Cableado CC (parte 1)

Toda la información necesaria para una correcta instalación del cableado

Selección del cable adecuado

En un sistema, es importante usar el grosor de cable adecuado. Para seleccionar el cable correcto, es necesario conocer las corrientes que hay en un sistema.

Para evitar el uso de cables muy gruesos, lo primero que debe considerar es aumentar la tensión del sistema. Un sistema con un inversor grande generará corrientes CC importantes. Si se aumenta la tensión del sistema CC, la corriente CC disminuirá y los cables podrán ser más finos. Los límites superiores de potencia del inversor más adecuados según la tensión del sistema son:

            • 12 V: hasta 3000 VA.
            • 24 V: hasta 5000 VA.
            • 24 V: hasta 5000 VA.
            • 48 V: a partir de 5000 VA.

Si desea incrementar la tensión del sistema, pero hay cargas CC o fuentes de alimentación CC que solo admiten 12V, puede considerar usar un convertidor CC/CC en vez de seleccionar una tensión baja para todo el sistema.

Como hemos explicado antes, es muy importante usar el grosor de cable correcto. Puede encontrar el grosor de cable adecuado en el manual del producto. El uso de un cable demasiado fino tiene un efecto negativo directo en el rendimiento del sistema.

Generalmente, el grosor del conductor del cable se indica en mm². Esto se refiere al área de la sección del conductor del cable. Pero también se usan otras unidades, como la galga americana para hilos (AWG o American wire gauge).

Para averiguar el diámetro del conductor de un cable multifilamento, mire en el aislamiento del cable. Habrá alguna marca en el cable que indique el grosor del conductor.

Tenga en cuenta que algunos cables tienen un aislamiento muy grueso y pueden parecer más gruesos de lo que realmente son. Se puede averiguar el diámetro mirando en las inscripciones del propio cable o en sus especificaciones. También se puede hacer una comprobación física. Pele un poco del aislamiento del cable y estime el diámetro del núcleo de cobre. En un cable rígido se puede calcular el área de la superficie midiendo el diámetro del conductor del cable, pero en un cable flexible con varios hilos este método no es muy preciso. Tenga en cuenta que no recomendamos el uso de cables flexibles.

Área = π x radio²

Área = π x r(diámetro/2)²

A = π x (d/2)²

Si no puede encontrar un cable lo suficientemente grueso, póngalo doble. Use dos cables por conexión en vez de uno solo muy grueso. Si hace esto, compruebe que la suma de las secciones de los dos cables es igual a la sección recomendada. Por ejemplo, dos cables de 35 mm² equivale a un cable de 70 mm². Los inversores/cargadores más grandes de Victron disponen de dos conexiones positivas y dos conexiones negativas de batería precisamente para este fin.

Al seleccionar los cables, evite cometer estos errores:

            • No use cables de hilos gruesos.
            • No use cables que no sean flexibles.
            • No use cables de CA.
            • En entornos marinos o condiciones de humedad, use “cables marinos”. Son cables con hilos de cobre estañados.

Calcular el grosor de los cables puede ser difícil. Para elegir el grosor de cable correcto, puede utilizar:

            • El manual del producto.
            • La regla general.
            • El documento sobre cables recomendados para baterías.

Manuales de los productos

Todos los manuales indican las medidas del cable de la batería (y el tipo de fusibles) apropiadas para ese producto.

Documento sobre cables recomendados para baterías

Este documento contiene una tabla que muestra la corriente máxima de varios cables estándar en los que la caída de tensión es de 0,259 voltios.

Regla general

Para un cálculo rápido y general para cables de hasta 5 metros, puede usar esta fórmula:

Corriente / 3 = tamaño del cable en mm²

Barras de conexiones

Son como cables, pero son barras rígidas de metal. Están hechas de cobre o cobre estañado. Se usan en sistemas grandes con corrientes elevadas. Proporcionan un punto positivo y un punto negativo comunes entre las baterías y varios inversores. También se usan en sistemas más pequeños, especialmente cuando hay muchos equipos CC. En este caso son una ubicación adecuada a la que conectar los diferentes cables CC.

Para calcular el grosor de la barra de conexiones, solo tiene que usar el área de la sección de cable recomendada y aplicarla al área de la sección transversal de la barra de conexiones. 

Área de la sección = ancho x profundidad

Casi siempre es necesario proteger las barras de conexiones, especialmente si están en el exterior. Esto se hace para evitar que alguien toque la barra de conexiones, y para impedir que se produzca un cortocircuito si un objeto de metal cayera por accidente entre la barra de conexiones positiva y la negativa y cortocircuitase las dos barras de conexiones. Una forma sencilla de hacer esto es colocar una lámina de metacrilato encima o enfrente de la barra de conexiones.

Es fácil fabricar su propia barra de conexiones, solo necesita una barra de cobre en la que se taladran agujeros para poder conectar los cables eléctricos. Para aplicaciones marinas, utilice barras de conexiones de cobre estañado. Las barras de conexiones se pueden adquirir en almacenes mayoristas de distribuidores de productos de metal.

Conexiones con cables

Hay varias formas de conectar cables a las baterías.

Pernos, tuercas y tornillos

Normalmente disponibles en distintos tamaños: M5, M6, M8 o M10. Los pernos para electricidad normalmente están hechos de latón estañado. De modo que, al apretarlos, use siempre la torsión adecuada. Si aprieta demasiado, podría romperse la tuerca o el perno. Puede consultar en el manual del producto cuál es la torsión correcta.

Para conectar el cable a un perno se utilizan terminales de cable redondos. El terminal del cable debe ajustarse al grosor del cable. Se necesita una herramienta especial de crimpado para fijar el terminal al cable. Si el terminal del cable no tiene aislamiento, tendrá que ponerlo.

Al conectar el terminal redondo del cable al perno, coloque una arandela y una arandela elástica y luego la tuerca. Asegúrese de que el terminal redondo queda plano sobre la superficie inferior. No coloque nada entre el terminal y la superficie de montaje, como arandelas o fusibles. Esto reduciría la capacidad de portar corriente de la conexión.

Use herramientas aisladas para apretar la tuerca. Un cortocircuito accidental de una batería puede ser muy peligroso, y las corrientes pueden derretir su llave inglesa sin aislar o las chispas pueden hacer que la batería explote.

Conectores de tornillos

Hay conectores de tornillo de distintas formas y tamaños, adecuados para cables finos y gruesos.

Pele una longitud suficiente del aislante del cable antes de meter el extremo desnudo en la cavidad del conector. Evite que el aislamiento del cable entre en el conector. Esto puede producir una resistencia demasiado alta y el conector se calentará y podría llegar a derretirse. No deje que se vea cable sin aislamiento (cable pelado) en la parte exterior del conector. Esto es peligroso ya que puede causar electrocución o un cortocircuito.

Los tornillos de los conectores eléctricos normalmente están hechos de latón estañado. Al apretar, use siempre la torsión adecuada. Si aprieta demasiado, podría romperse el tornillo. Consulte el manual del producto.

Conectores rápidos (de presión)

            • Pele un tramo suficiente del aislamiento del cable.
            • Empuje hacia abajo la parte naranja con un destornillador plano.
            • Introduzca el cable pelado.
            • Evite que el aislamiento del cable entre en el conector. Esto puede producir una resistencia demasiado alta y el conector se calentará y podría llegar a derretirse.
            • No deje que se vea cable sin aislamiento (cable pelado) en la parte exterior del conector. Esto es peligroso ya que puede causar electrocución o un cortocircuito.
            • Suelte la parte naranja.
            • Ahora el cable está asegurado en su sitio. Tire suavemente del cable para comprobar que está sujeto con seguridad.

Punteras

            • Son piezas cilíndricas que se colocan en el extremo pelado de un cable.
            • Se necesita una herramienta especial para crimpar.
            • Se usan para enderezar los hilos de un cable pelado y para evitar que se abran al introducir el cable en un conector de tornillo o de presión.
            • Se recomienda su uso si quiere obtener un trabajo de cableado con un buen acabado.

Terminales faston

            • Los terminales faston (o de lengüeta) tienen que montarse en el cable.
            • Se necesita una herramienta especial para crimpar.
            • Dentro de la gama de estos terminales los hay con aislamiento en los extremos y otros con características especiales como los mixtos.

Conectores MC

Estos conectores se usan exclusivamente para conectar paneles solares a MPPT. El más común es el MC4, pero también hay MC, MC2 y MC3, aunque ya no se usan. Las letras ‘MC’ son las siglas de MultiContact, que es el nombre de uno de los fabricantes originales. Los dígitos 1 a 4 indican la sección transversal de la arandela de contacto en mm2.

Algunos datos:

            • Son resistentes al agua (IP67) y pueden usarse en exteriores.
            • Hay conectores macho y hembra.
            • Admiten 20 A y 600 V (las versiones más recientes hasta 1500 V).
            • Se necesita una herramienta especial para crimpar.
            • Se pueden comprar como cables ya montados.
            • Los piezas MC4 Y (o cables Y) se usan para conectar paneles solares en paralelo.

Para más información, véase el apartado 4.10 sobre paneles solares.

Conectores Anderson

            • Se usan a menudo en automoción o aplicaciones móviles en las que es frecuente que se produzcan conexiones y desconexiones rápidas.
            • Están disponibles con diferentes corrientes nominales y grosores de cable.
            • Asegúrese de que la corriente nominal se ajusta a las corrientes presentes en su sistema cuando está a plena carga.
            • Incrementarán la resistencia del cable si están situados entre la batería y el inversor. En ese caso, limite o evite su uso.

Conectores tipo encendedor

            • Se usan en aplicaciones de automoción sencillas.
            • No tienen capacidad para llevar corrientes elevadas.
            • Tenga en cuenta que es posible que el circuito del coche solo tenga un fusible de clasificación baja.
            • Tenga cuidado de insertar el enchufe correctamente, y con la profundidad suficiente, ya que si no el conector puede calentarse y derretirse.
            • Limite o evite su uso.

Pinzas de baterías

            • Son solo para conexiones temporales.
            • No suelen tener una corriente nominal lo suficientemente alta.
            • Nunca deben usarse de forma permanente en un sistema eléctrico.
            • Limite su uso o evítelo por completo.

Fusibles y disyuntores

Un fusible es un dispositivo eléctrico de seguridad. Protege un circuito eléctrico de las corrientes elevadas.

El fusible se coloca en el cable de alimentación de un dispositivo eléctrico. Cuando pasa por el fusible una corriente superior a su corriente nominal durante un determinado periodo de tiempo, el fusible se funde. Una vez que el fusible se ha fundido, ya no pasa corriente por el circuito.

Pueden producirse situaciones en las que la corriente es mayor de lo esperado cuando un dispositivo eléctrico tiene un fallo o cuando hay un cortocircuito en el circuito eléctrico.

El fusible protege de:

            • Sobrecarga grave - cuando pasa por el sistema más corriente de la nominal.
            • Cortocircuito - cuando un conductor entra en contacto con otro conductor por accidente.

¿Cómo funciona un fusible?

Hay tres tipos de mecanismos de fusible, que son:

            • Fusible de hilo.
            • Fusible térmico.
            • Fusible magnético.

Tradicionalmente, el fusible contiene un hilo o una tira de metal que se funde en cuanto es atravesado por una corriente inaceptablemente alta. Cuando el hilo del fusible se derrite, el circuito eléctrico se rompe y ya no puede pasar más corriente por él.

Una vez que el fusible se ha fundido tendrá que sustituirse por uno nuevo para que el circuito vuelva a funcionar. Estos fusibles son de un solo uso. Una vez que se han fundido no se pueden restablecer. Tienen que sustituirse por uno nuevo.

Otro tipo de fusibles son los automáticos, a menudo llamados disyuntores o disyuntores en miniatura (CB o MCB, por sus siglas en inglés). Estos dispositivos interrumpen el flujo de corriente cuando se detecta una corriente elevada. A veces se vuelven a conectar cuando ha pasado la situación de corriente elevada, o tienen que restablecerse manualmente. A diferencia de los fusibles tradicionales, no hace falta reemplazarlos.

Estos fusibles funcionan de dos formas: térmica o magnética o una combinación de las dos.

El disyuntor térmico contiene una tira bimetálica que se calienta cuando pasa la corriente. Al calentarse se dobla y así interrumpe la trayectoria de la corriente.

El disyuntor magnético contiene un electroimán sensible a las corrientes elevadas. Cuando pasa una corriente elevada, el electroimán crea una campo magnético lo suficientemente fuerte como para interrumpir el paso de la corriente.

Ubicación de los fusibles CC: Cada consumidor eléctrico que se conecte a una batería ha de tener un fusible. El fusible se coloca en el cable positivo. Cada consumidor eléctrico necesita su propio fusible. Independientemente de la potencia nominal del equipo. Las baterías pueden producir corrientes muy elevadas que pueden causar un incendio. Si el consumidor eléctrico desarrolla un fallo y se cortocircuita a nivel interno, pasará una corriente muy alta, que podría crear riesgo de incendio. Un circuito CC suele contar con un fusible principal de batería, y después se ramifica a cada uno de los consumidores eléctricos. Cada consumidor eléctrico tiene un fusible independiente.

Ubicación de los disyuntores de CA: Los disyuntores están situados cerca del punto de entrada de la red pública o del generador en el panel eléctrico. El disyuntor de CA se sitúa en el conductor que lleva la corriente o en el conductor que lleva la corriente y en el neutro. Se usan disyuntores de uno o dos polos. Normalmente hay un disyuntor principal por cada fuente de CA, y tras él, el suministro se ramifica en varios grupos. Cada grupo tienen un disyuntor, que protege a un grupo de consumidores eléctricos de CA.

Ubicación de los disyuntores del grupo FV: Es necesario poner un fusible entre el grupo FV y el cargador solar. Consulte a las autoridades locales, ya que la normativa puede ser diferente según el tipo de aplicación y el país.

Portafusibles

Los fusibles han de colocarse en portafusibles. El portafusible mantiene el fusible en su sitio de forma segura. Y en algunos casos, también proporcionan aislamiento eléctrico. Los disyuntores normalmente se montan en un carril DIN. Los fusibles y los disyuntores se suelen colocar en un panel eléctrico, preferentemente en una caja cerrada.

Clasificación de fusibles y selección del fusible correcto

Hay cuatro criterios para la selección de un fusible:

            • Corriente nominal.
            • Tensión nominal.
            • Velocidad.
            • Tipo.

Es importante elegir el fusible correcto, que se ajuste al circuito y que se ajuste al consumo de energía de los equipos de ese circuito.

La clasificación del fusible aparece en el propio fusible o puede encontrarse en su ficha técnica o en sus especificaciones.

Corriente nominal

Si solo hay un consumidor eléctrico en ese circuito, el fusible tendrá que ajustarse a la corriente nominal de ese aparato o a la corriente nominal del cable, la que sea menor de las dos.

Si hay varios consumidores eléctricos en el circuito, el fusible tendrá que ajustarse a la corriente nominal del cableado del circuito.

Tensión nominal

La tensión nominal del fusible debe ser igual o superior a la máxima tensión esperada en el sistema.

El fusible ha de estar específicamente clasificado para el tipo correspondiente, CC y/o CA.

La mayoría de los fusibles CC son adecuados para 12 y 24 V, pero no necesariamente sirven para 48 V o más.

Tenga en cuenta que no todos los fusibles o disyuntores pueden usarse en los dos tipos de circuitos: CA y CC. Si el fusible se puede usar en CA y CC, la tensión nominal de CA suele ser mayor que la de CC.

Tenga en cuenta que es importante cómo se conectan los disyuntores en el circuito de CC ya que es posible que no sean unidireccionales.

Velocidad

La velocidad de un fusible es el tiempo que necesita para abrirse cuando se produce un fallo de la corriente. Esto depende del material del fusible, su mecanismo, la corriente y la temperatura.

Hay fusibles de fusión rápida y lenta:

            • Los fusibles lentos se usan normalmente en aplicaciones CC que pueden encontrarse en circuitos de automoción y marinos. Estos circuitos contienen consumidores eléctricos con una alta corriente de arranque, como motores, o dispositivos con condensadores, como un inversor. El fusible de fusión lenta soportará una corriente inicial alta y de corta duración, lo que permitirá arrancar un motor.
            • Los fusibles de fusión rápida usan en aplicaciones de CA. Los aparatos que consumen CA suelen ser sensibles a los cambios en el flujo de electricidad, de modo que necesitan un fusible que reaccione rápido para protegerlos. Pero en algunos casos, un aparato de CA puede tener una alta corriente de arranque. Esto es lo que sucede con electromotores, como neveras, equipos de aire acondicionado y compresores. En estas situaciones se necesitará un fusible más lento.

Clasificación de velocidades de los fusibles:

            • FF Actuación muy rápida (Flink Flink).
            • F Actuación rápida (Flink).
            • M Actuación de velocidad media (Mitteltrage).
            • T Actuación lenta (Trage).
            • TT Actuación muy lenta (Trage Trage).

Indicaciones de los fusibles

Los fusibles tienen sus valores nominales escritos. Pero es posible que falte información. Un buen lugar para buscar más datos son las especificaciones del fusible, que puede encontrar fácilmente en Internet o se las puede pedir al proveedor. 

Continúa en la parte 2.

Fuente: Wiring Unlimited de Victron Energy