Propulsión Eléctrica Naval: Ventajas, Electrónica de Potencia y Balance Energético

Propulsión Eléctrica Naval y Electrónica de Potencia

Ventajas de la Propulsión Eléctrica

• Eficiencia: Elimina pérdidas en reductor y cojinetes (no hay línea de eje).
• Ahorro de espacio en la cámara de máquinas.

Ventajas y Desventajas de la Aplicación de la Electrónica de Potencia a la Propulsión Eléctrica

Ventajas:

• Control de la velocidad del motor (incluso a bajas velocidades).
• Arranque suave.
• Posibilita conseguir un factor de potencia de 0.96, independientemente del factor de potencia de funcionamiento del motor.
• Freno regenerativo.
• Permite limitar la potencia máxima. Esta característica es muy útil para el PHS.

Desventajas:

• Sistemas complejos.
• Introducen armónicos de alta frecuencia en la red. Posible solución: instalación de filtros en la red (filtros π).

Funciones del PMS en el Control de la Propulsión Eléctrica

Para asegurar la continuidad del suministro eléctrico, el sistema de control de la propulsión debe coordinarse con el sistema de gestión de potencia (PMS). Un aumento imprevisto de carga podría generar un black-out.

En este sentido, la electrónica de potencia es muy efectiva, ya que mediante sofisticados algoritmos de control (control vectorial) permite controlar y limitar la potencia exacta (o par) que consumirá el motor. Esto lo hace cambiando el desfase o la frecuencia del campo inductor del estator.

Esta característica es utilizada de dos formas:

• Limitando y clasificando la potencia demandada por el control de la propulsión.
• Suavizando las perturbaciones exteriores que sufre la hélice.

Balance de Potencia y Dimensionamiento de Generadores según Sociedades de Clasificación (SC)

¿En qué supuestos o situaciones de carga eléctrica exigen las SC realizar el balance?

El balance de potencia se determinará al menos para las siguientes condiciones de operación:

• Navegación normal en el mar.
• Navegación entrando o saliendo en puerto o por una ría (maniobra).
• En situación de emergencia.

Se tendrán también en cuenta las condiciones ambientales (por ejemplo, en el Ártico o en el trópico) apropiadas para el área de operación del barco.

En la práctica, ¿cuáles son las que deben ser consideradas?

• Las exigidas por la reglamentación.
• Las situaciones de carga que representen un porcentaje importante de la vida útil del buque (navegación, fondeando, etc.).
• Aquellas que previsiblemente puedan dar lugar a mayores consumos (carga y descarga, congelación, maniobras).
• Las que puedan tener una necesidad pequeña de potencia y que haga necesario plantearse si la planta principal es adecuada para este caso.

¿Cómo se contabiliza la potencia de los consumidores en la realización del balance según las SC?

• La potencia total de aquellos consumidores que requieren operación continua, excepto los que actúan de stand-by y solo son usados cuando su similar falla.
• La potencia total de aquellos consumidores requeridos temporalmente, multiplicados por un factor de utilización.
• Se considerará la potencia total de aquellos equipos con gran potencia de consumo.

¿Qué es el coeficiente de simultaneidad y el coeficiente de régimen o servicio?

• Coeficiente de simultaneidad (Kn): Reducción por equipos de reserva. Muchos equipos esenciales tienen equipos de reserva.
• Coeficiente de servicio o régimen (Ksr):
  • Servicio: fracción del tiempo que se espera que esté funcionando.
  • Régimen: fracción de potencia previsible en funcionamiento normal.

¿Cómo se dimensionan los generadores en la planta principal según las SC? ¿Qué se suele hacer en la práctica?

La normativa exige que todos los consumidores esenciales puedan ser alimentados con un generador fuera de servicio.

En la práctica, lo que se suele hacer es distribuir la potencia total de la situación de carga más desfavorable en un número de (n-1) generadores de igual potencia, de manera que de los n generadores totales instalados exista siempre uno de reserva.

(n-1) · Potencia del generador > Potencia en SC máxima.