Los esquemas unifilares son un tipo de diagramas eléctricos usados para representar los componentes y conductores de una instalación eléctrica, siguen la norma básica de que cada tramo físico de la instalación se representa con una única línea, aunque por él vayan varios conductores.
En esta publicación se expondrán los símbolos más empleados en instalaciones de autoconsumo fotovoltaico, como denominar en detalle los diferentes cables y se analizará por partes un ejemplo de esquema unifilar.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
SÍMBOLOS MÁS EMPLEADOS
Los esquemas de instalaciones fotovoltaicas comparten muchos símbolos con los de las instalaciones eléctricas convencionales de edificios e industrias, pero tienen varios que les son específicos, los más usados en cualquier caso se exponen en el siguiente archivo:
DENOMINACIÓN DE LOS CONDUCTORES
La denominación de los cables debe seguir la siguiente estructura para aportar el máximo de información posible, si bien algunas partes pueden obviarse para evitar sobrecargar de información el esquema, los datos fundamentales son el nombre técnico, la tensión de aislamiento, el número de cables y la sección (2&3/4):
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|
| Fabricante y modelo | Nombre técnico según normativa | Tensión de aislamiento | Número de cables y sección | Normas de diseño del cable |
Si hay varios cables de diferente tipo en el tramo a describir, se listarían todos uno detrás del otro separados por un símbolo más (1/2/3&4/5 + I/II/III&IV/V + etc). Dependiendo de si la formación es unipolar o multipolar, el número de conductores se representará del modo expuesto en el ejemplo anterior (2 x (1 x 4 [mm2])) o como 2 x 4 [mm2] respectivamente.
Destacar que a menudo el número de conductores se indica con rayas paralelas cruzadas sobre la línea que representa el tramo, aunque en el caso de las instalaciones fotovoltaicas no lo recomiendo por el gran número de cables que puede haber, incluso en instalaciones pequeñas. Este sistema es el usado en los esquemas unifilares de instalaciones interiores de viviendas.
EJEMPLO DE ESQUEMA
En este apartado se analizará el esquema unifilar de una instalación de autoconsumo fotovoltaico con baterías y conectada a la red eléctrica de suministro, el cual se puede abrir y descargar en el siguiente enlace:
Empezamos con la instalación eléctrica existente, donde se distinguen cuatro elementos, el transformador de media a baja tensión y la caja general de protección, ambos situados en el exterior del edificio y unidos a través de la acometida, el armario de contadores donde se configuran las derivaciones individuales y finalmente el cuadro general de mando & protección (CGM&P) del local.
En este último es donde se lleva a cabo normalmente la interconexión entre la instalación fotovoltaica y la red interior. El punto de medición, es decir, donde se colocan los toroidales o el vatímetro, dependiendo de si la medición es indirecta o directa respectivamente, siempre se realizará antes del punto de conexión de la fotovoltaica y después del contador bidireccional.
Destacar que con la normativa actual es técnicamente viable conectar la instalación antes del contador del suministro, pero en estos casos es necesario instalar un contador de generación que permita restar la generación fotovoltaica a los consumos registrados por el contador existente, no obstante es mejor evitar esta solución por lo farragoso que resulta su trámite.
Para definir completamente el campo fotovoltaico es necesario indicar la potencia instalada, el número de módulos y la configuración del mismo. Como mínimo se deberá señalar la longitud de cada rama o string (número de paneles conectados en serie), así como a que entrada del inversor están conectadas y a qué seguidor de punto de máxima potencia (MPPT) se asocian estas, ya que cada uno de los seguidores puede tener una o varias entradas asignadas.
Por ejemplo, el inversor SYMO 20.0-3-M de 20 [kWn] del fabricante Fronius tiene 6 entradas, 3 por MPPT (2 seguidores), otro caso sería el inversor SUN2000-100KTL de 100 [kWn] de Huawei, que dispone de 20 entradas, 2 por MPPT (10 seguidores).
Aclarar que es posible asociar dos ramas en paralelo y conectarlas a una misma entrada, pero esta solución es poco común e innecesaria en la mayoría de las instalaciones de autoconsumo, ya que los inversores actuales disponen de un gran número de puertos.
Cuanto mayor es el número de MPPT, más caro suele ser el equipo, pero también mejora su eficiencia y la flexibilidad a la hora de configurar las ramas, ya que las que se conecten a un mismo MPPT deberán tener la misma longitud de paneles para evitar pérdidas considerables, causadas por tener diferente punto de máxima potencia (MPP o PMP), lo cual limita las posibles configuraciones.
Si hubiese varios inversores también habría que indicar a cual se conectan. En el caso objeto de estudio existe un campo fotovoltaico de 6,80 [kWp] conformado por 17 módulos de 405 [Wp], el cual se enlaza a un único inversor (Nº1) y se divide en dos ramas (A / Nº1.1.1 & B / Nº1.2.1) de 7 y 10 módulos, que se conectan a las entradas Nº1 de los MPPT Nº1 y Nº2 respectivamente.
| Rama | Inversor | MPPT | Entrada | Módulos |
|---|---|---|---|---|
| A / 1.1.1 | 1 | 1 | 1 | 7 |
| B / 1.2.1 | 1 | 2 | 1 | 10 |
En el caso de utilizar optimizadores de potencia ó microinversores habrá que indicar a que módulo módulos (si tienen varias entradas) están asociados dichos accesorios, tal y como se mostraba en la anterior imagen, donde se señala que el segundo panel de la rama B (1.2.1) está conectado a un optimizador de potencia.
<<< Corrección 26/2/2023: la ITC-BT-40 en su punto 4.3 exige la instalación de interruptores diferenciales tipo A, no obstante, es interpretable que si el punto de conexión se realiza aguas abajo del interruptor diferencial del suministro y este es tipo A, no es necesario que el de la planta de autoconsumo también lo sea. >>>
Las ramas del campo fotovoltaico se canalizan hasta el cuadro eléctrico de la instalación fotovoltaica, que debe contar con las protecciones indicadas en la ITC-BT-40 del REBT, es decir, frente a derivaciones, sobreintensidades, sobre/subtensiones y alteraciones de la frecuencia.
Algunas de estas protecciones pueden estar integradas en el propio inversor. Si es viable, los equipos de medida también se alojarán en el mismo cuadro y junto con sus propias protecciones, el cuadro eléctrico se ubicará físicamente junto al inversor e idealmente en el interior del edificio.
A parte de instalar las protecciones listadas se deberá realizar la puesta a tierra de los paneles, inversores, estructuras y canaletas metálicas conforme a lo establecido en la ITC-BT-18 del REBT, que describe las distintas partes de este sistema y su dimensionado.
Destacar que la puesta a tierra según el RD 1699/2011 debe ser independiente de la existente, sin embargo, es habitual en instalaciones residenciales que se utilice la del propio edificio y que en instalaciones industriales solo los paneles tengan una puesta a tierra a parte.
<<< Corrección 07/04/2023: solo es necesario que la puesta a tierra de la planta no afecte a la de la empresa distribuidora, la puesta a tierra podrá llevarse a cabo en la del emplazamiento siempre que esta esté adecuadamente dimensionada. >>>
El inversor tiene tres tipos de puertos, las entradas en corriente continua para paneles o baterías, los accesos de comunicación con otros equipos (vatímetro, baterías, controladores, reguladores, …) y las salidas de corriente alterna para la alimentación principal o cargas críticas.
Este componente se puede considerar el cerebro de la instalación fotovoltaica, ya que controlan el resto de equipos y recopila información de los mismos para su posterior traspaso al portal web de monitorización, donde se puede ver el estado actual e historial de la planta.
Debido a que los fusibles de la batería suelen ser bastante grandes por el elevado amperaje que transcurre en sus conductores (a no ser que sean baterías de alto voltaje), estos normalmente se instalan en un cuadro de protecciones a parte del principal.
OTROS PLANOS Y ESQUEMAS
El esquema unifilar por si solo no basta para describir adecuadamente una instalación fotovoltaica, por ello, a parte de los planos de situación y emplazamiento que acompañan cualquier proyecto, es necesario elaborar un plano de implantación donde se represente la situación de cada rama sobre la cubierta del edificio y otro del recorrido de las canalizaciones entre las diferentes partes de la instalación, así como de la ubicación de los componentes principales: cuadro eléctrico, inversores y punto de conexión.
Hola buenas, me surge una duda acerca del punto de conexión de la instalación fotovoltaica con la red interior y la red de distribución. Esa conexión se realiza con el propio cuadro de distribución interior? O cómo se hace la conexión real en ese punto? me refiero de forma física
Buenas noches Gabriel,
Lo más habitual es conectar en el elemento de cabecera existente, es decir, encima del interruptor general. En industrias suele existir un embarrado en el cuadro de baja tensión, en cuyo caso se conecta en este. Estas son las soluciones más comunes, pero hay otras maneras válidas de interconectar una planta de autoconsumo.
Como se Realización de los esquemas unifilares de la instalación?
Buenas tardes Luis,
Yo hasta nada los hacía con programas CAD como AutoCAD, QCAD o LibreCAD.
En mi trabajo actual uso un programa llamado CIEBT de la empresa dmELECT (https://www.dmelect.com/), el cual te hace todos los cálculos.
Todos los unifilares publicados en la web hasta fecha actual se han hecho con QCAD, cuya licencia básica tiene un precio de unos 50 €/año.
Saludos.
El Contador Electronico de la Cia Electrica es bidireccional, indica por display los Kw/h consumidos pero no los enviados a la red , es así. Como puedo saber de forma segura los Kw enviados a la red ?.
Buenas tardes Pere,
Hay dos formas, la primera es dándote de alta en la plataforma web de tu empresa distribuidora (ojo, no la comercializadora), ahí deberían mostrarse los excedentes a red y el consumo de red, puede que no aparezcan si el proceso de legalización de tu instalación no se ha completado o errores/limitaciones del propio portal.
El otro modo es mediante la app de monitorización de tu instalación, siempre y cuando tu empresa instaladora te lo haya habilitado e instalado el correspondiente vatímetro (energy meter), este dispositivo registra el intercambio de energía con la red eléctrica y envía los datos al inversor para que este los suba al portal web o/y app móvil.
Cabe aclarar que puede haber un desfase entre la lectura del vatímetro y la del contador de la distribuidora, pero no debería ser muy grande.