En 1984, el Artículo 690 Sistemas solares fotovoltaicos se introdujo por primera vez en el NEC. En ediciones posteriores se han incorporado importantes modificaciones y modificaciones al artículo 690. El NEC 2014 consta de varias partes principales, como requisitos de circuito, métodos de cableado, medios de desconexión, conexión a tierra, marcado, conexiones, baterías de almacenamiento y sistemas de más de 1000 voltios. También existen otros artículos aplicables y cuando los requisitos del artículo 690 difieran de los demás artículos, entonces se aplicarán los requisitos del artículo 690. Otros artículos aplicables son:

• 110: Requisitos para Instalaciones Eléctricas

• 230: Servicios

• 240: Protección contra sobrecorriente

• 250: Conexión a tierra y unión

• 300: Métodos de cableado

• 310: Conductores para cableado general

• 450: Transformadores

• 480: Baterías de almacenamiento

• 705: Fuentes Interconectadas de Producción de Energía Eléctrica

Permisos e Inspección

Por lo general, se requiere un permiso antes de la instalación de un sistema fotovoltaico y, a menudo, se requiere una inspección del sistema para garantizar el cumplimiento del código. Los códigos son aplicados por la autoridad competente (AHJ), que es un departamento o individuo federal, estatal o local, como un jefe de bomberos; jefe de bomberos; funcionario de construcción; inspector eléctrico; u otros que tengan autoridad legal para hacer cumplir los requisitos del Código. La AHJ revisa los planes, emite permisos y evalúa las instalaciones a través de un proceso de inspección de campo. La AHJ interpreta las reglas, decide sobre las aprobaciones y otorga permisos especiales permitidos por el NEC.

Señalización y Etiquetado

El NEC exige que los equipos eléctricos sean identificados, etiquetados o evaluados por su seguridad. La autoridad competente verificará el cumplimiento del código examinando la seguridad de la instalación fotovoltaica. Una de las formas más sencillas de tener una instalación eléctrica que cumpla con el código es seguir las instrucciones de instalación y uso del producto incluidas con los productos. Underwriter’s Laboratory (UL) desarrolla estándares de seguridad reconocidos por los laboratorios de pruebas de reconocimiento nacional (NRTL) y permite a los fabricantes colocar la marca de listado UL en sus productos que han sido probados según los estándares apropiados. Existe un estándar de certificación UL para cada componente de un sistema solar fotovoltaico. Algunos de estos incluyen:

• UL 1703: módulos fotovoltaicos

• UL 1741: Convertidores, controladores de carga y cajas combinadoras

• UL 2703: Sistemas de estanterías

• UL 4703: Cable fotovoltaico (PV)

• UL 2579: Sistemas fotovoltaicos

Las etiquetas de listado también brindan información de seguridad y especificaciones del equipo para dimensionar el equipo y los sistemas de cableado para la aplicación. También existen otros laboratorios de pruebas como TUV, CSA e Intertek que evalúan equipos eléctricos según los estándares UL.

Construyendo códigos

Los códigos de construcción establecen los estándares para que las estructuras protejan la salud, la seguridad y el bienestar. Los códigos se aplican a las instalaciones fotovoltaicas en términos de instalaciones, materiales, resistencia al viento y clasificación al fuego. Los sistemas fotovoltaicos deben pasar un proceso de permisos e inspección antes de la instalación y operación del sistema. Los códigos de construcción ayudan a crear uniformidad durante el proceso de inspección. La mayoría de los códigos de construcción se basan en los códigos residenciales y de construcción modelo del Consejo Internacional de Códigos. El Código Residencial Internacional se aplica a viviendas unifamiliares y bifamiliares y a casas adosadas de tres pisos o menos. El Código Residencial Internacional y el Código Internacional de Construcción exigen que los sistemas fotovoltaicos montados en bastidores en la azotea se instalen de acuerdo con las instrucciones del fabricante, el Código Eléctrico Nacional y las normas de seguridad de productos de UnderWriter Laboratories. El Código Residencial Internacional requiere:

• El techo debe ser estructuralmente capaz de soportar la carga de módulos y estanterías.

• Los módulos y estanterías serán incombustibles.

• Se sellarán las penetraciones del techo o las paredes para evitar la entrada de agua, roedores o insectos.

El Código Internacional de Construcción también:

• Requiere que los sistemas solares en tejados tengan la misma clasificación contra incendios que el conjunto del tejado.

• Establece criterios para calcular las cargas mínimas de diseño para sistemas solares fotovoltaicos en tejados.

Los códigos se actualizan cada tres años, aunque los estados varían en cuanto a cuándo y si adoptan los códigos actualizados.

Códigos de incendio

Los códigos contra incendios están diseñados para minimizar el riesgo de incendio, seguridad y salvaguardar a los bomberos y otros servicios de emergencia. Los sistemas fotovoltaicos tienen consideraciones especiales para los códigos de incendio, como tropiezos, colapso estructural, propagación del fuego, descargas eléctricas y peligros relacionados con los sistemas de almacenamiento de baterías. El Código Internacional contra Incendios (IFC) y la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) producen códigos que han sido adoptados por las autoridades competentes en los Estados Unidos.

Caminos y espaciamiento: Al instalar los sistemas fotovoltaicos, el instalador debe crear suficiente espacio de trabajo para la instalación y mantenimiento del sistema [NEC 110.26]. En general, los espacios libres frente al equipo que puede necesitar servicio en estado energizado deben ser de al menos 3 pies. La cantidad exacta de pies depende del voltaje y de si hay piezas vivas en uno o ambos lados del espacio de trabajo. El ancho de los espacios de trabajo debe ser el ancho del equipo o 30 pulgadas, lo que sea más ancho. Se pueden aceptar espacios de trabajo más pequeños si el voltaje es inferior a 60 V con el permiso de la autoridad competente.

Mitigar los riesgos eléctricos:  Los riesgos eléctricos pueden causar lesiones personales o peligro de incendio. Los accidentes eléctricos son causados ​​por instalaciones inseguras, equipos inseguros, entornos inseguros o prácticas laborales inseguras. Lo siguiente puede prevenir riesgos eléctricos en el trabajo:

• Usar herramientas correctamente conectadas a tierra

• Trabajar en circuitos en estado desenergizado

• Evite líneas eléctricas y conductores enterrados.

• Utilice protección para los pies con clasificación de riesgo eléctrico (EH)

• Use casco no conductor Clase E

• Mantener un lugar de trabajo ordenado

Al instalar o dar servicio al equipo, se debe utilizar el equipo de seguridad adecuado y se debe utilizar un proceso de bloqueo y etiquetado. Los cables de extensión que se utilizan durante la instalación o el mantenimiento deben ser del tipo de 3 cables (con tierra) y estar diseñados para uso duro o extra duro.

Instalar sistemas de puesta a tierra

La conexión a tierra de los sistemas fotovoltaicos redujo el riesgo de descargas eléctricas y los efectos de los rayos y las sobretensiones en los equipos. Hay dos tipos de puesta a tierra: sistema y equipo. La puesta a tierra del sistema conecta un conductor que transporta corriente a tierra. La conexión a tierra del equipo conecta a tierra las piezas metálicas que no transportan corriente. La unión consiste en conectar eléctricamente piezas metálicas para que permanezcan al mismo voltaje. Todos los sistemas fotovoltaicos requieren conexión a tierra del equipo y algunos requieren conexión a tierra del sistema.

La puesta a tierra del sistema se realiza en la fuente de suministro, como un transformador o en los medios de desconexión del servicio principal. Los sistemas sin conexión a tierra deben cumplir con 690.35 y los sistemas bipolares y de dos cables deben estar conectados a tierra o con impedancia. Según NEC 690.42, la conexión a tierra del sistema de CC debe realizarse en un único punto del circuito de salida fotovoltaico. Según NEC 690.35, los paneles fotovoltaicos solo pueden tener una fuente y circuitos de salida sin conexión a tierra cuando se cumplen las siguientes condiciones:

• Los conductores positivos y negativos no puestos a tierra deben tener un método de desconexión y protección contra sobrecorriente (NEC 690.9)

• Se debe proporcionar protección contra fallas circulares para todos los conductores.

• Los conductores de los circuitos de fuente y salida deben utilizar cables multiconductores encamisados, cables fotovoltaicos listados y etiquetados, cables enterrados directamente y deben instalarse en canalizaciones.

Los inversores o controladores de carga utilizados con conjuntos sin conexión a tierra deben estar listados e identificados para su uso con conjuntos sin conexión a tierra. Cada caja de conexiones, desconexión u otro dispositivo al que se le dé servicio con la siguiente etiqueta:

Advertencia: peligro de descarga eléctrica

Los conductores de corriente continua de este sistema de energía fotovoltaica no están conectados a tierra, pero pueden estar energizados con respecto a tierra debido a rutas de fuga y/o fallas a tierra.

La puesta a tierra de equipos es la conexión a tierra de piezas metálicas que no transportan corriente. Requiere conexión eléctrica de cajas de conexiones, conductos, bastidores, gabinetes y otros componentes metálicos. Esto asegura que los componentes metálicos estarán al mismo nivel de voltaje, lo que reduce el riesgo de descarga eléctrica. Según NEC 250, 690.43, se requiere la instalación de un conductor de puesta a tierra de equipo (EGC) para todos los sistemas de módulos fotovoltaicos con estructura metálica que tengan conductores expuestos en contacto con estructuras de soporte metálicas, independientemente del voltaje del sistema. Los ECG deben instalarse en la misma canalización que los conductores del circuito fotovoltaico y pueden ser un conductor, barra colectora, canalización metálica o componente estructural.

Los fabricantes de módulos fotovoltaicos ahora deben proporcionar detalles sobre la conexión a tierra del equipo en sus instrucciones de instalación según el estándar UL 1703. Si bien los métodos de conexión a tierra en interiores abundan en la industria eléctrica, no hay tantos productos diseñados para uso en exteriores. Además, la mayor parte de la industria utiliza acero inoxidable para métodos de cableado y estructuras de soporte en comparación con el aluminio en la industria fotovoltaica. La conexión a tierra y la unión del acero es más sencilla que la del aluminio, ya que las conexiones se realizan mediante pernos y soldadura. El atornillado de aluminio no crea una unión eficaz debido a la capa de oxidación natural que se forma en el aluminio o a la capa anodizada que se ha colocado sobre el aluminio para evitar la corrosión. Para que el atornillado sea efectivo, se debe quitar la capa no conductora del aluminio.

Los sistemas de baterías se consideran conectados a tierra cuando la fuente de energía fotovoltaica está conectada a tierra. El NEC 690.71 permite que los sistemas de baterías de más de 48 voltios no estén conectados a tierra, pero tienen varios requisitos:

• Según NEC 690.35, la fuente fotovoltaica y los circuitos de salida deben tener un conductor portador de corriente conectado a tierra o cumplir con los requisitos para conjuntos sin conexión a tierra.

• Los circuitos de carga de CC y CA deben estar conectados a tierra.

• El conductor positivo y negativo del circuito de batería sin conexión a tierra debe tener un medio de desconexión conmutado y protección contra sobrecorriente.

• También se requiere un detector-indicador de falla a tierra para sistemas de baterías sin conexión a tierra de más de 48 V.

Conclusión

Esta publicación proporcionó una descripción general de los estándares y regulaciones para la instalación de un sistema solar. Para obtener más información, energy.gov es un gran recurso (https://www.energy.gov/energysaver/planning-home-solar-electric-system) junto con el Código Eléctrico Nacional (NEC) para instalaciones solares. Solar Energy International también tiene algunos buenos libros de texto sobre el tema. ¡Esperamos que esta publicación te ayude a continuar investigando la energía solar!