sábado, 14 de marzo de 2015

Cómo y para qué instalar un panel solar en nuestro barco?


Cómo y para qué instalar un panel solar en nuestro barco?






Panel solar Solartec producido en la Argentina
El objetivo de esta nota NO es precisamente explicar el funcionamiento teórico de los Paneles Solares, sino darle al nauta  toda la  información  necesaria  para que pueda decidir si le sirve esta tecnología de acuerdo a las necesidades particulares de su embarcación para instalarlo o no.  

En términos generales y sin tener en cuenta la arquitectura interna, existen dos tipos de paneles solares: los rígidos y los flexibles. Si bien estos últimos son un poco mas eficientes, se utilizan muchísimo menos ya que su mayor eficiencia sólo se logra cuando los rayos solares inciden perpendicularmente a su superficie, lo que en un barco es imposible que suceda siempre; así que al final del día termina produciendo mas energía el rígido que adicionalmente es más barato.







Empecemos primero con el "¿Para qué?"


La principal razón para instalar un panel solar en nuestro barco es sin duda la de alargar la vida útil de las baterías, teniendo en cuenta que una batería sub cargada termina indefectiblemente "sulfatándose". (1)  
 

A la hora de instalar un panel solar debemos tener en cuenta que en la latitud donde está ubicada la ciudad de Buenos Aires el sol entrega un promedio anual de 1000 Watts por metro cuadrado, mas al Norte es un poco mayor y hacia el Sur menos (2). Si quisiésemos cargar solamente el 50 % de la energía de una batería o banco de ellas en el período de tiempo que indica la norma IEC 60896 (3), no  nos alcanzaría con cubrir con paneles solares la totalidad de la superficie de la cubierta!!!. 

Pero sin embargo el panel es una excelente alternativa para evitar la auto descarga  de una o del banco de baterías (4)  y/o agregar la carga que restó reponerse luego del arranque o del uso habitual en la navegación. Otro claro ejemplo de efectiva utilización es en los veleros propulsados con motores fuera de borda y en los que se encuentran efectuando largas travesías. En este último caso, combinado con un generador eólico y un Alternador auxiliar acoplado a la línea de eje, un hidro generador o una pila de combustible (ver nota anterior Pilas de combustible de uso náutico) o si usted no concurre regularmente a su barco (léase al menos dos veces al mes, y sobre todo en invierno) y no tiene un marinero que encienda el motor.  


En marzo de 2011 trayendo un barco desde Río de Janeiro, 
en el Puerto de Punta del Este me encontré con los impresionantes  IMOCA Open 60 que estaban participando de la VELUX 5 Oceans Race; ninguno de estos barcos utilizaban el alternador del motor para la recarga de los bancos de baterías, sino que utilizaban Pilas de Combustible, Paneles Solares, Hidro Generadores y Generadores Eólicos.  De todas estas tecnologías la única que no se está  comercializando  aún en el mundo es  la Pila de Combustible.


En la popa de este  IMOCA Open 60 por detrás de la balsa salvavidas puede apreciarse un Hidro Generador (el año pasado Trimer comenzó su distribución para Argentina y Uruguay) y sobre la banda de babor un generador eólico y un panel solar.


Cómo instalar un panel solar en nuestro barco?


El primer problema a resolver es  decidir dónde  instalar físicamente  el Panel Solar. Para ello debemos saber que  para obtener la máxima eficiencia el panel debe apuntar  hacia el Norte (estando nosotros en el hemisferio Sur) con una inclinación con respecto al horizonte que varía según la latitud a la que estemos ubicados (5). Si  el barco tiene arco radar de existir espacio allí lo instalaremos, sino debemos hacer construir un caño del mismo diámetro que el utilizado dentro del balcón de popa con un herraje que permita ajustar la orientación y la inclinación, el cual deberá  ir atornillado  mediante un tintero a la cubierta del barco, dentro del balcón de popa.  En algunos barcos por la altura o largo de la botavara la única alternativa de fijar el panel es a los caños del balcón de popa.

En cuanto a las características eléctricas el mercado ofrece paneles para baterías de 6, 12 y 24 Volts de diversas potencias, pero en lo personal no instalaría uno de menos de 20 watts y jamás sin su correspondiente regulador de carga dado que sin él estaríamos  friendo la batería, ya que en algunas condiciones del sol (cerca del mediodía) el panel puede llegar a suministrar algo más de 17 volts de tensión de salida.

Si queremos mantener bien cargados ambos bancos de baterías   (arranque y servicio) entonces debemos instalar un separador de carga (battery isolator) para gestionar la carga sin que circulen "corrientes parásitas" entre las baterías debido a su distinta resistencia interna y  estado de carga.   Según la instalación eléctrica particular de cada barco se deberá instalar  de una, dos o tres entradas y de dos o tres salidas. 


En cuanto a la sección de los cables a utilizar ver mi nota La Caída de Tensión en Corriente Continua y su aplicación en la náutica.



Regulador de carga de 30 Amperes





En los dos bornes de la derecha deberían estar conectados los cables del sensor de temperatura de las baterías. Esto es para hacerlas funcionar en el intervalo que va de los 15 a los 25ºC ya que a partir de los 23 grados centígrados, y por cada 9 grados de incremento de la temperatura la vida útil puede acortarse a la mitad. Ver mi nota http://refit-dm.blogspot.com.ar/2012/01/los-mitos-de-las-baterias.html
























Glosario y Referencias.


(1
) En el interior de una batería de Plomo-Ácido ocurre una reacción química reversible. Cuando la batería está plenamente cargada tenemos ácido sulfúrico con una disolución en agua de 
1,280 g/ml. En la descarga baja la concentración del ácido sulfúrico porque se crea sulfato de plomo y aumenta la cantidad de agua liberada en la reacción.  Hay un punto de NO retorno en el cual por más que apliquemos tensión externa en los bornes de la batería la corriente que por ella circula NO puede transformar el sulfato de plomo (PbSO4) en óxido de plomo (PbO2) y debemos reemplazarla. 

A esta imposibilidad de revertir la  reacción  química  interna de la batería se la denomina sulfatación.


(2) Esta energía está calculada en un panel fijo apuntando siempre hacia el Norte; navegando es menor y con un Sistema Automático de Seguimiento que mantiene siempre el panel perpendicular a los rayos del sol obtenemos 1367 Watts. Téngase en cuenta que la eficiencia energética de un panel foto-voltaico es menor al 45%.



(3) IEC es la sigla del International Electrotechnical Committee, y la Norma en cuestión establece que el período de carga es de 3 horas, mientras que el de descarga dura 21 horas)



(4) La auto descarga puede ser del orden de 1% al 15% mensual (si la batería está ya muy estropeada). Las altas temperaturas favorecen este molesto efecto electroquímico. Por ejemplo a 30º C de temperatura, la auto descarga será el DOBLE que a 24º C.

(5)  La siguiente tabla suministrada por Solartec S.A. nos muestra la inclinación que deberá  tener el panel que estamos instalando en función de la latitud donde estemos ubicados.



Latitud del lugar

Inclinación con respecto al horizonte
0 a 15 º
15 a 25 º
25 a 30 º
30 a 35 º
35 a  40 º
Más de 40
15 º
Igual a la latitud
Latitud más 5 º
Latitud más 10 º
Latitud más 15 º
Latitud más 20 º

martes, 27 de mayo de 2014

Qué es una Batería de Arranque?

Qué es una Batería de Arranque?

 
Bateria de arranque Red Top 34
Las baterías de arranque son baterías de ciclo corto diseñadas para entregar mucha energía en muy poco tiempo (periodos de calentamiento y arranque), Para hacer girar al motor es necesaria una corriente de arranque enorme (entre 300 y 600 amperes en un periodo de 3 a 5 segundos) y para esto está diseñada una batería de ciclo corto de por ejemplo 65 Amperes/Hora.

En mi anterior nota titulada Como dimensionar el Banco de Baterías de nuestro barco?  escribía que "En todo barco mediano encontramos al menos 2 bancos de baterías, de los 2 bancos con que cuenta un barco el de arranque suele estar definido por el fabricante del o los motores de propulsión" Como los manuales  suelen ser aburridos e inteligibles para la gran mayoría se los suele guardar sin siquiera abrirlos o peor aun tira a la basura los manuales en el idioma original y se queda con una mala traducción realizada por alguien que carece de conocimientos elementales de Ingles Técnico (una variante moderna es la traducción automatizada efectuada mediante el traductor de Google). 
              
                     La información técnica suministrada por el fabricante en el manual original es esencial a la hora de reemplazar una batería para no caer en las garras de algún vendedor inescrupuloso que termina vendiéndonos la que tiene o le conviene a él. Si la persona que nos vende la batería de reemplazo solamente tiene en cuenta los Amperes Hora e ignora la Corriente de Arranque en Frío puede darse  la situación que podamos hacer arrancar el motor de nuestra embarcación los días de clima cálido o templados pero no los días mas gélidos. 
                
               D   De poco nos sirve que la batería de arranque de nuestro impulsor tenga la Corriente de Arranque en Frío (CCA) medida en un ensayo realizado a 27º Centígrados cuando la temperatura invernal esta por debajo del cero.  
                     por esto mismo hay que leer muy detenidamente las etiquetas, en la siguiente foto puede observarse la etiqueta de una batería Bosch S4 a la que el ensayo de la CCA fue realizado a -18º (según Norma SAE) y a 25º Centigrados muy adecuado para la temperatura ambiente imperante en Brasil pero inadecuada para los inviernos de la Argentina.  
       En

 

               

                    En esta batería el ensayo a -18º C da una corriente de  425 mientras que a 25º Centígrados es de 620 Amperes!!!!



 


 Los manuales también pueden tener carencias, la siguiente imagen es una    pagina de un muy completo manual de Cummins pero que obviaron indicar la  temperatura del ensayo a la que corresponden los 360 Amperes de Corriente  de Arranque  en frio CCA muy probablemente sea a 0º Fahrenheit.  La función  primordial de una manual debe ser evacuar dudas y no  sembrarlas.


Comprar una batería de arranque para nuestro barco es una tarea algo mas complicada que reemplazar la batería de nuestro automóvil y no debe ser tomada a la ligera o dejada en manos del marinero o del vendedor que como Juez y parte chequea, cotiza, entrega y reemplaza a la anterior. Todo lo expuesto es valido para el motor interno de un barco, de un grupo electrógeno, auto o tractor. 

Priorice la CCA a -18ºC por sobre los Amperes hora cuando este decidiendo la compra de una batería la que tenga mayor CCA ya que ésta arrancara al motor mas fácilmente los días mas fríos del año. La CCA también es conocida como la Potencia de Arranque en Frio,






Anexo I

Definiciones.



Amperes-Hora, Ah


Unidad de capacidad de la batería.


Capacidad de reserva, RCM Reserve Capacity  Minutes / RC Reserve Capacity


Es la propiedad de la batería para almacenar una determinada carga eléctrica. Es el tiempo en minutos que una batería con ácido de plomo puede suministrar 25 Amperes a una temperatura de 27 °C antes de que el voltaje caiga por debajo de los 10,5 V.




Ciclo de una batería 

Se denomina ciclo de una batería a la sucesión de una descarga seguida de su posterior recarga hasta recuperar la totalidad de la energía extraída.

La norma IEC 60896 (IEC es la sigla del International Electrotechnical Committee,), establece que el período de carga es de 3 horas, mientras que el de descarga dura 21 horas.  Es decir, la norma permite realizar el ensayo de un ciclo completo por día. 



Corriente de arranque, CA cranking amps

Esta corriente es la máxima que puede suministrar una batería a 0 °C durante 30 segundos con un voltaje en cada una de las celdas de 1,2 voltsegún normas SAE.



El término técnico en inglés para la Corriente de arranque  es cranking amps. 
En algunos manuales suele encontrarse el término MCA  (Marine Cranking Amps).



Corriente de arranque en frío, CCA Cold Cranking Amps

Es la corriente de arranque en frío, proporciona la corriente máxima que puede suministrar la batería a una temperatura de -18 °C (0 °F) durante 30 segundos, durante la cual el voltaje de cada una de las celdas deberá ser de 1,2 V) según normas SAE.





Ejemplo:
Una batería de 12 volt con 300 CCA suministra una corriente de arranque en frío de 300 Amperes a un voltaje de 7,2 V (6 celdas a 1,2 volt cada una).



Corriente de arranque en caliente, HCA Hot Cranking Amps

Es la corriente de arranque en caliente, proporciona la corriente máxima que puede suministrar la batería a una temperatura de 26,67 °C (80 °F) durante 30 segundos, durante la cual el voltaje de cada una de las células ha de ser de 1,2 V según normas SAE



Profundidad de descarga


Se denomina  así a la relación porcentual entre la energía que tiene la batería para entregar versus la energía que realmente entrega.

 Tamaño de la batería,  BCI


Las dimensiones físicas (longitud, ancho y fondo) de las cajas de las baterías están normalizadas por un grupo de trabajo que las especifica el Battery Council International.


Voltaje nominal


Es el voltaje real  cuando el motor está en marcha. El proceso de carga depende de la temperatura. En el caso de baterías de 12 Volts se encuentra levente por debajo de los 14,4 Volts (tensión máxima teórica de una batería de 12 Volts)



Anexo II

Cuadro de baterías y sus especificaciones.



En el siguiente cuadro pueden observarse las características técnicas de las baterías de arranque que comercializa  Bosch en la República Argentina. Cuadros como este deberían ser publicados en forma habitual por todos los fabricantes y Distribuidores pero lamentablemente no es así





  Notas relacionadas:

  
     
    


   


domingo, 25 de mayo de 2014

Tipos de Alternadores usados en embarcaciones de placer.

Sobre la carga de la batería, básicamente hay dos tipos de alternadores:

1.   Alternadores automotrices.

Son los que viene instalados de fábrica con el motor de su  embarcación (hablamos de motores internos).  Estos alternadores tienen muy poco rendimiento, porque fueron diseñados básicamente para recuperar las baterías de arranque, tienen incorporados en su interior el regulador de voltaje, de tal manera que nuestro motor pueda arrancar sin problemas.  Son eficientes  recuperando la energía requerida en el momento de arranco, entregando mucho menos energía después de los 20 minutos de funcionamiento (básicamente la imprescindible para el funcionamiento mas un pequeño plus).

No son eficientes cuando  la embarcación demanda trabajo continuo, los primeros veinte minutos cargan a la batería la energía demandada en el arranque y luego generan una corriente de mantenimiento (la energía que necesita la embarcación para seguir en funcionamiento).





   2.   Alternadores marinos.  



Fueron diseñados para operar con trabajo continuo y por eso tienen doble ventilación y sistemas de sensores y protección de temperatura adicionales.  Están construidos en materiales más resistentes a la oxidación y sulfatación, utilizan un regulador de voltaje externo que permite cargar las baterías al 100% en lugar de un regulador interno de tipo automotriz, suelen  tener reguladores de voltaje electrónicos o de etapas múltiples y en este caso su rendimiento es  de mas del doble ó hasta el triple de carga comparado con alternador automotriz de la misma capacidad, las poleas, rulemanes, correas y sistemas de montaje son diferentes, porque estos alternadores producen mayor resistencia mecánica que los automotrices.




Alternador marino de 110 amperes y 12 volts




Tres imágenes de un alternador marino de 24 Volts 150 Amperes.






En el sector superior izquierdo puede observarse el regulador electrónico de tensión.














Notas relacionadas:






domingo, 18 de mayo de 2014

Así se ve el AIS en el Ozi Explorer.

Así se ve el AIS en el Ozi Explorer.


En un Alba 26.6 se instaló un Receptor de AIS  conectado a un notebook y a un GPS Garmin 76 CX



Receptor de AIS.


Con el velero fondeado en su amarra del Club Náutico Sudeste se pudieron visualizar distintas embarcaciones navegando por el Río Uruguay en inmediaciones del Puerto de Nueva Palmira,  Paraná de las Palmas, Paraná Guazú y Río de la Plata (Puerto de Buenos Aires, YCA Dársena Norte y Zona de Recalada de La Plata).  





En el mini mapa de la derecha puede observarse el area de cobertura del AIS instalado. Los triángulos verdes corresponden a las embarcaciones identificadas.












El barco más alejado detectado se encontraba navegando frente a la Base Aeronaval de Punta Indio a una distancia de 95.49 Millas náuticas del Club Náutico Sudeste!!!!.






http://refit-dm.blogspot.com.ar/2014/05/asi-se-ve-el-ais-en-el-ozi-explorer.html







Asi se ve el AIS en un Garmin 720.

Así se ve el AIS en un Garmin 720.













Una vez instalado, los usuarios podrán ver todos los datos AIS en sus plotters, por lo que tendrán toda la información que necesiten al alcance de sus manos.





En la pantalla pueden observarse  varios objetivos, el que aparece en rojo representa un riesgo por ubicarse dentro de los 1000 pies de proximidad a nuestra embarcación.











en esta pantalla podemos ver las coordenadas del objetivo, que está a 6,3 millas de nuestra posición y que desde Zárate se dirige a Montevideo.




Esta embarcación de transporte de pasajeros está a 2 millas y se dirige a Carmelo.














En esta pantalla podemos ver  el nombre de este buque cisterna, su señal de llamada, su clasificación IMO, eslora, manga y calado




En esta segunda pantalla de información sobre el cisterna nos da su velocidad, rumbo y que se dirige al puerto de Paranagua en Brasil




Notas relacionadas :

  1. Que es el AIS?.
  2. El AIS en embarcaciones de Placer.
  3. Asi se ve el AIS con el Ozi Explorer.