TEMA 7 Motor Auxiliar y Planta Eléctrica

8/18/2019 TEMA 7 Motor Auxiliar y Planta Eléctrica

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Mantemento eléctrico 2016

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Tema 7. Motor auxiliar y planta eléctrica.

Contenidos

6.1. Introducción ...................................................................................................................... 2

6.2. Componentes. ................................................................................................................... 2

6.3. Descripción de componentes. ........................................................................................... 8

6.4. Motores auxiliares. Parámetros. ..................................................................................... 14


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6.1. Introducción

La planta eléctrica está compuesta por todos los aparatos que generan y reparten la

energía eléctrica en el barco. Con esta energía conseguimos tener aparatos para:

- Realizar nuestra vida diaria (cocina, televisión, ordenadores, calefacción, aire

acondicionado, etc.)

- La productividad del barco (grúas, maquinillas del barco, tambor de equipo de pesca,

túneles de congelación, etc.).

- Suministrar servicios a los motores principales (bombas, depuradoras, generadores de

agua, caldera, compresores de aire, etc.).

-

El sistema de contraincedios del buque.

-

Operatividad del buque (aparatos de navegación, luces de navegación, bombas de

sentinas, ventiladores, etc.)

6.2. Componentes.

a. Motores auxiliares.

Los motores auxiliares son un conjunto de un motor de combustión interna con un

alternador.


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b. Cuadros de distribución.

Son los cuadros que permiten el reparto de energía eléctrica a través del barco

desde su generación.

c.

Elementos de protección de generadores y consumidores.

Los generadores deben ser protegidos contra los cortocircuitos y las sobrecargas

por interruptores automáticos multipolares. En particular, la protección contra las

sobrecargas debe estar adaptada a la capacidad térmica del generador y satisfacer

como mínimo los siguientes requisitos:

1. Para las sobrecargas inferiores al 10%, se podrá instalar una señal sonora de

alarma mandada por un relé regulado como máximo a 1,1 veces la corriente

asignada del generador y con un tiempo de retardo que no exceda 15min.

2. Se puede prever una temporización superior a 15 min si las condiciones de

explotación lo exigen y si las características del generador lo permiten.

3.

Para las sobrecargas comprendidas entre el 10% y el 50%, la temporización

debe ser regulada a 2 min como máximo para una corriente igual como

máximo a 1,5 veces la corriente asignada del generador. Sin embargo, el

valor del 50% y la temporización de 2 min podrán ser aumentadas si las

condiciones de explotación lo exigen y si la construcción del generador lo

permite.

4. Para las sobrecargas superiores al 50%, el disparo instantáneo debe estar

coordinado con la protección selectiva de la instalación. Con el fin de

proteger los generadores, se intercalan en el circuito una serie de

dispositivos, generalmente electrónicos, cuyas funciones son las de vigilancia,

disparo de alarmas o incluso la desconexión del grupo.

d.

Red de distribución.Existen dos formas diferentes de conectar los devanados de un generador, en

estrella y en triángulo. El primero nos permite distribuir la corriente utilizando

cuatro conductores (L1, L2, L3 y neutro), mientras que el segundo sólo con tres

conductores es el que utilizamos. Por otra parte, según el tipo de conexión del

neutro, se obtienen tres tipos o sistemas de distribución:

- Neutro aislado (flotante).

- Conexión real del neutro a tierra.

- Conexión del neutro a tierra limitada


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El sistema utilizado en las redes de baja tensión en tierra es el segundo de tal

forma que los consumidores 380 V se conectan entre fases y los de 220 V

entre una fase y neutro. Sin embargo, a bordo, el sistema más utilizado, salvo

para redes de alta tensión, es el sistema de neutro aislado.

e. Generador de emergencia.

Un generador de emergencia puede ser un grupo de motor diesel acoplado a

un alternador o también puede ser un conjunto de baterías. Siempre estarán

instalados fuera del local en dónde se genere principalmente la energía.

La misión de la planta de emergencia es suministrar la energía eléctrica

necesaria para alimentar todos los servicios que sean esenciales para la

seguridad en caso de fallo de la fuente principal de potencia eléctrica. Estos

consumidores de emergencia deben funcionar en la situación de emergencia.

Todos los servicios de emergencia deben poder alimentarse desde la planta

principal, y en caso de fallo, desde la de emergencia, también denominada de

socorro. La fuente de potencia eléctrica de emergencia será independiente de

la fuente principal de potencia.

Según SOLAS la capacidad de estos grupos electrógenos será tal que aunque

uno cualquiera de ellos se pare sea posible alimentar los servicios necesarios

para lograr condiciones operacionales normales de propulsión y seguridad.

El funcionamiento en paralelo del generador de emergencia con el o los

principales, no es posible; es más, una precaución de vital importancia que

debe tenerse en cuenta es disponer un enclavamiento bien de tipo mecánico,

bien eléctrico, entre los interruptores o contactores con los cuales se realiza la

conmutación para que en ningún caso el generador de emergencia pueda

quedar acoplado a la red al mismo tiempo que un generador principal.

f.

Consumidores.i. Consumidores a 380V.

Transformador, inversor, bombas (contraincendios, lastre, sentinas,

combustible, agua, depuradoras), puertas estancas, ventiladores, luces

de navegación, compresores, servo, molinete.

ii. Consumidores a 220V.

Alumbrado exterior, alumbrado de emergencia, enchufes de

camarotes, televisión, radio, radar, consola de control.

g. Alternador de cola o PTO (Power Take Off).


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Es un elemento que produce energía eléctrica debido al giro de motor propulsor.


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h. Transformadores.

Un transformador (convertidor) es una máquina eléctrica estática capaz de

convertir una corriente alterna de alta tensión y débil intensidad en otra de baja

tensión y gran intensidad, o viceversa.

Este elemento eléctrico se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética,

ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario,

debido a la variación de la intensidad y sentido de la corriente alterna, se produce

la inducción de un flujo magnético variable en el núcleo de hierro.

Este flujo originará por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza

electromotriz en el devanado secundario. La tensión en el devanado secundario

dependerá directamente del número de espiras que tengan los devanados y de la

tensión del devanado primario.

La transformación de 380 a 220 V/50Hz se realiza mediante transformadores detensión, al no disponer la instalación eléctrica de la fase neutra con cuatro


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conductores. Respecto a la corriente continua de 24 V., para la alimentación de los

consumidores mencionados anteriormente, se obtendrá partir de baterías de

acumuladores, que se cargarán desde la red de 380 V mediante un rectificador.

Los transformadores utilizados a bordo suelen ser refrigerados por aire. Para ello

la cubierta que los protege se construye con unas aberturas, con el fin de que el

aire pueda circular por el núcleo y los devanados, bien de forma natural o bien

utilizando ventiladores. Suelen estar instalados en las proximidades del cuadro

eléctrico principal aunque también suelen montarse dentro del propio cuadro, en

cuyo caso, no es necesario que estén dotados de cubierta alguna.

6.3.

Descripción de componentes.

a. Alternador

Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía

eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un

campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende

del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador es un generador de corriente alterna que funciona cambiando

constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía. En España se

utilizan alternadores con una frecuencia de 50 Hz, es decir, que cambia su polaridad 50

veces por segundo.


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Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor (no confundir con inductor

o bobina, pues en la figura las bobinas actúan como inducido), que es el que crea el campo

magnético y el inducido que es el conductor atravesado por las líneas de fuerza de dicho

campo magnético.

https://www.youtube.com/watch?v=d_aTC0iKO68

Disposición de elementos en un alternador simple de excitación permanente con dos pares

de polos

Inductor

El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del

alternador, que recibe la fuerza mecánica de rotación.

Inducido

El inducido o estator es donde se encuentran unos cuantos pares de polos distribuidos de

modo alterno y, en este caso, formados por un bobinado en torno a un núcleo de material

ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce.

La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga

variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en

él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.

b.

Cuadros de distribución

https://www.youtube.com/watch?v=d_aTC0iKO68https://www.youtube.com/watch?v=d_aTC0iKO68https://www.youtube.com/watch?v=d_aTC0iKO68


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Los cuadros eléctricos es aquél armario o caja que en su interior aloja equipos de control.

A bordo se distinguen diferentes tipos de cuadros eléctricos según el cometido que tenga:

Cuadro principal.

Cuadro de maniobra.

Cuadro de emergencia.

La conexión de los cuadros anteriormente citados puede ser muy parecida al siguiente

esquema:

Los cuadros principales son los que reciben la corriente producida por los

alternadores y son los encargados de realizar la distribución a los servicios del buque.

Desde ellos se realizan el acople de los alternadores. Dentro de los cuadros principales los

siguientes dispositivos:

Los necesarios para el acoplamiento de los alternadores.

Elementos de protección de los alternadores.

Elementos de medición eléctrica (frecuencia, voltaje, intensidad o potencia) para

controlar la correcta generación eléctrica.


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En la siguiente imagen podemos ver un cuadro principal de un barco pequeño.


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El esquema eléctrico de conexión de un frecuencímetro para el acoplamiento de

alternadores puede ser el siguiente:

De entre muchos elementos de protección, que tiene que tener el cuadro principal,

podemos citar:

Protección contra sobrecarga al desconectar el alternador.

Protección de inversión de corriente (cuando el motor consume energía en vez de

generarla).


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c. Cuadro distribución corriente.

Los cuadros de distribución son los encargados de distribuir corriente al resto de

los consumidores a bordo, serán de tipo metálico, de chapa de acero pintada,

estando, tanto las paredes como las puertas, conectadas a tierra eficazmente, con

objeto de que actúen como pantalla ante las radiaciones electromagnéticas. El

conjunto ha de ser de “frente muerto”, es decir que ninguno de los elementos a

los que pueda tocar el operador deben estar bajo tensión. En el frente se situarán

los elementos de interfase "hombre-máquina" como lámparas, interruptores,

pulsadores, instrumentos de medida. En el interior se sitúan los elementos de

aparamenta y las conexiones de los conductores. La ventilación del cuadro será

por convección natural existiendo para ello aberturas troqueladas o rejillas en la

parte inferior y superior.

d. Cables eléctricos.

En cualquier instalación eléctrica, los elementos que transportan la corriente

desde los generadores a los consumidores, son los conductores. Los conductores

pueden adoptar distintas formas; por ejemplo barras rectangulares o circulares,

sin embargo, cuando nos referimos a un conductor, generalmente pensamos en

una estructura larga y flexible, generalmente en forma de hilo o alambre o bien en

forma de cable. Un hilo o alambre es una varilla metálica cuya longitud, en

comparación con su diámetro, es mucho mayor. Un cable o conductor cableado es

un conductor formado por un grupo de alambres o hilos o por una combinación de

grupos de alambres o hilos.

Los cables deben ser instalados de forma que estén protegidos contra los daños deorigen mecánico. Los cables y los soportes de protección deben ser instalados de

forma que se eviten los esfuerzos y los rozamientos y permitan la dilatación y el

trabajo de la estructura.


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6.4. Motores auxiliares. Parámetros.

En los motores auxiliares hay que comprobar, regularmente y mientras los motores estén

en marcha, los siguientes parámetros:

En el motor de combustión:

o Agua dulce: temperatura y presión.

o Agua salada: temperatura y presión.

o Aceite: temperatura y presión.

o Combustible: temperatura y presión.

o Gases de escape: temperatura.

o Aire de arranque: presión.

o Aire de entrada: presión y temperatura.

o Aire de carga: presión y temperatura.

o Aire de control (si lo hubiese): presión.


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En el alternador:

o Tensión (Voltio).

o Frecuencia (Herzio).

o Intensidad (Amperio).

o Potencia (kilowatio).

o Factor de potencia (cos ϕ).

o Agua: presión y temperatura si el alternador es refrigerado por agua.

o Verificación del ventilador si la refrigeración del alternador es por aire.

Dependiendo de la sofisticación del barco la visualización de estos parámetros será

analógica (relojes en un armario o con medidores a pie de motor) o digitalmente.


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El valor de cada parámetro depende de la marca y tipo de motor y alternador.

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