EuroWire Sept 2015

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Artículo técnico
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El valor nominal estándar de temperatura
para la industria de cables europea es
xxx°C a 20.000h.
La vida útil estándar de los módulos
de la industria fotovoltaica es 25 años,
que corresponden aproximadamente
a 150.000h. La temperatura ambiente
supuesta es 90°C; por lo tanto, el valor
nominal mínimo de la temperatura
debería ser 90°C/150.000h. Normalizado
según el tiempo estándar industrial
de 20.000h, el nuevo valor nominal de
temperatura debería ser 120°C/20.000h.
3.1.2 Foto-oxidación
La luz del sol contiene una gran cantidad
de radiación ultravioleta. La radiación
ultravioleta absorbida por un material
polimérico causará su degradación. La
energía puede ser suficiente para causar
la rotura del polímero inestable y, después
de un cierto tiempo, modificar sus
componentes.
Los materiales poliméricos que se deben
exponer a radiación ultravioleta durante
largo tiempo deberían ser realizados con
compuestos poliméricos debidamente
estabilizados para dichas condiciones
ambientales. Los polímeros de poliolefinas
básicos tienen una duración limitada en
exteriores.
Sin embargo, la mayoría de los cables
solares de poliolefina de colores (no
negros) fabricados en el día de hoy
contiene un paquete de estabilización
ultravioleta que resulta ser satisfactorio
para un tiempo limitado de 5-10 años.
Pero, para una vida operativa prolongada
en exteriores, las poliolefinas deberían
ser formuladas con un mínimo de un 2,5
por ciento de negro de carbón disperso
finamente.
Agregando negro de carbón a las
polieolefinas, se aumenta enormemente
la resistencia a los UV. El negro de carbón
actúa como elemento de absorción UV
y protege la poliolefina de los daños
debidos a la radiación ultravioleta.
Hasta hoy no se conoce ninguna relación
física o química aplicable que permita
extrapolar una prueba de resistencia a
la intemperie acelerada para determinar
la duración de los cables. La duración de
las pruebas realizadas según las normas
(UL y TÜV) son 720h, y los resultados no
pueden ser extrapolados basándose en
una fórmula matemática. Estas pruebas
proporcionan solamente resultados
comparables, pero no datos reales sobre la
duración efectiva.
Como se ha demostrado durante cuatro
décadas de experiencia en exteriores con
cables de comunicación con cubierta de
polietileno, la adición de un 2,5 por ciento
de negro de carbón disperso finamente
ofrece una protección contra los UV de
más de 25 años. La dispersión del negro de
carbón forma parte integrante del proceso
de extrusión de la cubierta, que tiene una
fuerte influencia sobre la resistencia a los
UV. La correcta gestión de los parámetros
de la máquina es el factor clave para
obtener los resultados mejores.
El negro de carbón está presente en la
norma EN50290 (“Cables de comunicación.
Reglas comunes de diseño y
construcción”) como requisito obligatorio
para cables de comunicación para uso
expuesto al exterior.
3.2 Puntos básicos de los nuevos
requisitos en 2007
El punto básico de la nueva versión de
la norma Pfg1169/2007.8 es la prueba
de endurancia térmica según la norma
IEC60216 “Materiales aislantes eléctricos
– Propiedades de endurancia térmica”
(120°C/20.000h).
En la aplicación de esta norma, se da
por supuesto que exista una relación
casi lineal entre el logaritmo del tiempo
requerido para causar un determinado
cambio de propiedades (menos de un 50
por ciento de alargamiento a rotura) y el
valor recíproco de la temperatura absoluta
correspondiente. Esta prueba debe ser
realizada a por lo menos tres temperaturas
distintas. La temperatura más alta debe ser
seleccionada para tener un punto final de
no menos de 100h y la temperatura más
baja debe ser seleccionada para obtener el
resultado esperado no antes de 5.000h.
Una línea recta debe ser dibujada para
conectar los distintos puntos registrados.
Prolongando la línea hasta que se
intersecan las 20.000h en el eje de las
ordenadas (logaritmo del tiempo), es
posible determinar el valor nominal de la
temperatura en el eje de las abscisas (la
temperatura absoluta recíproca).
Otros puntos esenciales son:
• Los materiales que se usan deben ser
sin halógenos
• Los conductores que se usan deben
cumplir la norma IEC 60228 clase 5
• Los cables y alambres deben cumplir la
norma IEC60332-1-2 (prueba de llama
vertical)
El resultado de este trabajo fue publicado
por el comité de normalización VDE como:
• VDE-AR-E 2283-4 “Requisitos para
cables de sistemas fotovoltaicos”
Y por TÜV como:
• TÜV 2Pfg1169/2007.8 “Requisitos para
cables a usar en sistemas fotovoltaicos”
3.3 La especificación para alambres
fotovoltaicos de UL
En 2005, UL publicó la primera edición de
la norma 4703. De esta manera, UL creó
el primer tipo de cable fotovoltaico “PV”.
Esta norma se basaba en la norma UL854
(Cables de entrada de servicio eléctrico).
Pero en 2005, la norma NEC2005 (Artículo
690) requería cables de tipo USE, USE-2, UF
y SE.
En 2008, el tipo fotovoltaico fue
mencionado por primera vez en la norma
NEC2008. Los alambres requeridos
en esa edición eran de tipo USE-2 o
PV (fotovoltaicos). Cabe mencionar la
aceptación de las medidas métricas de los
conductores en la norma UL4703.
En 2010, UL publicó la cuarta edición de la
norma UL4703, que es la versión aplicable
hasta hoy. En esa edición se encuentra la
norma de referencia UL 44 “Alambres y
cables aislados con material termoestable”.
3.3.1 Diferencias respecto a la norma TÜV
1169/2007.8
Las diferencias significativas entre las
normas UL y TÜV son las siguientes:
• Los compuestos halogenados están
permitidos en la norma UL4703
• La prueba de inflamabilidad
UL1581-1060 es más exigente respecto
a la IEC60332-1
• No hay distinción entre CC y CA en la
norma UL4703
• Se permiten 1.000V (ó 2.000V), lo que
está más orientado al futuro
• Los alambres de aluminio están
permitidos en la norma UL4703
• No hay distinción entre U0/U en la
norma UL4703
4 Nuevo reto para la
industria del cable
4.1 Cables aprobados por TÜV y UL
2006-2013
En 2006 los fabricantes de módulos
iniciaron a pensar globalmente. El nuevo
requisito de comercialización era fabricar
un tipo de módulo fotovoltaico con
todas las aprobaciones necesarias para
venderlo en todos los mercados. El reto era
crear un cable que pudiera combinar las
especificaciones contrastantes de UL (PV /
USE-2) y TÜV 1169. En particular, se debían
superar las discrepancias siguientes.
• Los compuestos sin halógenos poseen
una carga elevada de minerales retar-
dantes de la llama. Las propiedades
físicas requeridas por UL son un desafío
para estos tipos de compuestos
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▲ Figura 2: Definición de U0/U
TIERRA