Electrónica naval
Ensayos aún más rápidos
El sistema de potencia eléctrico primario de embarcaciones se ha basado en un sistema de corriente alterna (AC) durante mucho tiempo. Sin embargo, los ingenieros navales, de forma análoga a los ingenieros aviónicos, han empezado a cuestionar la eficiencia del sistema de red integrado AC que se previamente se había dado por sentado y ha tratado de encontrar un sistema de distribución de potencia eléctrico más eficiente y ecológico. Siguiendo esta tendencia surgida en la industria de vehículos (de automoción) eléctricos como los coches con funcionamiento por batería y célula de combustible, la industria naval está adoptando el sistema de corriente directa (DC) para el sistema de distribución eléctrica y grupo motopropulsor en embarcaciones en combinación con la red integrada.
Recuperar la potencia – Fuentes de alimentación regenerativas
Como fabricantes de todo tipo de equipos mecánicos hacia un uso más eficiente de la energía, la tecnología de potencia regenerativa ha desempeñado un rol principal a la hora reducir costes de funcionamiento. La regeneración de potencia es el proceso de la recuperación de energía cinética creada por un motor al parar o frenar y, a continuación, convertir esa energía en electricidad y devolverla a la red eléctrica. Los vehículos híbridos y eléctricos son los primeros ejemplos que vienen típicamente a la mente pero existen otras aplicaciones que suponen paradas y arranques frecuentes como los montacargas, grúas, elevadores, accionamientos de husillo, centrifugadoras decantadoras que pueden añadir una considerable cantidad de energía al uso reciclado.
Esto es igualmente cierto en el ensayo electrónico. Con una eficiencia de energía óptima para aquellos que realizan los ensayos de alta potencia, los clientes de fuentes de alimentación deben tener en cuenta los costes de funcionamiento de la vida útil del producto, que suele exceder la inversión de capital inicial. Hoy en día, los proveedores de fuentes de alimentación regenerativas no solo comercializan sus soluciones de bajo coste de propiedad si no soluciones más novedosas que cuentan con un menor uso del suelo o del espacio en rack, mejor disipación térmica y mantenimiento mínimo requerido.
Las fuentes bidireccionales regenerativas de EA resultan especialmente adecuadas para la industria naval en relación con los sistemas de control de potencia para los inversores fotovoltaicos y baterías de refuerzo, así como para los ensayos de baterías submarinas para los controles híbridos.
Productos usados en el sector naval
Link to: Fuentes de alimentación programables DC bidireccionales
Fuentes de alimentación programables DC bidireccionales
Link to: Fuentes de alimentación de laboratorio DC
Fuentes de alimentación DC programables de laboratorio
Link to: Cargas electrónicas DC programables (convencionales y regenerativas)
Cargas electrónicas DC programables
Soluciones para aplicaciones
Propulsión eléctrica
Las embarcaciones transportan el 80% de las materias primas del mundo, según la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Comercio y Desarrollo. El transporte transoceánico continuará incrementándose los próximos años, en torno al 3,8% anual en el año 2022. Sin embargo, las embarcaciones producen una gran cantidad de gases de escape como el óxido de azufre, óxido de nitrógeno, partículas de hollín y polvo fino, así como dióxido de carbono (CO2). La mayoría de contenedores y barcos, petroleros y buques mercantes funcionan con gasóleo pesado. Y consumen grandes cantidades: En total, las 90.000 embarcaciones en todo el mundo queman 370 millones de toneladas de combustible anualmente y producen 20 millones de toneladas de óxido de azufre. Por lo tanto, se requiere electrificación para retirar estos pesados contaminantes de la industria naviera y es el camino que se debe seguir.
Existen 3 corrientes principales en la electrificación del sector naval:
- Motor diésel eléctrico: Los generadores diésel generan la electricidad. La electricidad acciona el motor eléctrico, que a su vez mueve la hélice del barco.
- Motor híbrido: Las baterías están integradas además del motor de combustión interno. Por un lado, se puede encender adicionalmente durante un breve periodo de tiempo cuando se requiere un pico de potencia. Por el otro, puede almacenar la energía sobrante, como la procedente del generador diésel. Esto permitiría hacer navegar el barco únicamente con electricidad durante cierto tiempo.
- Motor totalmente eléctrico: No hay ningún tipo de motor de combustión interna integrado, toda la energía procede de las baterías.
Referencia: Infineon
Ventajas de EA:
- Tensión nominal de hasta 2000V
- Salida de potencia de hasta 30 kW
- Conexión en paralelo de hasta 2MW
- Densidad de alta potencia
Protección ante corrosión catódica
La protección ante corrosión catódica en el sector naval también se alimenta con fuentes de alimentación DC programables para impedir la degradación del cuerpo de acero del barco. La protección catódica en el sector naval suele estar implementado mediante ánodos galvánicos fijados al casco e ICCP para embarcaciones más grandes. Dado que los barcos se sacan del agua para realizar inspecciones o por motivos de mantenimiento, sustituir los ánodos galvánicos es una tarea sencilla. Los ánodos galvánicos suelen estar moldeados para reducir la fricción con el agua y suelen estar colocados a ras para minimizar la resistencia. Las embarcaciones más pequeñas, con cascos no metálicos como los yates, disponen de ánodos galvánicos para proteger las áreas como los motores fueraborda. Al igual que sucede con la protección catódica galvánica, esta aplicación depende de una sólida conexión eléctrica entre el ánodo y el elemento que se va a proteger.
En el caso del ICCP en barcos, los ánodos suelen estar fabricados en un material relativamente inerte como el titanio platinado. Se suministra una fuente de alimentación con el barco y los ánodos están montados en el exterior del casco. Los cables de los ánodos se introducen en el barco mediante un accesorio de sellado por compresión y se canalizan hasta la fuente de alimentación DC. El cable negativo desde la fuente de alimentación simplemente se fija al casco para cerrar el circuito. Los ánodos ICCP del barco están enrasados, minimizando los efectos de la fricción en la embarcación y se sitúan a un mínimo de 5 ft de la línea de carga ligera para evitar el daño mecánico.
La densidad de corriente requerida para la protección es una función de velocidad y se debe tener en cuenta a la hora de seleccionar la capacidad de corriente y la ubicación del ánodo en el casco. Algunas embarcaciones requieren un tratamiento especializado, por ejemplo, los cascos de aluminio con elementos de fijación de acero crearán una célula electromecánica en la que el caso de aluminio puede actuar como ánodo galvánico y en la que se intensifica la corrosión. En casos como estos, se pueden usar ánodos de aluminio o zinc para compensar la diferencia de potencial entre el casco de aluminio y la fijación de acero. Si los elementos de fijación son grandes, pueden ser necesarios varios ánodos galvánicos o incluso un sistema ICCP pequeño.
Referencia: Wikipedia
Ventajas de EA:
- Tensión nominal de hasta 2000V
- Salida de potencia de hasta 30 kW
- Conexión en paralelo de hasta 2MW
Silenciamiento magnético – Desmagnetización
Una embarcación con casco de acero es como un inmenso imán flotante con un gran campo magnético alrededor. Cuando el barco se desplaza por el agua, este campo también se desplaza y se añade o se resta del campo magnético terrestre. Debido a los efectos de distorsión en el campo magnético terrestre, la embarcación puede actuar como un dispositivo de accionamiento de dispositivos con sensibilidad magnética o equipos diseñados para detectar estas distorsiones. El sistema de desmagnetización está instalado a bordo de un barco para reducir el efecto de la embarcación en el campo magnético de la Tierra. Para lograrlo, la modificación en el campo de la Tierra del casco del barco se «cancela» controlando la corriente eléctrica que fluye por las bobinas de desmagnetización enrolladas en ubicaciones específicas del casco. Esto, a cambio, reduce la posibilidad de detección mediante estos dispositivos o equipos de sensibilidad magnética.
Ventajas de EA:
- Tensión nominal de hasta 2000V
- Salida de potencia de hasta 30 kW
- Conexión en paralelo de hasta 2MW
- Densidad de alta potencia
A continuación se representa una técnica común al activar la bobina para compensar los componentes verticales permanentes e inducidos del campo magnético del barco (zona Z). Cuando la embarcación cambia de hemisferio, la polaridad de la corriente de la bobina se debe ajustar dinámicamente.
Referencia: Federation of American Scientist
Minas marinas – Tras la pista de la firma magnética de las embarcaciones
Las minas modernas detectan las interferencias magnéticas de un barco en el campo magnético terrestre: es lo que se conoce como la firma magnética de las embarcaciones. La firma es la influencia principal de los usados para activar una mina o torpedo marino. Si se detecta y se analiza una firma el barco se identifica y la señal magnética se convierte en un activador para la explosión de un torpedo o una mina, además de ofrecer una posición y categorización (principalmente submarina). Para minimizar esta amenaza, el barco cuenta con un sistema de desmagnetización integrado. El sistema de desmagnetización reduce la firma con campo de reacción contraria generado desde un sistema de juego conectado al amplificador de potencia de bobina en bucle.
Referencia: Polyamp: Degaussing Systems
Ventajas de EA:
- Tensión nominal de hasta 2000V
- Salida de potencia de hasta 30 kW
- Conexión en paralelo de hasta 2MW
- Densidad de alta potencia
Submarino electrificado
Las células de combustible marinas de membrana electrolítica de polímero de Siemens son el futuro de la generación de energía eléctrica independiente del aire en submarinos. Dado que las células solo necesitan hidrógeno y oxígeno como combustible los periodos de inmersión se pueden ampliar considerablemente. De esta forma los submarinos equipados con estas células de combustible de baja temperatura son bastante mejores que los submarinos convencionales, que deben subir a la superficie más frecuentemente para recargar sus baterías. Estos nuevos diseños son mucho más eficientes y no emiten ningún tipo de escape. Gracias a la acción de mecanismo electroquímico, que solo genera agua y calor además de electricidad, la célula de combustible de membrana electrolítica de polímero no genera ningún tipo de ruido. Su diseño robusto, no-magnético y de baja firma se creó especialmente para el uso a largo plazo, tiene una vida útil estimada de muchos años y todo ello en un paquete de asistencia de ciclo eficaz y asequible.
Referencia: Siemens
Ventajas de EA:
- Tensión nominal de hasta 2000V
- Salida de potencia de hasta 30 kW
- Conexión en paralelo de hasta 2MW
Marina
La protección catódica marina abarca numerosas áreas, embarcaderos, puertos, estructuras marítimas. La variedad de los distintos tipos de estructura conduce a una variedad de sistemas que facilitan la protección. Se prefiere el uso de ánodos galvánicos pero también suele usarse el ICCP. Debido a la amplia variedad de la arquitectura, composición y geometría estructural, las compañías especializadas suelen requerir diseñar los sistemas de protección catódica específicos de cada estructura. Algunas veces las estructuras marinas requieren una modificación retroactiva para obtener una protección eficaz.
Referencia: Wikipedia
Ventajas de EA:
- Tensión nominal de hasta 2000V
- Salida de potencia de hasta 30 kW
- Conexión en paralelo de hasta 2MW
