El cálculo del consumo eléctrico a bordo.

Introducción.

Disponer a bordo de un velero de un sistema eléctrico bien diseñado, equilibrado y robusto es fundamental. Una gran mayoría de los problemas a bordo son eléctricos, y quien no ha escuchado por ejemplo: ¡se han descargado las baterías!, o ¡el chigre no funciona!; y la causa suele ser un mal diseño o el desconocimiento del sistema eléctrico a bordo.

Para navegar con seguridad no nos queda mas remedio que tener conocimientos de electricidad, en particular del sistema eléctrico de nuestro barco y de sus componentes. Los sistemas eléctricos a bordo cada vez son mas complejos, con diversas fuentes de generación de energía (alternador, panel solar, generador eólico, etc.), modernas baterías, y con cada vez mayores requisitos de consumo a bordo (más equipos electrónicos, piloto automático, nevera, etc.).

En este primer capítulo del libro on-line “ELECTRICIDAD A BORDO” abordaremos el primer paso necesario para diseñar nuestro sistema eléctrico, y que es el cálculo del consumo eléctrico diario de nuestro barco.

Figura: Cuadro eléctrico de un velero

Cálculos iniciales para diseñar nuestro sistema eléctrico.

El sistema eléctrico principal del barco es normalmente el circuito de corriente continua (DC) de 12 Voltios, que está permanentemente funcionando y donde las fuentes de energía cargan las baterías y en el que, a través de un cuadro eléctrico principal se distribuye el consumo a la mayoría de los equipos del barco. En algunos barcos el circuito principal es a 24 V o 48 V, pero es menos habitual, y los conceptos que veremos son igualmente válidos.

Además, la mayoría de los barcos tienen un circuito independiente de corriente alterna de 220 Voltios, que se utiliza principalmente cuando estamos atracados, conectándonos a la corriente de tierra en el muelle. También se puede usar en la mar, transformando la corriente de 12 V a 220 V a través de un inversor o transformador. Hoy en día, cada vez tenemos más dependencia de equipos que funcionan a 220 V tales como el móvil, un microondas, etc. Mediante transformadores también se pueden tener algunos equipos alimentados a 24 V o 36 V.

En este capítulo vamos a sentar las bases para un buen diseño de nuestro sistema eléctrico principal (a 12 V DC) para que sea robusto y equilibrado; y posteriormente dedicaremos otros capítulos a otros circuitos como el de 220 V, 24 V o 36 V.

Los cálculos principales que tenemos que realizar para abordar el diseño de nuestro sistema de 12 V son los siguientes:

– I: Cálculo del consumo eléctrico diario a bordo.

– II: Cálculo de la capacidad total del banco de baterías que necesito a bordo.

– III: Cálculo de la capacidad de generación de energía que necesito a bordo.

Además de estos 3 cálculos o fases iniciales del diseño de nuestro sistema eléctrico, el primero de los cuales lo abordamos en este capítulo, también necesitaremos disponer de una capacidad adecuada de regulación de carga y adecuados equipos para monitorizar; es decir, para conocer en todo momento el estado y nivel de carga de las baterías.

Todo ello en un entorno marino, propenso a la corrosión y al deterioro de los equipos, lo que nos obliga a utilizar siempre componentes de buena calidad (por ejemplo: cables de cobre adecuadamente dimensionados y protegidos) para garantizar la seguridad y la robustez del sistema.

El compresor de la nevera, un gran consumidor de energía.

El cálculo del consumo eléctrico diario a bordo

Cada equipo a bordo tiene un consumo eléctrico diferente y, además, los usamos con mayor o menor frecuencia a lo largo del día. Unos equipos pueden estar en funcionamiento las 24 horas (por ejemplo el piloto automático) y otros apenas unos minutos (el chigre de fondeo).

Además, algunos equipos son grandes consumidores de energía (como la nevera), y otros tienen un consumo prácticamente despreciable (como un detector de gas), sin embargo a lo largo del día todos van sumando amperios consumidos.

Además, la necesidad de cargar equipos de uso personal tales como el teléfono móvil, ipad, altavoz de música, ordenador portátil, etc. es cada vez mayor y ya representa un factor relevante a considerar en el consumo eléctrico diario.

Lo más cómodo y práctico para calcular el consumo en 24 horas es utilizar una tabla de excell, con los siguientes datos:

 – En la primera columna estarán todos los equipos con consumo eléctrico.

 – En la segunda columna el consumo en amperios (amps) especificado por el fabricante.

Nota: Tener en cuenta que el consumo puede venir especificado en Amps o en Wattios, y si es necesario hay que convertirlo mediante la formula siguiente: Watts = Amps x 12 V (o también Amps = Watts / 12V). Por ejemplo: en un circuito de 12 V, una bombilla de 10 Watts tiene un consumo en Amps de 10 / 12 = 0,83 amps.

 – En la tercera columna estimaremos las horas de funcionamiento en 24 horas de cada equipo.

 – En la cuarta columna reflejaremos el consumo diario de cada equipo (multiplicando columnas 2 y 3).

De esta forma, sumando toda la columna 4, obtenemos el consumo total en 24 horas, tal como vemos en el ejemplo de la siguiente tabla:

Tabla de estimación de consumo eléctrico

El consumo diario total resultante, en este ejemplo de un velero oceánico de 12,5 metros de eslora, es de aproximadamente 280 amps. Este dato de consumo, que parece muy elevado, podría pensarse que puede minimizarse reduciendo el uso de equipos, pero conviene ser realistas y conservadores, ya que el consumo puede ser incluso mayor según las circunstancias.

Por poner algunos ejemplos, con niebla usaremos el radar de forma permanente, o con mal tiempo el consumo del piloto automático puede fácilmente duplicarse o incluso triplicarse respecto al dato promedio que se ha utilizado, o como último ejemplo, en el trópico el consumo de la nevera puede aumentar significativamente. Por ello, a efectos de calcular el banco de baterías y la capacidad de generación de energía que necesito a bordo, recomiendo ser lo más realista posible en el cálculo de consumo diario.

Hay algunos equipos que, aun teniendo un gran consumo, no los he incluido en la tabla excell. Uno de ellos es el chigre de fondeo (un chigre de fondeo puede llegar a tener un consumo de unos 150 amps), y no lo he incluido ya que yo siempre fondeo con el motor en marcha, por lo que el consumo del chigre durante la maniobra de fondeo va a ser absorbido por la generación de corriente del alternador del motor de forma casi inmediata.

De la misma manera, algunos equipos de alto consumo, por ejemplo el osmotizador (watermaker) (con un consumo de unos 70 amps), o el uso de aparatos y herramientas de alta potencia a través del inversor a 220V (por ejemplo un secador de pelo o una lijadora black&decker), deben ser utilizados preferentemente con el motor del barco arrancado, para compensar con la carga del alternador esas demandas muy intensas de corriente, y de esta forma proteger las baterías.

El consumo diario es diferente si el barco está navegando a que esté fondeado, y también será distinto el rendimiento de los sistemas de generación de energía. Sin embargo, el uso del piloto automático va a hacer que el consumo diario total sea siempre superior con el barco navegando, y por ello no he realizado un cálculo detallado de consumo con el barco fondeado. Es preferible, a efectos de diseño del sistema, tomar el dato más realista y en la situación de mayor consumo diario, es decir, con el barco navegando.

En el próximo capítulo de este libro «on-line» «ELECTRICIDAD A BORDO» pasaremos a la siguiente fase del diseño de nuestro sistema eléctrico, que es el cálculo de la capacidad total del banco de baterías que necesito a bordo. Para ello, partiremos del dato de consumo obtenido en este capítulo, que es un consumo eléctrico diario de 280 amps, para el velero que hemos tomado como ejemplo.