Conexión de acometida eléctrica para grandes barcos atracados en un puerto.
La infraestructura de suministro eléctrico en los puertos, especialmente mediante sistemas OPS (Onshore Power Supply), contribuye de forma decisiva a la reducción de emisiones contaminantes en las zonas portuarias y urbanas cercanas.
Eliminación del uso de motores auxiliares a bordo: los buques, al atracar, pueden apagar sus generadores diésel y conectarse a la red eléctrica del puerto para cubrir sus necesidades energéticas (iluminación, climatización, carga, descarga, etc.). Esto evita la quema de combustibles fósiles durante la estancia en puerto, que es una de las principales fuentes de emisiones de CO₂, NOx, SOx y partículas en el entorno portuario.
Mejora de la calidad del aire y reducción de ruido: la reducción de emisiones directas mejora la calidad del aire en las ciudades portuarias y disminuye el impacto en la salud de trabajadores y residentes cercanos. Al apagar los motores auxiliares, también se reduce significativamente el ruido y las vibraciones en el entorno.
Integración de energías renovables: muchos puertos están incorporando fuentes renovables (solar, eólica, hidrógeno) en su infraestructura, lo que permite que la energía suministrada a los buques sea aún más limpia y sostenible. A medida que el mix eléctrico nacional se vuelve más renovable, la reducción de emisiones asociada al OPS aumenta.
Cumplimiento de normativas y objetivos ambientales: la electrificación portuaria está alineada con normativas europeas y estrategias internacionales para la descarbonización del transporte marítimo y la neutralidad climática. Es una de las herramientas recomendadas por organismos como la World Ports Climate Initiative y la Comisión Europea.
Impacto cuantitativo: la reducción de emisiones puede alcanzar hasta un 96% de NOx, un 36% de SOx, un 68% de partículas y un 45% de CO₂, dependiendo del mix eléctrico y el tipo de buque.
Economía: además, el uso de OPS puede reducir los costes operativos de los buques y mejorar la competitividad de los puertos que lo implementan.
La infraestructura de suministro eléctrico en puertos permite que los buques operen de manera más limpia y eficiente durante su estancia, contribuyendo de forma directa a la reducción de emisiones contaminantes, la mejora del entorno urbano y el avance hacia puertos y ciudades más sostenibles
La inclusión de Energías Renovables en los puertos es tendencia actual.
Sistema Eléctrico de Alimentación:
Los sistemas de alimentación eléctrica desde puerto a trasatlánticos (shore power) permiten conectar buques a redes terrestres durante su estadía, eliminando el uso de motores auxiliares diésel. Esta tecnología, regulada por normativas internacionales, combina infraestructura eléctrica avanzada y soluciones de ingeniería especializada. Según regulaciones de la Comunidad Europea todos los puertos deben tener funcionando en Servicio de Energía Eléctrica para los buques que lleguen a sus puertos.
Imagen cortesía de IGUS
Los sistemas de alimentación eléctrica desde puerto a trasatlánticos (shore power) permiten conectar buques a redes terrestres durante su estadía, eliminando el uso de motores auxiliares diésel. Esta tecnología, regulada por normativas internacionales, combina infraestructura eléctrica avanzada y soluciones de ingeniería especializada. Este sistema lo podemos dividir en tres áreas bien definidas:
Infraestructura portuaria: Centros de Transformación que adaptan la tensión de 25 kV a niveles compatibles (6.6-11 kV). Convertidores de frecuencia (50 Hz ↔ 60 Hz) para compatibilidad con sistemas del buque. Sistemas móviles en contenedores de 20-40 pies para flexibilidad operativa.
Equipos de conexión: enrolladores motorizados con tecnología twisterchain para guiado continuo de cables. Conexiones estandarizadas IEC 80005-1 (media tensión) e IEC 80005-3 (baja tensión). Sistemas resistentes a agua salada, vibraciones y variaciones térmicas (-25°C a +45°C).
Sistemas a bordo: Cuadros Eléctricos Principales con protecciones contra sobretensiones. Interruptores automáticos de sincronización para transición entre generadores y red terrestre. Sensores de monitorización en tiempo real para parámetros eléctrico.
Sistemas de control y comunicación: interfaz de comunicación entre el puerto y el buque para coordinar la secuencia de conexión, sincronización y transferencia de carga. Supervisión en tiempo real de parámetros eléctricos (tensión, corriente, frecuencia, potencia, armónicos) y alarmas para detectar cualquier anomalía.
Elementos de seguridad y respaldo: sistemas de puesta a tierra y protección contra sobretensiones y fallas a tierra. Protocolos de emergencia para desconexión rápida en caso de incidentes eléctricos o mecánicos.
Estos componentes trabajan en conjunto para asegurar una transferencia segura, eficiente y compatible de energía eléctrica desde el puerto al trasatlántico, permitiendo la operación de todos los sistemas del buque mientras está atracado sin necesidad de utilizar sus generadores diésel.
Vídeo publicado por Port of Rotterdam
Vídeo publicado en YouTube por IGUS
Vídeo publicado en YouTube por IGUS
Vídeo publicado en YouTube por ShoreLink
Cómo se ajusta el voltaje en las subestaciones portuarias para barcos
Los sistemas de ajuste de voltaje en subestaciones portuarias para alimentación de buques combinan equipos de transformación y conversión eléctrica, adaptándose a las especificaciones técnicas de cada embarcación. Este proceso incluye tres etapas clave:
Transformación inicial desde la red eléctrica nacional: reducción de alta tensión (20-100 kV) a niveles de media tensión (6-20 kV) mediante transformadores secos encapsulados en SF6, con potencias típicas de 12-25 MVA. Ajuste preciso mediante tomas variables en el devanado primario (±10% del valor nominal) para compensar fluctuaciones de la red.
Conversión y acondicionamiento: uso de convertidores estáticos de estado sólido (IGBT) para mantener tensión estable (±1% del valor nominal) ante variaciones de carga, compensación activa de armónicos (THD <3%) y control de factor de potencia (cos φ ≥0.95).
Transformación final para conexión al buque: elevación a tensiones estándar de 6.6 kV o 11 kV mediante transformadores trifásicos con relación de transformación 1:1.1 a 1:1.7 y sistemas de protección con relés digitales que monitorean las sobretensiones (>110% Vn), subtensiones (<90% Vn) y el desbalances de fase (>2% Vn).
Estos sistemas permiten adaptaciones en tiempo real mediante SCADA portuarios, que ajustan los parámetros eléctricos en función de la demanda del buque y las condiciones de la red. La infraestructura debe cumplir con la normativa IEC/ISO/IEEE 80005-1 para garantizar interoperabilidad internacional
Tensión de alimentación: (LVSC ó HVSC ):
LVSC (Low Voltage Shore Connection): esta conexión eléctrica no es muy empleada en barcos de gran tamaño, porque la mayoría de ellos superan 1MVA de potencia demandada, que es el límite para este tipo de conexiones. Además, este tipo de conexiones tienen el inconveniente de tener que hacer uso de multitud de cables para evitar usar cables de gran sección con el correspondiente coste económico y las dificultades de su manejo. Este aspecto resulta bastante crítico, ya que normalmente la estancia de los buques en puerto no es muy prolongada y podría darse el caso de que no compensase el uso de este tipo de conexiones.
HVSC (High Voltage Shore Connection): la conexión eléctrica en Media tensión es la más utilizada, se llama comúnmente conexión en alta tensión, aunque se produzca a tensiones entre 6.6 y 11 kV. Es usada por los buques con consumos a partir de 1 MVA, consumos que tienen hoy en día la mayoría de buques, ya que en los buques modernos hay muchísimos sistemas que necesitan de electricidad para funcionar, especialmente los Cruceros. Tienen la ventaja de la disminución de las perdidas asociadas al cableado eléctrico y el uso de 1, 2 y hasta 4 cables de conexión disminuyendo el tiempo de maniobra considerablemente.
Si un barco atraca en un país cuyo sistema eléctrico funcione con una frecuencia diferente a la propia del buque, debe emplearse un Convertidor de Frecuencia en la acometida a la que se conecte.
Frecuencia de utilización (50-60 Hz):
A lo ancho del planeta, el uso de la frecuencia 50 Hz ó 60 Hz varía según el país, por ejemplo: en gran parte de América se emplea 60 Hz, excepto en Bolivia, Chile, Paraguay, Argentina y Uruguay que usan 50 HZ). En Europa, Africa, Asia y parte de Oceanía usan 50 KZ (Excepto en Arabia Saudí que tiene 60 Hz). Dependiendo del país en que se encuentre el puerto se debe adaptar el sistema a la frecuencia a la del barco. Mapa de países indicando la frecuencia y tensión final de utilización:
Si un barco atraca en un país cuyo sistema eléctrico funcione con una frecuencia diferente a la propia del buque, debe emplearse un Convertidor de Frecuencia en la acometida a la que se conecte.
Convertidor de frecuencia estático ACS6080 – ABB
La solución integrada de energía de puerto a barco ACS6080 SFC ofrece las siguientes funciones principales:
Conversión estática de la potencia de la red portuaria trifásica de 50/60 Hz para que coincida con la red del buque de 60/50 Hz. Control total de la potencia activa y reactiva de la red del buque.
Equilibrio del flujo de carga con sistemas de convertidores de frecuencia conectados en paralelo que alimentan la infraestructura de distribución del lado de carga. Corriente de cortocircuito definida para permitir el funcionamiento de los dispositivos de protección aguas abajo. Rendimiento de bajos armónicos en el lado de la red y del buque.
Imagen publicada por ABB
Video publicado en YouTube por Jiangmen Anli Power Engineering – CONVERTIDOR DE FRECUENCIA
Opciones de conexión Shore-Ship:
Ahora bien, los diferentes tamaños de los barcos y la posición en que tienen la conexión para la alimentación externa (ShorePower) dificultan la uniformización de las instalaciones en el puerto en cuanto a la toma en Media Tensión se refiere.
Tamaño de un barco: en la imagen adjunta podemos apreciar los largos (eslora) de los diferentes buques y observamos también que la ubicación de las tomas de ShorePower no se encuentran en la misma posición con respecto a la eslora del barco.
Panamax / New Panamax:
Los buques Panamax cuentan con el tamaño máximo aceptable para transitar por el Canal de Panamá. Los New Panamax admiten mayor tamaño, ya que usan las medidas de las nuevas esclusas tras la ampliación de 2016.
De acuerdo a esas medidas, tenemos como dimensiones máximas de un Panamax 294 m de eslora (largo) por 32.3 m de manga (ancho) y 12 m de calado. A esto hay que sumar una altura de 57,91 m. Un Neopanamax expande estos límites hasta 366 m de eslora por 49 m de manga y un calado de 15,2m.
Los barcos Portacontenedores pueden tener mayor eslora, pero sus requerimientos de energía Eléctrica son mucho menores.
Imagen cortesía de IGUS
Sistemas e instalaciones en muelle:
En la imagen podemos observar a la izquierda un sistema con cableado fijo para 6 tomas de Media Tensión repartidos a lo largo del puerto con la finalidad de hacer la conexión en la toma mas cercana al punto de acometida del barco. Esta opción lleva el cableado de Media Tensión hasta cada uno de los puntos fijos donde sólo se usará el mas cercano a la toma del barco, quedando los demás sin conexión.
En cambio a mano derecha observamos una sola conexión hasta el centro del muelle y el el recuadro color naranja tenemos una conexión móvil que puede correr hacia ambos lados y ubicarse justo en frente de la toma del barco. Podemos observar la cantidad de espacio en la subestación que se ahorra y las protecciones de cada circuito.
Imagen cortesía de IGUS
Imagen cortesía de IGUS
En la imagen podemos observar la Conexión Móvil con 4 tomas hembras (color azul) dentro del canal paralelo a la orilla del muelle con las tapas abiertas enfrente del punto de conexión del barco. El equipo verde es simplemente una conexión entre la Toma Móvil y la conexión de la acometida del barco.
Podemos observar que son 4 tomas para cuatro cables tripolares de media tensión con cable (en este caso) de 240 mm2 para alimentar un crucero de 16 MW o sea 4 MW por cable a una tensión de 11 kV.
El equipo verde es usado para el manejo del cableado entre el muelle y el barco. Es de hacer notar que es un cable de peso notable y que hay que dejar holgura para compensar los movimientos del barco con respecto al muelle. Mas información en el ENLACE
El número de cables a conectar depende de la demanda de cada barco que llega al muelle. La tensión de aislamiento del cable es de 15 KV, por lo que se puede emplear para ese nivel de tensión ó inferior, dependiendo del voltaje de distribución del barco; del lado del muelle la tensión se fija en el transformador de la subestación correspondiente a esa tensión.
Tomas normalizadas
Debido a que las tomas deben estar disponibles para los diferentes embarcaciones, las tomas de corrientes están también normalizadas para evitar los contartiempos en el muelle a la hora de arribar un barco. Estan clasificadas por tipo de barco, demanda de cada uno y tensión de utilización.
La toma de la izquierda corresponde a la que emplea un barco del tipo Ro-Ro (Roll-on / Roll-off es así como se denomina a los buques de carga y descarga, un tipo de barcos que se utilizan para transportar carga mediante un sistema de ruedas que ayudan a subirla a bordo y descargarla, una vez en puerto), los de LNG (gas natural licuado) y los pequeños de pasajeros. Emplean tensiones de 6.6 kV ó 11 kV con una demanda de 3 a 6 MVA.
La de la toma central corresponde aa los de cruceros grandes con tensiones que pueden ir de los 6.6 kV/11 kV con demandas grandes hasta 16 MVA. Pueden llegar a tener hasta 4 conectores para la alimentació de su demanda eléctrica. Esto depende de los tamaños de los cruceros que el puerto tiene capacidad de recibir y de la importancia turística de la zona.
La toma de la derecha corresponde a buques portacontendores, LNG y tanqueros con tensiones de 6.6 kV y demandas inferiores a 10.3 MVA. Todavía hay casos en los que sus tomas no están normalizados aún.
Los diseños de buques varían considerablemente según su función principal en el mar, ya que cada tipo de operación exige características estructurales, sistemas y equipamiento específicos para maximizar la eficiencia, seguridad y economía. El punto de partida del diseño es la misión específica del buque (transporte, apoyo, defensa, investigación, etc.), que define la forma del casco, la disposición interna y el equipamiento necesario. Las capacidades se ajustan según el tipo de carga o número de pasajeros, considerando restricciones de calado, eslora y manga para operar en rutas o puertos específicos.
El tipo de propulsión (diésel, eléctrica, nuclear, vela) se selecciona en función de la autonomía, eficiencia y requisitos operativos y los materiales puedes ser de acero, aluminio o materiales compuestos, elegidos según necesidades de resistencia, peso y mantenimiento
Estimación de la Demanda de Energía:
El primer paso en un proyecto de este tipo es la Estimación de la Demanda de los buques que atracarán en el puerto tomando en cuenta la demanda futura que sea lógica de considerar según los planes de futura expansión que consideren sus administradores con la finalidad de no tener que modificar las instalaciones con los cambios de patrones de consumo. Definir claramente los voltajes de operación del sistema de distribución.
Se debe contar con los planos o, mejor aún, un Modelo BIM con todas las instalaciones existentes actualizadas con la finalidad de proyectar las nuevas instalaciones con un mínimo de interferencias entre las diferentes disciplinas necesarias para proveer todos los servicios portuarios necesarios.
La siguiente Tabla de estimación de la Potencia Demandada por los diferentes embarcaciones en el caso de estar conectados a un puerto, nos puede orientar en cuanto a la distancia que ocupa a lo largo del muelle, la carga nominal y el pico máximo de potencia que se puede esperar según el tipo de barco a considerar.
En aquellos casos en que las embarcaciones demande menos de 1.000 KVA (1 MVA) caemos en el sector en los que se alimentan en Baja Tensión LVSC (400V – 480V – 690V) y no se requiere de equipos de Media Tensión aunque es conveniente que tengan su Convertidor de Frecuencia para aquellos casos en que el barco que atraque funciona con una frecuencia diferente a las instalciones del puerto que lo recibe.
Teniendo todo lo anteriormente descrito debemos escoger la ubicación mas conveniente de la Subestación tomando en cuenta el Suministro eléctrico de la empresa que presta el servicio de Energía Eléctrica y solicitarle las características de Cortocircuito en el “Punto de Entrega” o en su defecto el de la Subestación a la que se conecta y los datos del circuito de Media tensión que hay entre ambos puntos. Estos datos son de suma importancia para verificar la Capacidad de las Protecciones, conocer el tiempo de despeje de fallas y calcular así el Riesgo por Arco Eléctrico (ArcFlash) y generar las Etiquetas de Riesgo que son de obligatoria colocación en todos los Cuadros y puntos de conexión del sistema eléctrico.
Debemos también escoger el sistema de distribución del cableado que hay entre la Subestación y el borde del muelle en el sitio de la/s conexiones a los barcos. Esta actividad depende mucho de las instalaciones, de las obras civiles y la existencia de otros servicios para los barcos, tales como los servicios de Agua Potable, Telecomunicaciones, Suministro de Combustible…etc. El recorrido de las Canalizaciones es muy importante definirla en este nivel de proyecto, seleccionando la mas conveniente dentro de un punto de vista razonable.
Debemos seleccionar el material de los conductores (Cobre ó Aluminio). El cobre es mas costoso pero su capacidad de corriente es superior al del aluminio; el cobre es mucho mas pesado y difícil de manejar que su equivalente en aluminio. Su definición puede ahorrar mucho dinero.
Imagen de ELAND CABLES
Ya en este punto debemos elaborar un Diagrama Unifilar detallado de todas las instalaciones a proyectar y definir los diferentes Escenarios de Operación con la finalidad de que los parámetros calculados cumplan con las Normas aún en el caso más desfavorable. Se debe considerar también la colocación de un Sistema de Corrección del Factor de Potencia y de filtrado de los Armónicos que se puedan producir.
Las Normas Ambientales son cada vez mas estrictas y actualmente hay muchos barcos antiguos que todavía no han implementados y colocados los equipos necesarios para la conexión al Shore Power y que será de obligatorio cumplimiento para el año 2030. Quizás no sea tan rentable en este momento la inversión de estos servicios en un puerto por la cantidad de buques que ya se han actualizado, pero su incorporación será obligatoria dentro de unos pocos años.
Sistema eléctrico para conexión Puerto-Barco(Shore Power):
El Sistema de Alimentación la podemos dividir claramente en 3 partes:
- SISTEMA ELÉCTRICO EN PUERTO: dependiendo del caso, tenemos un Transformador reductor para llevar la acometida en Alta Tensión a un nivel inferior que coincida con la del Convertidor de Frecuencia, sus protecciones, un transformador Elevador para 6.6 kV y 11 kV y las Celdas de Salidas en Media Tensión para alimentar al buque. El Convertidor de Frecuencia es necesario porque, aunque la mayoría de los barcos trabajan a 60 Hz, también los hay con 50 Hz por lo que el puerto debe estar preparado pare esta contingencia.
- SISTEMA DE GESTIÓN DE CABLES: debido a que la alimentación de los buques es trifásica en Media Tensión a una tensión de 6.6 kV ó 11 kV se hace necesario un sistema apropiado y eficiente de gestión del cableado ya que los buques tienen diferentes esloras (largos) y distintas ubicaciones de las tomas de energía por lo que se debre procurar que la conexión de la toma del cable y la del barco no tengan una longitud mayor a 10 mts medidos a lo largo del muelle. En otras palabras deben estar enfrentadas. Tambiés de debe procurar una holgura suficiente para absorber los movimientos que hay entre el barco y el muelle.
- SISTEMA ELÉCTRICO EN EL BUQUE: debe estar preparado para recibir la energía necesaria desde el puerto, por lo que es vecesario la instalación de las tomasnormalizadas y un Panel (Tablero) Eléctrico de Media Tensión (si la instalación es HVSC) y con la posibilidad de sincronizar ambas sistemas eléctricos (Puerto-Barco) y proceder luego al apagado de los Generadores de abordo y que todo siga funcionando conectado desde el puerto. Debe impedirse la desconexión manual bajo condiciones de cargas por seguridad del personal con un sistema de enclavamiento apropiado.
La norma IEEE 80005-1:2024 establece requisitos generales para Sistemas de Conexión a Tierra de Alta Tensión (HVSC) en puertos, aplicables al diseño, instalación y pruebas de sistemas que suministran energía eléctrica desde tierra a buques. Estos son los requisitos clave:
Requisitos generales del sistema HVSC
Alcance: aplica a buques que requieren ≥1 MVA o con suministro principal de alta tensión, cubriendo los Sistemas de distribución en tierra, Equipos de conexión e interfaz buque-tierra, transformadores/reactores y convertidores de frecuencia, sistemas de distribución del buque, control, monitorización, interbloqueo y gestión energética.
Exclusiones: No aplica a suministro durante periodos prolongados en dique seco o mantenimiento.
Requisitos técnicos específicos
Seguridad y diseño:
Protección de emergencia: Los circuitos de seguridad deben activar la apertura automática de disyuntores HVSC en ≤200 ms al detectar fallos, con corriente mínima de 50 mA.
Condiciones ambientales: Equipos deben resistir humedad, condensación y ubicarse en áreas libres de gases inflamables o polvo combustible.
Equipotencialización: Garantizar continuidad eléctrica entre sistemas del buque y tierra.
Calidad del suministro:
Tensión y frecuencia: Cumplir tolerancias especificadas para evitar daños en equipos del buque.
Armónicos: Controlar distorsión armónica según límites establecidos en la norma (incluye figura de referencia).
Componentes en tierra:
Transformadores/resistencias: Resistencias de puesta a tierra en neutro deben tener capacidad mínima de 25 A durante 5 segundos.
Protección eléctrica: Incluir sistemas de interbloqueo HV que impidan maniobras peligrosas (ej. apertura bajo carga).
Convertidores: Grado de protección IP adecuado para entornos portuarios.
Pruebas y compatibilidad:
Evaluación previa: Verificar compatibilidad entre sistemas de tierra y buque antes de la conexión.
Pruebas periódicas: Implementar procedimientos alternativos para ensayos regulares.
Anexos y actualizaciones
Anexo A (informativo): Recomendaciones para cables de conexión, incluyendo uso de blindaje metálico en núcleos de potencia, VER VÍNCULO.
Cambios técnicos clave (vs. ediciones anteriores):
Transformador en buque opcional y eliminación de seccionadores de puesta a tierra en buque.
Circuitos de seguridad obligatorios en todos los anexos.
Esta norma, desarrollada conjuntamente por IEC/IEEE, prioriza enfoques de rendimiento sobre prescripciones detalladas, permitiendo adaptaciones según regulaciones nacionales o autoridades portuarias.
Análisis de posibles Escenarios:
Cada puerto puede tener una configuración propia que depende del uso y de las posibilidades de conexión a los diferentes buques que pueden transitar por el puerto. Los puertos puedes ser: comerciales, de pasajeros, industriales, pesqueros, turísticos, deportivos, militares y en ocasiones una combinación de ellos. También por titularidad pueden ser públicos, privados o mixtos. Por gestión pueden ser Landlord port (autoridad regula y privados gestionan), Tool port (infraestructura pública y operación privada), Operating port (gestión y operación pública).
Por las razones antes expuestas podemos darnos cuenta de que el primer paso es definir el uso del puerto en el que vamos a Proyectar las Instalaciones Eléctricas para definir qué tensiones necesitamos tener disponibles:
- Si la alimentación al buque es en Baja Tensión (LVSC) debemos considerar la disponibilidad de 400 V, 480 V y/o 690 V.
- Si la alimentación es en Alta Tensión (HVSC) debenos tener disponibles 6.6 kV y 11 kV. La llaman Alta Tensión en el argot marino pero por normas está clasificada como Media Tensión (mayor de 1 kV y menor a 69 kV).
En ambos casos debemos tener disponibles las opciones de 60 Hz (la que usan la mayoría de los barcos) y también 50 Hz para aquellos barcos que así la emplean.
Pasos para elaborar el Proyecto Eléctrico y demás Estudios:
Para realizar un Proyecto Eléctrico debemos realizar los siguientes pasos:
Estudio previo de Areas: dependiendo de tipo de puerto y su uso se debes definir las diferentes áreas del puerto y tener claro el tipo de naves que atracarán en cada zona del puerto con la finalidad de ubucar las tomas para los buques y seleccionar el Sistema de Gestión de Cables mas apropiado según el caso. Se debe recopilar datos de tráfico portuario y características de los buques; estimar la potencia media y pico para cada tipo de buque; multiplicar por horas de estancia y número de atraques para obtener la demanda anual y considerar escenarios de simultaneidad y ajustar el dimensionamiento de la subestación y los puntos de conexión en el muelle.
Elaboración de un Levantamiento de las instalaciones existentes: preferiblemente elaborar un Modelo BIM (nos facilitaría evitar un conflicto entre las instalaciones y servicios) ó en su defecto un plano en CAD donde se asentarán los servicios existentes y de plsmarán las nuevas instalaciones.
Análisis de la Demanda: calcular la potencia requerida según tipos de buques frecuentes (cruceros: 2-20 MW, portacontenedores: 0.25-1.5 MW) y demás buques. Registrar número de atraques anuales, horas de ocupación y estadía media por buque. Preveer los futuros servicios si fuese el caso. Se aplica un factor de pico (típicamente entre 1,3 y 1,5) sobre la demanda media para cubrir momentos de máxima actividad, como maniobras de carga y descarga o climatización intensiva ver ENLACE. Ejemplo: Si la demanda media de un crucero es 12 MW, la demanda pico puede alcanzar 15,8 MW (factor 1,3). Se calcula la energía total anual multiplicando la potencia media por las horas de estancia y el número de atraques y se analiza la simultaneidad de atraques para determinar si es necesario alimentar a más de un buque a la vez y dimensionar la infraestructura en consecuencia.
El análisis de demanda es un paso fundamental para dimensionar correctamente un sistema eléctrico de shore power (OPS) en puertos. Consiste en estimar la potencia y energía eléctrica que requerirán los diferentes tipos de buques durante su estancia en el muelle, considerando tanto la demanda media como los picos de consumo.
Definir la Subestación y seleccionar el sitio mas apropiado que dará servicio a este Sistema tomando en cuenta el punto de conexión con la empresa que suministra el servicio eléctrico y solicitarle los datos de Capacidad disponible y de Cortocircuito.
Elaboración de un Diagrama Unifilar para estudiar los diferentes escenarios posibles con la combinación de buques que puede tener el puerto en un momento dado. Se debe tener en cuenta las posibles ampliaciones de los muelles y servicios con la finalidad de tomar la previsión correspondiente para evitar futuras costosas modificaciones del sistema eléctrico.
Estudio de Flujo de Cargas: se debe estudiar cada escenario posible para seleccionar los equipos necesarios y el cableado para que el sistema cumpla con todos los parámetros de Capacidad de Corriente y de Caída de Tensión aún en el escenario más desfavorable. Se debe tomar en cuenta el Factor de Potencia para que su compensación sea lo más rentable posible.
En la siguiente imagen podemos observar un Diagrama Unifilar (SLD) con un Estudio de Flujo de Cargas:
En la Parte superior observamos el Punto de Conexión de la empresa que suministra el Servicio Eléctrico (cuadro con patrón de relleno) y en este caso con una tensión de 33 kV y 50 Hz porque nos encontramos en Europa y esa es la frecuencia mas común en la región. Un poco las abajo un transformador de 40 MVA, 33/11 kV, y mas abajo el Bus (línea gruesa horizontal) de 11 kV y 50 Hz que dará servicio a los buques que usen ese nivel de tensión. Según nuestro estudio podrán dar servicio a dos cruceros (la mayor carga que puede ser aquí conectada) o a dos portacontededores que caben en esa sección del muelle y que corresponden a los dos alimentadores que están a la izquierda del diagrama. Es de hacer notar que sus cables tiene la capacidad necesaria para dar servicio al escenario de mayor carga.
Entre las dos barras horizontales (buses de 11 kV, de 50 y 60 Hz respectivamente) se encuentran tantos convertidores de frecuencia como sean necesarios para dar servicio a plena capacidad a los buques que atraquen en el puerto y que funcionen a esa frecuencia. Se observan parejas de interruptores (C1, C2 y C3) que están enclavados entre si para que cada alimentador se pueda conectar tanto de la barra de 50 Hz como a la de 60 Hz según la procedencia del barco que atraque y así emplea el mismo cable de energía que llega desde la subestación al muelle.
En la parte inferior derecha del diagrama unifilar tenemos 3 salidas en Media Tensión con un voltaje de 6,6 kV con una frecuencia (50 Hz ó 60 Hz) que depende de cual de los dos interruptores gemelos esté conectada a la barra correspondiente a la frecuencia deseada para barcos portacontenedores mas pequeños, ferrys, gaseros o de carga a granel con salidas de hasta 3 MW a 6.6 kV.
Como pueden observar las combinaciones son múltiples, por lo cual no hay dos puertos iguales.
Imágenes tomadas de Internet:
A continuación les presentamos diferentes imágenes referente al tema publicadas en Internet:
Video publicado en YouTube por Autoridad Portuaria de Valencia
Video publicado en YouTube por Autoridad Portuaria de New South Wales
Video publicado en YouTube por ABB
Video publicado en YouTube por ProcesskontrollEL
Video publicado en YouTube por PSW Power & Automation
Video publicado en YouTube por Cavotec Group
Video publicado en YouTube por Cavotec Group
Video publicado en YouTube por Cavotec Group
Video publicado en YouTube por CHINT GLOBAL
Video publicado en YouTube por Port of Long Beach
Video publicado en YouTube por Hamburgo port
Video publicado en YouTube por Hamburgo port
Video publicado en YouTube por SCHNEIDER Electric
Enlaces de interés:
Toma de corriente móvil para viajes largos
Energy supply systems for shore power supply in ports | igus®
https://www.germarel-marine.de/_BwEEnergy supply systems for shore power supply in ports
https://www.igus.es/industria/cold-ironing/aplicaciones/conexiones-electricas-de-puerto-shore-power
https://www.hitachienergy.com/es/es/products-and-solutions/substations/shore-to-ship-power
https://eur-lex.europa.eu/legal-content/ES/TXT/HTML/?uri=CELEX:52011PC0302
https://www.electroproject.nl/es/especialidades/sistemas-energeticos-inteligentes/energia-en-tierra/
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