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INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN UN BUQUE

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Academic year: 2022

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INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN UN BUQUE

RESUMEN DEL TFT

ALUMNO: DAVID ENDRINO SÁNCHEZ

TUTOR: EUGENIO CRUZ ÁLAMO

TITULACIÓN: INGENIERÍA EN TECNOLOGÍA NAVAL

MENCIÓN: PROPULSIÓN Y SERVICIOS DEL BUQUE

CURSO ACADÉMICO: 2014/15

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1. Introducción

El tema del que va a tratar el presente trabajo va relacionado con los cálculos necesarios para el diseño y dimensionamiento de la planta eléctrica de un buque en concreto.

El presente trabajo de fin de grado no tiene la intención de ser un proyecto real de una nueva construcción de la planta eléctrica del buque, o una sustitución de la planta que este ya posee. La finalidad de este trabajo es mostrar al lector una idea general de los cálculos necesarios para el dimensionamiento de la misma, y una visión técnica de diferentes consumidores que se pueden llevar a bordo de un buque, atendiendo al consumo que tienen los mismos, y la influencia de estos en la plata eléctrica del buque.

Para la realización del trabajo, se ha hecho especial hincapié en las normas de obligado cumplimiento para este tipo de proyectos, y se ha atendido a las exigencias estipuladas por la sociedad de clasificación por la cual se clasificará el buque en cuestión. Las normas más importantes a las que se ha hecho referencia son las normas UNE, SOLAS, Bureau Veritas y Reglamento internacional para prevenir los abordajes.

2. Buque

El buque del que se va a realizar el cálculo de la planta eléctrica va a ser un buque de tipo remolcador, el cual es un tipo de buque destinado al apoyo y asistencia a otros buques de grandes dimensiones, en su proceso de entrar y salida del puerto. Este trabajo se realiza con el fin de evitar posibles daños en los diferentes buques que se encuentran amarrados en el puerto, o daños en las propias instalaciones del puerto en cuestión.

Existen diversos tipos de remolcadores, entre los que destacan remolcadores de puerto, remolcadores de puerto y altura, y remolcadores de altura y salvamento. Cada cual tiene su propia función dentro del puerto, aunque no están limitados a esta acción, sino que pueden realizar diferentes tareas en función de la gravedad y la necesidad de apoyo.

Este tipo de buque tiene diversas formas de actuación para realizar sus tareas dentro del puerto, entre las que se encuentran remolcador trabajando en flecha o sobre cabo, remolcador apoyadas en proa y remolcador abarloado. Todas estas formas de actuación tienen fin de la asistencia a las maniobras de grandes buques, y se utilizará un tipo de actuación de remolque en función, sobre todo, del espacio que se tenga para realizar esta acción.

El buque del que se va a realizar dicho cálculo posee unas características técnicas que se detallan a continuación:

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 TIPOS DE BUQUE: Buque remolcador de puerto

 ESLORA TOTAL: 23,8 metros

 MANGA TOTAL: 11 metros

 DESPLAZAMIENTO: 237tn

 CALADO MÁXIMO AL DISCO: 4.80 metros

 REGLAMENTOS Y LIMITACIONES: BUREAU VERITAS, SERVIMAR y SOLAS.

 VELOCIDAD MÁXIMA: 12 nudos

Este buque se clasificará por la Sociedad de Clasificación BUREAU VERITAS, con la asignación de clase: AUT-UMS, MACH, HULL.

3. Planta eléctrica

La planta eléctrica en un buque tiene la misión de suministrar energía eléctrica a todos los consumidores que se lleven a bordo, incluyendo diferentes bombas auxiliares para los motores de propulsión, bombas de achique y lastre, y consumidores importantes para la vida a bordo, como son equipos de cocina, de aseo o de comunicaciones.

La norma exige que la planta eléctrica que se instale a bordo del buque deba ser tal, que pueda suministrar corriente eléctrica a todos los consumidores eléctricos a bordo para mantener el buque en condiciones normales de funcionamiento, y en condiciones de habitabilidad para preservar la carga.

Ese suministro se realiza a través de un grupo electrógeno, el cual se trata de un motor de combustión interna al cual se acopla un alternador, convirtiendo la energía mecánica obtenida por el motor de combustión, en energía eléctrica a través del alternador.

Esta energía es canalizada a diferentes cuadros, y posteriormente a los consumidores a través de una serie de conductores colocados de forma estratégica a lo largo de todo el buque.

La norma exige que el numero n de grupos electrógenos instalados a bordo debe ser tal que, alimentando el sistema con n-1grupos, sea capaz de suministrar corriente suficiente a todo el buque. Para el presente trabajo se ha obtenido como resultado la necesidad de instalar dos grupos electrógenos de las mismas características técnicas. Estos poseen una potencia de 328kW cada uno, y pueden suministrar la totalidad de la corriente requerida por el buque por separado.

Se ha decidido que el alternador suministre corriente alterna a una tensión fija de 400V, con una frecuencia de 50Hz, debido sobre todo a la compatibilidad de estas características con las encontradas en los diferentes puertos de Europa.

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Las características técnicas del grupo electrógeno seleccionado se detallan en la siguiente tabla:

MARCA LEROY SOMER

MODELO 47.2 S4

POTENCIA APARENTE (kVA) 410 POTENCIA TOTAL (kW) 328

r.p.m. 1500

TENSION 400V/50Hz

PROTECCION IP23

4. Conductores

Para distribuir la corriente eléctrica a lo largo de todo el buque, es necesario realizarlo a través de una serie de conductores o cables, situados en distintos puntos del buque. Estos son los que alimentaran los distintos equipos que se llevaran a bordo del mismo.

Para determinar el tipo de conductor que se debe utilizar en cada caso, y la sección nominal del mismo, se debe atender a una serie de fórmulas contenidas y desarrolladas en el trabajo. Debemos estimar la sección de los conductores en función de la intensidad de circulará por el mismo en cada consumidor, obtenida a través de la potencia consumida. La obtención de una sección correcta se realiza a través de unos máximos establecidos por la norma UNE, y tabulados por la misma en función del temperatura ambiente en la que se estima que se encontrará el local en cuestión. Para este trabajo se ha seleccionado un conductor cobre, con un aislante de etileno-propileno, el cual soporta una temperatura máxima de 85º.

Adamas del cálculo de la sección del conductor, también se debe tener en cuenta la caída de tensión debida a la resistividad de los materiales que forman el conductor. En este trabajo se incluyen las fórmulas para calcular este dato, así como los máximos estipulados por la norma UNE.

El trabajo incluye una serie de tablas donde se calcula cada uno de los conductores que se instalarán para alimentar a todos los consumidores que se encuentran a bordo del buque.

5. Cortocircuitos

En toda instalación eléctrica existe la posibilidad de fallos en los mismos, y como consecuencia la producción de cortocircuitos. Estos se definen como un fallo en un aparato o línea eléctrica, el cual genera una unas intensidades muy elevadas durante periodos de tiempo muy cortos, del orden de un segundo. Estas subidas de intensidad generan un calentamiento adiabático del conductor que puede

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dañar el aislamiento y, por consiguiente, causar daños mayores a los consumidores, o al buque completo a causa de un incendio.

Estos posibles fallos se han tenido en cuenta en el trabajo, y se ha calculado cada uno de los posibles cortocircuitos que se pueden producir en los distintos puntos del buque, ya sea en los mismos consumidores, como en los propios bornes de los generadores.

Este cálculo se ha realizado con el fin de realizar una buena protección de los aparatos, y que estos actúen de forma rápida y segura, evitando así daños en los equipos o en las personas.

En este trabajo se incluye una serie de tablas conde se calcula el cortocircuito máximo y mínimo en cada uno de los consumidores teniendo en cuenta el conductor a través del cual se alimentan.

6. Protecciones

El tema de las protecciones se rige muy escrupulosamente por las normas UNE correspondientes.

Como se ha comentado en el punto anterior, la protección de los consumidores a bordo, y del propio buque es fundamental para garantizar la seguridad a bordo. Por ello, se han tomado una serie de medidas y protecciones para evitar estos daños de manera eficiente.

Se ha dividido las protecciones en dos grupos diferenciados, entre los que se encuentran protecciones contra contacto directo y protecciones contra contacto indirecto.

En el primer grupo encontramos las protecciones que se han tenido en cuenta para evitar contactos directos con partes activas de la instalación, como pueden ser cables u otros elementos por los que se circule corriente eléctrica. Algunas de las medidas para este tipo de protección será utilizar conductores con aislamiento, las partes activas deben estar colocadas en el interior de un envolvente, o detrás de barreras que posean como mínimo un grado de protección IP 2x ó IPxxB, o poniendo fuera del alcance las personas aquellos elementos propensos a provocar accidentes por contacto.

En el segundo grupo encontramos las protecciones tenidas en cuenta para proteger la instalación de posibles choques eléctricos. Esto se realiza mediante el corte automático de la alimentación después de la aparición de un fallo a través de interruptores magnetotérmicos, con el fin de impedir que un aumento de tensión lo suficientemente alto, se prolongue por un tiempo elevado, de tal forma que pueda producirse un riesgo para la seguridad del buque y sus tripulantes.

En este buque se utilizará un esquema de instalación IT con neutro asilado, debido a la necesidad a bordo de una alimentación de forma continuada, a pesar de una pérdida de aislamiento en el sistema. El buque contará con controladores permanentes de aislamiento, con el fin de avisar

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mediante señales acústicas de la pérdida de asilamiento en el sistema, pero sin llegar a cortar el suministro eléctrico de los consumidores.

En el trabajo se adjuntan una serie de tablas donde se describe el tipo de magnetotérmicos usado en cada caso, y la capacidad de corte que posee cada uno de ellos, siguiendo las reglas descritas en el mismo.

7. Fuente de emergencia

La sociedad de clasificación por la que se clasificará el buque, Bureau Veritas, establece unos servicios mínimos, los cuales deben seguir alimentados cuando se produzca un problema en la planta eléctrica principal del buque. Esa normativa también establece el tiempo mínimo durante el cual los consumidores descritos deben estar alimentados, con el fin de tener tiempo suficiente para reparar la avería, o evacuar el buque en caso de una emergencia grave.

Entre estos servicios se encuentran los servicios de comunicación y la iluminación de emergencia del buque entre otros. En este trabajo se decidido alimentar estos elementos a través de una serie de baterías, calculadas expresamente para los consumidores que se van a alimentar.

Se ha determinado instalar dos grupos de baterías para alimentar diferentes servicios por separados, los cuales distinguimos en iluminación de emergencia y servicios de iluminación, y servicios de comunicación, detección de incendios y alarmas.

Estas baterías entraran en funcionamiento de forma automática cuando el sistema detecte la falta de corriente eléctrica en la instalación, pasando a alimentar los consumidores a través de estos.

Estos consumidores se alimentarán a través de unas fuentes de alimentación que convierten 400V de corriente alterna en 12V de corriente continua, y las baterías serán cargadas mediante cargadores individuales.

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