales.

Las protecciones estén correctamente coordinadas.

El conjunto cumpla la normativa aplicable.

Conclusión

Calcular correctamente la sección del cable es una parte esencial del diseño de una instalación fotovoltaica.

El proceso no consiste únicamente en conocer cuántos amperios circularán por el conductor. También es necesario considerar la longitud del circuito, tensión, caída de tensión, temperatura, método de instalación, agrupamiento, material del conductor y capacidad de corriente admisible.

En una instalación solar pueden existir diferentes circuitos y cada uno requiere su propio análisis: desde los strings de corriente continua hasta la conexión del inversor con el cuadro eléctrico o los cables entre baterías e inversor.

Una sección demasiado pequeña puede generar pérdidas, calentamiento y caídas de tensión innecesarias, mientras que una sección excesiva puede aumentar el coste del proyecto sin aportar una ventaja proporcional.

En España, además, el dimensionamiento debe realizarse teniendo en cuenta el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión y la normativa técnica aplicable al tipo de instalación.

Por este motivo, la selección del cable debe formar parte del diseño integral del sistema fotovoltaico. Un cálculo adecuado permite conseguir una instalación más eficiente, segura y preparada para funcionar correctamente durante toda su vida útil.