Cableado y conexiones DC en sistemas fotovoltaicos: conectores, rutas y pruebas

Objetivo del cableado DC en un sistema fotovoltaico

El cableado en corriente continua (DC) conecta los módulos entre sí (formando strings) y lleva la energía hasta el inversor o hasta una caja combinadora (si existe). En esta etapa, los errores típicos (polaridad invertida, crimpado deficiente, rutas mal protegidas o mala puesta a tierra) pueden provocar fallas intermitentes, calentamientos, arcos eléctricos y lecturas anómalas en el inversor. La meta es lograr conexiones mecánicamente firmes, eléctricamente confiables y trazables mediante pruebas y registros.

Conectores DC: armado correcto, crimpado y verificación

Conceptos clave

• Compatibilidad: usar conectores del mismo fabricante/serie cuando sea posible. Evitar “mezclar” familias de conectores aunque parezcan encajar.
• Crimpado: unión por compresión del terminal al conductor. Un crimpado correcto ofrece baja resistencia de contacto y alta resistencia mecánica.
• Polaridad: en FV, el error de polaridad es frecuente porque se trabaja con múltiples pares de conectores. Etiquetado y verificación son obligatorios.
• Grado de protección: el conector debe quedar totalmente ensamblado (tuerca, junta, prensaestopa) para mantener estanqueidad y alivio de tensión.

Guía práctica paso a paso: armado de un conector tipo MC4 (o equivalente)

1. Preparación: confirmar que el conector corresponde al calibre del cable y al tipo de terminal (macho/hembra) requerido por la polaridad del string.
2. Corte y pelado: cortar el cable a escuadra. Pelar la longitud indicada por el fabricante del conector (referencia típica: 6–7 mm, pero siempre manda la ficha técnica). Evitar cortar hebras.
3. Colocar piezas en el orden correcto: pasar por el cable la tuerca/prensaestopa y la junta antes de crimpar (error común: olvidarlas y tener que rehacer).
4. Crimpado: insertar el conductor pelado en el terminal hasta el tope. Crimpar con herramienta y matriz compatibles con el terminal (calibre exacto). El crimp debe quedar uniforme, sin “orejas” abiertas ni deformaciones irregulares.
5. Inspección visual: verificar que no haya hebras sueltas, que el aislamiento llegue al borde del terminal sin quedar dentro de la zona de crimpado, y que el terminal no esté fisurado.
6. Prueba de tracción (pull test): aplicar una tracción firme y controlada al cable; no debe deslizarse el conductor dentro del terminal. (No se requiere dinamómetro para una verificación básica, pero sí consistencia en el método.)
7. Ensamble del conector: insertar el terminal en el cuerpo del conector hasta escuchar/sentir el “clic” de retención. Tirar suavemente para confirmar que trabó.
8. Ajuste final: roscar la tuerca/prensaestopa al par recomendado por el fabricante (si no se dispone, ajustar firme sin excederse para no dañar la junta). Confirmar que el cable no gira libremente dentro del prensaestopa.
9. Verificación de polaridad: antes de conectar al resto del string, identificar y marcar el extremo (por ejemplo, etiqueta resistente UV o marcador en funda termocontraíble).

Errores frecuentes y cómo evitarlos

• Crimpar con matriz incorrecta: genera alta resistencia y calentamiento. Solución: herramienta certificada para el terminal y calibre.
• Terminal mal insertado: no traba y puede soltarse. Solución: confirmar “clic” y prueba de retención.
• Conector sin prensaestopa ajustado: entra humedad y se pierde alivio de tensión. Solución: ajuste final y revisión táctil.
• Mezcla de conectores: puede causar mal contacto y arco. Solución: estandarizar marca/serie por proyecto.

Rutas de cableado DC: sujeción, radios de curvatura, UV y canalización

Principios de instalación

• Ruta limpia y protegida: evitar bordes filosos, zonas de pisada, puntos de acumulación de agua y proximidad a fuentes de calor.
• Radio de curvatura: respetar el mínimo recomendado por el fabricante del cable. Regla práctica conservadora: no curvar por debajo de 5–8 veces el diámetro exterior del cable.
• Sujeción: fijar el cable para que no “cuelgue” ni vibre con el viento. Usar bridas resistentes UV o clips específicos para FV. No estrangular el cable.
• Protección UV: el cable FV suele ser resistente UV, pero las canalizaciones, bridas y fundas también deben serlo. Evitar plásticos no aptos para intemperie.
• Separación y orden: agrupar conductores del mismo circuito para reducir lazos y facilitar mantenimiento. Mantener pares (+ y −) próximos entre sí.

Guía práctica: tendido y fijación en estructura

1. Planificar la ruta: definir por dónde bajarán los strings hacia la caja combinadora o inversor, minimizando longitud y cruces.
2. Crear puntos de sujeción: usar clips de cable en el marco/riel o bridas UV en puntos donde no haya aristas. Evitar apoyar el cable sobre chapa o tejas sin protección.
3. Evitar tensión en conectores: dejar un pequeño “bucle de servicio” para que el conector no quede tirante, pero sin formar lazos grandes.
4. Canalización cuando aplique: en tramos expuestos a daño mecánico, usar tubo/conduit o canaleta apta exterior. Sellar entradas para evitar ingreso de agua e insectos.
5. Identificación: marcar cada string (por ejemplo S1, S2, S3) en ambos extremos con etiquetas UV o funda termocontraíble.

Agrupación de strings y cajas combinadoras (si aplica)

Cuándo se usa una caja combinadora

Se utiliza cuando se requiere reunir varios strings en un punto antes del inversor, facilitando protecciones por string, seccionamiento, monitoreo o una bajada DC más ordenada. Si el inversor ya incorpora entradas múltiples con protecciones/monitoreo, puede no ser necesaria.

Buenas prácticas de agrupación

• Un string = un par de conductores: mantener trazabilidad por string desde el campo hasta el punto de combinación.
• Entradas claramente identificadas: cada par (+/−) debe entrar a la caja con su etiqueta de string.
• Alivio de tensión: usar prensaestopas adecuados para el diámetro del cable y el grado IP requerido.
• Orden interno: rutas internas cortas, sin cruces innecesarios, y con radios de curvatura respetados.

Guía práctica: conexión en caja combinadora

1. Verificar que la caja esté desenergizada: strings sin conectar o cubiertos/aislados según procedimiento seguro del sitio.
2. Ingresar cables por prensaestopas: ajustar para sellado y sujeción, sin dañar la cubierta.
3. Conectar cada string a su protección/bornera: respetar polaridad y el esquema del fabricante (por ejemplo, fusibles por polo si corresponde al diseño).
4. Conectar salida hacia inversor: asegurar que la sección y el tipo de cable coincidan con el tramo de salida.
5. Etiquetado interno: rotular fusibles/entradas por string y la salida general DC.

Puesta a tierra de marcos y estructura: continuidad y puntos críticos

Qué se busca lograr

La puesta a tierra de marcos y estructura crea una ruta de baja impedancia para corrientes de falla y ayuda a la equipotencialidad del conjunto metálico. En campo, el problema típico no es “falta de cable”, sino mala continuidad por pintura/anodizado, tornillería inadecuada o conexiones flojas.

Buenas prácticas

• Unión equipotencial: asegurar continuidad eléctrica entre todos los rieles, uniones y marcos que deban estar al mismo potencial.
• Conectores/terminales adecuados: usar terminales y herrajes listados para puesta a tierra en FV (por ejemplo, arandelas dentadas o clips de bonding aprobados).
• Superficie de contacto: remover óxido/suciedad donde corresponda y asegurar contacto metal-metal según el método del fabricante.
• Protección anticorrosiva: no comprometer el contacto eléctrico; usar productos compatibles si se especifica.
• Ruta del conductor de tierra: fijación firme, sin tensiones, protegida contra UV y daño mecánico.

Guía práctica: verificación de continuidad de tierra en estructura

1. Seleccionar puntos de prueba: extremo de riel, marco de módulo representativo, unión intermedia y punto de bajada a tierra.
2. Medir continuidad: con multímetro en modo ohm/continuidad o instrumento específico de baja resistencia (preferible). Registrar valores y puntos medidos.
3. Corregir si hay discontinuidad: revisar arandelas de bonding, torque, pintura, oxidación o piezas aislantes no previstas.
4. Repetir medición: confirmar mejora y registrar el resultado final.

Pruebas previas a energizar: checklist y procedimientos seguros

Antes de conectar strings al inversor o cerrar seccionamientos DC, se realizan pruebas para detectar errores de cableado y fallas de aislamiento. Estas pruebas deben ejecutarse con procedimiento seguro: control de acceso, herramientas en buen estado, manos secas, y evitando desconexiones bajo carga. Si se requiere manipular conectores, asegurar que el circuito esté sin corriente (strings abiertos y sin carga).

1) Verificación de polaridad por string

Objetivo: confirmar que el conductor identificado como positivo realmente es positivo en el extremo de medición.

Continúa en nuestra aplicación.

• Escuche el audio con la pantalla apagada.
• Obtenga un certificado al finalizar.
• ¡Más de 5000 cursos para que explores!

O continúa leyendo más abajo...

Descargar la aplicación

1. Aislar el string: desconectado de caja combinadora/inversor.
2. Medir con multímetro DC: medir tensión entre los dos conductores del string.
3. Interpretación: si el multímetro muestra tensión positiva con las puntas en el orden esperado, la polaridad es correcta. Si aparece negativa, está invertida (corregir antes de avanzar).
4. Registrar: anotar resultado y cualquier corrección realizada.

2) Medición de Voc (tensión de circuito abierto) por string

Objetivo: validar que el string tiene el número correcto de módulos y conexiones correctas (sin módulos “faltantes” o conectados al revés).

1. Condiciones: realizar con irradiancia estable si es posible. Evitar sombras parciales durante la medición.
2. Medir Voc: con multímetro DC en rango adecuado, medir tensión en circuito abierto del string.
3. Comparar con esperado: Voc esperado ≈ (Voc_módulo a la temperatura del momento) × (cantidad de módulos en serie). Considerar que la Voc aumenta con baja temperatura.
4. Diagnóstico rápido: Voc significativamente menor puede indicar módulo desconectado, conector mal crimpado, polaridad invertida en un tramo o sombra intensa.
5. Registrar: Voc medida, temperatura ambiente aproximada, condición de cielo y observaciones.

3) Continuidad de puesta a tierra (PE) y equipotencialidad

Objetivo: asegurar que marcos/estructura y conductor de protección están eléctricamente unidos según lo requerido.

1. Instrumento: multímetro (verificación básica) o medidor de continuidad de baja resistencia (recomendado).
2. Medición: medir entre marco de módulo y barra/punto principal de tierra del arreglo.
3. Acción: si hay valores inestables o discontinuidad, revisar puntos de bonding, torque y corrosión.
4. Registrar: puntos medidos y resultado.

4) Prueba de aislamiento con megóhmetro (IR) según procedimiento seguro

Objetivo: detectar fugas a tierra por daño de cable, humedad en cajas, pellizcos o aislamiento degradado. Esta prueba se hace antes de energizar el inversor y siguiendo recomendaciones del fabricante del inversor/módulos y normativa aplicable.

• Advertencia operativa: un megóhmetro aplica alta tensión DC de prueba. No realizar sobre equipos electrónicos conectados (por ejemplo, entradas del inversor) si el fabricante no lo permite. Aislar el circuito bajo prueba.

1. Preparación: desconectar strings del inversor y de dispositivos sensibles. Confirmar que no hay sobretensiones transitorias (esperar tras desconexión si aplica).
2. Configurar tensión de prueba: seleccionar el nivel recomendado por el procedimiento del proyecto/fabricante (por ejemplo 500 V o 1000 V según clase del sistema y requisitos). No improvisar.
3. Conexión típica: medir aislamiento entre (a) conductor positivo y tierra, (b) conductor negativo y tierra. En algunos procedimientos también se mide entre (+) y (−) según criterio de diagnóstico.
4. Ejecutar prueba: aplicar tensión el tiempo indicado por el instrumento/procedimiento (por ejemplo 60 s para estabilización) y leer resistencia de aislamiento.
5. Descarga: al finalizar, descargar el circuito (muchos megóhmetros lo hacen automáticamente). Verificar ausencia de tensión residual antes de manipular.
6. Interpretación: valores bajos o inestables indican posible daño/humedad. Localizar por secciones (dividir el string o tramo) hasta encontrar el punto.
7. Registrar: tensión de prueba, resistencia medida, tiempo, string y condiciones ambientales.

Formatos de registro para trazabilidad y aceptación

La trazabilidad permite demostrar que cada string fue verificado y que las mediciones cumplen criterios del proyecto. A continuación se proponen formatos simples que pueden implementarse en una hoja de cálculo o formulario en campo.

Formato 1: Registro de armado de conectores y control visual

Formato 2: Registro de rutas, sujeción y canalización

Formato 3: Registro de pruebas eléctricas previas a energizar (por string)

Checklist operativo (impresión rápida)

• Conectores: marca/serie uniforme, crimpado con matriz correcta, prensaestopa ajustado, sin hebras sueltas.
• Polaridad: strings identificados y verificados con multímetro.
• Rutas: cables sujetos, sin tensión en conectores, radios de curvatura respetados, protección UV y canalización donde corresponde.
• Combinación: entradas por string etiquetadas, prensaestopas sellados, orden interno correcto.
• Tierra: bonding en rieles y marcos verificado, continuidad confirmada en puntos representativos.
• Pruebas: Voc por string registrada; aislamiento con megóhmetro realizado según procedimiento; descarga y verificación de tensión residual completadas.

Ejemplo práctico de diagnóstico: Voc anómala en un string

Situación: el String S3 debería tener 10 módulos en serie. Se mide Voc y resulta aproximadamente un 10–20% menor de lo esperado.

• Paso 1: confirmar que no hay sombras parciales en 1–2 módulos (una sombra puede bajar Voc menos que Isc, pero puede indicar condiciones no comparables).
• Paso 2: revisar conectores recién armados: buscar un terminal mal trabado o un crimpado deficiente (tirón suave y revisión de clic).
• Paso 3: dividir el string en dos mitades (si el diseño y acceso lo permiten) y medir Voc por sección para localizar el tramo problemático.
• Paso 4: una vez corregido, repetir Voc y registrar “antes/después” para trazabilidad.