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Impianto elettrico batterie e quadro elettrico


QUADRO ELETTRICO

Il quadro elettrico è un oggetto piuttosto sconosciuto, anche ai più bravi costruttori.
Un buon quadro è munito di interruttori magneto termici (meglio ancora magneto idraulici) che consentono di proteggere le varie utenze.
Un interruttore che non scatta in caso di necessità, vi farà bruciare il quadro e vi metterà al buio in un nanosecondo.
Questo è dovuto al fatto che il quadro è collegato con il positivo delle batterie servizi e quindi se a con un corto non vi salta l’interruttore, il corto arriva fino alle batterie, mandando in corto tutto l’impianto!
Se il vostro interruttore non è del tipo magnetotermico od idraulico si è soliti montare un fusibile in linea di potenza appena superiore alla potenza richiesta dall’utenza.
Se l’utenza va in corto, si brucia il fusibile.
Il fusile può essere sostituito dopo che si è trovata la causa del guasto.
Il fusibile deve essere il più vicino possibile all’interruttore. Altre caratteristiche per un buon quadro sono le spie, che facilitano l’individuazione di una utenza, l’etichetta retroilluminata, che identifica l’utenza.
Il quadro può essere equipaggiato poi con Amperometro (misura i consumi o la ricarica in Ampere) ed un Voltmetro (misura la tensione in Volt).
I migliori sono di tipo digitale, quelli analogici non sono precisi ed usano scale troppo grandi.
Per gestire poi le batterie, quindi consumi e ricariche, tempi e temperatura esistono in commercio dei gestori di batteria, molto pratici ed efficaci dal costo inferiore al milione.

NOTA
Il quadro elettrico di bordo deve esser caratterizzato da un ordine impeccabile, e non deve essere un groviglio di cavi.
Immaginatevi durante una tempesta od un bel ingresso in un porto sconosciuto a lavorare al quadro elettrico, senza capirci niente ed avendo i secondi contati…Anche un elettricista si può rifiutare di lavorare in condizioni così estreme od altrimenti pagherete anche le ore che questo ha impiegato a sistemare il groviglio.

QUADRO MOTORE
Il quadro motore di solito è fornito con il motore è può essere completo di contagiri, spie, e contaore oltre che al mandrino della chiave.
Il quadro elettrico è soggetto a corrosione nella parte posteriore. In pratica il salino lo attacca riducendo l’affidabilità dei contatti. Può succedere che girando la chiave il motorino di avviamento non giri, o non funzionino i vari strumenti.
Per ovviare a questo in maniera momentanea è necessaria una spruzzata di vaselina spray, e non di CRC 6-66 che li corrode! Appena in porto dovrete poi controllare il tutto e semmai rifare i contatti.
In alternativa allo spray io consiglio di proteggere il retro del quadro, con una scatola (magari trasparente)

IL CIRCUITO

shema elettrioco di una barca quadro elettrico schema

In base al disegno, cercherò di spiegarvi come si realizza un circuito e quali sono i punti chiave.
Non pretendo che voi siate elettricisti, ma semplicemente voglio fornirvi quella cultura di massima, che vi permetterà di capire un guasto e tentare di risolverlo.
Se qualcuno volesse approfondire questi argomenti esistono delle ottime pubblicazioni americane, che trattano tutti gli argomenti con aspetto molto professionale.
I libri italiani li sconsiglio, perché piuttosto vecchi.

L’impianto è costituito da un gruppo servizi (batterie 1-2-3) ed un gruppo motore (batteria 4).

I collegamenti sono del tipo in parallelo, quindi i poli positivi delle varie batterie servizi sono uniti tra loro.

Dal polo positivo della batteria 2 escono due ulteriori collegamenti (colore rosso), uno collegato all’uscita del ripartitore e l’altro collegato allo staccabatterie servizi (SS).

Al polo positivo della batteria motore troviamo due cavi, uno che va al motorino di avviamento e l’altro che va all’uscita del ripartitore.

Il polo positivo dell’alternatore è collegato all’ingresso del ripartitore.

Per quanto riguarda i poli negativi delle batterie questi sono tutti collegati in parallelo.

Una cavo va collegato al motore, mentre un altro va collegato alla distribuzione negativa.

Dal motore poi ci sarà un collegamento con il motorino d’avviamento e l’alternatore (poli negativi).

Il circuito marcato in viola è un circuito di emergenza, che tramite un interruttore IE, permette nel caso le batterie servizi fossero state scaricate di far funzionare la radio o un’apparecchiatura.
L’interruttore S1, è un pratico accorgimento che serve a bypassare il ripartitore e fornire una carica alle batterie con una tensione più alta e quindi più efficiente.
Questo circuito è mediamente il più diffuso e tende a sostituire il classico 1-2 Both, che non va assolutamente bene.
Questo circuito rappresenta una via di mezzo,ma non è la soluzione ottimale, che è rappresentata solamente dagli alternatori di potenza, specialmente quelli della Ample Power.

LE BATTERIE
 Le batterie rappresentano il cuore di ogni impianto elettrico e devono essere di prima qualità.
Le batterie di bordo vengono organizzate in gruppi funzionali che hanno usi diversi.
A bordo di una buona imbarcazione si dovrebbe trovare una batteria per l’avviamento motore, che verrà chiamato gruppo motore, ed una o più batterie che verranno chiamate gruppo servizi.

La batteria motore ha solo il compito di fornire energia al motorino d’avviamento, quando voi girate la chiave.
Una batteria di questo tipo è detta di spunto, proprio perché fornisce grandi amperaggi (necessari a fare partire i motori) per circa una decina-quindicina di tentativi di avviamento.

Il gruppo servizi ha invece una funzione totalmente diverse, in quanto deve poter fornire un certo amperaggio nel tempo, senza scaricarsi rapidamente e ricaricarsi velocemente.
Nelle barche piccole sotto gli 8 metri di solito gruppo motore e gruppo servizi sono uniti e anche se questo sistema non è consigliabile, è molto diffuso sulle barche usate dagli anni ’80, ma anche su qualche barca più recente mi è capitato di vederlo.
I difetti sono quello di usare le stesse batterie per due funzioni diverse, con l’inconveniente di accorciare la vita delle batterie e le loro capacità.

TIPI DI BATTERIE
Abbiamo detto che la batteria motore deve fornire grandi spunti per brevi istanti; per il dimensionamento di questa batteria è necessario conoscere la potenza del motore.
Queste batterie vanno da un minimo di 100Ah ad un massimo di 400Ah.
Quest’amperaggio è dato da una batteria sola che può essere molto grande e molto pesante, tipo quelle dei camion.
Per questo utilizzo vengono utilizzate batterie speciali in campo nautico o alternativamente può essere conveniente montarne una da auto,in quanto se ci pensate, la funzione che compie è uguale .

Per le batterie servizi cambia notevolmente il discorso:
Le tradizionali batterie ad acido, coi tappi di rabbocco non vanno assolutamente bene,proprio perché derivano dal settore automobilistico e quindi sono del tipo da “spunto” e non per uso ciclico.
In effetti la caratteristica di una buona batteria servizi sono i cicli, ovvero la capacità di essere scaricate e ricaricate, finché con il tempo tendono ad esaurirsi.
Le batterie più diffuse e di medie prestazioni, sono del tipo sigillato o senza manutenzione, costituite da una lega al Piombo-Calcio.

Batterie ad alte prestazioni ed ideali per l’uso nautico sono le batterie al Gel o AGM.

Le prime sono composte da una gelatina che blocca l’elettrolita ed evita che si solfati.
Le seconde sono l’ultima rivoluzione, in quanto oltre al gel è stata inserita della fibra di vetro.
Le batterie al Gel compiono circa 20.000 cicli, quelle ad AGM circa 50.000, mentre quelle sigillate al Pb-Ca solo 1000! Oltre ai cicli cambiano anche i pesi, infatti le batterie sigillate pesano circa 18 Kg, mentre quelle al Gel il doppio e di fatti si è soliti posizionarle a centro barca, vicino alla zavorra abbassando ulteriormente il centro di gravita della vostra barca.
I costi di queste batterie variano di molto, ma siccome chi equipaggia una barca seria, sa che non deve risparmiare soprattutto sugli impianti, investe volentieri i suoi risparmi nelle batterie che gli daranno più affidabilità, soprattutto perché in giro per il mondo, non è che si trovino batterie buone ovunque.
Le case serie di batterie danno garanzie di uno-due anni sulle batterie.
Una batteria al Gel costa circa 1/3 di una batteria al Pb-Ca. E’ ovvio che queste batterie non vanno bene per avviare il motore, perché subiscono un fenomeno di shock, momentaneo.

POSIZIONE DELLE BATTERIE
In basso ed a centro barca, possibilmente tutte vicine, per facilitare la ricarica.
In basso, oltre che per l’ovvio motivo della stabilità della barca, perché la sentina è un luogo fresco, il che aiuta la vita delle batterie, che soffrono il caldo.
Batterie in zone motore sono da sconsigliarsi assolutamente, poiché le temperature sfiorano i 90°C.
Le batterie vanno poi fissate con una cinghia che le tenga compatte anche nel caso di barca capovolta. Immaginate voi una batteria da 30 Kg che si stacca e vola da una parte all’altra, con fili strappati…Anche questo succede.

COLLEGAMENTO DELLE BATTERIE
I morsetti di collegamento della batteria devono essere al piombo, sono i più efficienti, i morsetti devono riportare il segno più o meno e devono avere due perni: uno per il serraggio del morsetto sul polo della batteria ed uno abbastanza lungo dove poter attaccare i vari cavi.
In questo modo non staccherete mai il morsetto da polo, il che è molto sicuro.
Prestate attenzione a quando usate le chiavi sulle batterie a non toccare i due poli, vedrete qualche scintilla…
I capicorda che vanno alle batterie devono essere di sezione adeguata e con capicorda, crimpato in testa e rivestito da del termorestraibile, e non dallo skoch che dopo un po’ si stacca.
Se volete una qualità superiore nell’impianto potete usare fili stagnati e guani resistenti all’olio ed all’acqua.
Questi cavi sono quanto di meglio esista nel mercato per fare un impianto, in quanto durano a lungo, non si ossidano, sono estremamente flessibili e se non avete la possibilità di fare un impianto ordinato potete attraversare la sentina.
In realtà nelle barche nuove questo non è consentito e le normative CE, giustamente, impongono che i file corrano in canaline a murata e che vengano poste delle scatole di derivazioni ogni volta che c’è una variazione nel circuito.
Buona cosa, soprattutto su barche sopra i 12 metri è identificare tutti i cavi, marcandoli con delle scritte adesive speciali; solo così riuscirete a trovare subito un guasto o a seguire un filo.
Vi immaginate, con il manuale del proprietario in mano, sballottati fra le onde a leggere i disegni e cercare di capirne qualcosa? Per collegare bene le batterie avrete sentito parlare di collegamento in serie od in parallelo.

DIMENSIONAMENTO DELLE BATTERIE
Quanti ampere consumo di solito e dove navigo? Queste due domande sono essenziali per capire quanti ampere ci servono realmente.
Fino a dodici metri abbiamo dei consumi piuttosto limitati, che mediamente possono essere le luci, l’autoclave, il pilota automatico ed il frigo.
Per barche dai 12 a 18 metri i consumi aumentano, perché aumenta il numero di persone e di accessori (radar, desalinizzatore, salpaàncore più potenti,…)
Altra cosa da considerare sono le ore o le giornate di navigazione; se navigate da porto aporto, non dovete preoccuparvi più di tanto in quanto una volta arrivati attaccherete la vostra bella spina blu alla colonnina e via!
Questa è la politica di alcuni famosi cantieri, che considerano che la barca deve essere economica e l’utente è solo uno che va per porti e se questo a dei problemi sono fatti suoi!
Se andate per baie o navigate a lungo, il discorso cambia, perché quando si naviga a vela è proprio brutto dover accender il motore e farsi intossicare dal fumo e dal quel bel rumore sotto il pozzetto! Oggi consumi enormi su una barca non ce ne sono: i piloti a vento sono stati sostituiti da quelli elettronici, che oltre ad essere più affidabili, si rompono meno, il frigo se ben fatto ha consumi irrisori, il radar pure ed il dissalatore è molto limitato se del tipo corretto. Un pilota consuma circa 3 Ah, un frigo consuma 3Ah, un radar-plotter 4Ah, luci e pompe, sono solo momentanee, ed eluse le luci notturne non mi preoccuperei.
Ho riassunto in una tabella gli amperaggi che una barca da viaggi deve avere, considerate però che ogni armatore ed ogni barca ha le sue esigenze.

TABELLA INDICATIVA “BATTERY SIZE”

lunghezza barca in (m)
capacità gruppo servizi (Ah)

m 8 Ah300
m10 Ah400
m12 Ah600
m14 Ah800
m16 Ah1000
m18 Ah1200

Lo so già, qualcuno sembrerà esagerato, ma pensate solo che se avete degli Ampere in più potete dormire sonni tranquilli, se ne avete in meno dovete stare attenti ai consumi, rendendovi le navigazioni più frustanti che rilassanti.

COLLEGAMENTI DI BATTERIE
Le batterie possono esser collegate in serie od in parallelo.
Con il collegamento in parallelo si intende, praticamente, l’unione dei poli positivi e con un altro cavo l’unione dei poli negativi di più batterie.
Con questo collegamento la tensione resta uguale per più batterie, ma aumenta la capacità del gruppo.
Ad esempio tre batterie da 100 Ampere a 12V, collegate in parallelo daranno un gruppo a 12V da 300 Ampere.
Il collegamento in serie, si effettua per ottenere normalmente il 24V, e praticamente si realizza collegando il polo positivo di una batteria A, con il polo negativo di una batteria B.
Questo tipo di collegamento si trova su barche dai 15 metri in su, perché gestisce meglio le grandi potenze,anche se più delicato.
Un buon collegamento su un cavo è realizzato con un capicorda crimpato, stagnato e ricoperto con termoretraibile.
I dimetri degli occhielli, devono corrispondere alle dimensioni del bullone e non essere superiori, altrimenti il contatto non sarà ottimale.

RICARICA DELLE BATTERIE
Avere tante batterie aiuta, ma è necessario avere anche buoni sistemi di ricarica ed i principali sono due: ALTERNATORE L’alternatore standard che viene montato sui motori marini è anch’esso di derivazione automobilistica, il che non corrisponde hai nostri usi.
Un buon alternatore deve poter caricare le batterie in poco tempo, circa in quella mezz’oretta che impiegate a disormeggiare ed a issare le vele.
Un alternatore deve inoltre fornire molti ampere alle batterie, che saranno scariche dopo una o più giornate di rada.
Alternatori con queste caratteristiche sono detti di POTENZA e vanno dai 125Ah a 220Ah a 12 V.
Questi alternatori vanno abbinati anche ad un regolatore che controlla la tensione delle batterie, dell’alternatore e la temperatura delle batterie.
Quanti alternatori conoscete che controllano la temperatura della batteria? Fare questo significa allungare la vita a tutto il banco. Inoltre questi alternatori, abbinati al regolatore, ricaricano anche il gruppo motore e non solo quello servizi.
Tutto questo è possibile ad un solenoide ed ad un dialogo continuo con il regolatore.
Per una barca da 12 metri si consiglia di solito un alternatore da 125Ah.
Questa breve descrizione che vi ho dato è la più affidabile. Normalmente nelle barche si trova però installato un alternatore da 40Ah o 80Ah, che munito di ripartitore di carica, ricarica le batterie servizi e la batteria motore.
Questo sistema è sufficientemente affidabile, ma la ricarica delle batterie non è mai ottimale, in quanto l’alternatore è piccolo e la carica si dimezza fra i due banchi.

FONTE ALTERNATIVA
Le fonte alternative sono tutte quelle fonti di energia che aiutano a ridurre i consumi di bordo e conservano la batteria quando questa non viene ricaricata.
Infatti una batteria è soggetta ad un’auto-scarica naturale di circa 0.1-0.05 Ah.
Le principali fonti di ricarica sono i pannelli solari, i generatori eolici ed i generatori a trascinamento. I pannelli solari sono divisi in due categorie :calpestabili o flessibili e rigidi.
I primi sono i più pratici, hanno dimensioni di 50cm X 50cm e forniscono 1.5 Ampere, si appoggiano o si fissano sulla tuga, possono prendere colpi e si adattano alla bolzonatura del ponte. Per ottenere grandi amperaggi si deve disporre di una buona superficie da rivestire o si deve passare ai pannelli rigidi, montati su telai di alluminio arrivano a dare fino a 10 Ah.
Siccome i pannelli rigidi temono gli urti, è bene posizionarli sul rollbar, alle sartie o dove non si cammina.
Fate conto che in estate ci sono circa 10 ore di luce che moltiplicato per 1,5° vi da 15 Ampere, sufficienti ad evitare che la batteria scenda troppo.
Nei mesi invernali il pannello, munito di regolatore ovviamente, vi manterrà la batteria in perfetto stato.
L’altro sistema alternativo è il generatore eolico. In commercio ne trovate tanti, tutti dalla potenza di 100W(Ampair, Aerogen), che sono pochini ed uno solo da 400W (Airmarine).
Tutti i generatori eolici partono a caricare da più di 10 nodi di vento, (per cui vederli girare non significa che stiano caricando) perché prima il vento è troppo debole ed irregolare.
I generatori eolici produco un po’ di rumore, per diminuire il rumore è necessario aumentare il numero di pale, ma il miglior rendimento in termini di potenza si ha con tre (Pensate all’elica della vostra barca).
I generatori eolici necessitano di manutenzione dopo un paio di anni (cuscinetti, allineamento albero…), ma niente di impossibile. I generatori a vento caricano molto bene sopra i 15 nodi, cioè o in Grecia o fuori dal Mar Mediterraneo, altrimenti ne apprezzerete meno i vantaggi.
Secondo me i due sistemi combinati eolico+solare sono la miglior garanzia di ricarica per le batterie e di efficienza del sistema. I generatori che caricano di più sono quelli a trascinamento immerso, che danno fino a 5 Ah con 7 nodi di navigazione,ma questo sistema è valido solo per lunghe navigazioni.
Per sapere quanti Ampere eroga un panello o un generatore è necessario dividere la Potenza espressa in Watt, con la tensione, espressa in Volt. 20 W:12V=1.666° che corrisponde all’1,5° che vi avevo detto sopra.
Al massimo in commercio si trovano pannelli calpestabili da 30W. I panelli arrotolabili, che si mettono su boma o nei lazy bag, tendono a rompersi, perché si rovinano i contatti elettrici con le continue pieghe.

QUANTO CONSUMA?
Per sapere quanti Ampere consuma un’utenza è necessaria sapere la sua Potenza espressa in Watt.
La tensione nota di riferimento è 12 Volt.
Il calcolo da eseguire è quello di dividere la Potenza W per la tensione V. Ad esempio un salpaàncora da 1000 Watt, quanti ampere consuma? 1000 W / 12 V = 85 Ampere Cioè significa che il nostro salpancora richiede molti ampere, ma per un tempo limitato, da cinque a quindici minuti, il tempo necessario per salpare l’ancora.
Una cosa che può interessare è lo spunto: lo spunto di un motore , è la potenza necessaria a farlo partire, che di solito è circa il doppio della potenza effettiva.
Il nostro salpaàncora da 1000W necessita quindi di 2000W di partenza, che corrispondono a circa 170 Ampere istantanei. Se non avete questi ampere a disposizione, il vostro salpaàncore funzionerà con potenza ridotta, rischiando di bruciarsi.

La tabella mette in relazione le varie utenze ed i consumi di bordo per un impianto a 12 Volt.

UTENZA
POTENZA
CONSUMO CORRENTE

Luce neon 5 W 0.4 A
Luce alogena 15W 1.25 A
Luce al neon 25 W 2.1 A
Faretto alogeno 40 W 3.4 A
Luce fonda 25 W 2.1 A

In una barca ci sono molti consumi come l’autoclave, il pilota ed il frigorifero che non consumano continuamente, ma solo quando è necessario avere acqua corrente, raffreddare il vano frigorifero, correggere la rotta.
Una barca equilibrata di rotta, richiederà per esempio un lavoro modesto al suo pilota, che necessiterà di pochi ampere.

DIMENSIONE DEI FILI
Il diametro dei cavi è proporzionale al consumo. Se la sezione è sottodimensionata, il cavo si riscalda, perdendo potenza e rischiando di causare incedi.
Quando si sceglie un cavo si deve considerare quanti ampere porta e la lunghezza del circuito.
Una buona stima è fatta considerando 3 A/m2. inoltre consiglio di avere sempre cavi e cablaggi generosi, poiché nel corso della vita della barca di impianti se ne aggiungono sempre. Di solito molti apparecchi sono forniti con i cavi di collegamento o con spezzoni, fate conto che la sezione non deve mai essere inferiore, e quindi o uguale o superiore.

La tabella riporta i dimensionamenti ed i diametri per una barca di 12 metri

COLLEGAMENTI
DIAMETRO

Batterie servizi 35
Batterie motore 35
Salpaàncora 35
Luci interne 2.5
Frigorifero 6
Pilota 6
Autoclave 6
Pompa sentina 6
Elettronica 2.5
Luci esterne 2.5-6

Se volete maggior garanzia di protezione ed affidabilità dell’impianto utilizzate cavi a guaina morbida, resistente all’olio ed all’acqua.
Cercate poi di utilizzare cavi stagnati, che costano, poco più di quelli in rame, ma non si ossidano con il tempo.
Per i cavi grossi,per i collegamenti tra le batterie, il motore, il quadro ed il salpaàncore utilizzate cavi a guaina morbida per saldatrici.
I migliori fili in assoluto sono quelli a doppio isolamento, cioè il conduttore è rivestito da due guaine, una maggiore garanzia contro l’umidità, ed una maggior protezione contro i guasti o gli sfilacciamenti.
Se collegate dei fili, utilizzate i faston e non le morsettiere che non sono considerate a norma per quanto concerne le direttive Ce.

CORRENTE ALTERNATA A BORDO
Ormai quasi tutte le barche prevedono in aggiunta al circuito in corrente continua a 12V o a 24V, un circuito elettrico a 220V in corrente alternata destinato ad alimentare tutte quelle utenze che per vari motivi sono diventate indispensabili a bordo: carica batterie ed utensili elettrici in modo particolare.
Esistono tre modi per avere la corrente alternata a bordo:

· dalla banchina
· dall’ inverter
· dal generatore ausiliario

Prima di esaminare in dettaglio, le caratteristiche di ognuno di queste tre fonti, vediamo alcuni punti basilari che riguardano il circuito elettrico a 220V dell’ imbarcazione.

La corrente alternata è molto più pericolosa per le persone della corrente continua a 12/24V ed ovviamente bisogna prestare particolare cura nell’ esecuzione dell’isolamento dell’impianto, considerando che è destinato a lavorare in un’ambiente umido. Per prima cosa vanno usati solo conduttori a doppio isolamento e preferibilmente con l’isolamento esterno in gomma neoprenica o gomma siliconica antilacerante.
Ambedue queste gomme sono impermeabili alla salsedine al contrario del PVC che, oltre ad essere molto più rigido, contribuisce, a causa della sua microporosità che permette il passaggio del salino, all’annerimento del rame con conseguente perdita della conducibilità elettrica.
Se l’ impianto prevede più prese o utenze in diversi punti dell’imbarcazione, conviene far correre i cavi di distribuzione in canaline separate da quelle della corrente continua.
E’ buona norma proteggere tutto l’impianto a 220V con un interruttore magnetotermico generale da 16A possibilmente accoppiato ad un “salva vita”.
Ogni utenza dovrebbe essere poi protetta da singoli interruttori magnetotermici raggruppati in un quadro di distribuzione posto nella zona carteggio.
Le prese a 220V devono essere protette da un coperchietto trasparente per evitare infiltrazioni di acqua: questo tipo di protezione è lo stesso usato nei bagni delle abitazioni secondo le norme più recenti.
Un discorso a parte merita il circuito di terra (GROUND in inglese) che spesso è la causa di corrosioni impreviste a causa delle “correnti vaganti”, a cui si devono molti problemi di usura precoce dei particolari metallici delle imbarcazioni.

Queste correnti vaganti sono quasi sempre di origine esterna all’imbarcazione ed imputabili al circuito di terra della linea 220V di banchina e non causate, come spesso si pensa, da imbarcazioni vicine in metallo.
Anzi queste imbarcazioni sono quelle che più soffrono delle correnti vaganti, essendo il ferro dello scafo una parte estremamente sensibile ai fenomeni di corrosione.
La soluzione migliore è quella di installare un trasformatore d’isolamento, come in molte attrezzature mediche.
In questo modo avremo separato il circuito di Terra dell’imbarcazione da quello di Terra della linea a 220V, evitando che squilibri di quest’ ultimo si ripercuotano su quello della nostra barca.
Vediamo ora le caratteristiche delle diverse fonti per avere il 220V a bordo.

DA BANCHINA
In parte questo modo è stato appena trattato parlando del trasformatore d’isolamento; restano da vedere il cavo imbarcazione-colonnina e le prese/spine di questo collegamento. Anche qui è preferibile usare un cavo isolato esternamente in gomme neopreniche o siliconiche, che restano morbide e maneggevoli anche con temperature esterne rigide.
La sezione minima di questo cavo deve essere di 3x2,5 mm2. Con questa sezione potremo assorbire fino a 3 KW dalla presa di banchina, sempre che questa sia abilitata ad erogarla.
Le prese/spine cavo-colonnina sono spesso diverse da marina a marina; per evitare di cambiare sempre la spina del nostro cavo, conviene preparare una serie di spezzoni di cavo elettrico terminanti con le diverse spine per la presa di banchina da un lato e dall’ altro una presa volante che si sposi con la spina standard del nostro cavo.
E’ buona norma sostituire le viti in ferro di queste spine con viti in inox.
La spina della imbarcazione a cui collegare il cavo dovrebbe essere posizionata al riparo dalla pioggia ed inoltre non in zona di passaggio.
Anche in questo caso tutte le viti in ferro, anche se zincate o tropicalizzate, vanno sostituite con viti in inox.
Normalmente ci si attacca in banchina per poter far funzionare tutte le utenze di bordo a 12/24V senza far lavorare le batterie e per ricaricarle contemporaneamente.
Il carica batteria è quindi uno strumento importantissimo e per poter lavorare al meglio (e quindi far durare per anni le batterie servizi) dovrebbe avere le seguenti caratteristiche:

· ricarica in 3 fasi ( massima, assorbimento, mantenimento)
· tensioni di ricarica variabili sia in funzione del tipo di batteria da caricare ( gel/sigillate od ad acido tradizionali) che in funzione della temperatura alla batteria stessa (tensioni maggiori con batterie fredde e viceversa)
· allarmi con conseguente disabilitazione in caso di sovratensione e sottotensione alla batteria in carica
· erogazione massima continua di 40-60 A
· erogazione di pura corrente continua
· in grado di funzionare con variazioni della tensione di alimentazione (220V±30%)
· in grado di funzionare sia a 220V-50Hz che a 110V-60Hz (questo per i giramondo, visto che nelle Americhe si trova il secondo tipo di tensione)

Durante l’installazione si deve lasciare un giro d’ aria attorno al carica batterie di almeno 10cm, e non va ma fissato vicino a fonti di calore o tubazioni idriche. La posizione deve essere verticale con i cavi che arrivano dal basso.

INVERTER
L’ Inverter è un’ apparecchiatura in grado di trasformare la corrente continua a 12/24V in corrente alternata a 220V-50Hz.
I progressi dell’elettronica rendono ora possibile effettuare questa trasformazione con ottimi rendimenti ed in minimi spazi. Le caratteristiche basi di un inverter sono:

· tensione minima di alimentazione a corrente continua
· potenza di picco
· forma d’onda
· consumo a vuoto

Vediamo nei dettagli queste caratteristiche:

TENSIONE MINIMA DI ALIMENTAZIONE A CORRENTE CONTINUA Perché un inverter possa funzionare correttamente, occorre che la tensione di alimentazione in corrente continua non scenda al di sotto di un certo valore: per esempio il valore minimo a 12V è di 11-11,5 V.
Qualora la tensione scenda al di sotto di questo valore minimo l’ inverter deve essere spento (questa funzione è automatica negli inverter più grossi e definita come LBCO (Low Battery Cut Off). Serve per evitare scariche eccessive alla batteria servizi con conseguenti danni irreparabili.

POTENZA EROGABILE CONTINUAMENTE E POTENZA DI PICCO
Gli inverter sono disponibili commercialmente con potenza di 150W-300W-600W-1000W-1500W-2500W.
Questa è la potenza che l’ inverter è in grado di mantenere per alcune ore o per giorni, senza subire riscaldamenti pericolosi. Insieme a questa potenza, ogni inverter dispone di una potenza di picco che è quella erogabile per brevi periodi (5-10 minuti) e che corrisponde alla potenza di spunto richiesta da una serie di utilizzatori elettrici.
Per esempio un TV-color da 200-300W richiede 700-800W per smagnetizzare lo schermo all’ accensione ed un trapano da 1000W richiede 1500W alla partenza.
Per ricaricare la batteria del cellulare servono 150W; per un computer portatile 300W. La potenza di uscita è costante e non risente delle fluttuazioni della tensione della batteria.

FORMA D’ONDA
Con una serie di circuiti elettronici, si crea una corrente alternata che si avvicina il più possibile come forma d’ onda a quello dello corrente alternata di rete.
In questo modo l’ inverter consentirà il funzionamento di un maggior numero di accessori e soprattutto computer e televisori.
I tipi di onda creati sono riportati nella figura sottostante:



FOTO DELLA FORMA DELL'ONDA



Ovviamente un impianto ad onda sinusoidale modificata è migliore ed è più costoso di uno ad onde quadra ed in grado di far funzionare al meglio svariati tipi di utenze a corrente alternata.

CONSUMO A VUOTO
Anche senza una utenza a corrente alternata collegata, l’inverter ha un consumo (di solito 0,1-0,4 A a 12V).
Ci sono due modi di ridurre questo consumo: l’inverter viene acceso normalmente solo quando occorre oppure l’ inverter ha una funzione SEARCH che consiste nell’inviare impulsi di ricerca alle prese a 220V corrente alternata con l’ inverter spento : Appena si inserisce un’ utenza a 220V corrente alternata, l’ inverter si attiva.

Con questa funzione l’inverter ha praticamente un consumo a vuoto minimo, per non dire trascurabile.
Un inverter va collegato al circuito a 220V dell’ imbarcazione secondo i due schemi elettrici sotto riportati la cui differenza consiste nelle diverse potenze delle utenze a 220V installate. Negli ultimi anni sono nati come evoluzione dei gruppi di continuità per i computer, una serie di inverter/carica batterie: apparecchiature dove le due funzioni sono abbinate e dagli ingombri estremamente contenuti..
Queste apparecchiature non appena è presente una fonte a 220V esterna (banchina o generatore ausiliario) diventano un carica batterie. Quando i 220V esterni cessano, si attiva la funzione inverter, mantenendo la presenza del 220V a bordo.

GENERATORE AUSILIARIO
 I generatori o gruppi elettrogeni in grado di fornire 220V possono essere di tipo fisso, installati come un motore e di grandi dimensioni, o portatili, di ingombro ridotto. Il gruppo elettrogeno fisso è installato su imbarcazioni di grandi dimensioni o con continui consumi elevati.
Un generatore di questo tipo è da considerarsi come un motore vero e proprio, in quanto è munito di circuito di alimentazione carburante, con i relativi filtri, batteria di avviamento propria,circuito di raffreddamento ad acqua di mare, sistema di scarico gas-acqua indipendente e quadro di controllo e avviamento.La batteria di avviamento, deve essere di tipo propria ed isolata dal circuito dei servizi; in questo modo il generatore sarà sempre pronto a partire.
I generatori sono solitamente montati all’ interno della sala macchina, o muniti di un carter insonorizzato, poiché la loro rumorosità è superiore a quella di un motore di pari potenza di circa il 30%.
Nelle barche a vela il generatore è installato solitamente a centro nave, ma soprattutto per madiere, cioè trasversalmente all’ asse di simmetria della barca; questo tipo di installazione serve per consentire al generatore di funzionare anche quando l’ imbarcazione si trova a navigare sbandata per l’ effetto del vento. Nelle imbarcazioni a motore, il generatore è posizionato normalmente verso poppa, orientato in senso longitudinale, per funzionare, nonostante il continuo moto oscillatorio che genera una carena d tipo planante.
A titolo d’ esempio riporto le caratteristiche di un gruppo elettrogeno da 3000 W.
La parte meccanica si base su un blocco motore monocilindrico. Questo tipo di generatore eroga 2,8 kW a 3000 giri/minuto, con una rumorosità di 55dB. Il peso è di 70 Kg.
Alcuni generatori presentano l’ avviamento a manovella, in caso d’ emergenza.
I generatori alimentati a gasolio necessitano del preriscaldamento delle candelette. I generatori portatili sono composti da un motore a combustione di piccola cilindrata, che aziona un alternatore di grande rendimento.
La corrente alternata generata può essere a 220 V o 125V o in corrente continua a 12 o a 24V. Questa gamma ricopre tutte le utenze che si possono trovare in giro per l’ Europa.
Questo tipo di generatore offre diversi vantaggi, ma oggi con le nuove generazioni di batterie e di alternatori è piuttosto in disuso. I suoi vantaggi principali, sono la facilità di stivaggio e la collocazione in poco spazio, ma sempre all’ aperto, per la combustione, il che crea sempre un bel inquinamento acustico ed anche atmosferico.
Molti diportisti hanno il vizio di attaccare questi piccoli motori “falcia erba”, alla sera, quando arrivano in porto, in settima fila, e con tutta tranquillità scendono a terra per una cena, lasciando scoppiettare il loro piccolo gioiello finché ritorneranno.
Gli altri vantaggi di questo sistema di ricarica, sono il basso consumo ed la manutenzione limitata, un prezzo basso, ed il vantaggio di essere trasportabile e quindi usato a terra o in altre situazioni.
Un buon modello ha un peso che si aggira di solito intorno ai 20 Kg, una rumorosità che non dovrebbe superare i 75-80 dB e basse vibrazioni. Si tratta di motori a scoppio che fanno girare un alternatore a 220V. Nei modelli più piccoli (fino a 1Kw) si tratta di apparecchiature portatili, mentre per potenze superiori si ricorre ad unità azionate da un motore diesel raffreddato ad acqua di mare.
I motivi principali per cui si ricorre al generatore ausiliario sono:

· necessità di 220V per far funzionare molti accessori contemporaneamente: forno a micro onde, dissalatore, boiler·

necessità di 220V per l’impianto di aria condizionata

· necessità di 220V per la ricarica batterie

Personalmente ritengo superfluo installare un generatore ausiliario con tutte le problematiche connesse per far azionare il dissalatore ed il carica batteria.
Esistono ottimi dissalatori che funzionano a 12V/24V e il ricaricare le batterie con un sistema generatore ausiliario a 220V e carica batteria 220V/12(24)V è uno spreco energetico enorme.
E’ molto più conveniente installare un alternatore di potenza sul motore principale o come fatto in molte barche U.S.A. installare un generatore ausiliario con un piccolo motore diesel accoppiato con un alternatore di potenza per la ricarica diretta delle batterie . Volendo qualcosa di massima scorta, ritengo più che sufficiente, un generatore portatile di 700-900 Watt.

FAQ SULL'IMPIANTO ELETTRICO

1) E’ meglio una sola batteria da 300Ah o tre batterie da 100Ah?
Sono meglio tre batterie da cento, per due motivi: - la sicurezza che se una batteria va in corto, ne restano due buone. - Il gruppo a grandi amperaggi è composto da batterie da bassa tensione ed alta capacità. Quindi invece di usare batterie a 12V, per ottenere grandi amperaggi è bene usare batterie da 2 o 6 V che gestiscono amperaggi di 600 o 300 A l’una. Si tratterà di metterle in serie.

2) E’ vero che l’elettronica di bordo soffre le variazione di tensione del gruppo servizi?
Si è vero, infatti per barche grandi sopra i 15 metri si consiglia di creare un terzo gruppo, detto gruppo radio o strumenti, indipendente dal gruppo servizi. In questo modo si evita che gli strumenti si brucino, ma solo quando i consumi sono alti.

3) Quanto consumano gli strumenti elettronici?
Escluso il radar ed il plotter, tutti gli strumenti consumano milliampere e quindi sono trascurabili a fini dei conti pratici per sapere i nostri consumi.

4) Come si sceglie il carica batteria?
Un buon carica batterie è munito almeno di due uscite, una per il gruppo motore ed una per il gruppo servizi. Inoltre dovrebbe avere un sensore di temperatura. Deve permettere la regolazione gel-acido, in quanto il tipo di ricarica è leggermente diverso Inoltre per ricaricare le batterie deve eseguire un ciclo (valido anche per l’alternatore). Il ciclo funziona così: Carica massima La tensione della batteria sale fino a 14.40V per pochi secondi Assorbimento Questa è l’effettiva tensione a cui vengono ricaricate le batterie 13,60V Mantenimento Una volta caricate le batterie, il carica batterie resta in stand-by, fornendo gli ampere che si consumano momentaneamente

5) E’ bene tenere sempre il carica batterie acceso, anche durante la settimana?
Ritengo che non sia necessario se le batterie sono di buona qualità, inoltre è pericoloso e se salta la colonnina sul molo, non si risolvono i problemi.

6) E’ meglio un impianto con tensione a 12Volt od a 24Volt?
 Il 24Volt seppur permette la riduzione della sezione dei cavi, è molto più delicato da gestire. Anche le batterie, essendo perlopiù elementi a 12Volt, almeno una volta all’anno vanno equalizzate a 12Volt. Per finire una barca con impianto a 24V ha sempre una parte dell’impianto a 12Volt per gli strumenti di navigazione ed il motore. Di solito è anche più difficile trovare le utenze (pompe,salpaàncore,…) al di fuori del Mediterraneo. Il circuito a12Volt è più affidabile..

di davide Zerbinati
http://www.barcaavela.it/Tecnica/tecnica.htm

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