El diagrama unifilar de una planta fotovoltaica (esquema unifilar, en España) es el documento que un revisor abre primero. En una planta solar a escala utility resume en una hoja lo que el resto del proyecto reparte en decenas de planos: cuántos strings entran en cada inversor, cómo se agrupan los inversores bajo cada transformador y por dónde sale la planta hacia la red.
El problema no es dibujarlo. Es mantenerlo. Se dibuja una vez, cuando la implantación parece cerrada, y desde ese momento describe la planta que el dibujo ya no contiene. Se desplaza una fila por una zona de exclusión, se reparte un inversor entre dos transformadores, se acorta un string para respetar la ventana MPPT, se mueve una zanja para seguir un vial nuevo. Cada revisión del layout deja el esquema más desfasado, y el desfase aparece cuando alguien lo compara a mano contra el DWG, o cuando lo compara el revisor. La alternativa es no dibujarlo aparte. Este es el camino de la implantación al unifilar sobre un proyecto real de 30 MWp.
Primero el emplazamiento, luego el unifilar
Los errores eléctricos caros no se cometen en el esquema. Se cometen antes, donde las hipótesis que alimentan la implantación son falsas. Aquí el retrato del emplazamiento fija las restricciones:
- 1 252 m de altitud, 2,5 grados de pendiente y orientación este (70 grados de acimut). Fuerte rendimiento por la mañana y un autosombreado que condiciona la orientación de las filas.
- 117 días de nieve al año, por encima de la media del país. Este número gobierna la ventana de dimensionado de strings.
- Red de 380 kV a 2,4 km. Obliga a una elevación en dos etapas en la recogida de alterna.
PVX.Cad produce esta lectura en una pasada desde el modelo digital del terreno, los datos GIS y PVGIS. Todo lo que aparecerá luego en el unifilar sale de aquí.
El dimensionado de strings lo fija la mañana más fría
Demasiado corto y el string cae por debajo de la ventana MPPT. Demasiado largo y supera el límite de tensión de entrada del inversor en una mañana fría. Como la tensión de circuito abierto sube cuando baja la temperatura, el caso limitante es la Voc a temperatura mínima, no el pico de verano. Para un string de 26 módulos a -10 °C, la Voc(Tmin) llega a 1 414 V frente al límite de 1 500 V del Sungrow SG350-HX, un margen de 86 V; la Vmpp a 70 °C de celda queda en 915 V, holgada sobre el umbral inferior de MPPT de 600 V.
La ventana es asimétrica: 86 V arriba, 315 V abajo. Es consecuencia directa de los días de nieve, porque las mañanas frías y despejadas disparan la Voc. El string se fijó en 26 módulos, cerca del centro de la ventana de 17 a 27, con margen para escenarios de enfriamiento radiativo a -15 °C. PVX.Cad lee estos datos de la ficha del módulo y avisa sobre la marcha. En mesas de dos marcos se usaron dos strings horizontales independientes en lugar de un string en U: los marcos ven sombreado, suciedad y comportamiento térmico distintos, y separarlos mantiene el mismatch dentro del 2,0 % en vez del 2,5 a 3,0 % habitual.
Dónde se coloca el transformador es una decisión de coste de cable
La planta usa 85 inversores de 350 kW repartidos entre 5 transformadores de 4,65 MVA y uno auxiliar de 0,26 MVA. La relación DC/AC de 1,03 es conservadora a propósito: con 117 días de nieve, sobredimensionar solo aumentaría el recorte de verano.
La ubicación de cada transformador es la decisión que más pesa en las pérdidas de alterna. PVX.Cad calcula un centroide de carga ponderado con las coordenadas de los inversores asignados y coloca ahí el transformador: el enfoque p-mediana llevado a software, minimizar la suma de longitudes de cable entre salidas de inversor y entrada de transformador. Cada zona recibe un color propio, y en obra se reconoce de un vistazo qué mesas conectan dónde.
El eje de zanjas se alineó con los viales de servicio, por tres razones respaldadas por IEC 60364-7-712: el suelo del vial ya está compactado, una avería se alcanza sin excavación adicional y el cable tiene exposición mecánica mínima. En el cuadro de generación de cableado, elegir el tipo de sistema produce toda la geometría de cable en segundos, cada tipo con su sección y su clase de zanja, y cada tramo se une a la zanja más cercana. Esa salida alimenta directamente el listado de materiales y el BOQ.
Caída de tensión en todos los strings, no en un promedio
El flujo clásico asume que el string medio queda bajo la referencia del 2 % de IEC 62548, porque calcular string a string a mano no es viable a escala utility. PVX.Cad trazó cada cable de continua positivo y negativo en 3D y reportó la caída de los 2 165 strings sobre la geometría real de las zanjas: entre 1,39 % y 1,87 %.
Un detalle honesto importa aquí. PVX.Cad normaliza la caída a la tensión máxima de sistema (1 500 V), referencia conservadora para seleccionar cable. Contra la referencia clásica de Vmpp, el peor string (un lazo de 204 m y 206 m) sale al 2,36 %, justo por encima del 2 %, mientras PVX reporta 1,69 %. No es una carencia de la herramienta, es una elección de referencia que el ingeniero debe interpretar, y conviene revisar ambas en cualquier string cercano al límite. El valor de tener el dato en cada string es que ese lazo aparece como señal de mejora: subir la sección a 6 mm², o acortar unos 30 m su distancia al inversor.
El dimensionado no parte de un calibre fijo. Usted fija la norma (IEC o NEC), el conductor (cobre o aluminio), el porcentaje objetivo de caída y la tensión de sistema, y PVX.Cad devuelve secciones, longitudes, potencia total y porcentaje de caída por grupo. Un tramo sobredimensionado se ve en el informe, no después del pedido de cable.
Line, U y Leapfrog: la topología que valió 430 000 USD
La topología de cableado en continua casi nunca se compara. Se hereda. En un proyecto de 130 MWp esa herencia costó dinero medible: Leapfrog acortó los recorridos un 14 % frente a Line String, y la diferencia de CAPEX entre las dos, con los mismos módulos, los mismos inversores y el mismo terreno, fue de 430 000 USD.
PVX.Cad generó las tres variantes desde la misma implantación consciente del terreno, siguiendo corredores reales y no distancias en línea recta. Leapfrog no siempre gana: cruza filas, y eso complica instalación y diagnóstico. El equipo adoptó un esquema híbrido, Leapfrog en el 73 % de los bloques de inversor y U String en tres bloques junto a una loma donde el zigzag habría cruzado corredores de acceso, y capturó el 96 % del ahorro máximo.
El diagrama unifilar se genera del diseño
A estas alturas el modelo contiene todo lo que un unifilar necesita: strings, agrupamiento, inversores, transformadores, cajas de agrupamiento y el cableado que los une. Generate SLD, en el panel de diseño eléctrico, convierte ese diseño terminado en un diagrama unifilar con simbología IEC 60617, dibujado en una pestaña de presentación propia, PVXAI_SLD, para que nunca ensucie el espacio modelo.
Elija la vista agregada, que colapsa los inversores idénticos en una fila por N y da una hoja imprimible, o el detalle completo, que dibuja cada inversor por separado para verificar datos. La continua sale en naranja, la alterna en verde y la media tensión en rojo, y una banda de título resume los MW y el número de transformadores, inversores y strings. Con almacenamiento, los conjuntos BESS y PCS aparecen en la misma hoja con sus totales de MW y MWh. Si el recuento de strings del diagrama no coincide con el diseño, la generación se aborta sin tocar ninguna pestaña existente: un diagrama obsoleto nunca se sobrescribe en silencio con uno roto.
Lo que el revisor recibe, incluidos los revisores de la CFE en México, es un diagrama que coincide con la implantación porque se produjo a partir de ella. Y el mismo modelo produce el listado de materiales y el BOQ, con lo que el esquema y el pedido de cable salen de la misma fuente.
Qué cambia y qué no cambia para el ingeniero
La derivación del dimensionado de strings según IEC 62548 no cambia. Los requisitos de inversor de IEEE 1547 no cambian. Las hipótesis de derrateo de IEC 60364-5-52 no cambian. El criterio de ingeniería no cambia.
Cambia la velocidad con que se aplica ese criterio, la visibilidad de los efectos colaterales y la facilidad para comparar alternativas. El tiempo que antes se iba en dibujar líneas se dedica a decidir qué diseño encaja mejor en el emplazamiento. Y cuando la planta se construye, el mapa de strings, la tabla de caída de tensión, el eje de zanjas, el listado de materiales y el unifilar están en manos del equipo de obra desde el primer día.
Preguntas frecuentes sobre el diagrama unifilar de una planta fotovoltaica
¿Qué debe mostrar el diagrama unifilar de una planta fotovoltaica?
La jerarquía eléctrica completa en una hoja: los strings, su agrupamiento por inversor, los inversores bajo cada transformador y la salida hacia la red. PVX.Cad lo dibuja con simbología IEC 60617, continua en naranja, alterna en verde y media tensión en rojo, con una banda de título que resume los MW y el número de transformadores, inversores y strings.
¿Se puede generar el diagrama unifilar a partir del layout?
Sí. Generate SLD toma el diseño eléctrico terminado, con los transformadores ya colocados, y dibuja el unifilar en una pestaña de presentación propia, PVXAI_SLD, sin tocar el espacio modelo. Elija la vista agregada, que colapsa los inversores idénticos en una fila por N, o el detalle completo. Si el recuento de strings no coincide, la generación se aborta.
¿Por qué calcular la caída de tensión en todos los strings y no en un promedio?
Porque el promedio esconde el string que hay que corregir. En la planta de 30 MWp, PVX.Cad reportó la caída de los 2 165 strings sobre la geometría real de las zanjas, entre 1,39 % y 1,87 %. El peor lazo, de 204 m y 206 m, señala la mejora: subir la sección a 6 mm² o acortar unos 30 m su distancia al inversor.
¿Qué topología de cableado conviene: Line, U o Leapfrog?
Depende del terreno, y por eso conviene compararlas en lugar de heredar una. En un proyecto de 130 MWp, Leapfrog acortó los recorridos un 14 % frente a Line String, con 430 000 USD de diferencia en CAPEX. El equipo usó Leapfrog en el 73 % de los bloques de inversor y U String en tres bloques junto a una loma, y capturó el 96 % del ahorro máximo.
Genere el unifilar desde su propio diseño
- Empiece una prueba gratuita de PVX.Cad, cablee un emplazamiento suyo y genere el unifilar sobre su propia implantación.
- Reserve una demo y traiga un DWG: cableado, caída de tensión por string y generación del unifilar en vivo sobre su proyecto.
Más detalle: diseño eléctrico en PVX.Cad, diseño de plantas fotovoltaicas y el caso de 30 MWp completo en la versión en inglés.
