Puesta en marcha de variadores de frecuencia NXP

Puesta en marcha de variadores de frecuencia NXP para el control de hélices transversales en un buque pesquero en construcción

Recientemente Ingesis Automatización realizó la puesta en marcha de 3 variadores Vacon NXP de 500kW para el accionamiento de las hélices transversales (2 en proa y 1 en popa) de un buque pesquero en construcción en España.

Las hélices transversales se utilizan principalmente para facilitar las maniobras en puerto de los buques, sin necesidad de precisar de asistencia de remolcadores. La implementación de estos sistemas ha sido muy elevada en los últimos años, lo que ha permitido maniobras de atraque y desatraque de buques medianos y grandes de forma mucho más ágil, permitiendo niveles de eficiencia muy elevados en el tráfico interno de los puertos.  En buques mercantes o pesqueros también es común su uso en maniobras de posicionamiento dinámico combinando hélices de proa con maniobra del timón.

La filosofía de estas hélices está basada en disponer de una gran eficiencia con el menor diámetro posible del túnel y una fácil maniobrabilidad con un control dinámico de la potencia con un mantenimiento reducido. Las hélices de proa son hélices normalmente accionadas por un motor eléctrico o hidráulico de gran potencia. Este tipo de propulsores acepta tanto instalaciones de accionamiento vertical como horizontal, lo que permite optimizar el alojamiento del motor propulsor, y asegurar una instalación económica que ahorra espacio.

Ejemplo localización hélices transversales

Es este caso, el astillero se decantó por usar motores asíncronos de 500kW, debido a las prestaciones, su robustez y facilidad de mantenimiento.

Requerían accionar dichos motores mediante un variador de frecuencia, realizando una monitorización del par, consumos y velocidad y controlando dicho motor a través de Modbus TCP desde el puente de mando. Así mismo, se requería un nivel de armónicos muy bajo, con el fin de poder accionar los motores alimentando desde los generadores diésel auxiliares del buque sin ningún tipo de limitación de potencia ni perturbaciones en el sistema.

Foto real del motor de una de las hélices de proa del buque

Desde Ingesis Danfoss se optó por los variadores de la gama Vacon NXP montados en un armario NXC junto a un sistema AFE+ filtro LCL para reducción de armónicos.

El sistema NXC es un sistema personalizable que se adapta a los requerimientos del cliente, pudiendo incorporar elementos de maniobra, filtros, accionamientos, etc (según necesidades). Incorpora unos borneros de control que facilitan notablemente el cableado de control con los sistemas del cliente. Se monta en armarios robustos con protección IP55 y filtrado de aire con el fin de mantener en condiciones óptimas los elementos del interior.

Los variadores de frecuencia NXP montados llevan cargada la aplicación especial de marina. Una aplicación muy completa diseñada específicamente para sistemas de propulsión, que incorpora funciones específicas para el control dinámico del par y otras funciones de protección exclusivas.

Foto exterior del armario NXC y Botonera de control del variador de frecuencia

Nuestro trabajo consistió en realizar una auditoria del montaje y cableado del equipo, tanto de potencia como de control. Tras ello se inició el proceso de puesta en marcha energizando el equipo y comprobando el estado de las señales de entrada y salida requeridas. Se comprobaron las comunicaciones por modbus TCP entre los variadores y el puente de mando, solventando incidencias en cableado y programación del autómata. 

Tras la inspección y comprobación de señales se procedió a realizar una adaptación automática del motor, para un control mucho más preciso, así como la programación de las rampas, referencia y valores límites de trabajo demandados por el cliente.

Tras dichas pruebas se pudo proceder a las pruebas de motor de manera exitosa, así como la simulación de alarmas y protecciones. Se comprobó que los niveles de distorsión armónica se encontraban por debajo del 5% en condiciones reales de carga, gracias al sistema AFE del variador.

Medición de THD en corriente de aguas arriba del variador de frecuencia

Los trabajos concluyeron de forma satisfactoria, dejando operativos y comprobados los 3 equipos.

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