Cálculo · protecciones
Las protecciones de una instalación de autoconsumo
Qué protege cada elemento del cuadro, con qué criterio se elige el calibre y por qué el cálculo se detiene antes de proponer una protección que no protege.
Una instalación de autoconsumo hasta 10 kW lleva magnetotérmico y diferencial en alterna, seccionamiento en continua y, con inversor central, fusibles de string. El limitador lo decide el técnico. El calibre del magnetotérmico sale de dos límites: nunca por debajo de la corriente de diseño, nunca por encima de 1,45 veces la corriente admisible del cable.
El reparto
Qué protege cada elemento, y de qué
Cada protección responde a un riesgo distinto y no se sustituyen entre sí. El magnetotérmico corta la sobreintensidad que quemaría el cable. El diferencial corta la fuga a tierra que atravesaría a una persona. El seccionador de continua permite trabajar sin tensión en el campo. El limitador desvía el transitorio.
| Elemento | De qué protege | Criterio | Instrucción |
|---|---|---|---|
| Magnetotérmico de alterna | Sobrecarga y cortocircuito en la línea del inversor al cuadro | In ≥ 1,25 × I total, y a la vez In ≤ 1,45 × Iz del cable | ITC-BT-22 |
| Diferencial de alterna | Contacto indirecto: la corriente de defecto que atraviesa a una persona | 30 mA, y tipo A por la componente continua que devuelve el inversor | ITC-BT-24 |
| Seccionador de continua | Al que trabaja: deja el campo fotovoltaico sin tensión | Corte en carga a la tensión de circuito abierto del campo | ITC-BT-40 |
| Fusible de string | Una rama frente a la corriente que le devuelven las demás | In ≥ 1,25 × Isc del módulo. Solo con varios strings en paralelo | ITC-BT-40 |
| Limitador de sobretensiones | El inversor y el cuadro frente al transitorio | Clase II. Uno en continua y otro en alterna, no es el mismo aparato | ITC-BT-23 |
| Conductor de protección | La continuidad de masas: marcos, estructura y chasis | Hasta 16 mm² de fase, la misma sección. Hasta 35, 16 mm². Por encima, la mitad | ITC-BT-18 |
Las seis filas no pesan igual, y esa diferencia es la que hay que llevar a la memoria técnica. Magnetotérmico, diferencial y conductor de protección van en cualquier instalación de este tipo, cada uno con su instrucción detrás. El fusible de string solo aparece con varios strings en paralelo. El limitador no lo cierra el motor: lo propone como buena práctica y lo decide quien firma. Las instrucciones de la última columna son del REBT, que es estatal: el criterio de esta página no cambia al cruzar de comunidad. Lo que cambia es el impreso en el que acaba escrito.
El magnetotérmico
El calibre no se elige, se acorrala entre dos límites
El calibre vive dentro de una ventana. Por abajo tiene que aguantar la corriente de diseño, que es la corriente total de los inversores multiplicada por 1,25. Por arriba no puede pasar de 1,45 veces la corriente admisible del cable que protege. Si la ventana se cierra, el problema no es la protección: es la sección.
Límite inferior
In ≥ 1,25 × I total
Factor de seguridad del generador. Criterio de la ITC-BT-40.
Límite superior
In ≤ 1,45 × Iz
Coordinación con el cable que protege. ITC-BT-22.
Condición del cable
Iz ≥ I total
Corriente admisible del método B. Tabla de la ITC-BT-19.
El 1,25 es el mismo factor que se aplica en continua sobre la corriente de cortocircuito del módulo. En alterna cae sobre la suma de las corrientes nominales de los inversores, y esa corriente sale de la potencia aparente en kVA, no de la activa.
El límite superior es el que se olvida. Un magnetotérmico sobrado protege menos, no más: deja pasar durante minutos una sobrecarga que el cable no aguanta. Si declaras el aparato que has montado, el motor lo mide contra los dos límites y escribe las dos comparaciones. Si no, propone el primer calibre por encima de la corriente de diseño, con curva C. Calibre y curva responden a cosas distintas: el calibre a la sobrecarga sostenida, la curva al disparo frente al cortocircuito. La curva no sale de ninguna fórmula del motor. La decides tú.
La tabla
Los once calibres normalizados y el cable que exige cada uno
Los calibres normalizados que maneja el motor van de 6 a 100 A. Cada uno cubre un tramo de corriente de diseño y exige una corriente admisible mínima en el cable, que es el calibre dividido entre 1,45. La última columna traduce esa exigencia a sección de cobre.
| Calibre | Corriente de diseño que cubre (A) | Iz mínima del cable (A) | Sección de cobre (mm²) |
|---|---|---|---|
| 6 A | hasta 6,0 | 4,1 | 1,5 (Iz 13 A) |
| 10 A | 6,1 a 10,0 | 6,9 | 1,5 (Iz 13 A) |
| 16 A | 10,1 a 16,0 | 11,0 | 1,5 (Iz 13 A) |
| 20 A | 16,1 a 20,0 | 13,8 | 2,5 (Iz 18 A) |
| 25 A | 20,1 a 25,0 | 17,2 | 2,5 (Iz 18 A) |
| 32 A | 25,1 a 32,0 | 22,1 | 4 (Iz 24 A) |
| 40 A | 32,1 a 40,0 | 27,6 | 6 (Iz 31 A) |
| 50 A | 40,1 a 50,0 | 34,5 | 10 (Iz 42 A) |
| 63 A | 50,1 a 63,0 | 43,4 | 16 (Iz 56 A) |
| 80 A | 63,1 a 80,0 | 55,2 | 16 (Iz 56 A) |
| 100 A | 80,1 a 100,0 | 69,0 | 25 (Iz 73 A) |
La última columna es la sección mínima que satisface el límite superior, no la sección final. La caída de tensión y la corriente total mandan aparte, y la sección que vale es la que cumple los tres criterios a la vez. El motor dimensiona por caída y avisa cuando la corriente admisible se queda corta; subirla la decides tú. Las corrientes admisibles son las del método B, que es la hipótesis de montaje del motor: con bandeja, enterrado o con circuitos agrupados cambian.
Un caso entero
Tres inversores de 2 kVA, y el aviso que salta a mitad de camino
Tres inversores de 2 kVA en monofásico a 230 V, con quince metros hasta el cuadro general. La corriente unitaria es 8,70 A y la total 26,09 A. La corriente de diseño sube a 32,61 A, y el primer calibre normalizado por encima es 40 A. La sección tiene que ir detrás.
Corriente unitaria
2.000 VA entre 230 V dan 8,70 A. Se usa la potencia aparente, no la activa.
Corriente total
Tres unidades en paralelo: 3 × 8,70 = 26,09 A.
Corriente de diseño
26,09 × 1,25 = 32,61 A. Es la que decide el calibre.
Calibre
Primer valor normalizado por encima de 32,61 A: 40 A, curva C.
Sección por caída de tensión
Quince metros, 3 % de caída máxima y cobre a 70 °C, que el motor toma como 0,0225 Ω·mm²/m: salen 3,19 mm², que se normalizan a 4 mm².
Y aquí salta el aviso
4 mm² admiten 24 A por el método B, y la corriente total es 26,09 A. El cable no da.
La cuenta que cierra
Con 6 mm² la caída baja al 1,60 %, el cable admite 31 A y 1,45 × 31 = 44,95 A deja sitio de sobra al calibre de 40 A.
El motor no sube la sección por su cuenta: dimensiona por caída, comprueba después la corriente admisible contra la total y, si no llega, escribe el aviso con las dos cifras y marca el campo. Pasar de 4 a 6 mm² lo decides tú. Lo que no puede pasar es que la memoria salga con 4 mm² y nadie se entere.
El diferencial
Treinta miliamperios y tipo A, por lo que devuelve el inversor
En alterna el diferencial es de 30 mA para protección de personas, y de tipo A porque un inversor fotovoltaico puede dejar componente continua residual en la corriente de defecto. Un tipo AC no la ve. El calibre acompaña al del magnetotérmico y nunca queda por debajo de la corriente total.
La sensibilidad de 30 mA protege a la persona, no a la instalación. Ese es el criterio de la ITC-BT-24, y el que separa un diferencial de protección de personas de uno de cabecera.
Al declarar el material, el motor comprueba dos cosas y las escribe: que el calibre no quede por debajo de la corriente total de alterna y que el modelo sea de tipo A. Si falla una, marca el campo con el motivo. No lo bloquea: decide quien firma.
Sobretensiones
El limitador se propone, no se impone
El limitador de sobretensiones no lo dimensiona el motor. Lo propone como buena práctica cuando hay cable de continua expuesto en cubierta, con su referencia de clase II, y lo declara como recomendación y no como exigencia. Quien decide si entra en el cuadro es el técnico.
En el REBT la materia la regula la ITC-BT-23. Que el limitador sea exigible depende del emplazamiento y del criterio de quien firma, así que el motor no lo cierra: lo deja escrito como propuesta, con la referencia de la IEC 61643-11.
Son dos aparatos, no uno. El de continua trabaja a la tensión del campo y el de alterna a la de red. En la hoja del unifilar van en bloques separados, con su tensión y su nivel de protección.
El lado de continua
Seccionar no es proteger, y con microinversores casi no hay tramo
En continua hay dos elementos distintos. El seccionador deja sin tensión el campo fotovoltaico para poder trabajar en el inversor. El fusible de string protege una rama frente a la corriente que le devuelven las demás cuando hay varias en paralelo. Con un solo string no hay nada que proteger.
Con microinversores la topología cambia entera. Cada módulo lleva su seguidor de punto de máxima potencia y el tramo de continua se queda en los dos metros que van del módulo a su unidad. El motor no propone fusibles de string ahí, y lo dice con esas palabras en lugar de callarse. La caída que admite en continua es del 1,5 %, la mitad que en alterna.
Con inversor central sí los propone, con el mismo 1,25 sobre la corriente de cortocircuito del módulo. Sin ficha técnica estima y lo declara: para un módulo de 600 Wp supone 38 V en el punto de máxima potencia, deduce 15,79 A, sube a 16,58 A de cortocircuito y deja la corriente de diseño en 20,72 A. La cadena sale escrita paso a paso y marcada como hipótesis.
Del seccionador hay una comprobación que no hace ninguna fórmula: trabaja a la tensión del campo, no a la de red, y la tensión de circuito abierto del string tiene que quedar por debajo de la máxima de entrada del inversor. Depende de la ficha y de la temperatura mínima del sitio, así que va al checklist del técnico.
El límite
Por encima de 100 A el motor se niega a proponer
La lista de calibres normalizados termina en 100 A. Buscar el primer valor por encima de una corriente mayor devolvería siempre 100 A: una protección infradimensionada con aspecto de cálculo. En vez de topar en silencio, el motor deja el campo pendiente y escribe por qué no propone nada.
El fallo que evita es concreto. Una corriente de diseño de 130 A no tiene calibre en la tabla, y buscar el primer valor por encima devolvería el último de la lista: el expediente saldría con 100 A escritos y la casilla rellena sin que nadie hubiera decidido nada. Con el campo pendiente, la propuesta entera deja de estar lista para revisión.
Con la sección el corte es distinto, porque el riesgo es otro. La tabla termina en 95 mm² y ahí el motor sí escribe el valor, pero lo acompaña del aviso de que la sección requerida supera la mayor tabulada y de que el dimensionado sale del alcance del cálculo automático. El número está, y está dicho lo que vale.
Y hay un tercer caso, el más silencioso. Si el expediente declara red trifásica, el motor avisa de que su cálculo de alterna asume monofásico a 230 V, de que la corriente real es menor y de que ese dimensionado no vale. Prefiere decir que no sabe a acertar por casualidad.
La justificación
Cada protección sale con un estado, y hay uno que no se puede aceptar
Ninguna cifra sale suelta. Cada campo lleva uno de cuatro estados: dato aportado, dato verificado contra el cálculo, valor propuesto por el motor con su fórmula, o pendiente. De los cinco campos que llegan a revisión, tres son protecciones: magnetotérmico, diferencial y conductor de protección.
Esos campos los debe el instalador, no el cliente ni el técnico. El catálogo de inputs del expediente marca como obligatorios el calibre del magnetotérmico, el del diferencial y su sensibilidad en miliamperios, y todos acaban en el mismo par de sitios: la tabla de protecciones de la memoria técnica y el esquema unifilar. Por eso el motor de inputs los persigue. Mientras falten, hay dos documentos que no se cierran.
| Estado | Qué significa | Qué te toca |
|---|---|---|
| DATO | Lo has declarado tú y la comparación con el cálculo no sale limpia: el calibre se queda corto, la sección no llega o el diferencial no es de tipo A. | Leer la comparación, que va escrita al lado con las dos cifras. |
| DATO_VERIFICADO | Lo has declarado tú y cuadra. Lo que queda escrito es la comparación que lo respalda, no un visto bueno a secas. | Nada. Ya está justificado. |
| CALC | No lo has declarado y el motor lo propone, con la fórmula, el criterio de la instrucción y las hipótesis que ha tenido que suponer. | Aceptarlo o corregirlo. Aceptar guarda el valor propuesto tal cual. |
| PENDIENTE | Ni hay dato ni el motor puede calcularlo. Es lo que pasa con el magnetotérmico por encima de 100 A. | Dimensionarlo un técnico competente. No hay nada que aceptar. |
Aceptar no inventa un número: un campo pendiente no tiene valor que guardar, y aceptarlo no rellena la casilla. Mientras quede uno, el resumen del expediente no lo declara listo para revisión. Es el límite de los 100 A otra vez, aplicado al expediente entero.
Preguntas
Lo que se pregunta a pie de cuadro
¿Con qué potencia se elige el calibre del magnetotérmico?
¿Vale un diferencial de tipo AC en una instalación fotovoltaica?
¿Por qué hace falta más sección de la que sale por caída de tensión?
¿El limitador de sobretensiones es obligatorio?
¿Qué pasa si mi instalación se sale de la tabla?
Seguir por aquí
- Cómo legalizar una instalación de autoconsumo, los diecisiete pasos del trámite y sus umbrales.
- Legalizar autoconsumo en la Comunitat Valenciana, qué pide la sede y quién firma cada documento.
- Montar el primer expediente, con una instalación tuya y sus cálculos dentro.
- Precios de Expedix, el expediente suelto y la cuota mensual.
Los cálculos ya van escritos dentro de la memoria
No son un ejercicio aparte. Van en la memoria técnica del expediente con la fórmula, el criterio de la instrucción y las hipótesis a la vista, y con el unifilar dimensionado por el mismo motor. Tú los revisas, los corriges si hace falta y los firmas.