En este punto, vamos a diseñar el sistema de 220 V que se va a instalar en nuestro barco, asegurándonos de que funcione de manera independiente y segura en combinación con el sistema de 12 V preexistente. El diseño debe considerar aspectos de seguridad, consumo energético y protección de los equipos eléctricos.
Así pues, aquí encontrarás una descripción exhaustiva del sistema. Los aspectos concretos de su instalación se abordan en el punto 5 del tutorial: «Instalación paso a paso».
Identificación de cargas eléctricas a instalar
Lo primero que debes hacer es definir qué dispositivos planeas conectar a la red de 220 V (electrodomésticos, cargadores de baterías, aire acondicionado o calefacción, ordenador, etc.). A continuación, suma la potencia nominal de cada dispositivo para asegurarte de que la instalación eléctrica podrá soportarla. Esto incluye tanto la potencia máxima que pueden consumir los dispositivos como la simultaneidad de uso.
Asegúrate de diseñar el sistema para que maneje más potencia de la que crees que vas a necesitar (entre un 25 y un 50 % más) para tener un margen de seguridad.
Diseño del sistema de distribución de 220 V
Una vez sepas cuánta potencia necesitas, ya puedes diseñar el sistema de distribución para la red de 220 V. Este debe incluir:
Panel de distribución de 220 V
Desde aquí se controla el flujo de energía hacia los diferentes dispositivos. En él habrá:
- Disyuntores para cada circuito: Para proteger contra sobrecargas y cortocircuitos.
- Interruptores diferenciales: Para proteger contra fugas a tierra y posibles electrocuciones.
El panel debe instalarse en una ubicación de fácil acceso, pero protegido de la humedad. Además, debe disponer de espacio suficiente para añadir más circuitos en el caso de que decidas instalar más equipos en el futuro.
Cableado
El cableado del sistema de 220 V debería estar marinizado, es decir, diseñado para ambientes húmedos y con riesgo de corrosión. Asegúrate de:
- Utilizar cables con un calibre adecuado al consumo de cada circuito.
- Mantener separados los circuitos de 220 V de los de 12 V para evitar interferencias.
- Proteger los cables con tubos de PVC o fundas protectoras y asegurarlos con abrazaderas para que no queden sueltos.
Tomas de corriente (enchufes)
Instala tomas de corriente marinizadas específicas para entornos marinos, ya que son más resistentes a la corrosión y tienen tapas que las protegen del agua. Asegúrate de:
- Ubicarlas en puntos estratégicos para alimentar los dispositivos de 220 V sin la necesidad de tirar cables.
- Evitar la instalación cerca de fuentes de agua o áreas expuestas a la humedad.
- Todas las tomas deben estar conectadas a tierra (masa) para asegurar la protección contra descargas eléctricas.
Protección del sistema de 220 V
Una parte crítica del diseño es asegurarse de que el sistema esté protegido contra sobrecargas, cortocircuitos y fugas eléctricas. Para esto tendrás que instalar disyuntores y diferenciales:
Instalación de disyuntores y diferenciales
- Disyuntores: Cada circuito debe tener su propio disyuntor, dimensionado para la carga que va a soportar. Por ejemplo, un circuito que alimenta un microondas y una cafetera necesitará un disyuntor con una capacidad nominal de 16 A, mientras que un circuito para un aire acondicionado puede necesitar uno de 32 A.
- Interruptores diferenciales (RCD): Protegen contra fugas de corriente a tierra y son esenciales en un entorno marino, donde la electricidad y el agua pueden combinarse peligrosamente.
Conexión a tierra (masa)
El sistema de 220 V debe estar conectado a una buena toma de tierra (masa). En un barco, la masa suele ser el propio casco (si es de metal) o un sistema de tierra dedicado que se conecta a una placa en el agua.
Es importante que tanto los dispositivos como las tomas de corriente y el inversor estén correctamente conectados a tierra para evitar riesgos de electrocución.
Integración del inversor y cargador de baterías
Como ya hemos comentado en el punto 2 de este tutorial, los sistemas de 12 V y 220 V no se pueden mezclar. Su integración suele realizarse a través de dos dispositivos clave: el inversor y el cargador de baterías.
Inversor (12 V a 220 V)
El inversor convierte la energía de las baterías de 12 V en corriente alterna de 220 V. Es fundamental que el inversor esté correctamente dimensionado para la potencia que piensas utilizar y que sea de onda senoidal pura, ya que los dispositivos electrónicos sensibles requieren este tipo de señal.
- Conexiones del inversor: El inversor debe instalarse lo más cerca posible de las baterías de 12 V para evitar caídas de tensión. También debe contar con un fusible o preferentemente un disyuntor que lo proteja.
- Dimensionamiento del inversor: Si piensas utilizar electrodomésticos de alto consumo, como un microondas o una cafetera, debes elegir un inversor con suficiente capacidad para soportar estos picos de demanda. Por ejemplo, si el consumo es de 1000 W, el inversor debe ser de al menos 1200-1500 W.
Cargador de baterías (220 V a 12 V)
El cargador de baterías convierte la corriente de 220 V (ya sea desde el puerto o desde un generador) en corriente continua para recargar las baterías de 12 V. Este dispositivo es crucial para mantener las baterías cargadas cuando estás conectado al puerto o utilizando un generador de 220 V.
El cargador debe tener suficiente capacidad para cargar las baterías de 12 V en un tiempo razonable. Un cargador de 30 A es común, aunque el tamaño adecuado dependerá de la capacidad de tus baterías.
Integración de ambos sistemas y coordinación de fuentes de energía
En esta fase, integrarás el nuevo sistema de 220 V con el sistema de 12 V ya existente. La clave es coordinar las fuentes de energía de manera segura para evitar sobrecargas o problemas de suministro.
Coordinación entre el sistema de 220 V y el sistema de 12 V
El sistema de 220 V y el de 12 V funcionarán de manera independiente, pero deberán coexistir de forma armoniosa. Para lograr esto, debes tener en cuenta lo siguiente:
- Inversor/conmutador: Para los casos en que el velero esté desconectado de la toma de puerto, el inversor tomará la energía de las baterías de 12 V y la convertirá en 220 V. Sin embargo, cuando te conectes a la toma de puerto o uses un generador, el sistema debería conmutar automáticamente para que la energía de 220 V provenga de esa fuente, sin descargar las baterías.
- Dispositivos que operan en ambos sistemas: Algunos equipos, como las bombas de achique o las luces, pueden estar conectados solo al sistema de 12 V. Por tanto, es importante asegurarse de que el sistema de 12 V funcione correctamente independientemente del estado del sistema de 220 V.
Planificación de la toma de puerto
La toma de puerto es la principal fuente de energía de 220 V cuando el velero está atracado. Por lo tanto, tendrás que planificar adecuadamente cómo se conectará el sistema eléctrico del velero a la toma de puerto de manera segura.
Dimensionamiento del cable de puerto
El cable de toma de puerto debe estar diseñado para soportar la carga total del sistema de 220 V y cumplir con los estándares marinos.
Dentro de tu barco, en el punto donde la corriente ingresa desde la toma de puerto y antes de que llegue a cualquier equipo o dispositivo eléctrico, instalaremos el disyuntor principal para proteger contra sobrecargas.
Instalación de un interruptor diferencial en la toma de puerto
El sistema de puerto también debe estar protegido con un interruptor diferencial (RCD) que detecte cualquier fuga de corriente a tierra. Esto es particularmente importante en un entorno marino, ya que las fugas de corriente son un riesgo significativo de electrocución.
El interruptor diferencial debe instalarse justo después del disyuntor principal y antes del panel de distribución o cualquier equipo eléctrico del barco.
Resumen del esquema
- Toma de puerto: Es la fuente de alimentación en el puerto donde conectas tu cable de suministro.
- Cable de conexión: Este es el cable que va desde la toma de puerto hasta tu barco. Debe ser adecuado para la carga que planeas usar.
- Enchufe exterior del barco: Este enchufe es donde el cable de conexión proporciona energía a tu barco. Debe tratarse de una base CETAC macho.
- Disyuntor principal: El disyuntor debe colocarse dentro del barco, justo después del enchufe exterior, antes de que la corriente llegue a cualquier panel de distribución, equipo o sistema eléctrico dentro del barco. Esto protegerá todo el sistema eléctrico del barco de sobrecargas o fallos eléctricos.
- Interruptor diferencial (RCD): Inmediatamente después del disyuntor principal, antes de cualquier equipo o sistema eléctrico.
- Panel de distribución: Distribuye la electricidad a los sistemas y dispositivos del barco.
Consideraciones de seguridad para la integración de ambos sistemas
Aislamiento de los sistemas de 12 V y 220 V
Ambos sistemas deben estar completamente separados y no debe haber interferencias entre ellos. Esto significa que:
- Los circuitos de 12 V y 220 V deben estar físicamente separados para evitar cortocircuitos o interferencias electromagnéticas.
- Las conexiones a tierra (masa) deben ser comunes, pero estar bien gestionadas para evitar problemas de corrientes de fuga o interferencias eléctricas que puedan generar electrocuciones.
¿Qué significa que las conexiones a tierra deben estar «bien gestionadas»?
Cuando decimos que las conexiones a tierra (masa) deben estar «bien gestionadas», nos referimos a varios principios clave para asegurar que el sistema sea seguro y eficiente.
1. Punto de masa común y centralizado
- Única conexión de tierra: La masa del sistema de 12V y de 220V debe estar unificada en un punto común de tierra. Esto significa que todas las conexiones a tierra (masa) de ambos sistemas deben unirse en un solo lugar, para evitar bucles de tierra o diferencias de potencial que puedan causar interferencias o fugas de corriente.
2. Evitar bucles de tierra
- No crear múltiples caminos a tierra: Si se crean varios caminos para que la corriente de tierra regrese a su fuente, se pueden generar bucles de tierra. Esto puede inducir corrientes no deseadas, que podrían interferir con el funcionamiento de los equipos o incluso provocar peligros de seguridad.
3. Cables de tierra de calidad y bien dimensionados
- Cables adecuados: Asegúrate de que los cables de tierra (masa) sean del calibre adecuado y estén bien conectados para soportar cualquier corriente de fuga o sobrecorriente sin sobrecalentarse o dañarse. Los cables deben estar protegidos contra la corrosión, preferiblemente con recubrimientos resistentes a la humedad y la salinidad.
4. Protección contra corrosión galvánica
- Protección galvánica: En un velero, la mezcla de metales (por ejemplo, acero y cobre) puede causar corrosión galvánica si no se gestiona correctamente. Instalar un aislador galvánico o un transformador de aislamiento en la conexión a tierra entre el barco y la toma de corriente en puerto reducirá el riesgo de corrientes de fuga que puedan dañar los componentes metálicos del barco.
5. Conexiones firmes y limpias
- Conexiones sólidas y bien aisladas: Las conexiones a masa deben estar firmemente atornilladas o conectadas, con materiales antioxidantes aplicados en los terminales para evitar la corrosión. Usa terminales de alta calidad y asegúrate de que las conexiones estén bien protegidas contra la exposición al agua.
6. Separación de masas en áreas críticas
- Separar las masas de sistemas sensibles: Algunos equipos, como los sistemas de comunicación o los instrumentos de navegación, pueden verse afectados por interferencias eléctricas si comparten la misma masa con equipos de alto consumo. En estos casos, considera usar filtros o sistemas de aislamiento para proteger equipos sensibles.
En resumen, «bien gestionadas» significa que todas las conexiones a tierra deben ser consistentes, seguras, y evitar problemas potenciales como bucles de tierra o corrientes no deseadas y deben estar protegidas contra la corrosión y las condiciones del entorno marino.
Protección contra la corrosión
El entorno marino es altamente corrosivo, lo que puede dañar rápidamente las instalaciones eléctricas. Por eso, es importante proteger adecuadamente los terminales, conexiones y cableado, utilizando materiales marinizados y fundas protectoras para todos los componentes.
Sistema de apagado de emergencia
Considera la instalación de un interruptor de apagado de emergencia que permita desconectar rápidamente todo el sistema de 220 V.
Este interruptor debería estar en un lugar accesible y colocado después del interruptor diferencial (RCD) y el disyuntor principal, pero antes del panel de distribución.
El esquema sería:
- Toma de puerto
- Cable de conexión
- Enchufe exterior del barco
- Disyuntor principal
- Interruptor diferencial (RCD)
- Botón de apagado de emergencia
- Panel de distribución
Instalación de paneles de control y monitorización
Por último, es conveniente instalar un sistema de monitorización que te permita controlar el estado de ambos sistemas (12 V y 220 V), visualizar el consumo de energía y vigilar el estado de las baterías e inversor.
Panel de monitorización de sistemas eléctricos
El panel de control debe permitir visualizar:
- El nivel de carga de las baterías de 12 V.
- El consumo de energía en el sistema de 220 V.
- El estado de los dispositivos conectados al sistema.
Estos paneles pueden instalarse cerca del timón o junto a la mesa de cartas, y es recomendable elegir uno que sea resistente a las vibraciones y al ambiente marino.
Alarmas de sobrecarga y fallos
Finalmente, es recomendable que el sistema de monitorización incluya alarmas para alertarte de posibles sobrecargas, fallos de batería o fugas de corriente. Esto te permitirá reaccionar rápidamente en caso de un problema y evitar daños mayores.
Resumen de materiales y herramientas para el punto 4
Materiales
- Panel de distribución de 220 V
- Disyuntores y diferenciales
- Inversor de onda senoidal pura
- Cargador de baterías (220 V a 12 V)
- Cable de toma de puerto marinizado
- Interruptor de apagado de emergencia
- Panel de control y monitorización
Herramientas
- Multímetro
- Crimpadora y pelacables
- Alicates de corte
- Tester de tensión y continuidad.
ÍNDICE DEL TUTORIAL
- Introducción: objetivo del proyecto
- Conceptos básicos
- Evaluación del sistema eléctrico actual
- Diseño del sistema eléctrico de 220 V y su integración con el sistema de 12 V
- Instalación paso a paso del sistema de 220 V
- Consejos de mantenimiento y seguridad para el sistema eléctrico de 12V y 220V
- Resumen de la instalación
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