Dimensionamiento del cable de la bomba solar y caída de voltaje: la guía completa 2026

A sistema de bomba solarGeneralmente se vende con dos números: la altura de la bomba y su caudal. Luego se instala y un tercer número decide silenciosamente si alguna vez funcionará como se anuncia: el cable. El cable de tamaño insuficiente es uno de los fallos más comunes y menos diagnosticados en el bombeo solar. El conjunto está bien, la bomba está bien, el controlador está bien y, sin embargo, la bomba funciona lentamente, se dispara por bajo voltaje al mediodía o no arranca en absoluto temprano en la mañana. El culpable suele ser la pérdida de unos pocos voltios en un cable largo y delgado.

Esta guía cubre todo el tema en términos prácticos: cómo funciona la caída de voltaje, cuánto es aceptable, qué tamaño de cable transporta qué corriente, cómo dimensionar un tendido paso a paso con ejemplos resueltos y los detalles de instalación que deciden si el cable sobrevive diez años en un pozo. Está escrito por el equipo de ingeniería de Taizhou Lead Pump Co., Ltd., que fabrica bombas y controladores solares de 220 W a 15 000 W.

1. Por qué el cable decide si funciona una bomba solar

A diferencia de una bomba alimentada por red, una bomba solar es muy sensible al voltaje. Una bomba de red alimentada a 230 V puede tolerar una caída de 10 V sin que nadie se dé cuenta. Un 96 V CCbomba solarque pierde 10 V ha perdido más del 10% de su suministro, y la ventana MPPT del controlador, su umbral de arranque y su protección de bajo voltaje comienzan a comportarse mal.

Hay tres consecuencias distintas de equivocarse con el cable:

· Horas de extracción perdidas. La bomba necesita un voltaje mínimo para arrancar. La caída de voltaje empuja ese umbral más tarde en la mañana y más temprano en la tarde, por lo que se pierden los aspectos más productivos del día.

· Flujo perdido en el pico. Los motores que funcionan por debajo del voltaje nominal consumen más corriente para la misma carga, funcionan más calientes y entregan menos agua: la clásica queja de "funciona, pero no como en la hoja de datos".

· Viajes molestos y vida corta. La protección contra bajo voltaje y sobrecorriente se dispara repetidamente; cada disparo es un ciclo de arranque y parada, y cada ciclo desgasta el motor, los sellos y los capacitores del controlador.

2. Los dos números que importan: caída de voltaje y ampacidad

La selección del cable es siempre un compromiso entre dos límites independientes y usted debe satisfacer ambos.

Caída de tensión (límite de rendimiento)

Cada metro de cobre tiene resistencia. La corriente que circula por él pierde tensión en proporción a la corriente, la longitud y la resistencia por metro. La caída de voltaje no daña nada por sí sola, pero mata de hambre al motor; este es el límite que decide si el sistema funciona.

Ampacidad: capacidad de carga de corriente (límite de seguridad)

Un conductor que transporta demasiada corriente para su sección transversal se sobrecalienta. En un pozo, el cable está enrollado con el tubo de bajada, a menudo dentro de una cubierta, sin flujo de aire: el calor no puede escapar. El sobrecalentamiento degrada el aislamiento de PVC, y el aislamiento degradado en el agua es la forma en que una bomba se queda corta. Este es el límite que decide si el sistema es seguro.

Un cable que pasa la prueba de caída de voltaje aún puede no pasar la prueba de ampacidad y viceversa. Calcula siempre ambas y luego elige la talla más grande.

3. La fórmula de la caída de voltaje y la regla del 3%/5%

Para un circuito CC de dos hilos, que es lo que másbomba solarLos conjuntos y muchas alimentaciones de bombas son: la caída de voltaje es:

VD (V) = 2 × L × I × ρ ÷ A

· L = longitud del cable unidireccional en metros (los 2 corresponden al conductor de retorno)

· I = corriente en amperios

· ρ = resistividad del cobre ≈ 0,0175 Ω·mm²/m a 20 °C (use 0,020 para cables calientes y diseño conservador)

· A = sección transversal del conductor en mm²

Para CA trifásica la misma idea se convierte en VD = √3 × L × I × ρ ÷ A; para CA monofásica utilice la fórmula de dos hilos con el factor de potencia incluido.

¿Cuánta caída es aceptable? La convención de la industria, y la que diseñamos, es:

Siguen dos reglas prácticas. Primero, calcule siempre según la corriente más alta que el cable jamás verá; generalmente la corriente de entrada máxima de la bomba a plena carga, no su corriente nominal de funcionamiento. En segundo lugar, agregue entre un 10% y un 20% de margen si el cable se calentará, estará agrupado con otros cables o estará expuesto al sol directo del verano.

4. Calibre del cable: mm², AWG y lo que lleva cada tamaño

El mm² métrico es el estándar en la mayoría de los mercados de exportación; Los compradores norteamericanos piensan en AWG. Los equivalentes aproximados y la ampacidad típica del cobre (aislamiento de PVC, temperatura ambiente de 30 °C, cable único al aire libre) son:

Las cifras de ampacidad son indicativas; siempre confirme con la hoja de datos del fabricante del cable su tipo de aislamiento y método de instalación. Para cables sumergibles agrupados en un pozo, aplique un factor de reducción de aproximadamente 0,8; para cables en conductos o en un espacio de techo caliente, 0,7–0,8. Cuando la cifra reducida esté cerca de su carga, suba una talla.

5. Referencia rápida: Voltios perdidos cada 10 metros

La siguiente tabla muestra la caída de voltaje en voltios por cada 10 m de circuito de dos hilos de cobre unidireccional, a 20 °C. Es independiente del voltaje del sistema, por lo que puede usarlo para sistemas de 48 V, 96 V, 220 V o 380 V; simplemente compare el resultado con el porcentaje permitido.

Léalo así: un cable de 4 mm² que transporta 20 A pierde 1,75 V cada 10 m. En un recorrido de 60 m en un sentido con 10,5 V: correcto en un sistema de 380 V (2,8 %), fatal en un sistema de 96 V (10,9 %).

6. Dimensionamiento paso a paso (con tres ejemplos resueltos)

Utilice esta secuencia para cada ejecución, siempre:

· Paso 1: Establezca el voltaje del sistema. Tensión nominal del bus de CC para sistemas de CC o tensión de fase para CA.

· Paso 2: encuentre la corriente máxima. Utilice la corriente de entrada máxima de la bomba a plena carga de la placa de identificación o la hoja de datos. Para ejecuciones de matriz a controlador, utilice una corriente de cortocircuito de matriz × 1,25.

· Paso 3: Mida la longitud unidireccional real. Incluya la caída vertical en el pozo, el tramo horizontal hasta el conjunto y 2 a 3 m de holgura en cada extremo. No haga estimaciones a partir de un plano del sitio.

· Paso 4: establece la caída permitida. 3% de la tensión del sistema para cada tramo, 5% en total.

· Paso 5: Resuelva para A: A = 2 × L × I × ρ ÷ VD_allowed. Redondea al siguiente tamaño estándar.

· Paso 6: Verifique la ampacidad, aplique una reducción de potencia y verifique el conductor de tierra. En caso de duda, opte por una talla más grande: la diferencia de costo es trivial en comparación con una bomba defectuosa.

Ejemplo A: sumergible de CC de 1,5 kW, sistema de 96 V, unidireccional de 60 m

Corriente máxima de la bomba 15,6 A. Caída permitida 3% de 96 V = 2,88 V. A = 2 × 60 × 15,6 × 0,0175 ÷ 2,88 = 11,4 mm². El siguiente tamaño estándar es 16 mm². Verifique la ampacidad: 16 mm² tiene una potencia nominal de alrededor de 62 a 76 A, reducida a aproximadamente 55 A en un pozo, muy por encima de 15,6 A. Resultado: 16 mm², cómodamente dentro del 3%.

Ejemplo B: bomba de superficie monofásica de CA de 2,2 kW, 220 V, 50 m unidireccional

Corriente ≈ 10 A. Caída permitida 3% de 220 V = 6,6 V. A = 2 × 50 × 10 × 0,0175 ÷ 6,6 = 2,65 mm². El siguiente tamaño estándar es 4 mm², lo que proporciona una caída de aproximadamente 1,75 V (0,8%), un margen saludable para un motor que arranca bajo carga. Resultado: 4 mm².

Ejemplo C — Sumergible trifásico de 7,5 kW, 380 V, 120 m unidireccional

Corriente ≈ 15 A. Caída permitida 3% de 380 V = 11,4 V. A = 1,732 × 120 × 15 × 0,0175 ÷ 11,4 = 4,8 mm². La caída de voltaje dice 6 mm², pero una instalación de pozo de clase 15 kW normalmente especifica 10 mm² para robustez mecánica y reclasificación futura. Resultado: 10 mm²: la ampacidad y los controles prácticos superan el cálculo mínimo, que es normal en pozos profundos.

7. Los dos recorridos en un sistema solar no son iguales

La mayoría de las instalaciones tienen dos tramos de cables distintos y fallan por diferentes motivos.

Matriz → controlador

Este recorrido está expuesto: sobre un tejado, sobre un monte, a través de un campo. Transporta toda la corriente del conjunto al voltaje del conjunto. Las prioridades son el aislamiento con clasificación UV, la protección mecánica contra roedores y podadores, la polaridad correcta y un aislador de CC en el controlador. Utilice cable solar (H1Z2Z2-K o equivalente) en lugar de cable de construcción común.

Controlador → bomba

Este tramo está enterrado en un pozo, permanentemente húmedo e imposible de reemplazar sin tirar de la bomba. Las prioridades son un cable sumergible adecuado con una cubierta impermeable continua, un soporte físico fuerte (el cable debe colgar de un protector contra tirones, nunca de sus propios conductores) y una reducción de potencia con sensibilidad al calor. Si va a gastar de más en cualquier parte del sistema, gaste de más aquí.

En ejecuciones largas de la matriz, otra opción es aumentar el voltaje de la matriz y reducirlo en el controlador: duplicar el voltaje reduce a la mitad la corriente y las pérdidas caen con el cuadrado de la corriente. Esta es la razón por la que los sistemas de 96 V y 192 V CC son comunes en los pozos más profundos.

8. Detalles de instalación que deciden la vida útil del cable

· Utilice una longitud continua. Cada junta en un pozo húmedo es un punto de falla futura. Si es inevitable realizar una unión, utilice un kit de empalme sumergible adecuado, no cinta adhesiva.

· Soporta el cable de forma independiente. Bridas para cables cada 2 a 3 m al tubo de bajada, además de un agarre para aliviar la tensión en la parte superior. Los conductores nunca deben soportar el peso del cable.

· Dejar un bucle de servicio. 2 a 3 m de holgura en la boca del pozo y en el controlador ahorran un nuevo tiro durante la puesta en servicio.

· Mantenga el cable alejado de la entrada de la bomba. Diríjalo hacia arriba por la tubería, con cinta adhesiva, lejos del área de succión.

· Respetar el radio de curvatura. Aislamiento de grietas en curvas cerradas; Siga el radio mínimo del fabricante, normalmente de 6 a 10 veces el diámetro del cable.

· Conectar a tierra y unir correctamente. Conecte a tierra el cuerpo de la bomba y el gabinete del controlador según el código local; En un panel solar flotante, pegue también los marcos.

· Proteger contra rayos. Las ejecuciones largas captan picos inducidos; Coloque un descargador de sobretensiones de CC en el controlador y mantenga el cable de tierra corto y recto.

· Etiquete ambos extremos. Un cronograma de cables pegado con cinta adhesiva dentro del gabinete del controlador le ahorra horas al siguiente técnico.

9. Ocho errores que vemos repetidamente

· Dimensionamiento según la corriente nominal en lugar de la corriente de entrada máxima: el cable es marginal exactamente cuando es importante.

· Midir la profundidad del pozo y olvidar el recorrido horizontal hasta el conjunto, que suele ser más largo.

· Usar alambre de construcción en un pozo porque estaba en el camión. El PVC común no sobrevive a la inmersión permanente.

· Elegir aluminio para ahorrar dinero en un tendido de CC de 40 m y luego preguntarse por qué el colapso del voltaje es peor.

· Ignorar la reducción de temperatura. Un cable con capacidad nominal de 41 A al aire libre puede transportar 30 A en un pozo agrupado.

· Empalme a mitad de caída con cinta aislante. El agua siempre encuentra la junta.

· Pasar el cable de la bomba y el cable del conjunto por el mismo conducto sin comprobar la reducción de potencia para ambos.

· Dejando el cable colgando de sus propios conductores, así el cobre se estira lentamente y la resistencia sube.

10. Solución de problemas: síntomas que apuntan al cable

11. Lista de verificación de cables previa a la puesta en servicio

· Longitud unidireccional medida y registrada, no estimada

· Corriente máxima tomada de la hoja de datos, con un factor de 1,25 aplicado cuando sea relevante

· Caída de tensión calculada para cada sección y total inferior al 5%

· Ampacidad comprobada con temperatura y reducción de potencia de agrupación

· Tipo de cable clasificado para el medio ambiente (UV para matriz, sumergible para pozo)

· Sin empalmes debajo de la línea de flotación; cualquier empalme utiliza un kit sumergible

· Cable sostenido cada 2 a 3 m y liberado de tensión en la boca del pozo

· Resistencia de aislamiento a tierra medida y registrada antes del primer arranque

· Continuidad y polaridad de la Tierra verificadas

· Programa de cables y longitudes según construcción que quedan dentro del controlador

12. Preguntas frecuentes

P: ¿Puedo usar un cable más pequeño si el recorrido es corto?

R: Sí, la caída de voltaje aumenta con la longitud, por lo que un tramo de 10 m tolera un conductor mucho más pequeño que un tramo de 100 m. Pero nunca baje del requisito de ampacidad y nunca debajo de 1,5 mm² para cualquier elemento que transporte corriente del motor.

P: ¿La caída de voltaje también importa en el lado de CA?

R: Importa, pero de forma menos dramática, porque el voltaje de la red eléctrica es mayor y el porcentaje de pérdida es menor. Se aplica la misma regla del 3% y el caso a comprobar es el arranque del motor.

P: ¿Cuál es la longitud máxima de tirada para unbomba solar?

R: No hay un límite fijo; hay un límite de costo. Más allá de aproximadamente 150 a 200 m, el cable necesario para contener el 3% se vuelve caro y aumentar el voltaje del sistema suele ser más barato que comprar cobre.

P: ¿Debo usar un tamaño de cable para todo el recorrido?

R: No necesariamente. Es común y sensato utilizar un cable más pesado para la sección profunda del pozo y uno más liviano para la superficie, siempre que cada sección se calcule por separado.

P: ¿Por qué mi bomba funciona por bajo voltaje solo por la mañana?

R: En condiciones de poca luz, el voltaje del conjunto ya está cerca del umbral de arranque; cualquier caída del cable lo empuja hacia abajo. Mejorar la ejecución de la matriz al controlador generalmente soluciona el problema.

P: ¿Es aceptable el cable de aluminio?

R: Para comederos fijos de sección grande sí, con orejetas correctas y compuesto antioxidante. Para el cable de acometida sumergible, no: utilice cobre.

P: ¿Cómo reviso un cable antes de bajar la bomba?

R: Resistencia de aislamiento a tierra (normalmente >100 MΩ a 500 V para un cable nuevo), continuidad en cada núcleo y verificación de polaridad. Registre las lecturas; son su base para futuras búsquedas de fallas.

P: ¿Puedo extender un cable sumergible con una caja de conexiones en la boca del pozo?

R: Sí, por encima de la línea de agua, en un gabinete IP68 adecuado con alivio de tensión en ambos lados. Debajo de la línea de agua, utilice un kit de empalme sumergible o no lo haga en absoluto.

Conclusión

El cable es la parte más barata de un sistema de bomba solar y la más fácil de equivocar. Dos cálculos (caída de voltaje según la regla del 3 %/5 % y ampacidad según la tabla reducida) evitan casi todas las fallas relacionadas con cables en el campo. Hágalos antes de que la bomba se hunda en el pozo, registre los números y el sistema seguirá entregando su flujo nominal en el año diez.

Acerca de LEAD PUMP (Taizhou Lead Pump Co., Ltd.)

Taizhou Lead Pump Co., Ltd. fabrica bombas de agua solares y una gama completa de bombas sumergibles, centrífugas, de chorro y de aguas residuales de 220 W a 15 000 W. Construimos tanto la bomba como el controlador, de modo que podamos dimensionar un sistema completo, incluido el cable, en función de la profundidad, la altura, el flujo y las horas de luz solar de su pozo. Los productos cuentan con las certificaciones CE, RoHS e ISO 9001:2015.

· Sitio web: www.zjleadpump.com

· Correo electrónico: sales01@zjleadpump.com

· WhatsApp: +86 195 6006 2010

· MOQ: 50 juegos por modelo para OEM; muestras 1-5 juegos; Venta al por mayor de más de 50 juegos por modelo.

· Garantía: 2 años para el cuerpo de la bomba, 1 año para el controlador: reemplazo, sin preguntas (FOB China)

· África: cuentas de empresas locales en Nigeria, Tanzania, Kenia, Sudáfrica, Ghana y Camerún; pago en moneda local disponible

¿Necesita el tamaño de su cable para un proyecto real? Envíenos cuatro números (voltaje del sistema, potencia de la bomba, profundidad del pozo y distancia al controlador) y nuestro equipo de ingeniería le devolverá una tabla de dimensionamiento y una cotización dentro de las 24 horas.