. .

Nuevas tecnologías

Azipod - Descripción Técnica
Introducción

La empresa ABB ha sido pionera en el uso de motores eléctricos de velocidad variable y corriente alterna montados en pods gobernables, externos al casco del buque. En la década pasada, los propulsores en forma de pod han tenido un gran impacto en la construcción mercante en Europa, incluyendo aplicaciones en cruceros, rompe hielos y buques tanque. Las ventajas incluyen: una mejora en la eficiencia propulsora y en la maniobrabilidad, construcción más simple y mayor espacio libre en el volumen del casco. Tests realizados sobre tanqueros árticos, convertidos de propulsión normal a azipods, mostraron una reducción del 46% en la distancia de parada sobre el previamente instalado sistema de propulsión convencional. En la construcción del primer crucero equipado con azipods, el “Elation”, se ahorraron unas 100 tons. sobre los buques equipados con propulsión convencional y se mejoró en un 8% la eficiencia en la propulsión, equivalente al ahorro de 40 tons. De combustible por semana. El siguiente cuadro muestra de manera clara el incremento en la construcción de buques que utilizan este sistema de propulsión

Azipod Equipped Ships
Shipyard
(Astillero)
Owner
(propietario)
Type of Vessel
(tipo de buque)
Name No. Of Pods Power per Pod (MW) Type of
Drive
(tipo de propulsión)
Year Del. (Año de botadura)
Kvaerner Masa FBN waterway service Seili 1 1.5 cyclo- 1990
Kvaerner Masa Nemarc arctic products tanker Uikku 1 11.4 cyclo- 1993
Kvaerner Masa Donaukraft icebreaker Rothelstein 2 0.56 PWM 1994
Kvaerner Masa Nemarc arctic products tanker Lunni 1 11.4 cyclo- 1995
Kvaerner Masa Carnival Cruise cruise ship Elation 2 14 cyclo- 1996
Kvaerner Masa Carnival Cruise cruise ship Paradise 2 14 cyclo- 1997
Finnyards FBN MP offshore/ Botnica 2 5 PWM 1998
Kvaerner Masa Wagenborg icebreaker Articborg 2 1.62 PWM 1998
Kvaerner Masa   icebreaker   2 1.62 PWM 1998
Kvaerner Masa Royal Caribbean cruise ship Eagle 1 3 14 cyclo- 1998
Kvaerner Masa Royal Caribbean cruise ship Eagle 2 3 14 cyclo- 1999
Kvaerner Masa Hapag-Lloyd cruise ship   2 6.65 cyclo- 1999
Kvaerner Masa Carnival Cruise cruise ship   2 17.6 cyclo- 1999
Kvaerner Masa Carnival Cruise cruise ship   2 17.6 cyclo- 1999
Meyerwerft Star Cruises cruise ship Libra 1 2 14 cyclo- 2000
Meyerwerft Royal Caribbean cruise ship Voyager 1 2 19.5 cyclo- 2000
Meyerwerft Star Cruises cruise ship Libra 2 2 14 cyclo- 2002

Descripción técnica

Los propulsores azipods oscilan entre una escala de potencias que van desde los 0.5 MW a 225 RPM hasta los 25 MW a 120 RPM. Estas unidades están disponibles en dos configuraciones de propulsión directa:

  • Un motor de inducción movido por un inversor de ancho de pulso modulado, para valores de potencia inferiores a 10 MW y
  • Un motor sincrónico movido por un ciclo-conversor para potencias sobre 10 MW

La compañía ABB señala que el motor de inducción es más liviano y mas barato para potencias inferiores a 10 MW.

Propulsión con motor de inducción: conocido muchas veces como inversor de voltaje de la fuente o VSI (voltaje source inverter), está caracterizado por una conexión de corriente continua la cual es alimentada desde el sistema de alterna por un diodo rectificador. Se utilizan una serie de capacitores para rectificar el voltaje de la unión de continua y para minimizar el efecto de distorsión armónica desde la salida (inversor).
La corriente alterna provista por el motor es generada por la etapa inversora variando el voltaje continuo en formas onduladas de alterna con un patrón de modulación de ancho de pulso.
El torque es controlado en todas las velocidades, incluyendo velocidad cero, con una velocidad de retroalimentación en un esquema de vectores controlados. Motor sincrónico/ciclo conversor: es un conversor directo sin una unión de continua. El voltaje del motor de alterna es construido por selección de segmentos de fase del voltaje suministrado.

Azipod

La eficiencia de propulsión perfeccionada del azipod compensa la baja eficiencia de la propulsión electromecánica comparada con la propulsión mecánica. Por otra parte también son eliminadas las pérdidas (de eficiencia) provenientes de las cajas reductoras, las largas líneas de transmisión, timones y stern thrusters. Se manipulan variaciones de potencia más grandes variando el número de alternadores en operación, haciendo posible de este modo operar los motores principales casi a su eficiencia máxima.
El motor eléctrico de propulsión está montado dentro del pod en forma lineal con la hélice; así la corta línea de trasmisión minimiza los problemas de cojinetes y de estanqueidad. La capacidad de maniobra se mejora significativamente con respecto al sistema de timón convencional, dado que el empuje de la hélice puede ser dirigido en cualquier dirección mejorando la maniobrabilidad a bajas velocidades, la capacidad de inversión de marcha y la maniobra con máquina atrás.
La unidad de azipod puede ser construida con la hélice en el frente o en la parte trasera del pod. Sus hélices pueden ser con o sin nuez o núcleo. Una aplicación interesante es el azipod de doble acción, buques en los cuales la proa es optimizada para travesías en aguas abiertas. En condiciones de hielo duro, el buque va primero hacia atrás utilizando la hélice del azipod para cortar los hielos. Esta configuración única, hecha posible mediante la operación azimutal del azipod, demuestra la rudeza de la construcción.

Diagrama

la consola de operación desde el puente de mando

En este diagrama se puede ver: la consola de operación desde el puente de mando, en la parte superior izquierda, los generadores diesel principales y el generador en puerto, los azipods y los conversores de frecuencia de velocidad variable que proveen la corriente a los azipods y controlan su velocidad (RPM) alterando la frecuencia de la corriente alterna de entrada.
De esta forma, la sala de máquinas se transforma en una usina que genera la potencia eléctrica necesaria para alimentar los azipods y para cada consumo abordo (servicios auxiliares, iluminación general, espacios de hotelería, etc.).
Con esta configuración es posible sacar de operación a uno de los generadores en navegación para realizarle mantenimiento o por cualquier emergencia sin afectar la propulsión del buque ni el consumo general. Además en el caso de la propulsión diesel eléctrica los motores diesel pueden ser todos del mismo tipo, lo cual reduce el número de accesorios susceptibles de sufrir averías.

Evaluación

El Azipod representa un serio compromiso por compañías altamente calificadas para una configuración de propulsión eléctrica revolucionaria. La respuesta por parte del mercado comercial parece haber justificado sus esfuerzos. Si bien la opción de un motor sincrónico alimentado por un ciclo-conversor no es la ideal para el uso naval, hay mucho para ganar desde el punto de vista comercial con esta propulsión.