25 de Enero de 2017
NOCIONES ELÉCTRICAS BÁSICAS para embarcaciones, veleros y motoras.
Cuando
decidimos mejorar la instalación eléctrica en nuestra embarcación al
buscar información por Internet. Nos topamos con muchos esquemas eléctricos qué
difieren unos de los otros y finalmente nos decantamos por uno para plasmarlo
en nuestro velero. Pero ignoramos que siguiéndolos sin comprenderlos en su
totalidad los resultados pueden ser catastróficos. Voy a intentar resumir
algunos de los elementos de seguridad que debemos seguir para realizar con éxito
algunas instalaciones, seré lo más aséptico
y neutral que pueda pero no dejare de dar mi opinión profesional y explicar cómo
lo tenemos nosotros abordo.
Cómo hacer la instalación eléctrica en un velero o
motora
Parece que
trabajar con 12V no es peligroso ya que podemos tocar el cable con los dedos,
pero ésta pequeña tensión puede generar altas intensidades capaces de quemar
el cable y prender fuego a nuestro velero.
Cada
instalación es diferente y no se puede usar un esquema generalizado para todas las embarcaciones. Debemos
ser limpios y ordenados a la hora de trabajar, usaremos terminales, termo
retráctil y tornillería inox.
Grupos de baterías, motor y servicios.
¿Qué batería utilizar?, ¿AGM o Gel?, ¿Qué
amperaje es el idóneo?, relé separador? Puente de diodos? ¿Qué es eso?, ¿Es
suficiente éste cable?… Y así un largo etcétera de dudas y cuestiones. Vayamos
poco a poco para poder tomar las decisiones correctas a la hora de instalar o
mejorar nuestras baterías.
1. Modelos de baterías
• Ácido: éste tipo de baterías son las más
comunes dentro de cualquier vehículo y por ello son las más baratas. Para el
mundo de las embarcaciones son las menos recomendables, principalmente porque
durante la carga/descarga emiten gases perjudiciales. Otra de las pegas
es que no se pueden colocar tumbadas y no aguantan bien los ciclos de
carga/descarga. Nosotros llevamos estas, modelo náutico, 900 Amperios en total
y no tenemos ningún problema, el tema gases no nos importan pues nuestro barco
tiene un compartimento estanco para ellas.
• AGM: El precio es medio, más caras que
las de ácido pero más baratas que las de Gel. No despiden gases y aguantan bien
los ciclos de carga/descarga. Soportan bien los cambios de temperatura del
interior de las embarcaciones. Por todo esto son las más recomendables para instalar en nuestras embarcaciones.
• GEL: Si el dinero no es un obstáculo las
baterías de gel son las mejores. Aguantan muchos años y las temperaturas altas
que se pueden generar en el interior del vehículo no les afectan. Se pueden
tumbar para meterlas en espacios más reducidos. Una de las mayores pegas es que
no soportan tensiones de carga superiores a 12V, por lo que hay que hay que
modificar el sistema de carga (el alternador nos da 14,4V) personalmente si he
de cambiar el alternador o el regulador del mismo, no me gustan.
Relé separador de baterías o puente de diodos, (
Repartidor ) que elegir?
El relé
separador de baterías. Para el que no sepa, un relé es como un interruptor
de casa pero cuya activación se realiza mediante una señal eléctrica a su
bobina.
La función
del relé en nuestra instalación es bien sencilla. El alternador del motor es el
encargado de cargar la batería principal ( batería de motor ). Bien, pues
nosotros tenemos que conseguir que cuando el motor esté en marcha, el
alternador cargue los dos grupos de baterías y al apagar el contacto, nuestros
elementos eléctricos (luz, nevera, enchufes…) solo consuman de la batería
secundaria. Esto se consigue con el relé separador de baterías. Yo no soy
partidario de este tipo de relés en las embarcaciones, dado que al ser mecánicos,
se romperá y porque solo funciona con el motor e marcha y en ese momento no me
importa los 0,4v o 0,6v que pueda consumir un diodo.
Relé
automático o NO automático.
Las patillas
de estos relés tienen que soportar una carga determinada. Estaría bien saber
que potencia suministra el alternador de nuestro motor para no quemar el relé.
• Relé no automático:
Éste relé
tiene cuatro patillas. Dos de ellas son los contactos (nuestro interruptor) y
las otras dos patillas son la bobina de activación. Cada contacto del relé ira
conectado a los positivos de los dos grupos de baterías (cuando esté cerrado el
“interruptor”, los positivos se comunicarán) y la bobina la llevaremos a un positivo
de la furgoneta que nos dé 12V sólo cuando el motor esté arrancado Lo mejor es que lo veáis en un esquema.
Otra opción
para excitar la bobina puede ser a través de un interruptor al que tenemos que
pulsar nosotros cuando queramos que el alternador cargue las baterías de
servicio. una tercera opción es conectarlo al D+ de nuestro alternador.
Relé automático:
Estos relés
solamente tienen tres patillas. Las dos principales donde se conectan las baterías
y una tercera que va al negativo. La instalación es mucho más sencilla que el
relé no automático ya que no tendremos que llevarle 12V+ a la bobina. Éste relé
se activará cuando detecta una tensión de más de 13,6V (el alternador da unos
14,4V), ideal cuando arrancamos el motor. Y se desconecta cuando la tensión de
las baterías baje de 12,6V. Este relé no me gusta porque hasta que no baje de
12,6 estará cerrado y por tanto descargando los dos grupos de baterías
Supongo que
con el tiempo o buscando se pueden encontrar relés que abran a 13v o a 13,6v
para que inmediatamente parado nuestro motor, el relé separe los grupos de baterías.
Puente de diodos o separador de carga:
El puente de
diodos, recibe la electricidad del alternador de nuestro motor y los reparte
entre los distintos grupos de baterías a bordo, hay dos tipos el normal y el
Mossfet, la diferencia son las bajas perdidas del segundo y su precio más
elevado, ambos son prácticamente irrompibles, pues son electrónicos y esta no
tiene desgaste, llevan en la náutica desde que hay barcos… ya sé que los
egipcios tenían barcos y no los llevaban, pero poco después ya si, dando
excelentes resultados.
Sección del cableado y Fusibles
Cuando nos ponemos
a indagar en éste tema nos descargamos infinidad de esquemas donde vemos:
- Iluminación: cable 1,5mm2 –
fusible 10A
- Tomas de corriente: cable 2,5mm2 –
fusible 16A
- Nevera: cable 2,5mm2 –
fusible 16A
- Bomba de agua: cable 2,5mm2 –
fusible 15A
Una vez en nuestro
velero hacemos lo mismo, instalamos la misma sección de cable y los mismos
fusibles. Pero no todas las
instalaciones son iguales y lo que funciona en uno puede no servir en
otro.
Para que os
hagáis una idea, todos los cables sufren
un calentamiento debido a la intensidad que circula por él. Si no hemos
calculado bien la sección se pueden llegar a quemar los cables provocando un
incendio en nuestro barco. Si en vez de instalar cables sueltos ponemos
conductores tipo manguera, éstas se calentarán más al estar los cables en el
interior sin espacio entre ellos. Mejor hilo en el interior.
Sección del Cableado
Por la red
hay cantidad de tablas donde podemos ver la corriente máxima que aguantan los
diferentes cables, pero muchas de ellas difieren de las otras. Entonces, ¿Qué
tabla es la correcta? La mejor sería la tabla del REBT, reglamento electrotécnico
de baja tensión del cual los instaladores electricistas entre los que me
encuentro somos especialistas en conocerlo e interpretarlo.
En ella
observamos la corriente que aguantan los diferentes cables dependiendo si son
monofásicos o trifásicos, el tipo de aislamiento, tipo de instalación… Algo muy
complejo para el que no tiene nociones de electricidad. Creo que es excesivo
que os pongáis a buscar en esa tabla, mejor usáis esta que servirá en el 80% de
los barcos.
Estas tablas sirven de igual forma para el cableado en
corriente continua (DC) que para la corriente alterna (AC). No se
superaran distancias de 6 metros, para más distancia consultar con un técnico
que lo calcule.
Cable de 1,5mm hasta 10 Amperios
Cable de 2,5mm hasta 16 Amperios
Cable de 4mm hasta 20 Amperios
Cable de 6mm hasta 25 Amperios
Dire que el aislamiento del cable de ser mínimo 750v, aunque mejor 1000v y mangueras aunque se que eso no siempre es posible.
2. ¿Qué fusibles pongo?
Erróneamente
pensamos que un fusible es para proteger los elementos eléctricos conectados y
no…son para proteger el cableado y que no se queme, pues son estos los que
incendiaran nuestro barco. Un magnetotermico es la versión moderna de los
fusibles
Volvamos a
la tabla anterior. Si instalamos un cable de 2,5mm2 de sección la
intensidad máxima que puede soportar sin quemarse son 22A. Siempre hablando de
cables sueltos de cobre y temperaturas ambientes normales (estos cálculos se
hacen para temperaturas de 40ºC). Nuestro fusible debe ser el inmediato
inferior de 20ª, que son 15Amperios, usando esta fórmula del inmediato inferior
podremos usarlo tanto en mangueras como con hilos sueltos.
Pongamos un
ejemplo. Queremos instalar el cableado de iluminación en nuestra furgoneta, que
va a estar basada en leds. Miramos la potencia total de los leds y nos van a consumir
20W, por lo que tendrán una intensidad total de 1,6A (más adelante
explicaré la fórmula de la potencia y la Ley de Ohm para éstos
cálculos). Miramos la tabla y con un cable de 1,5mm2 nos es
suficiente. Como el cable aguanta 15A podemos poner un fusible inmediato
inferior que serán 10Amperios. En éste caso, al ser leds que no tienen fusibles
propios, yo pondría un fusible cercano al consumo total.
Otro ejemplo
con un elemento electrónico, la nevera. Si miramos sus especificaciones el
consumo a 12V son 6A. Según su
consumo, con un cable de 1,5mm2 nos será suficiente y el
fusible debería ser igual o inferior a 15A (consumo máximo que aguanta el
cable). Por lo que podríamos poner un fusible de 10A.
Hasta aquí
todo entendido y muy fácil con la tabla, pero en nuestros cálculos no hemos
tenido en cuenta la caída de potencial. Por lo que la sección de cable
de 1,5mm2 que hemos elegido para nuestra nevera no es la correcta
pudiendo provocar un mal funcionamiento y que se apague por que no consigue
arrancar.
Caída de tensión ¿Qué es y cómo calcularlo? Esto
creo que os lo podéis saltar, es un peñazo.
Otro de los
conceptos que hay que tener en cuenta es la caída de tensión. Dependiendo de
los metros y la sección de nuestro cable, puede haber una caída de
tensión importante. En el caso anterior nuestra batería nos suministra 12V y
para conectar nuestra nevera hemos utilizado 5 metros de cable con una
sección de 1,5mm2. Esto no cuenta que el compresor al
arrancar consumirá el triple de la tensión nominal de modo que ese consumo subirá
hasta los 18 amperios, y los cálculos deben hacerse desde esos 18 amperios.
1. Cálculo de la caída de tensión en corriente
continua (DC)
Imaginamos
que tenemos una tirada de cable de cobre de 10 metros con una sección de
2,5mm². ¿Cuál sería la caída de tensión?
∆U =2⋅R⋅I =2⋅I⋅ρ⋅L/S
donde
L = Longitud del cable (m)
S = Sección del cable (mm2)
ρ = Resistividad del cable (Ω·mm2·m-1). Rho. Para un cable de cobre, es de 0.0172
I = Intensidad (A)
Para poder
utilizar la fórmula anterior, antes debemos conocer la intensidad que va
a circular por nuestro cable. Imaginaros que queremos alimentar una nevera
de 12V que consume 72W. Es muy fácil hallar la intensidad gracias a la fórmula
de la potencia eléctrica que dice:
Por lo que
si despejamos “I” calcularemos la intensidad:
I=P/V =72W/12V =6A
Teniendo ya calculada
la intensidad que va a circula por nuestro cable podemos calcular la caída de
tensión gracias a la primera fórmula:
ΔV=(2·I·ρ·L)/S =(2·6A·0,0175·10m)/2,5mm² =2,1/2,5 =0,84V
En
conclusión, aunque nuestra batería nos de 12V, a la nevera le llegarán tan sólo
11,16V. Es hora de ver que cable es el idóneo para esta instalación.
2. Cálculo de la sección del cable en corriente
continua (DC)
Imaginemos
el mismo caso anterior, donde nos hacen falta 10 metros de cable y la
intensidad que circula por él son 6A. Por el tipo de instalación la caída
de tensión admisible debe ser un 3% de la tensión total ¿Qué sección
de cable nos hará falta?
2 * L * I / 56 * %
L longitud del conductor ( lo que mide en metros un solo conductor )
I amperios que van a pasar por el conductor
56 es un constante ( para el cobre 56 ,aluminio 35 )
% es el porcentaje de caída de tensión admisible ( el 1%, 3% , 5% del voltaje del sistema 12 , 24 voltios )
Primero hay
que hallar la caída de tensión admisible, en nuestro caso es el 3% de
12V:
V¹=(12V·3)/100 =0,36V
Ya podemos
aplicar nuestra fórmula para calcular la sección de cable necesaria:
S=(2·L·I)/(C·V¹) =(2·10m·6A)/(56·0,36V) =120/20,16 =5,95mm²
En
conclusión, deberíamos utilizar un cable de 6mm y como norma en estos cálculos instalaremos el inmediato superior que
será cable de 10mm. No seguiré por este camino, no debía haber empezado… pero
es que me tiráis de la lengua y si lo pongo al principio nadie lo lee…
jajajajaja
Ley de Ohm, me veo casi obligado por el título del post,
nociones básicas y esto es básico.
Es la
fórmula más famosa y con la que más trabajamos en electrónica y electricidad
(junto con la de “potencia” que ya hemos visto anteriormente). Por eso debemos
conocerla. Con ella podemos hallar la intensidad
de un circuito, el voltaje la
resistencia y la potencia.
Inversor/convertidor 12VDC – 220VAC
En el
mercado tenemos gran cantidad de modelos de convertidores de tensión. Todos
ellos los podemos reunir en dos grandes grupos: onda senoidal pura y onda
rectificada.
• Onda
senoidal pura: Éstos
inversores general una onda senoidal igual que la de casa. Pueden utilizarse
con todos los aparatos de motor, simples y complejos. Son mucho más caros que
los inversores de onda rectificada.
• Onda
rectificada: Su onda es
cuadrada “imitando” a la senoidal y solo sirven para alimentar aparatos simples
y sin motor (iluminación, Tv, reproductores de música, ordenadores, etc.). Es
más económico que el inversor de onda senoidal pura. Electrodomésticos con
resistencias de calor tampoco podrán funcionar, como el secador o las planchas
del pelo.
En éste campo
también hay que saber diferenciar entre potencia
nominal y potencia del pico.
• Potencia
nominal: La potencia
que pude proporcional el inversor de forma continuada y durante su uso normal.
• Potencia
de pico: Es la
potencia que proporciona durante un espacio de tiempo corto. Algunos aparatos
la necesitan para poder arrancar, como es el caso de taladros, bombas de agua,
frigoríficos… Generalmente aparatos de motor.
Si no se
tiene en cuenta la potencia de pico de nuestro convertidor y el aparato eléctrico
le demanda más puede fundir los fusibles (Desconectar térmicos) o incluso
quemar el inversor.
A la hora de escoger la potencia de nuestro
inversor tenemos que tener en cuenta que éste no trabaje a pleno rendimiento, sino del 70% hacia abajo. Por
ejemplo, si tenemos un portátil que el cargador consume 250W no compraremos un
inversor de 300W. Lo mejor es adquirir uno de 400W. Le montaremos sus
protecciones, Diferencial y térmico.
