Teoría del Posicionamiento Dinámico

3.1 Abreviaturas

3.2 Modos y Funciones

El buque puede ser controlado con diferentes modos. La principal diferencia entre estos modos es como los puntos de referencia de la posición y la velocidad son generados.

• El modo manual permite al operador controlar manualmente el buque usando un Joystick para controlar la posición y para el aproamiento.

• El modo de Auto Posición mantiene automáticamente la posición y aproamiento requerido.

• El modo de Auto Area Position mantiene automáticamente al buque dentro de los limites de un área permitida y dentro del aproamiento permitido mientras se usa la mínima cantidad de poder.

• El modo Auto Track (A baja velocidad y alta velocidad) hace al buque seguir un Track especifico descrito por una serie de Waypoints.

• El modo Autopilot permite al buque mantener el aoproamiento automáticamente en un curso predefinido.

• El modo Follow Target permite al buque seguir automáticamente una serie de cambios de posición constantes.

Standby Mode

El modo standby es un modo de espera y reinicio en el cual el sistema DP se encuentra en un estado de preparación pero en la cual ningún control del buque puede ser usado por el sistema DP.

Manual Mode

En el modo Manual el operador controla la posición del buque usando un Joystick.

Auto Position Mode

Este modo de operación permite controlar dos funciones:

Auto Area Position Mode

En el Modo Auto Area Position, el sistema mantiene al barco dentro de un área permitida con un mínimo uso de poder. Este modo está diseñado para operaciones de reserva en las que la embarcación debe permanecer dentro de un área geográfica específica. Limites independientes pueden ser especificadas para la posición y aproamiento:Early Warning Limit

Activation Limit y Alarm Limit. Cuando los límites son excedidos se hará uso de los thrusters y las hélices para poder regresar a los límites puestos anteriormente con una mínima variación de poder.

Auto Track Modes

El modo Auto Track permite al buque seguir una ruta predeterminada describida por un conjunto de waypoints con un alto grado de precisión. Estos modos cubren las operaciones con baja y alta velocidad usando diferentes estrategias de control. El sistema puede cambiar automáticamente entre estas estrategias en función de la velocidad requerida.

En el modo Auto Track de baja velocidad, se aplica el control total de posición y rumbo en los tres ejes para controlar el movimiento de la embarcación. Esta estrategia proporciona una precisión de control superior y permite total libertad para seleccionar el rumbo del barco, pero está limitada a velocidades de aproximadamente 3 nudos.

Auto Track Mode - low speed

En el modo Auto Track de baja velocidad, la velocidad a lo largo de la pista se controla con mucha precisión con la posibilidad de correr tan lentamente como unos pocos centímetros por segundo.

Las posiciones de los puntos de ruta y el rumbo y la velocidad de la embarcación que se utilizarán para cada sección de derrota son especificados por el operador y almacenados en tablas de puntos de ruta. Los waypoints se pueden insertar, modificar y eliminar según sea necesario.

El rumbo del barco está controlado por las siguientes funciones:

Present Heading, Set Heading y System Selected Heading.

La siguiente figura muestra el track que seguirá una embarcación en el modo Auto Track a baja velocidad de acuerdo con la información contenida en la tabla:

Pasar el waypoint a velocidad constante en un segmento de un círculo. El radio del círculo puede ser:

especificado en línea por el operador, utilizando la función Establecer radio de giro

calcula automáticamente de acuerdo con la velocidad del barco, el ángulo de giro y las características de giro del barco

tomado de la tabla de puntos de ruta

Además de las funciones Rumbo actual, Establecer rumbo, Rumbo seleccionado por el sistema, Establecer velocidad de la embarcación y Establecer radio de giro, las siguientes funciones también están disponibles en el modo de seguimiento automático de baja velocidad:

Stop On Course

Reverse Track

Leg Offsetting

Set Cross Track Speed

Off Track Alarm

Waypoints from External Computer

Follow Target Mode

El modo Seguir objetivo permite que la embarcación siga automáticamente un objetivo en movimiento y mantiene la embarcación en una posición constante en relación con el objetivo. El objetivo en movimiento debe estar equipado con un transpondedor de referencia móvil para que el sistema K-Pos DP controle su posición. Si, por ejemplo, el objetivo en movimiento es un vehículo operado a distancia, entonces la embarcación debe estar equipada con un sistema de referencia de posición hidroacústica (HPR) para que el sistema K-Pos DP controle su posición.

3.3 Sistema Eléctrico

Los requisitos de energía en los buques de DP suelen ser mucho más altos que en los buques convencionales. El tipo más común de instalación de energía es diesel-eléctrico, con todos los propulsores, energía y servicios suministrados por motores eléctricos. El diésel de transmisión directa no es adecuado debido a las incertidumbres en el arranque y la parada. Sin embargo, es posible aplicar diésel de transmisión directa a un propulsor de paso controlable.

Generación de energía

En una instalación diesel-eléctrica, varios generadores suministran energía a un cuadro de distribución en base a una "central eléctrica". Normalmente, el voltaje generado en una instalación diesel-eléctrica es de alta tensión, p. Ej. 6 kV o 6,6 kV. Los cuadros de distribución principales y auxiliares funcionan a 440 V o 240 V con alimentación desde el cuadro de distribución a través de transformadores. Los generadores funcionan con motores diesel, cada uno de los cuales debe contar con servicios independientes como combustible, enfriamiento y lubricación. La falla de un generador dejará a varios otros en línea, y los márgenes normales de trabajo deben asegurar que la pérdida de un generador no resulte en un estado de emergencia. La cantidad de generadores en funcionamiento se puede cambiar para adaptarse a los requisitos de energía.

Cuadros de distribución

Además de las hélices de propulsión directa, toda la energía generada a bordo tiene que pasar por un cuadro de distribución. Para proporcionar redundancia, existen al menos dos cuadros de distribución principales y un cuadro de distribución de emergencia. Se conectan diferentes equipos a cualquiera de los cuadros de distribución principales y normalmente de una manera que proporcione la mayor redundancia, p. Ej. Hélice de proa 1 en cuadro N ° 1 (BUS 1) y Hélice de proa 2 en cuadro N ° 2 (BUS 2). Para cada equipo hay un disyuntor automático que protege el cuadro de distribución si hay un cortocircuito en algún lugar del sistema.

Power Management

Los sistemas de administración (Power Management) de energía están diseñados para garantizar que se eviten situaciones críticas de escasez de energía o apagones. Una configuración simple de administración de energía es una forma de prevención de apagones, que garantiza que los circuitos se desconecten del tablero de distribución en condiciones de sobrecarga. Los sistemas más complejos contienen varios niveles de deslastre de carga. A un valor de carga predeterminado, se iniciará el "bloqueo de arranque" en motores grandes. Esto es para asegurar que un apagón no se dispara inadvertidamente por la acción de arrancar un motor cuando no hay reservas suficientes. La corriente de arranque de un motor es muy superior a su corriente de funcionamiento a plena carga. Se producirá un desprendimiento de carga a medida que disminuyan las reservas de energía. Los circuitos se eliminarán del tablero en orden inverso de importancia.

Para las operaciones de las clases de equipo 2 y 3, el nivel de redundancia requerido es tal que la energía disponible para el mantenimiento de la posición debería ser suficiente para mantener la posición después de la falla del cuadro de distribución en el peor de los casos, es decir, la pérdida de una sección completa del cuadro de distribución y los generadores que la suministran.

UPS Uninterruptible Power Supply

El sistema DP (computadoras, consola puente, sistemas de referencia de posición y entorno) requiere una fuente de alimentación estabilizada para evitar picos de voltaje o transitorios. También se requiere proporcionar energía de batería de respaldo para el sistema durante el tiempo de apagón.

Para los sistemas de equipos de clase 2 y 3, la fuente de alimentación debe ser completamente redundante sin fallas de un solo punto. El suministro de batería de respaldo debe tener una duración mínima de 30 minutos (requisito de la Sociedad de Clasificación).

La instalación de UPS es proporcionada por un sistema de energía principal que proporciona la función de UPS a varias áreas operativas de la embarcación. Por lo tanto, la capacidad operativa crítica relacionada con el piso de perforación o las instalaciones de instalación de tuberías, así como el posicionamiento dinámico, se proporcionan desde un sistema UPS de gran capacidad.

La desventaja que presentan este tipo de propulsión es que, en los DP, las cargas y la potencia de los propulsores resulta mucho menor que la requerida para una navegación de tránsito. Si la potencia es obtenida por motores diesel, los problemas vienen asociados al rendimiento de trabajo muy liviano.

Propulsores de túnel.

El objetivo del diseño para un thrusters transversal es la generación de una cantidad máxima de empuje a una potencia dada en ambas direcciones, estribor y babor. Por norma general, los buques DP

están equipados con hélices transversales de túnel tanto a proa como a popa. Como todo tipo de hélices, éstas pueden ser de paso fijo o variable, pero siempre se encuentran alineadas babor-estribor.