Novedades del mundo náutico

Sistemas de Corriente Continua en Barcos Modernos


¿Es Ud. un buen Administrador? Seguramente lo es, con su dinero y su tiempo. En su barco, probablemente esta acostumbrado a administrar también el combustible y el consumo de agua de a bordo, pero, administra usted correctamente la energía eléctrica?

Hoy en día hay equipos que permiten conocer y gestionar los consumos de electricidad de un barco con precisión. Estos aparatos le permiten desde conocer la cantidad de energía de que dispone en forma rápida y sencilla (En horas de uso remanentes, por ejemplo) hasta manejar y distribuir los consumos y las cargas en forma automática y perfectamente controlada.

 

Aprovechando el lanzamiento de la línea Blue Power de Victron en la Argentina revisaremos algunas ideas respecto de la administración de la energía a bordo y conocer las nuevas tecnologías disponibles en el mundo para racionalizar su uso en embarcaciones deportivas modernas.

Es muy común que el propietario y/o responsable de una embarcación deportiva tenga un perfecto conocimiento y control sobre la cantidad de combustible y agua de los que dispone a bordo en cada momento. Por el contrario, seguramente no tenga ni idea de cuanta energía eléctrica tiene acumulada en sus baterías.

En la gran mayoría de los casos esto es lógico ya que todos los barcos poseen algún tipo de medidor de combustible y agua en los tanques. Desde los mas básicos, la clásica manguerita trasparente montada al costado del tanque que permite ver el nivel, hasta medidores con flotantes o ultrasónicos para los mas sofisticados que muestran en sendos “relojitos” el remanente de los tanques al mejor estilo automotor, indicando como mínimo el nivel en “cuartos” o sea 1/4, 1/2, 3/4 o lleno…

Todo propietario de embarcación que se precie de serlo sabe perfectamente cuanto combustible consumen su motores por hora, por milla y a cada régimen de vueltas o diferentes velocidades de crucero. Esto sumado a la información antes mencionada de la cantidad disponible le permite (mediante alguna cuenta sencilla) conocer la autonomía de su embarcación con razonable precisión.

Es casi seguro que este mismo timonel sepa esto aun cuando disponga de sofisticados indicadores digitales como los que traen los motores mas nuevos, que permiten, utilizando complejas normas de transmisión con siglas como NMEA2000, etc. analizar los datos de consumos y predicciones de rango mirando la información repetida hasta en el plasma de 52 pulgadas!

Increíblemente, si a ese mismo propietario se le pregunta acerca de cuanta energía eléctrica tiene disponible en sus baterías, no sepa responderlo con datos ciertos y confiables, a pesar de que hoy en día cualquier barco tiene una enorme cantidad de artefactos eléctricos a bordo que son los que le brindan confort y que requieren de esa energía para poder funcionar. El solo hecho de que alguno de estos equipos deje de funcionar, por falta de energía puede transformar un paseo agradable en una pesadilla o por lo menos en una seguidilla de recriminaciones de la conyugue y/o invitada de turno mas una segura amenaza de no volver a subirse al barco nunca jamás!!!

Dicen que es mucho mas difícil corregir un concepto mal aprendido que incorporar uno nuevo y muchos navegantes “arrastran” errores de concepto que complican aún mas la “situación energética”, como por ejemplo utilizar el voltímetro como guía de capacidad de energía disponible creyendo que si este indica, por ejemplo mas de 12.5 volts, hay energía disponible en las baterías…

Esto es incorrecto (punto!)

Hoy hay aparatos que permiten monitorear con gran precisión el estado de las baterías y la energía que acumulan, reciben y pueden entregar desde un display digital (ver detalle) pero para entender como funcionan quizás sea útil repasar el tema de como se maneja la energía eléctrica a bordo, utilizando la analogía con la utilización del agua:

Las baterías de un barco (o el banco de baterías) son análogas a un tanque de agua.

Estas poseen una capacidad que podríamos medir (para el ejemplo) en “Litros de energía”

Lo que intentamos conocer es cuantos “litros” de energía tenemos en cada momento, cuantos podemos tener almacenados y cuanta autonomía tenemos, pudiendo medir cuando estamos gastamos y/o como lo podemos volver a llenar para recuperar lo que gastamos, además de conocer cuanto tiempo de uso nos queda si seguimos gastando el contenido a cierto ritmo.

Siguiendo con la analogía, el Voltímetro no es útil para medir la cantidad de energía disponible, salvo si uno lo mirara luego de varias horas de estar las baterías sin recibir carga, ya que mientras haya un cargador conectado, el voltímetro mide un voltaje “mentiroso” porque toma los 13 volts y pico que esta enviando el cargador…

 

El Amperímetro nos indica el caudal o cantidad de “litros” que circulan por la cañería (los cables). Utilizando un Medidor de Estado como el BMV-600 estaríamos disponiendo de dos amperímetros combinados, uno que mide la cantidad de energía que sale de las baterías y uno que mide la energía que circula hacia las mismas, cuando utilizamos un cargador de baterías. En el apartado que describe su funcionamiento con mas detalle veremos que además este “hace la cuenta” sumando y restando ambos datos para tener una dimensión exacta del flujo de corriente desde (consumo) y hacia (carga) las baterías.

Volviendo al tema que motivo  esta nota, que es la administración de la energía en un barco moderno, veamos un diagrama de una instalación eléctrica actual y analicemos cada equipo que la compone y cuales son las prestaciones que nos permiten obtener en cuanto a energía eléctrica se refiere.

VICTRON MULTIPLUS INVERTER/CHARGER :

El nombre Multiplus surge por la funciones que realiza: Es un inversor de onda sinusoidal pura (produce 220 VCA a partir de 12 o 24 Voltios entregados por las baterías) . Es un sofisticado cargador de baterías  con cuatro etapas comandadas por un poderoso microprocesador y finalmente una ininterrumpida llave de transferencia (UPS) que se acciona en menos de 20 milisegundos permitiendo que hasta las computadores no se interrumpan.

Estos MULTIPLUS pueden asistir la fuente de 220V de corriente (toma de tierra o generador) para picos de arranque (ej. Equipos de Aire acondicionado) haciendo que durante estos picos el inversor se ponga en paralelo con la fuente de 220V agregando energía que toma de las baterías para agregar potencia y permitir en el ejemplo estos arranques. Esta función se denomina POWER ASSIST.

Para poder realizar esta función, al encender el equipo, este sincroniza la frecuencia de onda que produce con la de la fuente de 220V (Aquí en Argentina debieran ser 50 Hz)

VICTRON DC-DC CONVERTER: Un barco moderno de mas de 12 o 13 metros de eslora probablemente utilice una instalación de corriente continua de 24 Voltios con grandes beneficios, pero sigue necesitando una fuente de 12 voltios para ciertos equipos como VHFs, instrumental o iluminación. Para esto puede tener un banco de baterías separado, con baterías dedicadas, cargadores y/o alternadores adicionales agregando complejidad y duplicidad de sistemas ya que algunos equipos electrónicos modernos no pueden compartir el banco de baterías con otros con altos picos de consumo ya que se “cuelgan” al bajar la tensión o simplemente  colocar un DC-DC converter que le permite obtener 12 voltios de corriente regulada directo de las baterías de 24 voltios con toda facilidad. Es como tener un banco de baterías de 12 voltios virtual!

VICTRON CYRIX BATTERY COMBINER: Conecta las baterías o bancos de baterías en paralelo permitiendo su carga simultanea (sensando cuando existe una tensión de entrada predeterminada) y las desconecta cuando no registra la entrada de tensión aislando, por ejemplo, las baterías de servicio de las de arranque para que estas queden cargadas. Al ser electrónico, no produce una caída de tensión apreciable en la línea de corriente continua.

VICTRON CENTAUR BATTERY CHARGER:

Cargador de baterías de etapas múltiples con tres salidas independientes y aislados. Estos cargadores merecerían una nota aparte por su versatilidad. Cada salida puede entregar hasta el 100% de la capacidad al banco de baterías que este mas descargado. Los modelos cubren un rango que va desde 20 hasta 200 Amperes de carga, en 12 o 24 voltios y con tres etapas de carga diferenciadas.

 

¿Cual es el futuro de estos sistemas?

Hoy en día todos los equipos tienden a estar interconectados y compartir información entre si. Victron lidera en este campo con su sistema VE NET.

VE NET: (VICTRON ENERGY NETWORK)  y VE NET BLUE POWER PANEL

VE NET es un protocolo de comunicación digital, el cual permite enviar y recibir todo tipo de información a través de un solo cable.  Mediante este protocolo es posible leer , controlar y centralizar en un solo panel  toda la información mas vital  e incluso transmitirla vía mensaje de texto o internet a lugares remotos.

De esta forma uno puede programar los equipos de manera tal que si el barco quedo enchufado en una marina y la corriente se interrumpe , o bien el equipo nos avisa o sino por ejemplo enciende el generador y carga las baterías en forma automática. Sin nadie a bordo.

Por otro lado Victron Energy en conjunto con ED&D TECHNOLOGIES (líder mundial en desarrollo de sistemas de comunicación multiplexados  E-PLEX ) han desarrollado un protocolo de conversión de VE NET Bus  a E-Plex permitiendo una comunicación directa con todos los equipos que utilizan este standard. Para mayor información acerca de los protocolos E_PLEX consulte a www.edd-tech.com

 

¿Como funciona un Monitor de estado de Baterías?

Siguiendo con el tema de la Administración de la energía, sabemos que, para administrar una economía (Cualquiera, puede ser la de su casa..) hace falta saber:

Cuanto tengo, Cuanto gasto y Cuanto gano.

Algo similar pasa con las baterías.

Tengo Amperes/hora de reserva por lo que necesito una amperímetro que mida cuanto gasto y cuanto gano, en cuanto tiempo!

Siguiendo con las analogías, en este caso aeronáutica, un Monitor de estado de baterías como el BMV-600 seria la suma de un altímetro (que nos indica a que altura estamos o en nuestro caso cuanta energía tenemos) mas un variómetro que mide la velocidad vertical, o sea a cuantos pies por minuto estamos ascendiendo o descendiendo (Llevado a nuestro ejemplo, a que velocidad estamos descargando o cargando las baterías) brindando luego la proyección de cuanto tiempo nos resta para estrellarnos contra el suelo (O quedarnos sin batería!)

Hablando nuevamente en términos “Administrativos”, LA Pregunta seria: ¿Llego a fin de mes?… En el caso de un barco: ¿Si me quedo fondeado toda la noche con la luz de tope y el calefactor encendido, además de usar el inodoro dos veces y ver un par de horas de tele, tendremos batería para “tirar” hasta la mañana cuando podamos encender el motor o el grupo para cargarlas?

Mirar el voltímetro nos daría una falsa idea de que si. pero si uno se pudiera quedar mirándolo vería que en poco tiempo el voltaje empieza a bajar rápidamente y el valor indicado ya no es útil para eso. El BMV-600 nos permite saber con precisión las horas de batería que nos quedan al consumo actual, y si, por ejemplo, ese numero nos indicara que tuviéramos que levantarnos a las 4 de la mañana para prender el motor porque nos quedaríamos sin batería, también nos permite ver que pasa reduciendo los consumos (apagando algunos artefactos) hasta que confirmemos que la energía nos permita “dormir un rato mas”.

El BMV-600 nos brinda muchísima información que nos permitirá manejarnos con total confianza en la cantidad de energía de que disponemos para nuestros consumos.

Podemos separar esta información en dos grandes tipos: Seguimiento e histórico

Menú de Seguimiento:

Tensión de la Batería de consumo: que nos permite evaluar aproximadamente el estado de carga de la batería, sabiendo que una batería de 12V se considera vacía cuando no puede mantener una tensión de 10,5V en condiciones de carga.

Tensión de la batería de arranque: Útil para evaluar aproximadamente el estado de carga de la batería de arranque.

Corriente: Representa la corriente real que entra o sale de la batería, tanto por consumos (negativos) o carga (positiva)

Energía consumida: Cantidad de Ah consumidos de la bateria. Mostrando un valor de 0,0Ah indica una batería completamente cargada. Si se consumiera una corriente de 12A durante 3 horas el display indicaría -36Ah.

Estado de carga: La mejor manera de controlar el estado real de la batería. Esta lectura representa la cantidad de energía que queda actualmente en la batería. Una batería completamente cargada se indicara como al 100% y una completamente descargada como 0%

Tiempo restante: El tiempo que tardara la batería en descargarse, al consumo actual, antes de necesitar recargarse.

Este instrumento posee también un segundo menú histórico donde puede mostrar: la magnitud de la descarga mas profunda, la de la ultima descarga y el promedio de las descargas, cantidad de ciclos de carga, parciales y completas, los totales acumulados de Ah consumidos de la batería, las tensiones máximas y mínimas, los días transcurridos desde la ultima carga completa y mas!

 

Algunos conceptos importantes sobre baterías y su administración (Que no son novedosos, pero tampoco ampliamente conocidos por todos).

Es  muy probable que tengamos muchos conceptos mal aprendidos, lo que significa que muchas verdades no lo son, y el desconocimiento en la materia es mas que sorprendente.

A continuación revisemos un poco esto:

* El viejo y redimido adagio creado por el BATTERY COUNCIL INTERNATIONAL (Asociación Americana de fabricante de baterías ) dice “BATTERIES NEVER DIE , THEY ARE KILLED ”  (las baterías no mueren , son asesinadas)

* Lo importante para entender de baterías es analizarlas por su aplicación y no por su construcción (Tipo de materiales utilizados en las mismas). Esto nos confunde agregando demasiadas variables que no hacen al problema de la gestión de la energía de a bordo. Lo primero significa que hay dos tipos de baterías muy diferenciadas : baterías de arranque y las baterías de ciclo profundo. Estas ultimas son las que debemos usar en nuestros bancos de servicio. Se diferencian en su aspecto porque generalmente son mas altas que las de arranque.

* Es más fácil arruinar una batería por falta de carga que por exceso de la misma.

* Las baterías mas recomendadas para uso marino son los acumuladores de plomo acido. Estas baterías envejecen prematuramente si no las cargamos adecuadamente. Esto es mucho mas critico aún en las baterías de arranque, por lo que siempre debemos dejarlas cargadas.En términos generales se puede decir que una batería de arranque que queda descargada por varias horas pierde en cada ocasión un 10 % de su capacidad. Por esto como regla general podemos decir cinco descargas profundas durante una semana nos matan una batería para siempre.

* Confundimos autodescarga con  incapacidad de mantener carga . La autodescarga en una batería de arranque en buen estado es de aprox.  3 % mensual . Es muy común llegar a una marina y encontrarse con un propietario buscando alguien que le preste un cargador porque como hace un tiempo que no prendía el motor las baterías se descargaron. Ahora bien si consideramos que una batería de arranque, en buen estado, al 70  % de su capacidad debe poder arrancar su motor, cuantos meses transcurrieron para que la misma este descargada ?. Cuando se llega a esta situación , la recomendación es cambiar la batería y esto debe ser considerado como un síntoma de que la misma esta deteriorada. En la analogía con el agua, una batería deteriorada es como un tanque pinchado. En poco tiempo el tanque se vacía solo.

 

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