Las unidades VACON® NXP Liquid Cooled Drive proporcionan una navegación fluvial silenciosa y limpia

La tendencia a la propulsión híbrida diésel-eléctrica está arrasando en los cruceros fluviales. En 2009, Viking River Cruises puso en servicio el MV Viking Legend, el primer crucero fluvial del mundo con un sistema de energía y propulsión basado en un bus CC de alta eficiencia. Desde entonces, han creado una flota de más de 50 barcos híbridos.

Cómodos cruceros fluviales que consumen menos combustible
A los turistas les encantan los hoteles flotantes en mar abierto y los cruceros fluviales son cada vez más populares. A diferencia de los cruceros marítimos, los cruceros fluviales combinan viajes por las ciudades con un telón de fondo de hermosos paisajes. En cuanto a equipamiento y alojamiento, los modernos cruceros fluviales son tan lujosos como los grandes transatlánticos, incluso sin grandes teatros y piscinas, debido a su menor tamaño.

Sin embargo, en ambos casos, los operadores se esfuerzan por hacer funcionar estos hoteles flotantes de lujo de la manera más eficiente posible desde el punto de vista energético. «Si le gustan los cruceros marítimos, también se enamorará rápidamente de los cruceros fluviales», comenta Tor Hagen, presidente y director ejecutivo de Viking River Cruises, el proveedor de cruceros fluviales más importante del mundo. 

Una opción para conseguir la máxima eficiencia energética en los buques son los propulsores híbridos diésel-eléctricos. Esta tendencia también está arrasando con los cruceros fluviales. 

Generación de electricidad a bordo eficiente desde el punto de vista energético
La energía eléctrica y los sistemas de propulsión utilizados en la flota de Viking River Cruises se basan en la unidad VACON®NXP Liquid Cooled Drive. Michael Güldner, del astillero Neptune, responsable de los sistemas eléctricos a bordo de todos los buques Viking, explica lo siguiente: «Estamos muy satisfechos con los convertidores de frecuencia VACON®. Juntos, hemos sido capaces de mejorar aún más los sistemas eléctricos a lo largo de los años».

El barco está equipado con cuatro generadores de energía diésel-eléctricos. Dos en la sala de máquinas delantera y dos en la de popa. Los cuatro generadores asíncronos controlados por los convertidores de frecuencia VACON® NXP proporcionan alimentación al sistema de propulsión eléctrica y a la red de a bordo. Los generadores asíncronos son significativamente más rentables que los GenSets convencionales (conjuntos estandarizados que incluyen un motor diesel y un generador). Permiten un funcionamiento a velocidad variable para optimizar la eficiencia del combustible en todo momento. La unidad VACON® NXP Liquid Cooled Drive también desempeña un papel importante en la reducción de los niveles de ruido para los pasajeros. En comparación con los sistemas de propulsión mecánicos diésel convencionales, garantizan que los generadores diésel funcionen de forma óptima en una área insonorizada.

Es fácil encender o apagar los generadores con el controlador PMS (Power Management System). Esto garantiza que la producción de energía siempre se ajusta a la demanda de energía en tiempo real.

El sistema interno inteligente de la unidad VACON® NXP Liquid Cooled Drive reparte la carga entre los generadores de forma rápida y fiable. Los ingenieros utilizaron la herramienta de programación VACON® Programming (CEI 61131-3) para desarrollar un concepto de control específico para este fin y lo instalaron en el software de control fácilmente modificable de los convertidores de frecuencia VACON® NXP. 

A diferencia de los sistemas de propulsión principales diésel-eléctricos convencionales, los expertos del astillero Neptun no tuvieron que instalar grandes cuadros eléctricos, gracias al concepto de bus de CC. Esto proporciona una clara ventaja en los buques en los que el espacio es escaso o podría utilizarse mejor para satisfacer el propósito del buque. Los sistemas de propulsión principales y las microunidades de red a bordo de los barcos de MV Viking están diseñados para ser compactos y redundantes. Cumplen todas las normas y directrices de la UE para cruceros fluviales, así como las condiciones de autorización de Germanischer Lloyds.

Hasta un 20 % menos de consumo de combustible
Las numerosas ventajas que ofrece este innovador concepto de red y accionamiento de a bordo incluyen, en primer lugar, una reducción significativa del consumo de combustible de hasta un 20 % y la consiguiente reducción de las emisiones. Esto es posible gracias a la capacidad del sistema para calcular automáticamente el consumo de energía actual de la embarcación en todo momento y para suministrar exactamente la cantidad de energía demandada por los generadores. Si el barco genera energía adicional a través de acciones como el frenado, esta energía no tiene que ser neutralizada por resistencias, sino que es retroalimentada a través del bus de CC y se pone a disposición de otros componentes que consumen energía a bordo de la embarcación. De este modo, se elimina la carga de los generadores, que necesitan producir menos energía. Gracias a esta tecnología, así como a los convertidores de frecuencia de velocidad variable instalados en bombas y ventiladores, el consumo total de energía del barco es hasta un 20 % inferior al de los barcos convencionales.

Ya no es necesario sincronizar los generadores, que es otra de las grandes ventajas que ofrece el bus de CC. La salida requerida está disponible en menos de un segundo. En los sistemas eléctricos de bus de CA, los procesos de sincronización pueden tardar varios minutos o fallar por completo. Los generadores solo están listos para producir energía, como la necesaria para hacer avanzar el barco y alejarlo de una situación peligrosa, una vez que se han sincronizado con éxito. Por lo tanto, el sistema de bus de CC mejora la seguridad y la dinámica del buque. Esta es una ventaja importante en ríos estrechos y concurridos, ya que es posible reaccionar rápidamente ante cualquier situación imprevista con la que nos podamos encontrar tras un recodo del río.

Generación de red a bordo de 230/400 V
Las unidades VACON® NXP Grid Converter alimentan cuatro transformadores de red instalados en paralelo a bordo de la embarcación para facilitar la redundancia. Gracias a ellos, siempre es posible utilizar las diferentes redes de a bordo al mismo tiempo, ya sea para procesos de conmutación de corta duración o de forma permanente.

No es necesaria una sincronización externa adicional, ya que los convertidores de red realizan esta tarea por sí solos, de forma rápida, sencilla y en cualquier momento.

Las unidades VACON® NXP Grid Converter cuentan con una función de caída programable para la frecuencia y la tensión. Facilitan la compensación y el reparto de cargas entre varios generadores. Gracias a esta característica, las unidades VACON® NXP Grid Converter actúan como GenSets en el sistema. En los convertidores de red están disponibles los parámetros de ajuste necesarios para un proceso de selección preciso del cuadro de distribución de baja tensión.

Transporte y medio ambiente
La compañía naviera hace especial hincapié en la sostenibilidad ambiental de sus buques. Viking River Cruises centra todos sus esfuerzos en reducir las emisiones tanto como sea posible. Los motores diésel principales y auxiliares están equipados con filtros de partículas para evitar las emisiones de carbono. El barco también se puede conectar a la red de tierra. Cuando está amarrado en un puerto urbano que puede suministrar la conexión eléctrica requerida, toda la electricidad del crucero fluvial se recibe a través de un sistema de suministro de tierra al barco. El suministro de tierra al barco también alimenta la red del barco a través del convertidor de frecuencia VACON® NXP. Dado que los generadores diésel se apagan completamente durante este proceso y, por lo tanto, no generan ruido ni emisiones, tanto los pasajeros como los residentes que viven cerca del amarre no experimentan ningún efecto negativo.

El buque necesita dos conexiones de 400 A para mantener sus operaciones hoteleras. Desafortunadamente, no todos los puertos urbanos cuentan con el sistema de abastecimiento necesario. Sin embargo, cada vez son más los puertos que ofrecen estas conexiones para minimizar las emisiones, proteger el medio ambiente y mejorar la calidad del aire en las ciudades.

Maniobras precisas
El sistema de generación de energía de los barcos de Viking incluye un generador diésel de 470 kW y otro de 1000 kW, tanto en la proa como en la popa del barco. Los convertidores de frecuencia VACON® NXP suministran la energía de los generadores a la red de 1024 V CC. Los cuadros de distribución de CC de proa y popa están conectados a través del bus de CC de 120 m. Cuatro hélices gemelas Schottel de 330 kW en la popa y dos bombas de chorro Schottel de 340 kW en la proa impulsan el barco. Permiten maniobrar el barco con precisión y alcanzar una velocidad máxima de 21 km/h o 13 nudos. El sistema de propulsión de potencia con sus cuatro hélices de timón pequeñas, en lugar de dos hélices grandes, también mejora la maniobrabilidad del barco de 135 m de eslora y 11,4 m de manga en ríos estrechos. Funciona de un modo mucho más silencioso y con menos vibraciones. Los costes de mantenimiento también son considerablemente inferiores a los de la tecnología convencional. Todas estas medidas ayudan a aumentar significativamente la comodidad de los pasajeros y de la tripulación.

Gran fiabilidad
Las emergencias están bien cubiertas. Para hacer frente a errores inesperados del sistema, como la avería repentina de un generador, los convertidores de frecuencia VACON® NXP están equipados con algoritmos rápidos de supervisión y control para evitar apagones. Esta función también se consigue utilizando la herramienta de programación VACON®, que cumple con lo establecido en la norma IEC 61131-3. En el improbable caso de incendio en una de las salas de máquinas, la tripulación puede aislar los suministros de la popa y la proa en cualquier momento. De este modo, el barco siempre permanece maniobrable y puede atracar en el siguiente puerto.

Comunicación sencilla a través del bus de campo

Gracias a la tarjeta de opción de bus de campo, el convertidor de frecuencia VACON® NXP se puede ajustar de forma óptima al sistema requerido. Debido a la reducción del cableado necesario, un sistema de bus de campo se adapta perfectamente a las condiciones de a bordo.

Se utiliza el protocolo PROFIBUS para la comunicación con la tecnología a bordo de los barcos Viking. Suministra a todos los convertidores las instrucciones de la unidad de control y también proporciona información de retorno. Esto garantiza que toda la información importante de los convertidores de frecuencia esté disponible para manejar con seguridad el barco desde el puente. Todos los convertidores de frecuencia VACON® NXP se conectan a través de un rápido bus CAN interno que se utiliza para comunicaciones internas, calibraciones sencillas durante la puesta en marcha y la resolución de problemas. La herramienta de software VACON® NCDrive proporciona acceso a todas las unidades a través de un único punto de acceso central en este bus.