Selección de equipos para instalación de paneles solares e integración del sistema

Objetivo de la selección de equipos

La selección de equipos en un sistema fotovoltaico busca equilibrar rendimiento, seguridad, durabilidad y facilidad de mantenimiento, asegurando compatibilidad entre componentes (eléctrica, mecánica y ambiental) y dejando margen para monitoreo y ampliaciones futuras. En este capítulo se aborda cómo comparar módulos, inversores, estructuras y elementos de conexión, y cómo convertir esa comparación en una lista de materiales (BOM) lista para compra e instalación.

Selección de módulos fotovoltaicos

Parámetros clave para elegir módulos

• Potencia nominal (Pmax, Wp): indica la potencia en condiciones estándar (STC). Útil para comparar densidad de potencia por superficie y para definir cuántos módulos caben en el área disponible.
• Eficiencia (%): relevante cuando el espacio es limitado. A igualdad de potencia total, mayor eficiencia suele implicar menor área y, a veces, mayor costo.
• Coeficiente térmico de Pmax (%/°C): estima la pérdida de potencia con temperatura. En climas cálidos, un coeficiente menos negativo (por ejemplo, -0,29%/°C frente a -0,35%/°C) mejora la producción real.
• Voc e Isc (V y A): determinan la compatibilidad con el inversor y el diseño de strings. Voc es crítico para no exceder el máximo de entrada del inversor en frío; Isc influye en protecciones y conectores.
• Tolerancia de potencia (por ejemplo 0~+5 W): preferible tolerancia positiva para reducir dispersión y mejorar consistencia del campo FV.
• Degradación y rendimiento: revisar degradación del primer año y degradación anual (por ejemplo, 2% el primer año y 0,55%/año). Esto se refleja en la garantía de rendimiento.
• Certificaciones: típicamente IEC 61215 (diseño/calidad), IEC 61730 (seguridad), IEC 61701 (niebla salina si aplica), IEC 62716 (amoníaco si aplica), y clasificación de fuego según normativa local. Verificar también ensayos de carga mecánica (viento/nieve) declarados.

Guía práctica: cómo comparar fichas técnicas de módulos (paso a paso)

1. Normaliza condiciones: compara siempre valores STC y, si están disponibles, NOCT/NMOT para estimar comportamiento real.
2. Filtra por restricciones físicas: dimensiones, peso por módulo y compatibilidad con la estructura y el transporte al sitio.
3. Evalúa desempeño térmico: prioriza mejor coeficiente térmico si el sitio tiene altas temperaturas operativas.
4. Revisa ventana eléctrica: anota Voc, Isc, Vmp, Imp y tolerancias. Estos valores serán la base para validar compatibilidad con el inversor (MPPT y máximos).
5. Verifica robustez y ambiente: carga mecánica (Pa), resistencia a PID si se declara, y certificaciones específicas (salinidad, amoníaco, arena/polvo si aplica).
6. Compara garantías: producto (defectos) y rendimiento (potencia mínima a X años). Exige documento de garantía y condiciones (registro, instalación por personal autorizado, exclusiones).

Ejemplo rápido de lectura de parámetros (módulo)

Si un módulo indica: Pmax 550 W, Voc 49,5 V, Isc 13,9 A, coef. Pmax -0,30%/°C, tolerancia 0~+5 W, entonces: (1) su Voc condiciona cuántos módulos en serie caben sin exceder el máximo del inversor en frío; (2) su Isc condiciona conectores, cajas y protecciones; (3) el coeficiente térmico sugiere mejor rendimiento en calor frente a alternativas más negativas.

Selección de inversores

Tipos de inversor y cuándo elegirlos

• String (centralizado por MPPT): adecuado cuando los strings son relativamente homogéneos y se busca buena relación costo/W. Suele ofrecer alta eficiencia y mantenimiento concentrado.
• Híbrido (FV + batería): recomendado si se prevé almacenamiento ahora o en el corto plazo. Integra cargador/gestión de batería y suele incluir funciones de respaldo (según modelo).
• Microinversores: un inversor por módulo (o por pocos módulos). Útiles cuando hay variabilidad entre módulos (orientaciones distintas, sombras parciales) y se desea monitoreo a nivel de módulo. Simplifican DC en techo, pero aumentan cantidad de equipos.

Parámetros clave del inversor para compatibilidad

• Máximo voltaje DC (Vdc max): el Voc del string en la condición más fría debe quedar por debajo de este límite con margen.
• Rango MPPT (Vmppt min–max): el Vmp del string debe operar dentro de este rango en condiciones reales (temperatura alta reduce Vmp).
• Corriente máxima por MPPT / por entrada: la suma de corrientes de strings en paralelo no debe exceder el límite. Considera Isc y factores de sobredimensionamiento según normativa local.
• Potencia nominal AC y potencia DC recomendada: revisa el ratio DC/AC permitido (sobredimensionamiento). Un ratio típico puede estar entre 1,1 y 1,4 según fabricante y objetivos, evitando recortes excesivos.
• Número de MPPT y entradas: define flexibilidad para diferentes orientaciones o longitudes de string.
• Protecciones integradas: SPD tipo 2 DC/AC, seccionador DC, detección de arco (AFCI), monitoreo de aislamiento, etc. Verifica qué viene integrado y qué debe añadirse externamente.
• Grado de protección (IP) y rango de temperatura: para exterior, IP65/IP66 suele ser común; valida derating por temperatura y ventilación.
• Conectividad: Wi‑Fi/Ethernet/RS485, compatibilidad con medidor inteligente, protocolos (por ejemplo Modbus). Revisa si requiere dongle/licencia.

Compatibilidad eléctrica: chequeos esenciales (con ejemplo)

1) Chequeo de voltaje máximo (Voc en frío): estima el Voc del string a temperatura mínima. Regla práctica: el Voc sube cuando baja la temperatura. Si el inversor tiene Vdc max = 1100 V y planeas 20 módulos en serie con Voc = 49,5 V, el Voc a STC sería 20 × 49,5 = 990 V. Debes verificar que en frío no supere 1100 V (usando el coeficiente de Voc del módulo y la temperatura mínima del sitio).

2) Chequeo de MPPT (Vmp en calor): el Vmp baja con calor. Si el rango MPPT es 200–1000 V, asegúrate de que el Vmp del string en operación caliente no caiga por debajo de 200 V.

3) Chequeo de corriente: si el MPPT admite 26 A y cada string tiene Isc 13,9 A, dos strings en paralelo podrían acercarse al límite. Verifica la corriente máxima por entrada y por MPPT según el esquema de conexión del fabricante.

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4) Potencia DC/AC: si instalas 11 kWp DC con un inversor de 10 kW AC, el ratio es 1,1. Confirma que el fabricante lo permite y evalúa si el recorte (clipping) es aceptable según el perfil de irradiancia.

Selección de estructuras de montaje

Tipos de estructura

• Coplanar (sobre cubierta inclinada): sigue el plano del techo. Ventajas: menor carga de viento y estética; requiere compatibilidad con el tipo de cubierta (teja, chapa, fibrocemento, etc.).
• Inclinada (sobre cubierta plana o suelo): permite optimizar ángulo y separación entre filas. Requiere análisis de cargas y, en cubierta plana, cuidado con penetraciones y estanqueidad.
• Lastrada (sin perforación en cubierta plana): usa peso para resistir succión de viento. Ventajas: evita perforaciones; consideraciones: carga adicional sobre la cubierta, distribución de pesos, y limitaciones por viento.

Compatibilidad mecánica: qué validar

• Dimensiones del módulo: largo/ancho/espesor y posición de zonas de apriete (clamping zones) indicadas por el fabricante del módulo.
• Cargas de viento y nieve: la estructura debe estar certificada o calculada para las cargas del sitio. Verifica límites de carga del módulo (por ejemplo 2400 Pa/5400 Pa) y que el sistema de rieles y anclajes no los exceda.
• Materiales y corrosión: aluminio anodizado, acero galvanizado, inox (A2/A4). En ambientes marinos o industriales, prioriza inox adecuado y recubrimientos, y evita pares galvánicos sin aislamiento.
• Compatibilidad con cubierta: tipo de anclaje (ganchos, tornillos estructurales, abrazaderas a chapa, anclajes químicos), y sellos/impermeabilización cuando hay penetración.
• Gestión de dilataciones: uniones, juntas y longitudes máximas de riel según fabricante para evitar deformaciones.

Conectores, cajas y elementos de interconexión

Conectores DC

• Compatibilidad de marca/serie: evita mezclar conectores de diferentes fabricantes o series aunque “parezcan” compatibles. Usa pares certificados por el fabricante para reducir riesgo de calentamiento y fallas.
• Corriente y voltaje nominal: deben superar la corriente máxima del string y el voltaje del sistema (por ejemplo 1000/1500 V DC según diseño).
• Grado IP y resistencia UV: para exterior, IP67/IP68 y materiales estabilizados UV.
• Crimpado correcto: usa herramienta y terminales adecuados al calibre del conductor. Un crimp deficiente es una de las fallas más comunes.

Cajas combinadoras (combiner box) y cajas de paso

• Cuándo usar combiner: cuando se paralelizan varios strings antes del inversor o cuando se requiere centralizar protecciones/medición.
• Componentes típicos: fusibles por string (si aplica), seccionador DC, SPD DC, borneras, monitoreo de corriente por string (opcional).
• IP y material: policarbonato/metal con recubrimiento; selecciona IP según exposición (lluvia, polvo) y considera IK (resistencia a impacto) si hay riesgo mecánico.
• Temperatura interna: verifica disipación y derating de componentes; evita sobrecargar la caja con demasiados conductores sin ventilación/espacio.

Compatibilidad ambiental (corrosión e IP): lista de chequeo

• Ambiente marino: prioriza inox A4, tornillería adecuada, recubrimientos anticorrosivos, y certificación IEC 61701 para módulos si corresponde.
• Ambiente industrial: evalúa químicos/corrosión; considera IEC 62716 (amoníaco) si hay granjas/ganadería intensiva.
• Polvo/arena: IP alto, prensaestopas adecuados, y rutas de cable que minimicen abrasión.
• Humedad/lluvia: IP65+ para equipos exteriores, conectores IP67/68, y bucles de goteo en cables.

Guía práctica para comparar fichas técnicas y garantías

Matriz de comparación (módulos e inversores)

Garantías: cómo leerlas sin perder detalles

• Garantía de producto (módulo): cubre defectos de fabricación/materiales (por ejemplo 12–25 años). Revisa exclusiones (instalación incorrecta, ambientes no permitidos, manipulación).
• Garantía de rendimiento (módulo): asegura potencia mínima a lo largo del tiempo (por ejemplo 25–30 años). Verifica el porcentaje al año 25/30 y el esquema de degradación.
• Garantía del inversor: comúnmente 5–10 años ampliable. Confirma condiciones de ampliación, logística de reemplazo (RMA), tiempos de respuesta y si cubre mano de obra.
• Estructuras: revisa garantía anticorrosión y compatibilidad con el ambiente (marino/industrial).
• Documentación exigida: número de serie, registro en portal, fotos de instalación, y uso de componentes homologados (conectores, estructura, etc.).

Monitoreo, comunicaciones y medición

Qué funciones de monitoreo conviene exigir

• Producción en tiempo real e histórica: por inversor y, si aplica, por MPPT o por módulo (microinversores/optimizadores).
• Alarmas y eventos: fallas de red, aislamiento, sobretemperatura, SPD, pérdida de comunicación.
• Medición bidireccional: medidor inteligente para ver importación/exportación y autoconsumo.
• Integración: disponibilidad de API o protocolos industriales (p. ej., Modbus TCP/RTU) para SCADA/BMS.

Decisiones prácticas de conectividad

• Ethernet vs Wi‑Fi: Ethernet suele ser más estable en entornos con interferencias; Wi‑Fi puede ser suficiente en residencial si la cobertura es buena.
• RS485: útil para tramos largos y ambientes industriales; requiere cableado y terminaciones correctas.
• Accesorios: confirma si el inversor incluye datalogger o si es un accesorio (dongle) y si hay costos de plataforma.

Preparación para ampliación futura

Cómo seleccionar equipos pensando en crecimiento

• Inversor con margen: revisa potencia DC máxima admisible y entradas disponibles. Un inversor con MPPT libres facilita ampliaciones sin reemplazo.
• Espacio en estructura y rutas de cable: deja capacidad física (rieles, pasillos, bandejas) y puntos de fijación para nuevos strings.
• Tableros y protecciones dimensionadas: reserva espacio DIN y capacidad de barras/borneras para futuras protecciones (sin rediseñar todo).
• Monitoreo escalable: elige una solución que permita agregar inversores/medidores sin licencias prohibitivas o limitaciones de dispositivos.
• Compatibilidad con baterías: si se prevé almacenamiento, considera inversor híbrido o al menos compatibilidad AC-coupling con un inversor de batería.

Guía paso a paso: selección e integración de equipos (flujo de trabajo)

1. Define restricciones del proyecto: tipo de instalación (techo/suelo), ambiente (marino/industrial), y requisitos de monitoreo (básico vs avanzado).
2. Preselecciona 2–3 módulos: filtra por potencia/eficiencia, coeficiente térmico, certificaciones y garantías.
3. Preselecciona 2–3 inversores: define arquitectura (string/híbrido/micro) y verifica ventana eléctrica (Vdc max, MPPT, corrientes) y comunicaciones.
4. Valida compatibilidad eléctrica módulo–inversor: comprueba Voc máximo en frío, Vmp en calor dentro de MPPT, y corrientes por entrada/MPPT. Ajusta número de módulos por string si es necesario.
5. Selecciona estructura: elige coplanar/inclinada/lastrada según cubierta y restricciones. Verifica zonas de apriete del módulo, cargas de viento/nieve y corrosión.
6. Define interconexión: conectores compatibles, cajas (combiner/paso), prensaestopas, y grado IP requerido.
7. Planifica monitoreo y medición: decide medidor bidireccional, método de comunicación (Ethernet/RS485/Wi‑Fi) y ubicación de equipos para señal y mantenimiento.
8. Revisa garantías y soporte: compara tiempos, cobertura, condiciones de instalación y disponibilidad local de repuestos/RMA.
9. Construye la BOM: lista completa con cantidades, consumibles y repuestos críticos. Verifica compatibilidades finales (conectores, tornillería, calibres).

Listado de materiales (BOM) orientativo con cantidades y repuestos

La siguiente BOM es un ejemplo genérico que debes ajustar al número de módulos, strings y tipo de instalación. Úsala como plantilla para no olvidar elementos críticos.

Repuestos críticos recomendados

• Conectores DC: 2–5% extra (pares) para reemplazos por crimpado defectuoso o daños.
• Grapas y tornillería: 2–5% extra, especialmente en ambientes corrosivos.
• Fusibles de string (si aplica): 1–2 unidades por calibre utilizado.
• SPD: 1 cartucho de repuesto por tipo (DC/AC) si el modelo es reemplazable.
• Microinversor/optimizador (si aplica): 1 unidad de reserva por cada 20–50 instaladas, según criticidad y logística.
• Datalogger/dongle: 1 unidad si el sitio es remoto o crítico.

Consumibles que suelen olvidarse

• Terminales, punteras, prensaestopas y tapones ciegos para cajas.
• Cinta aislante UV, termorretráctil con adhesivo, marcadores de cable.
• Bridas UV y bases de fijación, clips de gestión de cable en riel.
• Lubricante/limpiador dieléctrico aprobado para conectores (si el fabricante lo permite).