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Páginas: 356

 

APUNTES DE ELECTRICIDAD APLICADA A LOS BUQUES

 

Estos apuntes de Electricidad Aplicada a los Buques han sido elaborados pensando fundamentalmente en los alumnos de los ciclos formativos de Supervisión y Control de Máquinas e Instalaciones del Buque y de Operación, Control y Mantenimiento de Máquinas de Instalaciones del Buque, pertenecientes a la familia profesional de Actividades Marítimo Pesqueras en cuyos currículos figuran los módulos de Instalaciones y Equipos Eléctricos del Buque e Instalaciones y Máquinas Eléctricas, respectivamente.

Su lectura puede ser, asimismo, de gran utilidad, tanto para los profesionales, encargados de la supervisión, control y operación de la planta eléctrica de los buques, como para aquellos que desempeñan tales funciones e instalaciones offshore, de congeneración, etc.

El contenido de los mismos puede dividirse en tres bloques claramente diferenciados:

En el primero, que incluye los dos primeros capítulos, se tratan los conceptos y fenómenos eléctricos y electromagnéticos básicos y se introducen la corriente alterna y los sistemas trifásicos.

En el segundo, formado por los capítulos tercero, cuarto y quinto, se estudian las máquinas eléctricas, tanto estáticas (transformadores) como rotativas (generadores y motores, de corriente continua y alterna).

El tercer bloque, que incluye los capítulos sexto al último está dedicado al estudio de la problemática en torno a la utilización de la energía eléctrica a bordo de los buques: generación, distribución, instalaciones de fuerza y alumbrado, etc. Incluyendo un capítulo introductorio a la electrónica de potencia.

 

Índice:

CONCEPTOS Y FENOMENOS ELECTRICOS Y ELECTROMAGNETICOS BASICOS:

  • Introducción. Conceptos básicos sobre circuitos eléctricos. Potencia y energía eléctricas. Conexión de los consumidores en un circuito. Conexión de generadores. Receptores eléctricos. Resolución de circuitos complejos. El magnetismo. Ley de Biot-Savart. Campo magnético creado por una corriente rectilínea. Campo magnético creado por corrientes en espiras. Fuerzas creadas por campos magnéticos. Leyes de Faraday y de Lenz. La autoinducción. Intensidad magnética H. Permeabilidad relativa. Electroimanes. Circuitos magnéticos. Corrientes de Foucault. Condensadores. Carga y descarga de un condensador. Acoplamiento de condensadores.

CORRIENTE ALTERNA:

  • Corriente alterna. Generación de una tensión alterna. Valores característicos de una corriente alterna. Representación gráfica de una corriente senoidal Circuitos de corriente alterna con resistencia. Circuito de corriente alterna con autoinducción. Circuito de coriente alterna con condensador. Circuito serie RLC. Circuitos acoplados en paralelo en corriente alterna. Corrección del factor de potencia. Introducción a los sistemas trifásicos. Generación de corriente alterna trifásica. Acoplamiento en triángulo. Acoplamiento en estrella. Conexión de receptores en los sistemas trifásicos. Corrección del factor potencia en los sistemas trifásicos.

TRANSFORMADORES:

  • Transformadores. Transformadores monofásicos: Constitución y funcionamiento. Fuerza electromotriz en el primario y en el secundario. Relaciones fundamentales en un transformador ideal. El transformador real. Rendimiento de un transformador. Transformadores trifásicos. Uso de transformadores a bordo.

MAQUINAS ELECTRICAS DE CORRIENTE CONTINUA:

  • Máquinas eléctricas. Dínamos. Devanados del inducido. Excitación de las dínamos. Devanados inductores. Dínamo de excitación independiente. Dínamo con excitación en serie. Dínamo con excitación en derivación. Dínamo con excitación compound. Regulación de tensión en una dínamo. Identificación de bornes. Acoplamiento de dínamos en paralelo. Motores de corriente continua. Tipología de los motores de corriente continua. Motores con excitación en serie. Motor con excitación en derivación. Motor de excitación compound. Inversión del sentido de giro de un motor de corriente continua. Regulación de la velocidad de giro del motor. El motor de arranque.

MAQUINAS ELECTRICAS DE CORRIENTE ALTERNA:

  • El alternador. Frecuencia de un alternador. Fuerza electromotriz generada por fase. Circuito equivalente de un generador sincrónico. Medición de los parámetros del modelo de generador sincrónico. Sistemas de excitación de los alternadores. Regulación de tensioón en los alternadores. Acoplamiento de generadores en paralelo. Características de frecuencia de voltaje-potencia reactiva de un generador sincrónico. Reparto de cargas entre dos generadores de igual tamaño. Protección de generadores. Grupos electrógenos de emergencia. Introducción a los motores eléctricos de corriente alterna. Motores síncronos: Principio de funcionamiento. El motor asíncrono trifásico: Constitución y funcionamiento. Deslizamiento del motor. Cambio del sentido de giro de los motores asíncronos trifásicos. Balance de potencias en los motores asíncronos. Par motor. Característica mecánica de un motor asíncrono trifásico. Relación entre el deslizamiento y las pérdidas en el devanado rotórico. Tipos de rotor en los motores asíncronos trifásicos. Devanados estatóricos en los motores asíncronos. Regulación de la velocidad en los motores asíncronos. Motores síncronos. Motores monofásicos.

GENERACION Y DISTRIBUCION ELECTRICA A BORDO DE LOS BUQUES:

  • El concepto de planta eléctrica del buque. Características de la planta eléctrica de un buque. Tipología de las plantas. Situación a bordo de las plantas generadoras. Determinación de las necesidades de energía a bordo. Toma de corriente externa. Distribución eléctrica a bordo. Introducción. Cuadros eléctricos. Cables eléctricos. Cálculo de las secciones. Cálculo de la caída de tensión en líneas de corriente continua. Cálculo de la caída de tensión en las líneas de corriente alterna. Cálculo de la sección en líneas trifásicas.

INSTALACION DE ALUMBRADO Y SERVICIOS AUXILIARES:

  • Esquemas y símbolos eléctricos. Alumbrado del buque. Lámparas de incandescencia. Lámparas fluorescentes. Lámpara de vapor de mercurio.Lámpara de vapor de sodio. Corrección del factor de potencia en las instalaciones de alumbrado. Instalación de lámparas de alumbrado. Accesorios y mecanismos utilizados en las instalaciones de alumbrado. Protección básica de circuitos de alumbrado. El circuito de luces de navegación.

INSTALACIONES DE FUERZA:

  • Introducción. Elementos de control de motores eléctricos. Elementos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos. Arranque de motores asíncronos trifásicos. Arranque electrónico de motores asíncronos.

CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA. PILAS Y ACUMULADORES:

  • Introducción. Pilas eléctricas. Acumuladores. Capacidad de un acumulador. Métodos de carga. Cargadores de baterías. Emplazamiento de las baterías. Operación y mantenimiento de baterías de plomo. Operaciones y mantenimiento de baterías de níquel-cadmio. Operación y mantenimiento de baterías de níquel-hierro. Determinación de la capacidad de la batería.

MANTENIMIENTO DE EQUIPOS Y MAQUINAS ELECTRICAS:

  • Conceptos generales sobre mantenimiento industrial. Organización técnico-administrativa del mantenimiento. Seguridad en las operaciones de mantenimiento de los sistemas eléctricos. Mantenimiento eléctrico. Generalidades. Mantenimiento preventivo de generadores. Mantenimiento preventivo de transformadores. Mantenimiento preventivo de motores. Mantenimiento preventivo de equipos eléctricos. Averías eléctricas.

INTRODUCCION A LA ELECTRONICA DE POTENCIA:

  • Semiconductores. La unión pn. Constitución y funcionamiento de un diodo. El diodo zener. Disposiivos optoelecrónicos. El tiristor. El triac. Circuitos rectificadores. Rectificadores controlados.

MEDIDAS ELECTRICAS BASICAS:

  • Errores de medición. Precisión de un aparato de medida. Instrumentos de medida. Medida de la intensidad. Medida de la tensión. El polímetro. Medida de la potencia. Media de la potencia reactiva. Medida de la potencia activa en corriente alterna trifásica. Medida de la frecuencia. Medida del factor de potencia. Medida de resistencias eléctricas. Medida de la resistencia de aislamiento. Test de continuidad.

Anexo I.

Bibliografía.