Variadores de frecuencia para sistemas de propulsión marina

Muchos buques de largo recorrido siguen operando con propulsión directa diésel y sin ningún sistema de propulsión eléctrica. Estas embarcaciones pueden mejorar la eficiencia y optimizar la potencia de carga y las emisiones del motor principal añadiendo un motor/generador de eje entre la hélice y el motor principal. Esta solución, denominada Power Take Out / Power Take In (PTO/PTI), consiste en un complemento eléctrico que aumenta la eficiencia de los buques e incluso los prepara para la hibridación. En las embarcaciones híbridas, un motor/generador de eje con tecnología de variador de frecuencia facilita el control óptimo de la maquinaria de propulsión a varias velocidades, lo que supone un ahorro de energía.

Los variadores de frecuencia desempeñan un papel clave en la hibridación y en la integración y ofrecen respuestas para las industrias marina y offshore, que buscan formas de reducir su consumo de gasóleo y minimizar las emisiones. Ya se está avanzando hacia el uso de combustibles más limpios como el gas natural licuado (GNL). En el futuro, se tenderá al uso de buques totalmente eléctricos. Mientras tanto, los astilleros y los armadores están invirtiendo cada vez más en sistemas híbridos marinos, para aumentar la flexibilidad en el diseño y la instalación, optimizar el rendimiento operativo y minimizar el impacto medioambiental. Muchos tipos de embarcaciones, desde pequeños transbordadores hasta enormes portaaviones, pueden utilizar la tecnología de hibridación para obtener un rendimiento más eficiente y limpio. 

Las ventajas son auténticos motores económicos:

• Rendimiento mejorado de los buques.
• Menor nivel de emisiones.
• Costos operativos más bajos, gracias al menor consumo de combustible.
• Menores costos de mantenimiento ligados al uso de motores diésel.
• Reducción de los niveles de ruido.
• Mejora de la eficiencia a largo plazo del sistema de suministro energético.

La hibridación utiliza variadores de frecuencia en forma de conversión energética y tecnología de convertidores en red. Los variadores VACON^® se colocan cuando se utiliza producción de energía híbrida con generadores y se utilizan cargas híbridas, por ejemplo, en la propulsión y las grúas.

Los buques híbridos funcionan con dos o más fuentes de energía: Los motores y generadores principales se suelen combinar con el almacenamiento de energía incorporado en forma de baterías o supercondensadores. La intención es, en primer lugar, obtener una producción energética híbrida para facilitar la optimización del motor principal y, en segundo lugar, hibridar toda la maquinaria que consume energía para optimizar su funcionamiento.

La industria marina y offshore reconoce el potencial de la energía híbrida y los sistemas de propulsión innovadores. Reducen las emisiones y mejoran el consumo de combustible, a la vez que amplían los intervalos de mantenimiento y la vida útil del motor. Gracias a las soluciones híbridas, incluso es posible reducir el tamaño del motor, con el consiguiente ahorro en costos de inversión y espacio a bordo.

En la producción de energía, la flexibilidad se presenta en forma de «tiempo». El almacenamiento de la energía libera tiempo para que la generación reaccione de forma óptima a los cambios en las condiciones de carga. En el lado de la carga, el comportamiento no depende de la generación y es una constante del «tiempo».

La realimentación comprobada y los objetivos de diseño de los buques híbridos operativos han demostrado que el uso de soluciones energéticas de fuentes múltiples para dar suministro a las embarcaciones puede reducir el consumo de combustible en un 20-30 %. Podrás elegir entre detener un motor diésel y funcionar con la batería o un generador más pequeño, o desconectar la batería o generador y volver a arrancar el motor.

En el caso de las embarcaciones especiales, como por ejemplo remolcadores y buques de apoyo, pasan gran parte de su tiempo de servicio al ralentí, con los motores principales en marcha y listos para entrar en acción, pero en realidad no se utiliza la energía para fines de propulsión. Con las soluciones híbridas, las baterías y los generadores diésel más pequeños se podrán utilizar para proporcionar energía al buque cuando esté al ralentí, en modo de espera, mientras realiza maniobras en puerto o en tránsito en distancias cortas. Puede aplicarse un proceso similar con respecto a los transbordadores que funcionan con arranque/parada y en rutas regulares. En cuanto al posicionamiento dinámico, las baterías pueden utilizarse para proporcionar la energía de propulsión hasta que el motor principal adicional se ponga en marcha y acelere, a fin de proporcionar energía de propulsión a largo plazo.

Lo que le pides a un propulsor es un manejo preciso en cualquier mar y eso es lo que ofrecen las unidades Danfoss, con sus altas capacidades de par y un rendimiento rápido y preciso.

Las hélices de velocidad variable y de paso fijo controladas mediante un convertidor Danfoss suelen ser un 20-30 % más eficientes energéticamente que las hélices de paso variable de velocidad fija (que desperdician aproximadamente el 20 % de la energía con empuje cero).

Las hélices de velocidad variable controladas por frecuencia consumen un 50 % menos de energía que las hélices hidráulicas de velocidad variable. La necesidad de una función especial de precalentamiento del motor elimina la presencia de un calentador anticondensación.

Los propulsores acimutales de dirección eléctrica ofrecen un control más preciso y responden más rápidamente que los sistemas de dirección hidráulica. Siempre están en uso un mínimo de dos motores y convertidores en paralelo. Si se detiene una de las combinaciones, el sistema de dirección seguirá funcionando.

Con el control de velocidad variable, puede lograrse un posicionamiento preciso del timón, lo que permite un sistema de control analógico preciso. En los mecanismos de dirección de paletas giratorias con bombas hidráulicas reversibles, utilice un variador VLT^® o VACON^® para cambiar la velocidad y la dirección, de forma que ahorrará energía al funcionar solo cuando el barco cambie de rumbo.