Diplomado en Redes Eléctricas en Buques

1.1. Principios de diseño de redes eléctricas a bordo: particularidades del entorno marino (vibraciones, inclinación, temperatura, niebla salina) y filosofía de continuidad del servicio náutico

1.2. Marco normativo y estándares marinos: exigencias del Convenio SOLAS (Capítulo II-1), norma IEC 60092 (Instalaciones Eléctricas en Buques), IEEE Std 45 y reglamentaciones de las Sociedades de Clasificación (DNV, ABS, LR, BV)

1.3. Topologías de distribución eléctrica naval: sistemas de distribución radial, en anillo, en bucle cerrado y red con embarrado partido (Split-Busbar); ventajas operativas y niveles de redundancia

1.4. Sistemas de puesta a tierra a bordo: redes con neutro aislado (IT), neutro a tierra mediante resistencia (HRG) y neutro rígidamente a tierra; detección y localización de primer fallo a tierra

1.5. Tensiones y frecuencias estándar de a bordo: redes de Baja Tensión (440V / 690V AC a 60 Hz o 230V / 400V AC a 50 Hz) y sistemas de Corriente Continua (DC Bus 24V / 1000V)

1.6. Redes de Alta Tensión a bordo (HV – High Voltage): justificación técnica del paso a alta tensión ($3.3\text{ kV}$, $6.6\text{ kV}$, $11\text{ kV}$) en buques de gran demanda (cruceros, LNGC, portacontenedores) y medidas de seguridad IEC 62271

1.7. Puesta a masa estructural y prevención de la corrosión galvánica: interconexión de masas metálicas al casco, aislamientos galvánicos, transformadores de aislamiento y ánodos de corriente impresa (ICCP)

2.1. Generadores diésel principales (Ship Service Diesel Generators – SSDG): constructiva de alternadores síncronos marinizados, sistemas de excitación (PMG, brushless) e índices de protección (IP44/IP55)

2.2. Reguladores Automáticos de Tensión (AVR): control de la tensión estática y dinámica, estatismo de tensión (Droop Compensation) y respuesta ante impactos bruscos de carga (Block Loading)

2.3. Regulación de velocidad y gobernadores de motor diésel: estatismo de velocidad, regulación isócrona, balanceo de potencia activa ($kW$) entre grupos electrógenos y sincronización automática

2.4. Sincronización y acoplamiento de alternadores en paralelo: condiciones de acoplamiento (igualdad de tensión, frecuencia, fase y secuencia), uso del sincronoscopio y relés de sincronismo (ANSI 25)

2.5. Generadores de cola o eje (Shaft Generators): configuraciones PTO/PTI/PTH (Take Off / Take In / Home), convertidores de frecuencia e integración con la red principal a velocidad de hélice variable

2.6. Sistemas de Generación de Emergencia: normativa SOLAS para el cuadro de emergencia, arranque automático en menos de 45 segundos, prueba en vacío y con carga, y aislamiento de barras

2.7. Turbogeneradores y recuperación de calor residual (Waste Heat Recovery): generación combinada mediante turbinas de vapor o gas alimentadas por calderas de escape en grandes buques

3.1. Cuadro Eléctrico Principal (Main Switchboard – MSB): diseño modular, embarrados principales y auxiliares, separación por barreras físicas (Forma 4a/4b) y resistencia a esfuerzos de cortocircuito

3.2. Interruptores de potencia marinizados (ACB y MCCB): características de interruptores automáticos de bastidor abierto y caja moldeada, mecanismos de disparo térmico, magnético y electrónico

3.3. Coordinación de protecciones eléctricas y selectividad: selectividad amperimétrica, cronométrica y lógica; curvas de disparo e interbloqueos eléctricos/mecánicos

3.4. Protección de alternadores y barras marinizadas: relés de protección contra sobrecorriente (ANSI 50/51), potencia inversa (ANSI 32), fallo de excitación (ANSI 40) y diferencial de generador (ANSI 87G)

3.5. Análisis y cálculo de corrientes de cortocircuito (IEC 61363): cálculo de la corriente de cortocircuito pico e inicial ($I_k»$) en redes navales con elevada contribución de motores

3.6. Enclavamientos mecánicos y eléctricos en la gestión de barras: maniobras de transferencia con corte breve (Open Transition) y sin corte (Closed/Seamless Transition); barras de emergencia (ESB)

3.7. Pruebas, inspección y mantenimiento de aparamenta: termografía infrarroja en barras, pruebas de inyección de corriente primaria/secundaria, resistencia de aislamiento (Megger) y limpieza de arcos

4.1. Sistema de Gestión de Energía (Power Management System – PMS): arquitectura centralizada y distribuida, monitoreo en tiempo real, arranque/paro automático de generadores por demanda de carga

4.2. Algoritmos de deslastre automático de cargas (Load Shedding): protección del cuadro principal ante la pérdida de un generador; priorización de cargas no esenciales, preferentes y críticas

4.3. Gestión de la reserva rotativa (Spinning Reserve): cálculo dinámico del margen de potencia disponible previa al arranque de grandes consumidores (p. ej. hélices de proa o bombas de carga)

4.4. Inhibición de arranque de grandes motores (Heavy Consumer Logic): protocolos de comunicación entre el PMS y los arrancadores de motores para la concesión de permiso de arranque

4.5. Automatización e integración con el Sistema de Alarma y Monitoreo (AMS / IAS): protocolos de red modbus, PROFIBUS, Ethernet Industrial y pantallas HMI en la Sala de Control de Máquinas (ECR)

4.6. Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI / UPS) de grado marino: topología On-Line de doble conversión, respaldo de baterías para navegación, gobierno, radiocomunicaciones y automatización

4.7. Redundancia y tolerancia a fallos en el PMS: cumplimiento de la notación de clase para espacios de máquinas sin dotación permanente (UMS / AUT-UMS) y modos de control manual de emergencia

5.1. Calidad de onda en redes aisladas embarcadas: definiciones de variación de frecuencia, caídas de tensión (Sags/Swells), desequilibrio de fases y transitorios de conmutación

5.2. Distorsión Armónica Total ($THD_v$ / $THD_i$): origenes de la contaminación armónica por la proliferación de variadores de frecuencia (VFD) y rectificadores a bordo; límites máximos según las Sociedades de Clasificación (típicamente $THD_v < 5\%$ o $8\%$)

5.3. Efectos perjudiciales de los armónicos en buques: sobrecalentamiento de alternadores y transformadores, disparos intempestivos de protecciones, resonancia en condensadores y deterioro del aislamiento

5.4. Técnicas de mitigación armónica: uso de rectificadores de 12, 18 y 24 pulsos, transformadores de cambio de fase, inductancias de red y filtros pasivos de sintonización ($LC$)

5.5. Filtros Activos de Potencia (Active Power Filters – APF): principio de inyección de corriente en contrafase, cancelación en tiempo real de armónicos y compensación dinámica del factor de potencia ($\cos \phi$)

5.6. Mejora del factor de potencia a bordo: impacto de la potencia reactiva en el rendimiento de los alternadores, capacidad de absorción reactiva (Capability Curve) y bancos de condensadores marinos

5.7. Auditoría y medición de la calidad eléctrica: uso de analizadores de redes portátiles y fijos, registro de eventos, captura de formas de onda y emisión de informes de conformidad de clase

6.1. Arquitectura de buques de propulsión totalmente eléctrica (Integrated Power System – IPS): ventajas operativas en rendimiento, flexibilidad de distribución de espacios, reducción de emisiones y acústica

6.2. Motores de propulsión marina: motores asíncronos de jaula de ardilla, motores síncronos de imanes permanentes (PMSC) y motores de inducción alimentados por inversor; características par-velocidad

6.3. Variadores de Frecuencia Náuticos (VFD): convertidores de fuente de tensión (VSI), convertidores de fuente de corriente (CSI) y cicloconvertidores; refrigeración por agua desmineralizada/glicol

6.4. Sistemas de propulsión acimutal y vainas articuladas (Azipod / Thrusters): integración de motores eléctricos dentro del pod de propulsión exterior o en el interior del buque con transmisión mecánica

6.5. Propulsión Híbrida Diésel-Eléctrica (PTI/PTO): modos de operación (solo diésel, solo eléctrico, modo Boost combinado), regeneración de energía y embragues de acoplamiento rápido

6.6. Gestión de la energía en maniobras de frenado y regeneración: disipación de energía mediante resistencias de frenado (Brake Choppers) o reinyectada al bus de DC para recarga de baterías

6.7. Seguridad y mantenimiento de variadores de alta potencia: protocolos de descarga de condensadores del bus de DC, aislamiento térmico, filtros sinusoidal de salida y protección de rodamientos contra corrientes de eje

7.1. Sistemas de Alimentación Eléctrica desde Tierra (Onshore Power Supply – OPS / Cold Ironing): normativa IEC/IEEE 80005, apagado de motores auxiliares en puerto y reducción de emisiones contaminantes

7.2. Componentes del sistema OPS a bordo: toma de conexión en casco/cubierta, transformador de aislamiento de a bordo, carrete de cable motorizado (Cable Reel) e interbloqueos de seguridad

7.3. Conversión de frecuencia y sincronización con la red en puerto: adaptación de redes de $60\text{ Hz}$ del buque a redes de $50\text{ Hz}$ en tierra mediante convertidores estáticos de frecuencia (SFC)

7.4. Transferencia de carga sin interrupción (Seamless Transfer): sincronización del buque con la red de tierra, transferencia progresiva de kW y desconexión de los generadores de a bordo

7.5. Sistemas de Almacenamiento de Energía por Baterías (BESS / Maritime ESS): integración de baterías de Litio (LiFePO4/NMC), dimensionamiento del banco, bastidores ignífugos y ventilación exenta de gases

7.6. Sistemas de Gestión de Baterías (Battery Management System – BMS): monitoreo de celdas (SoC, SoH, DoD), balanceo, protección contra fuga térmica (Thermal Runaway) y extinción por inundación de Novec/Agua

7.7. Concepto de Microred Inteligente de A Bordo (Naval Smart Grid): integración de generación convencional, baterías, paneles solares marinos y pilas de combustible (hidrógeno/metanol) sobre un bus común de DC