Sistemas de “CONTROL” en “BUQUES”

Figura 1: Sistema de control del BAM Furor
Figura 1: Sistema de control del BAM Furor

Entrevista Cope + Galicia martes 16/06/20 a las 1310h:

Hace unas semanas, cuando escribí el artículo sobre el “buque sin cables” y sobre el “sistema de servicios integrados”, mencioné que el “Sistema Integrado de Control de Plataforma (SICP)” era el conjunto de elementos de hardware y software que permitían la automatización, control y supervisión de la mayor parte de los equipos que se instalaban en un buque, pudiendo llegar a gestionar más de 50.000 señales. Pero no será este el único sistema de control que pueda existir en un buque, aunque de montarse, será el más potente. A bordo de los buques podremos encontrar otros, tales como sistemas de control de válvulas (Prior), sistemas de control de la tensión de las estachas de amarre (Smarthook, Prosertek o Shoretension) o sistemas de control del consumo de combustible (SPM y Gestoil).

Figura 1: Sistema de control del BAM Furor
Figura 1: Sistema de control del BAM Furor

Sistema Integrado de Control de Plataforma (SICP) de Navantia:

Este sistema dota a la navegación de mayor seguridad, y facilita el uso de tripulaciones más reducidas. El SICP del astillero Navantia, de los más avanzados del mercado (puede llegar a gestionar más de 50.000 señales en tiempo real), está fabricado con componentes comerciales (COTS), e incluye entre sus funciones básicas la automatización, el control y la supervisión remota de la propulsión y gobierno, la generación y distribución eléctrica, la monitorización y control de los sistemas auxiliares y de las averías. Toda la información se distribuye a través de una red “Giga Ethernet” redundante de fibra óptica. La implementación de los SICP de Navantia se lleva a cabo con una estructura desarrollada por “Navantia-Sistemas” destinada a buques de guerra, en la que destacan los siguientes puntos:

  • Incorporación de tecnología punta disponible en el mercado.
  • Aumento de las capacidades para hacer frente al incremento en el número de señales que proporcionan los equipos de plataforma.
  • Mejora de las prestaciones internas (velocidad de respuesta, calidad de presentación de información, capacidad de proceso de señales, etcétera).
  • Posibilidad de integración de nuevas aplicaciones que faciliten la operativa del buque.

El SICP gestiona mucha información y la transforma en un conocimiento de la situación real del buque, lo que permite a los operadores ejecutar las acciones de control necesarias para el manejo del barco mediante herramientas y ayudas visuales para la monitorización y el control del buque desde vistas 2D y 3D.

Aparte de las funciones de detección de incendios, inundaciones, contaminación NBQ, lucha contraincendios, control de achique y lastre, control HVAC (ventilación y aire acondicionado), monitorización y control de acceso, y estanqueidad y gestión y seguimiento de incidencias, el SICP de Navantia posee un módulo de gestión de daños que incorpora una serie de herramientas y funciones para mejorar el cumplimiento de la misión del buque, tales como como un calculador de estabilidad del barco (para buque intacto y en averías), un mapa de presentación de la situación de alarmas en tres dimensiones, y tarjetas dinámicas de acción inmediata (que permiten, con una sola acción de un operador desde una consola, ejecutar todas las acciones recomendadas de lucha frente a una incidencia de incendio, inundación, contaminación NBQ, etcétera).

Figura 2: SICP de Navantia
Figura 2: SICP de Navantia

Sistemas de control de válvulas PRIOR:

La empresa cántabra (de raíces asturianas) con base en Torrelavega, “Fernández Jove”, es la desarrolladora de “PRIOR”, un nuevo sistema en desarrollo, principalmente enfocado para el sector naval, destinado a la monitorización y control de los equipos de un buque. Curiosamente, uno de los creadores del sistema es un joven ferrolano ingeniero químico, llamado Alberto Cachaza, perteneciente al departamento de ingeniería de la empresa.

Alberto, en homenaje a su tierra, quiso bautizar al sistema como “Prior”, en honor al faro situado en el cabo del mismo nombre, ubicado 14 km al norte del centro de Ferrol y dentro de su municipio. Destacar que en las inmediaciones del faro se pueden ver las ruinas de un cuartel abandonado y de un entramado de túneles y garitas de vigilancia que en su día sirvieron como una batería camuflada de apoyo antiaéreo. En el año 2016 se sustituyó el equipo luminoso del faro por una novedosa lámpara LED, mejorando notablemente el rendimiento luminoso y el impacto energético del faro en el medioambiente. El faro pertenece a la parroquia de Covas, cuyo centro se encuentra a escasos 3 km del cabo.

Figura 3: Faro de cabo Prior (Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cabo_Prior_2006_02.jpg)
Figura 3: Faro de cabo Prior (Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cabo_Prior_2006_02.jpg)

Volviendo al sistema de control, en aquellos buques dotados de SICP, PRIOR integraría equipos y crearía subsistemas para el SICP, tales como el sistema de válvulas, un sistema de equipos hidráulicos, etcétera. De esta manera, y a modo de resumen, este sistema permitiría:

  • Operar los equipos/sistemas en situaciones en las que se pierda comunicación con el SICP o falle el sistema. Se trataría de una redundancia más en el control.
  • Potenciar el concepto de “sistema” frente al de equipos “aislados”. Podrían crearse sistemas de equipos diferentes donde PRIOR actuara como integrador.
  • Desahogar el SICP: únicamente se transmitiría la información necesaria al SICP, mientras que PRIOR manejaría más señales y todos los históricos de datos, que estarían accesibles para cuando fuera necesario.
  • Recopilar mucha más información de los equipos, tratarla de modo local y transmitir al SICP alarmas y datos críticos para labores de mantenimiento.

PRIOR será capaz de monitorizar y controlar sistemas de accionamiento, válvulas actuadas, sensores y otros equipos ajenos. Sus sectores de aplicación serán muy variados, desde la construcción naval (civil o militar) hasta el sector industrial. Y dispondrá de diferentes módulos para aplicaciones predefinidas: PRIOR|VAL, PRIOR|MEQ y PRIOR|SENS.

Figura 4: Válvulas “PRIOR” en un buque
Figura 4: Válvulas “PRIOR” en un buque

“MEQ” será un sistema de control para equipos y sistemas hidráulicos o neumáticos que permitirá el accionamiento de los equipos de maniobra, la monitorización de las variables del sistema y la extracción de datos críticos. “VAL” será un sistema de automatización y control de válvulas motorizadas, adaptable a diferentes tipos de válvulas (eléctricas, hidráulicas y neumáticas), proporcionando un control total al usuario, siendo adaptable a diferentes configuraciones y arquitecturas. Y finalmente “SENS” será un sistema de monitorización de sensores para líneas de fluidos y tanques, totalmente flexible, que admitirá todo tipo de sensores o transmisores, proporcionando una interfaz gráfica sencilla y visual.

Figura 5: Alberto Cachaza presentando el sistema “PRIOR”
Figura 5: Alberto Cachaza presentando el sistema “PRIOR”

Sistema de control del consumo de combustible SPM y GESTOIL:

El consumo de combustible representa uno de los mayores costes operativos del buque. Como bien sabemos, el precio del combustible tradicional aumenta continuamente y los armadores buscan soluciones para reducir los costes de explotación de los buques, al tiempo que puedan mantener la calidad de los servicios actuales. Una de ellas es el sistema “SPM”, un sistema modular que utiliza “interfaces” para enlazar con todos los sistemas de a bordo. El SPM proporciona al tripulante las herramientas necesarias para desarrollar y mantener una estrategia de ahorro que cumpla con lo exigido por la normativa actual de eficiencia energética. Sus características principales son las siguientes:

  • Reducción del consumo de combustible hasta un 5%.
  • Descenso en las emisiones contaminantes.
  • Transmisión de datos a través de la red informática del barco para la supervisión en tierra y la presentación de informes para los equipos de gestión de la flota.
  • Mejora del mantenimiento mediante análisis continuo y la resolución de problemas de eficiencia.

El sistema toma datos del flujo de combustible, de la potencia del eje, del calado, del consumo de energía y de la sonda, y tras el análisis de todos ellos, los compara con un modelo de referencia, y estima y calcula los datos necesarios para la mejora del consumo y la eficiencia energética.

Existe otro proyecto, denominado “Gestoil”, que incorpora un hardware y software que permite a los buques pesqueros medir el consumo de combustible y gestionarlo para reducirlo de manera significativa, de una forma sencilla y económica.

Para llevar a cabo esta función el sistema provoca cambios momentáneos en el patrón de operación del buque, que permiten reducir el consumo de gasóleo. Para ello posee un programa que optimiza y busca el punto de operación ideal del buque en relación a la velocidad y consumo, con lo que se calcula y obtiene una importante reducción del gasto de combustible. Además, se trata de un sistema versátil, que se puede adaptar a las exigencias de los clientes. El sistema cuenta con el registro de las variables de consumo del motor, lo que puede servir para posibles estudios de tipo impacto ambiental en el medio marino que se quieran llevar a cabo en el futuro (emisiones, huella de carbono, etcétera).

Aunque está pensado para el sector pesquero, este programa podría ser de aplicación para otras empresas del sector marítimo. Con este sistema, además de las mejoras obtenidas de poder conocer el consumo real del motor principal del buque, y del ahorro de combustible (en casos de éxito de hasta un 20%); se pueden obtener certificaciones de carácter ambiental. Esta tecnología permite lograr unos ahorros anuales reales de combustible de hasta el 20% en buques de pesca de bajura, que irán variando dependiendo de la tipología del buque, la modalidad pesquera, etcétera. Destacar que este sistema es de fácil instalación. En una semana, tras una salida a la mar de un día, podría quedar instalado. Con esta herramienta, el patrón del barco puede visualizar en el puente de mando el consumo instantáneo de combustible y, en consecuencia, estar en condiciones de poder optimizarlo según las condiciones de navegación de cada momento. GESTOIL incorpora en su software un modelo de consumo específico para cada buque pesquero, lo que permite además estimar con gran precisión la cantidad de combustible que va a utilizarse en una ruta concreta, permitiendo evaluar consumos de prácticas operativas alternativas. Esta tecnología cuenta con la ventaja competitiva de su bajo coste y de ser aplicable a todos los segmentos de la flota pesquera. El sistema puede funcionar también como un equipo indicador de averías y mal funcionamiento del motor principal o del rendimiento del buque en su conjunto. GESTOIL reconoce también cambios en el consumo de combustible del buque después de haber asumido alguna modificación a bordo (nuevo equipo en cubierta, cambio de hélice, etc.). El modelo de consumo de combustible incorporado también permite actualizar los estimadores del modelo ante variaciones que haya sufrido el casco o el motor.

El hardware de medición incluye dos caudalímetros (en la entrada y retorno del combustible del motor principal, dos sondas de temperatura, el “pickup” para conocer las revoluciones del motor, una tarjeta de captura de datos en la sala de máquinas, un conversor de temperatura y una pantalla táctil en el puente). El sistema incorpora en su software un modelo de consumo personalizado para cada buque pesquero que permite estimar con mayor precisión el consumo de combustible.

Figura 6: Gestoil
Figura 6: Gestoil

Sistema de control de la tensión de las estachas de amarre DOCKMOOR, SMARTHOOK y SHORETENSION:

El “Dockmoor” es un sistema de monitorización de la tensión de las amarras. Su módulo monitoriza una parte esencial del proceso de amarre, la medición de la tensión que soportan las líneas de atraque. El sistema se basa en bulones con células de carga integrados en los ganchos de escape rápido, de modo que se puedan comprobar los datos en tiempo real y establecer alarmas que avisen en caso de una sobrecarga. Sus funciones recogen los siguientes parámetros:

  • Tensión de las líneas de estachas.
  • Estado del gancho (abierto/cerrado).
  • Compresión de las defensas

Por otra parte, en el caso de que se requiera medir otros factores, se pueden establecer configuraciones adicionales que se adapten a las necesidades de cada cliente, existiendo la posibilidad de incluso combinar este módulo con otros complementarios.

Figura 7: Ganchos de escape rápido (Fuente: Prosertek)
Figura 7: Ganchos de escape rápido (Fuente: Prosertek)

“SmartHook” es un sistema similar al anterior que sirve para medir y mostrar las tensiones críticas de la línea de amarre, para alertar a los operadores cuando se superen los límites de carga ideales. El sistema consiste en una célula de carga instalada en el pivote del «Gancho de Liberación Rápida (QRH)», un controlador local montado en la base del QRH, software de monitorización y un soporte opcional de luz y sirena. La célula de carga calibrada detecta las cargas de la línea de amarre y transmite los datos al controlador local y al software de vigilancia. Los gráficos del software hacen muy fácil para los operadores ver cuáles son las cargas de cada línea. Si las cargas exceden los límites definidos por el usuario, se activan alarmas como la luz y la sirena para advertir a los operadores que una línea de amarre en particular necesita atención. Una pantalla LCD en el controlador local también muestra los valores de carga. Sus características son las siguientes:

  • Lecturas en tiempo real de la carga en las líneas de amarre.
  • Avisos de alarma.
  • Pantalla local en la unidad QRH.
  • Disponible tanto para aplicaciones en tierra y en la mar, como de buque a buque (STS), en punto único (SPM) y en amarre en tándem.
  • Fácilmente adaptable a las unidades QRH existentes.

El sistema Shoretension, pertenece a la empresa holandesa “KRVE”, que ha desarrollado este sencillo equipo de amarre en colaboración con la Autoridad Portuaria de Rotterdam. El sistema ofrece una tensión permanente sin necesidad de aporte de energía externa constante, y se denomina “Shore-Tension”.  Este equipo reduce el movimiento del buque provocado por el viento, la corriente o buques que pasen cercanos al buque atracado. Shore-Tension funciona como un sistema de amarre hidráulico automático. Unas válvulas de control aseguran que la tensión de la línea de amarre no supere la carga de seguridad de los cabos de amarre y norays del muelle. Gracias a esto, todas las líneas de amarre tendrán la misma tensión, lo cual mejorará el amarre.

Figura 8: Sistema de amarre hidraúlico en puerto exterior Ferrol (Fuente: Voz de Galicia)
Figura 8: Sistema de amarre hidraúlico en puerto exterior Ferrol (Fuente: Voz de Galicia)

Ventajas del sistema de Shore-Tension:

  • Impide que las líneas de amarre falten (rompan).
  • Garantiza la seguridad del buque.
  • Supone la necesidad de menos amarras, por lo que los accidentes podrían reducirse.
  • Disminuye el problema de la mar de fondo en las dársenas.
  • Compensa el problema de succión creado por los buques que pasan cerca de otros atracados.
  • Aumenta la velocidad de carga y descarga.
  • Es versátil y puede ser instalado sobre cualquier muelle.
  • Puede suministrar una tensión constante y posee sensores que registran las tensiones en las estachas.
  • Presenta datos que serán accesibles para la dotación del buque, y que además quedarán registrados para su evaluación y posterior análisis.
  • Está reconocido por la Sociedad de Clasificación Lloyd´s Register (LRS)
Figura 9: Vista aérea sistema de amarre hidraúlico en puerto exterior Ferrol (Fuente: Shore-tension)
Figura 9: Vista aérea sistema de amarre hidraúlico en puerto exterior Ferrol (Fuente: Shore-tension)

¡Bueno, me despido por unos meses hasta Septiembre. Deseo un buen verano a todos los lectores, y espero que a la vuelta nos hayamos podido olvidar del confinamiento!

Raúl Villa Caro

En el año 1999 me licencié en Marina Civil (sección Náutica) en la Universidad del País Vasco. En 2001 obtuve el empleo de A.N. del Cuerpo General de la Armada y en 2005 la patente del Cuerpo de Ingenieros de la Armada. En el año 2001 obtengo el título de Ingeniero Técnico Naval (Estructuras Marinas) en la Universidad de A Coruña y posteriormente el título de Ingeniero Naval y Oceánico y el Diploma de Estudios Avanzados. En 2003 obtuve el título profesional de Capitán de la Marina Mercante. Desde Octubre de 2010 estoy contratado por parte de la UDC como profesor asociado. Actualmente además de realizar tareas de investigación en el Grupo Integrado de Ingeniería, y desde octubre 2010, imparto docencia en la Escuela Politécnica Superior (Grado y Máster en Ingeniería Naval y Oceánica). Mi actividad principal, fuera de la UDC, se desarrolla en la Ingeniería de Construcciones de Buques (Arsenal de Ferrol) como Jefe de la Ingeniería de Plataforma. Desde abril de 2012 hasta diciembre de 2013 fui Secretario de la Delegación Territorial en Galicia del COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS NAVALES, y desde enero 2013 soy Secretario de EXPONAV (Fundación para el Fomento del Conocimiento de la Construcción Naval y de las Actividades Marítimas).En 2015 obtuve el título de Doctor por la Universidad de A Coruña.

17 Responses

  1. Saturnino dice:

    Hola Raúl.
    Interesante artículo como siempre.
    Ahora todo se automatiza y se intenta tener todo bajo control, haciendo mas fácil nuestro día a día, mejorando en seguridad y confort.
    Espero que tengas unas buenas vacaciones y que las disfrutes.
    Un abrazo.

  2. Jesus A. dice:

    Te ha faltado el Sistema Integrado del Control de las Comunicaciones y el Sistema de Combate jeje

    Sigue con estos interesantes e inspiradores artículos, por favor.

    Un fuerte abrazo Raul.

  3. Jose Manuel Curto López dice:

    Buenas tardes Raúl.Articulo muy actual y como siempre interesante.Dentro de poco se navegará desde casa, a pesar de todo no lo cambio por mi época. Felices vacaciones y que desaparezca el virus. Un abrazo

  4. luis lombao dice:

    Muy interesante….como siempre enhorabuena..

  5. Sabino Laucirica dice:

    Hola Raul, qué lejos queda esto de la navegación artesanal y romántica que hicimos tu padre y yo.

    Atracábamos en Londres junto a Tower Bridge, al lado de la Torre de Londres y los barcos llevaban galeotas y cuarteles en el entrepuente. Las escotillas con encerados (lonas) y cuñas de apriete y una vez que se nos rompió el radar a la salida de Amberes llegamos hasta Bilbao situándonos en el Canal con el gonio.

    Aquello era sangre, sudor y lágrimas.

    Y sin embargo éramos felices y teníamos un reconocimiento social. 

    Un abrazo.

    Sabino

  6. José Luis dice:

    Gran artículo Raúl, mucha información para despedir la temporada. En este caso SICP, la automatización de los sistemas cada vez más presente. Es una realidad y una necesidad de nuestro tiempo, apurar al máximo la tecnología para otorgar a los sistemas la «inteligencia» para trabajar con eficacia. Pero, ¿donde va a quedar la labor del operador del control de máquinas?, ¿exigiremos una formación experta en redes y sistemas de información? Esto ya se está viendo en el Mantenimiento Predictivo con CESADAR y el proyecto SOPRENE. Ahí te dejo un propuesta para tu próximo artículo. Buen verano Raúl!

  7. Andrés joven rivero dice:

    Buenas Tardes Raul:

    Excelente artículo. Muy bien documentado y bravo por nuestros ingenieros por desarrollar todas éstas mejoras. En mis tiempos , llegué a navegar en barcos con máquina desatendida. A las 5 de la tarde se cerraba la sala de máquinas y se pasaba en control al camarote del oficial de máquinas. Pero todos éstos adelantos ya parecen ciencia ficción. Que pases un buen verano, y recibe un abrazo desde el bajo Aragón.

    Andrés

  8. Antonio dice:

    Gracias Raúl por toda esta información tan completa y bien explicada para los que no estamos al tanto de todo esto.
    Por otro lado, el que no conozca el Cabo Prior, lo invito a que vea un atardecer en verano. Espectacular. Y por otro lado, felicitar a mi vecino del quinto (Alberto Cachaza) por el programa que desarolló y por ponerle el nombre que le puso. Supongo que conocerás bien al padre, de Navantia. Buena gente.

    Un fuerte abrazo y felices y merecidas vacaciones.

  1. 19 de junio de 2020

    […] través del BLOG de EXPONAV podréis disfrutar de su […]

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