Los convertidores de potencia marinos son dispositivos eléctricos que convierten y regulan la tensión, la corriente y la frecuencia para satisfacer las necesidades de alimentación de los sistemas marinos y submarinos. Entre las configuraciones disponibles se incluyen rectificadores de CA a CC, convertidores de CC a CC, inversores de CC a CA, convertidores bidireccionales y convertidores de frecuencia de CA a CA.
En esta página se presentan fabricantes de convertidores de potencia marinos, que dan soporte a los sistemas de propulsión, distribución de energía, gestión de baterías y electrónica de a bordo, tanto en embarcaciones tripuladas como no tripuladas.
Fuentes de alimentación y convertidores resistentes para sistemas marítimos y navales
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Los convertidores de potencia marinos son dispositivos eléctricos que convierten y regulan la tensión, la corriente o la frecuencia para satisfacer las necesidades de alimentación de los equipos a bordo de embarcaciones, instalaciones en alta mar y sistemas submarinos. Permiten que los equipos eléctricos funcionen con diferentes fuentes de alimentación, entre las que se incluyen generadores, baterías, conexiones a la red eléctrica en tierra y sistemas de energía renovable.
CWA003 de Aegis Power Systems
Entre las configuraciones más habituales se incluyen los rectificadores de corriente alterna a corriente continua (CA-CC), los convertidores CC-CC, los inversores marinos CC-CA y los convertidores de frecuencia CA-CA. Estos dispositivos dan soporte a la propulsión, la instrumentación científica, las infraestructuras submarinas y la distribución eléctrica marina, y algunas instalaciones también requieren aislamiento galvánico, estabilización de tensión, protección medioambiental y supervisión integrada.
Los convertidores de potencia marinos están disponibles en diversos tipos y configuraciones, cada uno de ellos diseñado para realizar funciones específicas de conversión de potencia en sistemas eléctricos marinos y submarinos.
| Tipo de convertidor de potencia | Características |
| Rectificadores CA-CC | Convierten la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) para la carga de baterías, la distribución de CC, los equipos electrónicos y otras cargas a bordo que requieran una alimentación de CC. |
| Convertidores CC-CC | Convierten un nivel de tensión de CC en otro, lo que permite que las baterías o los sistemas de distribución de CC alimenten equipos que requieren diferentes tensiones de funcionamiento. Los diseños pueden ofrecer conversión elevadora, reductora, aislada o no aislada. |
| Inversores marinos de CC a CA | Convierten la energía de CC procedente de baterías o de sistemas eléctricos de CC en energía de CA para equipos diseñados para funcionar con corriente alterna. La tensión y la frecuencia de salida dependen del inversor y de los requisitos de la aplicación. |
| Convertidores de frecuencia CA-CA | Convierten la corriente alterna de una frecuencia a otra, con conversión de tensión cuando sea necesario. Se utilizan cuando las características de la alimentación a bordo o de tierra difieren de los requisitos de los equipos marinos conectados. |
| Convertidores CC-CC bidireccionales | Transfieren corriente continua en cualquier dirección entre baterías, barras colectoras de corriente continua y otros sistemas eléctricos, lo que permite la carga, la descarga, el almacenamiento de energía y la gestión de la energía híbrida-eléctrica. |
| Inversores bidireccionales | Admiten tanto la conversión de corriente continua a alterna como de alterna a continua, lo que permite que la energía fluya entre los sistemas de almacenamiento de baterías y las redes eléctricas de corriente alterna. Entre sus aplicaciones se incluyen la propulsión híbrida, la carga de baterías y la gestión de la energía naval. |
| Variadores de frecuencia (VFD) | Suelen combinar un rectificador, un enlace de corriente continua y un inversor para suministrar tensión y frecuencia de CA ajustables a los motores eléctricos. Controlan la velocidad y el par de los motores de propulsión, las bombas, los propulsores y otra maquinaria naval. |
| Convertidores de potencia submarinos | Proporcionan funciones de conversión de potencia de CA a CC, de CC a CC u otras funciones de conversión cerca de los equipos submarinos, a menudo convirtiendo tensiones de distribución más elevadas a los niveles requeridos por los instrumentos submarinos, los sistemas de control y los sistemas operados a distancia. Los diseños pueden emplear carcasas resistentes a la presión o componentes electrónicos tolerantes a la presión. |
Los buques de investigación y de levantamientos hidrográficos utilizan convertidores de potencia para suministrar energía eléctrica estable a los sistemas de sonar, los instrumentos científicos, los equipos de navegación y el hardware de adquisición de datos. Los convertidores CC-CC ajustan las tensiones de alimentación a bordo para cada dispositivo, mientras que los inversores marinos proporcionan corriente alterna a partir de sistemas de baterías de corriente continua. Cuando se trata de instrumentación sensible, las salidas de bajo ruido, el filtrado y un aislamiento eléctrico adecuado pueden ayudar a limitar las interferencias en las mediciones y las comunicaciones.
Las embarcaciones de superficie no tripuladas (USV), los vehículos submarinos autónomos (AUV) y los vehículos operados a distancia (ROV) utilizan sistemas de conversión de potencia para distribuir la electricidad entre la propulsión, la electrónica de control, los sensores y los equipos de comunicaciones. Los convertidores CC-CC compactos proporcionan las tensiones que requieren los distintos subsistemas, mientras que los inversores CC-CA dan servicio a los equipos que necesitan corriente alterna. La eficiencia de conversión, la gestión térmica y la densidad de potencia son especialmente importantes para los vehículos alimentados por batería que operan en misiones prolongadas.
Los convertidores de potencia submarinos proporcionan salidas eléctricas controladas para la instrumentación subacuática, los sistemas de monitorización, los equipos de control y las infraestructuras operadas a distancia. En los sistemas ROV con cable de conexión, la energía eléctrica transmitida a tensiones elevadas a través de un cable umbilical puede convertirse localmente a tensiones más bajas para los equipos a bordo, lo que reduce las pérdidas de transmisión a lo largo del cable. Las instalaciones en aguas profundas pueden utilizar convertidores alojados en carcasas resistentes a la presión o en conjuntos especialmente diseñados para soportar la presión.
Las instalaciones de energía renovable marina utilizan equipos de conversión de potencia para conectar fuentes eléctricas variables con baterías, redes de distribución a bordo y sistemas de alimentación externos. Las aplicaciones eólicas marinas, mareomotrices, undimotrices y solares pueden requerir rectificación, inversión o regulación de tensión, mientras que los convertidores bidireccionales pueden gestionar la transferencia de energía entre el almacenamiento en baterías y las redes de distribución de corriente continua. En los sistemas marinos híbridos, los convertidores de potencia también facilitan la coordinación de generadores, baterías y otras fuentes eléctricas para mejorar la flexibilidad operativa.
Los sistemas de propulsión eléctricos e híbridos-eléctricos dependen de convertidores de potencia para regular la electricidad suministrada a los motores de propulsión y a los equipos asociados. Los inversores de CC a CA y los variadores de frecuencia (VFD) controlan la velocidad y el par del motor ajustando las características de salida eléctrica, mientras que los sistemas de accionamiento bidireccionales adecuados pueden permitir el funcionamiento regenerativo cuando la arquitectura de propulsión permite la recuperación de energía. Los convertidores marinos de alta potencia requieren una refrigeración adecuada, protección contra fallos e integración con los sistemas de distribución eléctrica de la embarcación.
Los convertidores de potencia marinos realizan funciones específicas de conversión eléctrica dentro de sistemas de potencia a bordo y en alta mar de mayor envergadura. Los equipos relacionados pueden proporcionar aislamiento eléctrico, carga, regulación de tensión, almacenamiento de energía o control de motores, y algunos dispositivos incorporan circuitos convertidores como parte de un sistema más amplio.
Por lo tanto, la selección de los equipos depende de si una instalación requiere conversión eléctrica, transformación de tensión, almacenamiento de energía, carga, control de motores o una combinación de estas funciones.
Los convertidores de potencia marinos deben seleccionarse e instalarse de acuerdo con los requisitos de seguridad eléctrica, medioambientales y de compatibilidad electromagnética (CEM) aplicables a su uso previsto. Entre las normas pertinentes de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) se incluyen:
Es posible que se apliquen normas adicionales de las sociedades de clasificación y requisitos específicos del proyecto a los convertidores instalados en buques clasificados o en infraestructuras marítimas. El cumplimiento depende de la función del convertidor, el entorno de instalación, el alcance de la homologación aplicable y los requisitos específicos del buque o del proyecto.
Los avances en la tecnología de semiconductores de potencia, el control digital y las arquitecturas eléctricas modulares están influyendo en el diseño de los convertidores de potencia marinos, especialmente en aquellos casos en los que la eficiencia, la densidad de potencia, la fiabilidad y la monitorización remota son aspectos importantes.
Estos avances permiten contar con sistemas de energía marinos más eficientes, flexibles y sometidos a un estrecho seguimiento, si bien la selección del convertidor sigue dependiendo del rendimiento eléctrico, los requisitos ambientales, la arquitectura del sistema y las limitaciones de integración.
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