SIHARBOR / SIPLINK: soluciones inteligentes de media tensión para buques atracados. Alimentación eléctrica desde tierra. Answers for energy.

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1 s SIHARBOR / SIPLINK: soluciones inteligentes de media tensión para buques atracados Alimentación eléctrica desde tierra Answers for energy.

2 Alimentación desde tierra de buques: una solución sostenible y económica Hoy en día, el transporte marítimo representa el 90 por ciento del transporte mundial de mercancías. El transporte marítimo emite un volumen de CO 2 similar al del transporte aéreo. Además, el combustible naval emite cantidades de azufre y partículas mucho mayores en su combustión que otros combustibles. Las ciudades portuarias sufren esta contaminación no solo durante la entrada y salida de los buques, sino también durante los periodos de atraque. Los expertos calculan que hacia 2020, un 20 % de la emisión de partículas en algunas zonas portuarias procederá de los buques. Sin embargo, hoy en día la proporción de contaminantes atribuibles a ellos ya supera ese porcentaje en ciertos lugares, con cifras que en el caso de los óxidos de nitrógeno y azufre pueden alcanzar el 90 %. Para hacer frente a este fenómeno, la Unión Europea ha publicado una recomendación relativa a la alimentación eléctrica desde tierra de buques en zonas de amarre (ver recuadro). La correspondiente norma EN / IEC se encuentra en preparación. En otras regiones fuertemente afectadas por la contaminación atmosférica procedente de la navegación comercial se están estudiando también medidas gubernativas comparables. SIHARBOR: la solución limpia para alimentar desde tierra buques atracados La alimentación eléctrica desde tierra resuelve de forma eficaz y muy sencilla el problema de la emisión de contaminantes de los barcos durante los periodos de atraque. El sistema de conexión a la red eléctrica terrestre SIHARBOR de Siemens es una solución homogénea y modular para la alimentación desde el muelle, tanto en el lado del muelle como en el del buque. SIHARBOR cumple plenamente las recomendaciones del documento europeo 2006 / 339 / CE. SIHARBOR se adapta a los distintos perfiles de requisitos de las autoridades portuarias, los armadores, los astilleros y las compañías eléctricas, y es apto para puertos de diferentes tamaños. Además puede dar servicio a distintos tipos de 2

3 Reducción de contaminantes con SIHARBOR* 0-25 CO 2-35 % Partículas NO x Resumen de las ventajas SIHARBOR protege el medio ambiente: Puede utilizarse energía procedente de centrales cuya tecnología cumple las normas más estrictas de protección ambiental. Con SIHARBOR se genera un 35 % menos de dióxido de carbono, aprox. un 97 % menos de óxidos de nitrógeno y un 90 % menos de partículas que con el combustible naval % -97 % SIHARBOR ahorra dinero: En un futuro cercano, los costes de combustible están llamados a aumentar, debido a la subida de los precios del petróleo y sus derivados, y se endurecerán las normativas referentes al contenido en azufre. Por ello, en muchos casos el suministro terrestre constituye también la solución más económica para los armadores. *en relación con el mix de energía europeo SIHARBOR reduce la emisión de ruidos: Gracias a la conexión eléctrica desaparecen las vibraciones y ruidos procedentes de los generadores de a bordo. Esto se traduce en una mayor calidad de vida para los pasajeros, los tripulantes y los residentes de las zonas portuarias. embarcaciones, desde los buques de pasajeros hasta los portacontenedores o los ferries. Gracias a su diseño modular, la solución de suministro terrestre admite cualquier combinación de sistemas de alimentación de 50 y 60 Hz y es apta para todos los niveles de tensión habituales en la navegación. La recomendación 2006 / 339 / EG En noviembre de 2002 la Comisión adoptó una Comunicación relativa a una estrategia de la Unión Europea para reducir las emisiones atmosféricas de los buques de navegación marítima para el uso por parte de los buques de la electricidad en puerto durante el atraque. Esta recomendación se materializó en el documento 2006 / 339 / CE y se acompañó de una serie de medidas. En el documento, entre otras cosas, la Comisión señala que los Estados miembros deben considerar la instalación de equipos para electricidad en puerto para su uso por parte de los buques atracados, así como ofrecer incentivos económicos a los operadores de buques para que utilicen la electricidad ofrecida en puerto. Por lo demás, los Estados miembros deben trabajar en el seno de la Organización Marítima Internacional (OMI) en la revisión en curso del Convenio internacional para prevenir la contaminación por los buques (Convenio MARPOL), y fomentar el desarrollo de normas internacionales armonizadas sobre conexiones eléctricas en puerto, teniendo en cuenta las labores ya en curso. Paralelamente, se publicaron también una serie de estudios acerca de la rentabilidad y la viabilidad de la utilización de la electricidad en puerto para reducir las emisiones en diversos tipos de buques, rutas y puertos. 3

4 Alimentación por tierra con componentes robustos y de eficacia probada: SIHARBOR El sistema homogéneo y modular de suministro de electricidad en puerto SIHARBOR es una solución armonizada basada en componentes para alimentación desde tierra en media tensión. Cada buque tiene diferentes necesidades de suministro eléctrico. SIHARBOR ha sido concebido teniendo presente esta diversidad. El sistema modular flexible permite implementar cualquier combinación de suministros a 50 y 60 Hz. De la adaptación de las tensiones en el puerto y en la red de a bordo se encargan los transformadores incluidos en el paquete completo SIHARBOR. De este modo pueden conectarse también buques más antiguos. Por lo general siempre se puede modificar como convenga la toma de corriente ya existente en el buque. La conexión a la alimentación desde tierra solo requiere unos minutos. La seguridad del personal queda garantizada en todo momento. SIHARBOR se basa en componentes estandarizados de la gama de productos para distribución eléctrica de Siemens, probados en millones de aplicaciones. La conexión del buque en puerto se controla mediante un sistema de automatización que dispone de conexión a la embarcación. Para la comunicación entre el buque y el puerto se utiliza un cable de fibra óptica. SIPLINK: el núcleo del sistema SIHARBOR si se precisa adaptar la frecuencia En dos terceras partes de los buques de todo el mundo, la red de a bordo funciona a 60 hercios. Así pues, en Europa es necesaria una adaptación de frecuencia para la alimentación desde tierra. SIPLINK, el núcleo de la solución SIHARBOR, conecta la red de a bordo del buque con la red terrestre local de suministro eléctrico. Para adaptar las tensiones del puerto y de la red de a bordo se utilizan transformadores que al mismo tiempo efectúan el aislamiento galvánico entre las redes del puerto y del buque. El tendido del cable, decisivo para el éxito Los sistemas especiales de tendido de cable para la conexión puerto / buque del paquete SIHARBOR están preparados para todos los puntos de conexión flexibles requeridos en distintos tipos de buques, y compensan automáticamente las fluctuaciones debidas a las mareas. 4

5 Resumen de ventajas SIHARBOR Reduce la emisión de contaminantes. Asegura la conexión con el buque mediante un sistema de tendido de cable sencillo y rápido. Cubre todas las necesidades de potencia gracias a módulos de potencia conectables en cascada. Limita la potencia de cortocircuito y evita así la sobrecarga de las redes terrestres y de la toma por conector en el lado de media tensión. No se requieren dispositivos limitadores de cortocircuito en el buque. Aprovecha estándares industriales y utiliza componentes Siemens de eficacia probada (acoplamientos back-to-back SIPLINK, transformadores Siemens, celdas de media tensión Siemens homologadas y sistemas de automatización con SIMATIC S7). Permite una conexión segura y rápida de los buques sin necesidad de recurrir a personal cualificado para la conexión entre puerto y buque. Canaliza la alimentación eléctrica desde tierra mediante una toma por conector segura y normalizada, con línea de fibra óptica integrada. Permite totalizar y archivar el consumo de energía durante el periodo de atraque. Reduce el consumo de combustible a bordo. Reduce los costes de energía a bordo. Alarga la vida útil de los grupos auxiliares y diésel de a bordo. Permite planificar los trabajos de reparación y mantenimiento a bordo durante los periodos de atraque. SIHARBOR: todo del mismo proveedor SIHARBOR le permitirá gozar de todas las ventajas de la alimentación desde tierra en puertos, sin la más mínima complicación. Los expertos de Siemens adaptarán el sistema perfectamente a sus necesidades. Siemens le ofrece de manera unificada y sin problemas de interfaces todas las prestaciones, incluidas las subestaciones de la compañía eléctrica, las celdas de media tensión, los sistemas de tendido de cable y el sistema de automatización. SIHARBOR es la solución sostenible y económica para su puerto. 5

6 SIPLINK Variante 50 Hz/60 Hz sin SIPLINK Variante 50 Hz/60 Hz con SIPLINK Cómo planificar una alimentación desde tierra A la hora de proyectar una solución de alimentación eléctrica desde tierra deben tenerse en cuenta una serie de aspectos decisivos para la materialización del proyecto. Las necesidades de suministro eléctrico deben definirse de la manera más completa y precisa posible ya en el momento de la planificación. 1 Alimentación del puerto La compañía eléctrica está en disposición de facilitar toda la potencia necesaria para la conexión en puerto prevista? La red del puerto esta suficientemente dimensionada para SIPLINK? 2 Infraestructura en el puerto Cuál es la tensión nominal? Cómo se alimentará el SIPLINK? Por celdas existentes? Por celdas adicionales? Nuevas celdas o subestaciones? Cuál es la frecuencia nominal? Qué distancia media hay entre la red portuaria y el muelle (longitud de cable)? Qué fluctuaciones de tensión existen (porcentaje)? Se necesita medir el consumo? Sí No 6

7 5 1 Alimentación del puerto 2 Infraestructura en el puerto 3 SIPLINK y distribución con adaptación de tensión y frecuencia 4 Conexión en puerto 5 Conexión en buque 3 SIPLINK y distribución Existen edificaciones aptas para instalar el SIPLINK? Sí No Para la instalación en edificio deben tenerse en cuenta los siguientes puntos: Soporta la estructura del edificio el peso*? Sí No Existe suficiente espacio para los componentes*? Sí No Están las salas climatizadas? Sí No Cuentan las salas con protección contra polvo? Sí No Qué distancia existe entre el convertidor y el intercambiador de calor? metros (intercambiador de calor al aire libre) Se desea instalar el SIPLINK en un contenedor al aire libre? Sí No Existen normas relativas a la protección contra el ruido? 4 Conexión en puerto Qué cantidad de puntos de amarre se deben alimentar? Cuántos puntos de conexión se requieren por punto de amarre? Es necesario que en un mismo punto de amarre puedan conectarse distintos tipos de buques (contenedores, Ro-Ro, ferries...)? Qué potencia total se requiere para cada punto de amarre? Qué distancia máxima debe existir entre el buque y el SIPLINK (para el tendido del cable)? 5 Conexión en buque Qué tensiones de a bordo deben considerarse? db(a) en distancia en metros Qué frecuencias de a bordo deben considerarse? A cuánto ascienden las temperaturas exteriores? Mínima Máxima Qué consumo de potencia tiene cada uno de los tipos de buque previstos? Qué consumo total de potencia se prevé? *Ejemplo en página siguiente 7

8 Ejemplo de instalación en contenedor en Flensburg SIPLINK: el acoplamiento back-to-back flexible y fiable para alimentación desde tierra SIPLINK significa Siemens Multifunctional Power Link, solución que hace posible la interconexión eléctrica entre la red a bordo y la red terrestre en caso de que las respectivas frecuencias sean distintas. Además, ambas redes quedan aisladas galvánicamente entre sí. SIPLINK puede generar distintos niveles de tensión y frecuencias para el lado de la red de a bordo, según cuál sea el buque atracado en cada momento. El convertidor El convertidor está compuesto por un rectificador hacia la red terrestre, un inversor hacia la red de a bordo, un circuito intermedio de tensión continua entre ambos, un sistema de control y los filtros de red. El convertidor asegura los siguientes requisitos: Alimentación de la red de a bordo Distintas frecuencias (50 Hz / 60 Hz) Funcionamiento paralelo con el generador de la red de a bordo al sincronizar Posibilidad de sincronización desde el barco al puerto o desde el puerto al barco Limitación de la potencia de cortocircuito Filtro por lado de red: THD de 5 % según norma EN Los transformadores Los transformadores para convertidor efectúan la conexión del SIPLINK a la red de suministro. El transformador en el lado del buque asume el aislamiento galvánico entre la red del buque y la del puerto, evitando así toda posibilidad de corrosión galvánica. Pueden utilizarse a conveniencia transformadores secos o con refrigeración por aceite que garanticen la disponibilidad de las tensiones (por ejemplo 6,6 kv o 11 kv) en el punto de amarre. El sistema de refrigeración El sistema SIPLINK está provisto de refrigeración por agua y, en función de cada aplicación, el intercambiador de calor es del tipo agua / aire (instalación al aire libre) o agua / agua, con las dimensiones necesarias para la disipación de calor requerida en cada caso. Se tienen en cuenta también los requisitos de protección contra el ruido. Datos básicos de una aplicación típica: Temperatura exterior: de 20 a +35 C (agua / aire con mezcla de agua y glicol) 8

9 Red terrestre Alimentación al buque Convertidor Transformador Transformador Celdas Filtro Filtro Celdas Ejemplo * de instalación de un SIPLINK 1.0 MVA N.º Cantidad Componente Dimens. (AlxAnxP en mm) Peso (kg) 1 1 Convertidor x x Transformador seco x x Armario de bombas x 900 x Intercambiador de calor x x Celdas x x Contenedor x x *no vinculante Posibilidades alternativas hasta 40 C y por encima de +40 C Nivel de presión acústica 65 db(a) a 10 m de distancia Potencia acústica 100 db Las celdas Las celdas pueden ser tanto en versión aislada por aire como por gas. Por motivos de espacio y mantenimiento se ha optado preferentemente por las celdas aisladas por gas. Sistemas de interfaz hombre-máquina Los componentes del sistema SIPLINK tienen una unidad de control descentralizada provista de elementos de mando y diagnóstico. Un controlador SIMATIC S7 superior con panel de mando supervisa de modo centralizado el estado de la instalación y visualiza todos los datos de funcionamiento, alarmas y averías. Todos los datos pueden transmitirse a sistemas superiores de HMI y de control de procesos a través de sistemas de bus normalizados. Instalación El sistema SIPLINK puede instalarse en salas eléctricas o similares ya existentes, a condición de que tengan suficiente espacio. Opcionalmente pueden ofrecerse soluciones completas alojadas en contenedores o estaciones prefabricadas en hormigón. En tales casos, los componentes vienen ya montados y sometidos por el fabricante a pruebas funcionales. 9

10 Ingeniería, gestión de proyectos y servicios de primera para una alimentación desde tierra Le ayudaremos en la ingeniería y ejecución de su sistema de alimentación eléctrica desde tierra, desde la primera idea hasta la puesta en marcha. Podemos estudiar conjuntamente la relación costo / beneficio, a fin de hallar una solución óptima. La experiencia de nuestros Ingenieros de proyecto le asegura la materialización del plan conforme a los plazos y la calidad acordados. Contamos con servicio técnico en 150 países. En caso necesario, nuestros equipos pueden presentarse rápidamente en sus instalaciones para reparar o modernizar su sistema de suministro terrestre de corriente. Resumen de nuestras prestaciones 1. Fase de análisis Los estudios de viabilidad, como por ejemplo un análisis de redes, ayudan a evaluar correctamente las condiciones. 2. Fase de diseño En la fase de diseño se desarrollan mano a mano con el cliente soluciones adaptadas a las necesidades específicas locales. 3. Implementación La implementación abarca la planificación, la ingeniería de detalle, desarrollo del pedido, control del tiempo de ejecución y la documentación. 4. Instalación y puesta en marcha El sistema SIPLINK puede alojarse e instalarse en edificios ya existentes, en soluciones basadas en contenedor o en estaciones de hormigón prefabricado. El requisito en todos los casos es su ejecución en sala eléctrica. Los componentes vienen ya montados y han sido sometidos a pruebas de funcionalidad por el fabricante. El montaje puede realizarse por el propio cliente o encomendarse a la representación local de Siemens. Tras él se deberá efectuar la puesta en marcha y la comprobación del sistema a cargo de personal de Siemens especialmente formado. 10

11 Referencias: Astilleros Flender Werft AG (Alemania) Alimentación desde tierra con SIPLINK para buques en construcción desde la red de 50 Hz del astillero 1 acoplamiento back-to-back en corriente continua de media tensión MVA para la alimentación de redes de a bordo de 50 / 60 Hz Comprobación de los generadores de a bordo con SIPLINK Realimentación de energía eléctrica a la red del astillero durante el funcionamiento Intercambio regulado de potencia activa en ambas direcciones para una mejor estabilidad de la red y un flujo de carga optimizado en la red del astillero y la de a bordo Flensburger Schiffbaugesellschaft (Alemania) Alimentación eléctrica desde la red a 50 Hz del astillero a buques de diferentes tensiones (400 V / 50 Hz, 440 V / 60 Hz, 690 V / 60 Hz) Potencia del convertidor 1 MVA Ensayo de los generadores de a bordo con realimentación a la red del astillero Nivel de presión acústica 45 db(a) a 65 m de distancia Solución SIPLINK en contenedor, con todos los componentes montados, sobre postes de 8 m de altura Puerto de Lübeck / TransAtlantic (Alemania) Proyecto piloto conjunto con el consorcio papelero Stora Enso como promotor-armador en el marco del proyecto New Hansa Conexión terrestre para los tres buques papeleros Trans- Paper, TransPulp y TransTimber de la naviera finlandesa TransAtlantic con redes de suministro a bordo de 400 V / 50 Hz Los buques se equipan en Finlandia para alimentación por tierra, disponiendo a bordo de un sistema de tendido de cable con conector, un control para el proceso de acoplamiento y un transformador. En Lübeck, Siemens ha construido el punto de conexión correspondiente en el muelle y ha establecido la conexión con la red de media tensión de la compañía eléctrica Lübecker Stadtwerke. Para el control y la comunicación entre los sistemas de alimentación del buque y el puerto, Siemens ha transformando la solución finlandesa con relés y creado una avanzada solución por software a base de relés multifunción programables SIPROTEC. Solución SIHARBOR con celda de 10 kv para conexión a la red terrestre y de 6 kv para conexión a la red de a bordo, un transformador con aislamiento de resina de 10 kv / 6 kv para el aislamiento galvánico de ambas redes y una estación suplementaria en el muro del muelle, con tomas para la etapa de potencia de 6 kv, así como para el control y el panel de mando. 11

12 Publicado por y copyright 2011: Siemens AG Energy Sector Freyeslebenstrasse Erlangen, Alemania Siemens AG Energy Sector Power Distribution Division Medium Voltage Mozartstrasse 31 C Erlangen, Alemania Para más información, sírvanse contactar con nuestro centro de atención al cliente. Teléfono: Fax: (Con recargo, depende del proveedor) Correo electrónico: support.energy@siemens.com Power Distribution Division N o de pedido E50001-G710-A Impreso en Alemania Dispo 40400, c4bs No /12435 TV/WÜ WS Impreso en papel blanqueado sin cloro elemental. Reservados todos los derechos. Las marcas comerciales mencionadas en el presente documento son propiedad de Siemens AG, sus filiales o respectivos propietarios. Sujeto a modificaciones sin previo aviso. Este documento contiene descripciones generales sobre las distintas opciones técnicas disponibles, que pueden no tener aplicación en todos los casos. Por ello, las prestaciones deseadas se determinarán en cada caso al cerrar el contrato.