El cálculo de strings por MPPT es una etapa fundamental en el diseño de instalaciones fotovoltaicas en Chile, tanto para sistemas de autoconsumo residencial como para proyectos comerciales e industriales (C&I) y plantas de generación de mayor escala. Una configuración correcta permite aprovechar los seguidores del punto de máxima potencia del inversor, respetar los límites eléctricos de los equipos y reducir el riesgo de incompatibilidades durante la puesta en servicio.
Uno de los errores más frecuentes al dimensionar una planta solar es determinar la cantidad de strings únicamente según el número de conectores DC disponibles en el inversor. Sin embargo, varias entradas físicas pueden compartir un mismo MPPT, por lo que conectar más strings en paralelo puede incrementar la corriente por encima de los límites admitidos por el equipo.
Para realizar este cálculo es necesario conocer las características eléctricas de los módulos fotovoltaicos, la cantidad de paneles conectados en serie, los límites de tensión y corriente del inversor y las condiciones ambientales del emplazamiento. En Chile, también se deben considerar los requisitos técnicos aplicables a las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red y las instrucciones del fabricante.
¿Qué es un string fotovoltaico y qué significa MPPT?
Un string fotovoltaico es un conjunto de módulos solares conectados en serie. En esta configuración, las tensiones de los módulos se suman, mientras que la corriente del circuito depende de las características eléctricas de los paneles y de las condiciones de operación.
MPPT significa Maximum Power Point Tracking o seguimiento del punto de máxima potencia. Es la función del inversor que busca mantener el generador fotovoltaico en el punto de operación que permite obtener la mayor potencia disponible bajo las condiciones de irradiancia y temperatura existentes.
Un inversor puede disponer de varios MPPT independientes. Cada seguidor trabaja dentro de un rango de tensión determinado y tiene límites de corriente que deben respetarse durante el diseño.
Cuando se conectan varios strings en paralelo a un mismo MPPT, sus corrientes se suman, mientras que la tensión se mantiene aproximadamente igual. Por esta razón, la cantidad de strings admisible depende de las características del inversor y de la configuración eléctrica del generador fotovoltaico.
También es importante diferenciar entre el número de MPPT y el número de entradas físicas. Por ejemplo, un inversor puede tener cuatro conectores DC distribuidos en dos seguidores independientes. En ese caso, no dispone de cuatro MPPT, sino de dos seguidores con entradas compartidas según su diseño.
Paso 1. Revisar la ficha técnica del panel solar
Antes de calcular los strings, debes identificar los parámetros eléctricos del módulo fotovoltaico que se utilizará en el proyecto. Estos datos se encuentran en la ficha técnica del fabricante.
Los principales parámetros son:
- Potencia nominal (Wp): potencia del módulo bajo condiciones de ensayo estandarizadas.
- Tensión de circuito abierto (Voc): tensión del módulo cuando no entrega corriente.
- Tensión de máxima potencia (Vmp): tensión a la que el módulo alcanza su máxima potencia en las condiciones de ensayo.
- Corriente de cortocircuito (Isc): corriente del módulo cuando sus terminales están en cortocircuito bajo las condiciones de ensayo.
- Corriente de máxima potencia (Imp): corriente correspondiente al punto de máxima potencia.
- Coeficiente de temperatura de Voc: parámetro que permite estimar cómo cambia la tensión de circuito abierto con la temperatura.
- Corriente máxima de fusible en serie: límite indicado por el fabricante para la protección en serie del módulo, cuando corresponda.
Estos datos son esenciales porque dos paneles de potencia similar pueden presentar tensiones y corrientes diferentes. Por lo tanto, no basta con saber cuántos watts tiene un módulo para determinar cuántos pueden conectarse en serie o cuántos strings admite un MPPT.
Para revisar las alternativas disponibles para proyectos residenciales, C&I y plantas de generación, puedes consultar la categoría de paneles solares.
Paso 2. Calcular la tensión de cada string
La tensión de operación de un string se calcula multiplicando la cantidad de módulos conectados en serie por la tensión de máxima potencia de cada módulo.
Fórmula:
Tensión de operación del string (Vmp) = Número de módulos en serie × Vmp del módulo (V)
Por ejemplo, si se conectan 18 módulos en serie y cada panel tiene una tensión de máxima potencia de 42 V:
Tensión de operación = 18 × 42 V = 756 V
Este resultado corresponde a una estimación nominal. Para validar el diseño, también debes comprobar la tensión máxima del string en condiciones de baja temperatura, ya que la tensión de circuito abierto aumenta cuando disminuye la temperatura de las células.
Verificar la tensión máxima en condiciones de baja temperatura
En el diseño de instalaciones fotovoltaicas en Chile, las condiciones ambientales deben corresponder al emplazamiento real. No es apropiado aplicar una única temperatura mínima a todos los proyectos: las condiciones de diseño de una planta en el norte del país pueden ser distintas de las de una instalación en zonas cordilleranas o australes.
La tensión de circuito abierto del string debe corregirse utilizando el coeficiente de temperatura de los módulos y la temperatura mínima de diseño pertinente. El resultado debe permanecer por debajo de la tensión DC máxima permitida por el inversor y de los límites de los demás componentes del circuito.
También debes comprobar que la tensión de operación del string se mantenga dentro del rango MPPT del inversor durante las condiciones de funcionamiento previstas.
Paso 3. Calcular la corriente de los strings conectados al mismo MPPT
Cuando varios strings se conectan en paralelo a un mismo seguidor, las corrientes se suman. Por eso, es necesario comprobar tanto la corriente de operación como la corriente de cortocircuito.
La corriente de operación agregada se estima mediante la siguiente fórmula:
Corriente total de operación (A) = Número de strings en paralelo × Imp de cada string (A)
Supongamos que cada string tiene una corriente de máxima potencia de 13 A y que se desea conectar dos strings al mismo MPPT.
Corriente total de operación = 2 × 13 A = 26 A
Si el límite de corriente de operación del MPPT es de 30 A, el resultado nominal está por debajo de ese límite. Sin embargo, todavía debes revisar la corriente de cortocircuito, los límites de cada entrada física, los factores de corrección exigidos y las restricciones específicas del fabricante.
Para una comprobación inicial de la corriente de cortocircuito agregada:
Corriente de cortocircuito agregada de referencia (A) = Número de strings en paralelo × Isc de cada string (A)
Si cada string tiene una Isc de 14 A:
Corriente de cortocircuito agregada de referencia = 2 × 14 A = 28 A
Este resultado debe evaluarse conforme al método de dimensionamiento aplicable, incluyendo los factores de corrección que correspondan. No debe compararse de manera aislada con la corriente de operación ni utilizarse como sustituto de las verificaciones que exige el fabricante.
Paso 4. Revisar los límites del inversor solar
Una vez calculadas las tensiones y corrientes, debes revisar la ficha técnica y el manual del modelo específico de inversor. La potencia nominal AC no permite determinar por sí sola la cantidad de strings que admite el equipo.
Comprueba los siguientes parámetros:
- Número de MPPT independientes.
- Número de entradas físicas por MPPT.
- Corriente máxima de operación por seguidor.
- Corriente máxima admisible por entrada, cuando esté especificada.
- Corriente máxima de cortocircuito por MPPT o entrada.
- Tensión DC máxima.
- Rango de tensión MPPT.
- Restricciones del fabricante sobre conexiones en paralelo.
Estos parámetros varían entre modelos y familias de inversores. Por eso, no se debe asumir que dos equipos de potencia similar admiten la misma configuración de strings.
Para revisar modelos y sus respectivas fichas técnicas, consulta la categoría de inversores solares de EMAT.
Ejemplo práctico de cálculo para una instalación fotovoltaica en Chile
Consideremos un ejemplo hipotético de una instalación conectada a la red, con módulos fotovoltaicos de alta potencia e inversor trifásico. Los valores son ilustrativos y no corresponden a la especificación de un producto comercial concreto.
Datos del módulo:
- Vmp: 42 V.
- Voc: 50 V.
- Imp: 13 A.
- Isc: 14 A.
Datos del inversor:
- Dos MPPT independientes.
- Dos entradas físicas por MPPT.
- Corriente máxima de operación por MPPT: 30 A.
- Corriente máxima de cortocircuito por MPPT: 40 A.
- Tensión DC máxima: 1.000 V.
Cálculo de un string con 18 módulos
Tensión de operación nominal del string:
18 × 42 V = 756 V
Tensión de circuito abierto nominal del string:
18 × 50 V = 900 V
Los 900 V son el resultado nominal obtenido a partir de los valores hipotéticos de la ficha técnica. Todavía debes corregir la tensión de circuito abierto para la temperatura mínima de diseño del emplazamiento.
Si la tensión corregida supera el límite de 1.000 V, esta configuración no sería admisible para el inversor considerado.
Evaluación de dos strings en paralelo
Corriente de operación agregada:
2 × 13 A = 26 A
Corriente de cortocircuito agregada de referencia:
2 × 14 A = 28 A
Ambos resultados nominales se encuentran por debajo de los límites hipotéticos indicados. Aun así, la configuración solo podrá aprobarse después de revisar las condiciones ambientales, los factores de corrección, los límites por entrada, las protecciones requeridas y las instrucciones del fabricante.
Conclusión del ejemplo: dos strings podrían ser compatibles con el MPPT bajo estos supuestos, pero no es posible aprobar la conexión únicamente con estos cálculos preliminares.
¿Conviene distribuir los strings entre distintos MPPT?
La distribución de los strings debe considerar las condiciones de operación de los módulos, la orientación, la inclinación y la presencia de sombras.
Cuando dos grupos de paneles presentan perfiles de generación distintos, utilizar MPPT independientes puede permitir que cada grupo opere en su propio punto de máxima potencia. Esto puede ser relevante en instalaciones con cubiertas orientadas hacia diferentes puntos cardinales o con condiciones de sombreado diferenciadas.
Por ejemplo, en una instalación comercial en Chile con módulos distribuidos entre una cubierta orientada al norte y otra orientada al poniente, conviene evaluar si cada grupo debería conectarse a un MPPT distinto. La decisión depende del diseño del inversor y de las características eléctricas de los strings.
Los strings conectados en paralelo a un mismo MPPT deben presentar características compatibles. Se debe verificar especialmente la cantidad de módulos en serie, el modelo de panel y las condiciones de operación. No basta con que los conectores sean físicamente compatibles.
Errores frecuentes al calcular strings por MPPT
Uno de los errores más comunes es confundir el número de entradas DC con el número de seguidores independientes. Para evitarlo, revisa siempre el diagrama de conexión del inversor.
Otro error consiste en calcular la tensión de los strings sin considerar la temperatura mínima del emplazamiento. Esta omisión puede provocar que la tensión de circuito abierto supere el límite máximo del equipo.
También es incorrecto comprobar solamente la corriente de operación y omitir la corriente de cortocircuito. Ambas verificaciones responden a parámetros distintos y deben realizarse conforme a las especificaciones del fabricante y a los criterios de diseño aplicables.
Finalmente, conectar strings con orientaciones o condiciones de operación muy diferentes a un mismo MPPT puede reducir el aprovechamiento energético. Una distribución adecuada debe definirse durante el diseño eléctrico y no solamente durante el montaje.
Normativa chilena y documentación técnica para el diseño de strings
En Chile, el diseño y la ejecución de instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red deben cumplir los requisitos técnicos aplicables a su categoría y configuración.
La Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC) publica instrucciones técnicas relacionadas con las instalaciones fotovoltaicas. Puedes consultar la documentación oficial en la sección de normativa e instructivos técnicos de la SEC.
Antes de cerrar el diseño, revisa la versión vigente del instructivo aplicable, las exigencias de conexión y las instrucciones del fabricante del inversor. La normativa no reemplaza las verificaciones específicas de tensión, corriente y compatibilidad de cada modelo.
El dimensionamiento definitivo debe considerar las condiciones reales del emplazamiento, la documentación técnica vigente y los requisitos de seguridad aplicables. Cuando corresponda, la instalación y sus verificaciones deben ser realizadas por personal competente conforme a la regulación chilena.
Checklist antes de definir la cantidad de strings por MPPT
Antes de cerrar el diseño de una instalación fotovoltaica, verifica:
- La cantidad de módulos en serie y la tensión de operación de cada string.
- La tensión de circuito abierto corregida para la temperatura mínima de diseño.
- La compatibilidad con el rango MPPT del inversor.
- La corriente de operación agregada por cada seguidor.
- La corriente de cortocircuito agregada y los factores de corrección aplicables.
- Los límites de corriente por MPPT y por entrada física.
- La compatibilidad de los strings conectados en paralelo.
- Las condiciones de orientación, inclinación y sombreado.
- Las protecciones eléctricas requeridas.
- Los requisitos técnicos y regulatorios aplicables en Chile.
Dimensionar los strings según las condiciones reales del proyecto
Calcular cuántos strings conectar por MPPT requiere combinar las especificaciones de los módulos con los límites eléctricos del inversor y las condiciones ambientales del emplazamiento. El número de conectores disponibles es solo una referencia inicial; la validación depende de la tensión máxima, el rango MPPT, las corrientes admisibles y la compatibilidad de los strings.
Para instaladores y empresas EPC en Chile, realizar estas comprobaciones antes de adquirir los equipos ayuda a reducir incompatibilidades, facilita la puesta en servicio y permite desarrollar configuraciones fotovoltaicas coherentes con los requisitos técnicos del proyecto.
En EMAT puedes consultar las alternativas de paneles e inversores disponibles para tus proyectos. Antes de definir la configuración final, revisa las fichas técnicas y los manuales oficiales de los equipos y valida el diseño conforme a la normativa chilena aplicable.
