Las tecnologías de energía renovable no son un añadido de moda al examen texano: figuran como área temática propia, con su número de preguntas asignado, en los bosquejos de contenido del boletín del candidato 1682 —en la porción de conocimiento del código del master, en la del journeyman, en las dos porciones de cálculo y también en el examen de residential wireman—. Sus dos epígrafes son siempre los mismos: fotovoltaica y cargadores de vehículo eléctrico. Es, además, la materia que más ha cambiado entre ediciones del código, y por eso el candidato que estudió con apuntes de hace tres años llega con información caducada justamente aquí.
El error más caro de este bloque es buscar una única referencia. Un sistema moderno se rige a la vez por cuatro artículos distintos, y cada uno gobierna una parte: el art. 690 regula el generador fotovoltaico propiamente dicho —módulos, cadenas, tensión máxima, corrientes, protección contra arco, apagado rápido, puesta a tierra y rótulos—; el art. 705 se ocupa de la interconexión con cualquier otra fuente y es el que introduce la conocida regla del 120 % sobre la barra del tablero; el art. 706 cubre los sistemas de almacenamiento permanentes, cualquiera que sea la química de la celda; y el art. 625 gobierna la transferencia de energía al vehículo eléctrico. A ellos se suman el art. 710 para los sistemas autónomos, el 712 para las microrredes de continua, el 691 para las plantas de gran escala y el 480 para las baterías estacionarias. Y por encima de todos, el art. 90.3 recuerda que estos artículos del capítulo 7 complementan o modifican los cuatro primeros: nada de lo que dicen los arts. 110, 240, 250 y 310 deja de aplicarse.
Casi todo el cálculo de este bloque se reduce a tres mecanismos. Primero, la tensión: se suman las tensiones de circuito abierto de los módulos en serie y se corrigen hacia la temperatura mínima esperada, porque el silicio sube su tensión con el frío; el peor caso es una mañana de invierno, no una tarde de agosto. Segundo, la corriente: se parte de la corriente de cortocircuito, se le aplica un 125 % (art. 690.8(A)) y después otro 125 % o los factores de uso, el que resulte más exigente (art. 690.8(B)); de ahí el encadenamiento de dos factores que sorprende a quien viene del alambrado convencional. Tercero, la barra: 120 % de su capacidad menos el dispositivo principal da el mayor aporte admisible, siempre que las dos fuentes entren por extremos opuestos. En el lado del vehículo el mecanismo es más simple pero igual de decisivo: la carga es continua, luego el circuito se calcula al 125 %, y cada punto de carga se computa en la vivienda con un piso de 7 200 VA salvo que un sistema de gestión listado imponga un límite inferior.
Hay un hecho que ningún artículo puede derogar: un módulo produce mientras reciba luz. El apagado rápido limita la tensión de los conductores controlados —30 V fuera del límite de la matriz, 80 V dentro, en 30 segundos— pero no apaga el generador. Por eso la consignación de un sistema fotovoltaico exige bloquear todas las fuentes —continua, alterna y almacenamiento— y verificar ausencia de tensión con instrumento; por eso los dispositivos de sobrecorriente deben estar listados para corriente continua, donde el arco no pasa por cero y no se extingue solo; y por eso el directorio de fuentes del art. 705.10 se coloca en la desconexión de servicio, allí donde alguien creerá haber dejado el edificio sin tensión.
Trabaja con pestañas en los arts. 690, 705, 706 y 625 y apréndete qué pregunta responde cada uno, no su contenido de memoria: el examen es a libro abierto y mide la localización. Antes de cada obra, comprueba además dos cosas que no están en el código eléctrico: la edición adoptada por el estado y las enmiendas municipales, y los pasillos de cubierta, que proceden del código de incendios local y no del art. 690.
1. El artículo dedicado a los sistemas solares fotovoltaicos se aplica a:
El art. 690.1 del NEC fija un alcance amplio: cubre el conjunto de circuitos y equipos fotovoltaicos, tanto si el sistema es autónomo como si funciona interconectado. Las plantas de gran escala tienen además el art. 691, que no sustituye al 690 sino que lo complementa para instalaciones supervisadas por ingeniería.
2. Los conductores que unen los módulos entre sí hasta el punto donde se combinan forman:
En las definiciones del art. 690.2 del NEC, el circuito fuente agrupa los módulos hasta el punto donde varias cadenas se combinan; de ahí en adelante y hasta el equipo de conversión se habla de circuito de salida fotovoltaico. La distinción manda, porque el dimensionamiento y la protección se calculan sobre corrientes distintas en cada tramo.
3. En un sistema interactivo, el tramo de corriente alterna que sale del inversor hacia el tablero es:
El art. 690.2 del NEC separa los circuitos de entrada y de salida del inversor precisamente para que cada uno reciba el tratamiento de su naturaleza: el lado de continua se dimensiona sobre corrientes de cortocircuito corregidas, mientras que el lado de alterna sigue las reglas ordinarias de conductores y protección de los capítulos 2 y 3.
4. El conjunto mecánica y eléctricamente integrado de módulos con su estructura de soporte se denomina:
El art. 690.2 del NEC define la matriz como el conjunto de módulos, su soporte, el cableado asociado y los seguidores, tomados como una unidad. La célula es el elemento elemental que compone el módulo y no constituye una unidad de instalación.
5. Un convertidor cc-cc instalado en un módulo tiene por función:
La definición del art. 690.2 del NEC precisa que el convertidor cc-cc trabaja íntegramente en corriente continua: transforma un nivel de tensión o de corriente en otro. Confundirlo con el inversor lleva a errores de dimensionamiento, porque el fabricante del convertidor declara una corriente de salida propia que sustituye a la de cortocircuito del módulo en los cálculos.
6. Un sistema fotovoltaico con puesta a tierra funcional se caracteriza porque:
El art. 690.2 del NEC llama funcionalmente puesto a tierra al sistema cuyo conductor de corriente se referencia a tierra por medio de un dispositivo de detección de falla, y no por una conexión sólida. Esa diferencia explica que el conductor así referenciado siga siendo un conductor de corriente que hay que abrir con el resto del circuito.
7. La tensión máxima de un circuito fotovoltaico de corriente continua se determina a partir de:
La regla de cálculo del art. 690.7 del NEC suma las tensiones de circuito abierto de los módulos en serie y corrige el resultado a la temperatura ambiente mínima esperada del emplazamiento, porque el silicio eleva su tensión cuando se enfría. Tomar la tensión en el punto de máxima potencia, siempre inferior, subestima el valor que debe soportar el aislamiento.
8. Al descender la temperatura ambiente, la tensión de circuito abierto de un módulo de silicio cristalino:
El coeficiente de temperatura de la tensión es negativo en el silicio cristalino: el frío la sube. Por eso el art. 690.7 del NEC obliga a corregir hacia la temperatura mínima esperada y no hacia la máxima; el peor caso de tensión ocurre una mañana despejada de invierno, no en una tarde de verano.
9. Doce módulos en serie con tensión de circuito abierto de 40,5 voltios y un factor de corrección por temperatura de 1,14 dan una tensión máxima de:
El procedimiento del art. 690.7 del NEC multiplica la tensión de circuito abierto por el número de módulos en serie y aplica después el factor de corrección: 40,5 × 12 = 486 V, y 486 × 1,14 = 554,04 V. Omitir el factor deja 486 V y da la falsa impresión de un amplio margen frente al límite del emplazamiento.
10. En una vivienda unifamiliar, los circuitos fotovoltaicos de corriente continua situados en el edificio o sobre él tienen un límite de tensión de:
El art. 690.7 del NEC rebaja a 600 V el máximo admisible en viviendas unifamiliares y bifamiliares, mientras que otras edificaciones admiten valores superiores. La razón es la exposición: en una vivienda el personal de emergencia y el propio ocupante pueden encontrarse con esos conductores.
11. Con una tensión de circuito abierto corregida de 46,17 voltios por módulo y un límite de 600 voltios, el número máximo de módulos en serie es:
Basta dividir el límite entre la tensión corregida por módulo: 600 ÷ 46,17 = 12,99, y como el art. 690.7 del NEC impone un máximo que no puede rebasarse, se trunca hacia abajo. Trece módulos darían 600,21 V y superarían el límite por un margen que la norma no tolera.
12. La corriente máxima de un circuito fuente fotovoltaico se obtiene:
El art. 690.8(A) del NEC parte de la corriente de cortocircuito porque es el valor que el módulo sostiene bajo irradiación elevada, y le aplica un 125 % que cubre los días de irradiación superior a la de ensayo. La corriente en el punto de máxima potencia es menor y no representa esa condición sostenida.
13. Tres cadenas en paralelo de módulos con corriente de cortocircuito de 9,8 amperios dan una corriente máxima de circuito de:
Primero se suman las cadenas en paralelo, 9,8 × 3 = 29,4 A, y después se aplica el 125 % que exige el art. 690.8(A) del NEC: 29,4 × 1,25 = 36,75 A. Los 29,4 A son la corriente antes del factor y no sirven para dimensionar, mientras que 45,94 A corresponde ya al segundo 125 % del apartado siguiente.
14. El conductor de un circuito fotovoltaico debe tener una ampacidad no menor que:
El art. 690.8(B) del NEC obliga a comparar dos resultados y a quedarse con el más exigente: el 125 % de la corriente máxima antes de aplicar corrección por temperatura y agrupamiento, y la corriente máxima después de aplicarlos. Ese doble control es lo que produce el conocido encadenamiento de dos factores del 125 % en los circuitos de continua.
15. Para una corriente máxima de circuito de 36,75 amperios, el primer criterio de ampacidad del conductor exige:
El primero de los dos criterios del art. 690.8(B) del NEC aplica un 125 % a la corriente máxima ya calculada: 36,75 × 1,25 = 45,94 A. Este valor se compara después con la ampacidad corregida por las condiciones de instalación, y se elige el conductor que satisfaga ambos.
16. Un conductor de 55 amperios de tabla, con factor de temperatura 0,82 y factor de agrupamiento 0,80, queda con una ampacidad de:
Los factores se aplican en cadena sobre la ampacidad de tabla: 55 × 0,82 = 45,1 A, y 45,1 × 0,80 = 36,08 A. Con este resultado, y aplicando el segundo criterio del art. 690.8(B) del NEC, el conductor no sirve para una corriente máxima de 36,75 A y hay que subir de calibre.
17. Cuando un circuito fotovoltaico requiere protección de sobrecorriente, su calibre debe ser al menos:
El art. 690.9(B) del NEC fija el calibre mínimo del dispositivo en el 125 % de la corriente máxima del circuito, con lo que la protección queda por encima de la corriente que el generador entrega de forma sostenida. Un dispositivo dimensionado al 80 % dispararía en pleno funcionamiento normal.
18. Con una corriente máxima de circuito de 36,75 amperios, el dispositivo de sobrecorriente normalizado inmediatamente superior es de:
El cálculo del art. 690.9(B) del NEC da 36,75 × 1,25 = 45,94 A, valor que no corresponde a ningún calibre normalizado; se sube entonces al siguiente de la serie estándar, que es 50 A. Elegir 45 A dejaría el dispositivo por debajo del mínimo calculado.
19. Los fusibles y disyuntores de un circuito fotovoltaico de corriente continua deben ser:
El art. 690.9(C) del NEC exige dispositivos listados para corriente continua porque el arco de continua no pasa por cero y resulta mucho más difícil de extinguir que el de alterna. Un disyuntor de alterna instalado en continua puede no cortar y quedar destruido en el intento.
20. Un circuito fuente fotovoltaico puede quedar sin dispositivo de sobrecorriente cuando:
La condición de la excepción del art. 690.9(A) del NEC es doble: los conductores deben resistir la corriente máxima que el propio generador produce, y no debe existir ninguna fuente externa —otra cadena en paralelo, una batería, la red— capaz de inyectar corriente de retorno. Con una o dos cadenas la primera condición suele cumplirse, pero es la segunda la que decide.
21. La protección contra falla de arco en corriente continua se exige en sistemas fotovoltaicos cuyos circuitos operan a:
El umbral que fija el art. 690.11 del NEC son los 80 V en corriente continua, valor a partir del cual un arco serie se sostiene y enciende los materiales próximos. La exigencia se acota a los circuitos que están sobre un edificio o lo penetran, que es donde el incendio tiene consecuencias para las personas.
22. Fuera del límite de la matriz, los conductores controlados por el apagado rápido deben quedar en:
El art. 690.12 del NEC distingue dos zonas: fuera del límite de la matriz los conductores deben bajar a 30 V o menos en 30 segundos, y dentro de ese límite se admite un valor superior. La finalidad es que el bombero que sube al techo encuentre inertes los tramos que recorre para llegar a la matriz.
23. Dentro del límite de la matriz, una de las opciones admitidas de apagado rápido consiste en:
El art. 690.12 del NEC admite dentro del límite de la matriz un umbral menos severo, de 80 V en 30 segundos, y ofrece como alternativa un sistema de control de riesgos listado o una matriz sin cableado ni partes conductoras expuestas. La zona interior se trata de forma distinta porque el acceso a ella ya exige precauciones propias.
24. El dispositivo que activa el apagado rápido debe estar:
El art. 690.12 del NEC pide que la iniciación sea accesible desde una ubicación exterior y esté rotulada, porque quien la va a accionar llega de fuera y en condiciones de emergencia. Un dispositivo dentro del inversor o bajo llave no cumple la función para la que existe.
25. La señalización del apagado rápido en un edificio con sistema fotovoltaico debe:
Las reglas de rotulación del art. 690.56 del NEC exigen una etiqueta permanente junto al punto de iniciación que indique la existencia del apagado rápido y la forma de activarlo. Un plano archivado no cumple: la información debe estar donde y cuando se necesita.
26. El medio de desconexión del sistema fotovoltaico debe:
El art. 690.13 del NEC pide un medio que abra simultáneamente los conductores de corriente no puestos a tierra, colocado en lugar accesible y con marcado permanente. Dejar un polo cerrado mantiene el circuito con tensión respecto de tierra y anula el propósito de la desconexión.
27. Antes de intervenir en un inversor o un combinador, la norma prevé:
El art. 690.15 del NEC exige un medio de aislamiento del equipo respecto de todas sus fuentes, y en un sistema fotovoltaico eso incluye tanto el lado de continua como el de alterna y, si existe, el almacenamiento. Abrir solo el disyuntor de alterna deja el inversor alimentado por la matriz.
28. Los circuitos fotovoltaicos de corriente continua que discurren dentro de un edificio deben instalarse:
El art. 690.31 del NEC impone envolventes metálicas para los circuitos de continua en el interior de edificios, precisamente porque son los circuitos que el apagado rápido no desenergiza y los que el bombero puede cortar sin saberlo. La envolvente metálica ofrece protección mecánica y una trayectoria de falla.
29. En el interior de la matriz, el cableado expuesto entre módulos se realiza normalmente con:
El art. 690.31 del NEC admite en la matriz cable de un solo conductor apto para el servicio, resistente a la radiación solar, a la humedad y a la temperatura elevada de la cubierta. Un cable de interior colocado a la intemperie pierde su aislamiento en pocas temporadas.
30. Los conductores de un circuito fotovoltaico de corriente continua deben identificarse:
Las reglas de marcado del art. 690.31 del NEC piden identificación en los puntos accesibles del recorrido, con indicación de polaridad, porque el técnico que abre una caja años después no tiene otra forma de saber qué encuentra. Las etiquetas deben ser permanentes y aptas para el ambiente.
31. La protección de falla a tierra de un generador fotovoltaico tiene como función:
El art. 690.41 del NEC pide detectar la falla, indicarla y cortar el camino de la corriente de fuga, tres funciones que van juntas. La finalidad es evitar el incendio de cubierta que provoca una corriente de falla mantenida durante meses sin que nadie lo advierta.
32. Los marcos metálicos de los módulos y la estructura de soporte deben:
El art. 690.43 del NEC exige puesta a tierra de las partes metálicas expuestas y admite que la propia estructura sirva de trayectoria si está listada para ello. La corrosión galvánica se resuelve eligiendo herrajes compatibles, no renunciando a la continuidad eléctrica.
33. El conductor de puesta a tierra de equipos de un circuito fotovoltaico se dimensiona:
El art. 690.45 del NEC remite a la tabla general del art. 250.122, que parte del calibre del dispositivo de sobrecorriente; cuando el circuito no lleva dispositivo, se toma como referencia la corriente máxima del circuito. La caída de tensión no interviene en el dimensionamiento del conductor de tierra.
34. Cuando la matriz se instala sobre un edificio que ya tiene su sistema de electrodo de tierra:
El art. 690.47 del NEC parte del principio de tierra única del art. 250: todos los sistemas del inmueble se refieren a un mismo sistema de electrodo. Dos tierras separadas crean una diferencia de potencial entre ellas y, con ella, una trayectoria de corriente durante la falla o la descarga atmosférica.
35. En el punto de desconexión de continua debe figurar un rótulo que indique:
El art. 690.53 del NEC pide un rótulo con los parámetros eléctricos que el técnico necesita antes de abrir el equipo: tensión máxima del sistema y corriente máxima del circuito. Los datos comerciales o de producción no cambian la conducta de quien interviene y por eso no forman parte del rótulo obligatorio.