Quasi ogni imbarcazione a vela o motore ha a bordo un impianto elettrico più o meno complesso ed un numero variabile di batterie. Questo a seconda della dimensione della barche, degli strumenti installati e dell’equipaggiamento di bordo. Qualsiasi sia il livello di complessità valgono gli stessi principi base.
I circuiti elettrici di una barca a vela e le batterie
I circuiti elettrici a bordo di un’imbarcazione innanzitutto differiscono dai circuiti elettrici domestici per il tipo di corrente utilizzata. La corrente è continua anziché alternata e differisce per il voltaggio. Gli impianti delle barche sono a 12 o 24 volt, anziché i 220 delle prese domestiche.
Sulle barche a vela più piccole solitamente troviamo circuiti elettrici a 12 volt. Sulle barche a vela dai 15 metri in su’ e sulle barche a motore troviamo circuiti elettrici a 24 volt. Quando comprate un nuovo strumento o apparecchio elettrico verificate dunque la compatibilità con il vostro impianto di bordo.
Molta dell’elettronica come per esempio un GPS cartografico avrà un meccanismo automatico di selezione del voltaggio corretto. Altri tipi di equipaggiamento, come una pompa di sentina o un dissalatore, vengono forniti separatamente per sistemi a 12 o 24 volt.
Quando analizziamo per la prima volta il circuito elettrico di una nuova barca qual’è la difficoltà più grande? Non è tanto nella comprensione dei principi base di un sistema elettrico. Spesso e volentieri il compito più arduo è districarsi in matasse di fili elettrici senza etichette.
Se siete voi a mettere le mani sul vostro impianto elettrico imparate ad etichettare ogni filo. Non tanto per eleganza ma per poter risolvere un problema rapidamente in caso di emergenza.
Per arrivare a capire un impianto di bordo dovremo innanzitutto capire I circuiti di base, semplificati al massimo, separati in categorie.
Batterie per l’entrobordo
Dal polo positivo della batteria dell’entrobordo troveremo un cavo elettrico rosso di dimensione molto spessa che raggiunge il motorino di avviamento del motore. Da questo, un cavo nero ritornerà al polo negativo. Un secondo filo di minor diametro sara’ collegato con la chiave sul pannello di controllo.
Quando girate la chiave questo circuito secondario chiuderà il circuito primario dell’avviamento che ruotando farà partire l’entrobordo. Certo questa e’ una semplificazione, su un diesel troveremo molti altri circuiti e fili che fanno parte del circuito di base.
Come I sensori di temperatura acqua di raffreddamento e pressione dell’olio. Nonché il circuito delle candelette di pre-riscaldamento delle camere di combustione di ogni cilindro.
Se eliminassimo tutto il resto a bordo della barca questo e’ il circuito minimo che consente di avviare il nostro sistema di propulsione. Sapere quali sono I cavi elettrici di riferimento del motorino di avviamento vi risparmierà molte perdite di tempo se qualcosa non funzionasse in mare.
La causa più frequente di problemi su questo circuito sono l’ossidazione di contatti. L’ossidazione impedisce all’avviamento di avere lo spunto necessario a far partire il l’entrobordo. Infatti quando avviamo un diesel, l’assorbimento istantaneo iniziale è altissimo.
Ogni problema di ossidazione dei contatti può pregiudicare il corretto funzionamento dell’impianto. Altri problemi comuni sono causati da malfunzionamenti dell’avviamento. Purtroppo sui modelli di entrobordo moderni c’e’ poco da fare, non e’ possibile farli partire a mano. Dunque abbiate cura di controllare lo stato del vostro sistema di avviamento regolarmente.
Il circuito dell’alternatore
Continuando con la nostra semplificazione estrema dei circuiti elettrici di un’imbarcazione passiamo al circuito dell’alternatore. Su un piccolo diesel troveremo una cinghia di distribuzione azionata da una puleggia sull’asse dell’albero a camme. Questa è responsabile di far girare sia la pompa dell’acqua di raffreddamento sia l’alternatore.
L’alternatore, concettualmente non e’ che un altro impianto di avviamento. Ma anziché essere stimolato dalla corrente per girare, questo produrrà corrente quando viene fatto girare dal motore.
Fintanto che il propulsore girerà contribuirà a ricaricare le batterie. L’alternatore e’ una componente abbastanza delicata e complessa e se non siete esperti e’ poco probabile che riuscirete a risolvere problemi in mare.
Per questo e’ consigliabile avere un impianto di carica di banchi avviamento e servizi con due alternatori. Questo specie per le lunghe navigazioni. Il circuito dell’alternatore e’ parallelo a quello di avviamento ma anch’esso parte e ritorna alla batteria per l’avviamento. Questi due circuiti sono la base per avere un entrobordo funzionante.
Il circuito dei servizi
Il circuito dei servizi e’ totalmente separato ed indipendente dai due circuiti descritti sopra. L’unico punto comune e’ la fase di ricarica. In un impianto tipico di una piccola barca a vela o motore l’alternatore ricaricherà innanzitutto la il banco per l’avviamento dell’energia spesa per avviare l’entrobordo.
Poi tramite un ripartitore di carica inizierà a riversare l’ulteriore energia prodotta nelle sul banco servizi. Questo alimenterà tutto l’impianto elettrico degli strumenti e dell’attrezzatura elettrica di bordo. Se riusciremo a identificare questi tre circuiti siamo già un passo avanti.
L’energia per avviare l’entrobordo
La batteria del motore solitamente e’ una sola e deve essere di dimensioni e caratteristiche adatte a fornire lo spunto necessario ad avviare il entrobordo. Per esempio su una tipica barca a vela con un 30 cavalli troverete una capacità sugli 80 ampere ma questo e’ solo un esempio.
Le caratteristiche sono le stesse di quelle richieste su una macchina. Quindi una comune acido-piombo della dimensione adatta di tipo sigillato comprata dal carrozziere farà al caso vostro.
Il banco servizi
Il banco servizi viene usate in maniera esattamente opposta alla nostra unità dedicata all’entrobordo. La batteria motore deve essere in grado di fornire un picco corrente molto intensa per un breve momento.
Il banco servizi deve invece rilasciare relativamente poca corrente per periodi anche molto lunghi. Specie quando navighiamo a vela o siamo all’ancora, sia con una barca a vela sia con una barca a motore.
Dovete immaginare le batterie dei servizi come un contenitore di corrente con un rubinetto aperto. Il contenitore si svuota lentamente fino a che non avrete modo di rimpiazzare quanto consumato ricaricando il banco con l’entrobordo o con altri metodi.
Il dimensionamento del banco servizi
Per poter determinare la dimensione minima del vostro banco servizi dovrete calcolare il consumo atteso su un periodo prestabilito, per esempio 24 ore.
Indipendentemente dal tipo di circuito, 12 o 24 volt, calcolate gli ampere che utilizza il vostro equipaggiamento di bordo con questa formula.
Per esemipio una luce di via ad incandescenza con lampadina a 12W consuma, su un circuito a 12V un ampere ogni ora. In media, in estate, la luce d’ancora sara’ accesa per 8 ore notturne, consumando pertando 8 ampere ogni 24 ore.
Ripetete l’esercizio per tutti gli impianti di bordo, potete fare due ipotesi, calcolo consumi a barca ferma in rada o in navigazione. Per esempio:
- Luci di via al LED: 0.5A x 8h = 4A
- Radar: 2.2A x 24h = 52.8A
- Pilota automatico: 2.5A x 18h = 45A
- Luvi interne al LED: 1A x 2h = 0.5A
- GPS AIS: 0.75A x 24h = 18h
- PC portatile: 2.5A x 4h = 10A
- Telefonini tablet: 2A x 4h = 8A
- eccetera
Quando avete finito sommate la colonna degli ampere ottenendo cosi’ un consumo giornaliero totale. Il vostro banco di batterie servizi deve essere almeno il doppio o il triplo di questa cifra.
Questo appunto perché non dobbiamo guardare alla capacità nominale del banco, bisogna calcolare quanti ampere sono effettivamente sfruttabili.
Ciclo di carica e scarica delle batterie
Le batterie, quando sono completamente cariche dovrebbero avere la capacita’ indicata dal produttore, per esempio 100 Ampere. Una batteria viene definita completamente scarica quando giunge al 40% della capacita’. Dunque con una batteria da 100 Ampere, la capacita’ effettiva massima sfruttabile e’ di soli 60A.
Un’altro principio da ricordare e’ che la capacita’ di una batteria di essere ricaricata, la capacita di assorbimento, e’ inversamente proporzionale allo stato di carica. Una batteria molto scarica assorbe molto di più di una batteria già quasi carica. Pertanto sara’ difficile in navigazione immaginare di ricaricare le batterie fino al 100%.
Sara’ più efficiente scaricare le batterie al 40% per poi ricaricarle fino per esempio all’80% della capacità. Dunque la capacità reale sfruttabile di una batteria non e’ che del 40% della capacità nominale.
Su una barca da crociera e’ normale trovare banchi di batterie di centinaia di Ampere. Proprio perché la capacita’ effettiva disponibile non e’ molta e deve essere commisurata ai consumi. Se consumate 200 Ampere al giorno avreste bisogno di un banco batterie servizi da 500 Ampere. Questo semplicemente per potervi permettere di ricaricare le batterie una sola volta al giorno.
Se potete, ottimizzate l’uso della corrente a bordo spegnendo sempre tutto ciò che non vi serve. Altrimenti, sarete costretti a far andare il vostro entrobordo più volte al giorno solo per caricare il banco servizi. In alternativa dovrete integrare il vostro impianto elettrico con altri sistemi di ricarica, quali pannelli solari, eolico, idroelettrico etc.
Tipi di batterie
Esistono in commercio molti tipi e modelli, le più comuni sono quelle all’acido piombo. Esistono anche le tecnologie al GEL e le AGM con costi molto superiori. Il top di gamma sono le super leggere batterie al litio usate su alcune barche da regata.
Le batterie all’acido piombo sigillate tradizionali, che trovate installate su un camper o un camion spesso sono economiche e perfettamente adeguate. Prima di spendere cifre enormi per batterie con prestazioni presunte altamente superiori fate una scaletta delle vostre priorità di spesa.
Potrete per esempio maltrattare batterie all’acido piombo e rimpiazzarle frequentemente. Batterie nuove anche economiche acido-piombo saranno sempre efficienti. Installare invece tecnologia al Gel implica avere sempre paura di danneggiarle. E vi ritroverete a tenerle installate per tanti anni per ammortarne il costo triplo di acquisti iniziale.
L’utilizzo del’entrobordo come sistema di ricarica
Prima di passare in rassegna metodi alternativi e più ecologici, parliamo un momento dell’entrobordo.
Su una barca a vela o motore vi state portando dietro centinaia di chili di entrobordo e in certi casi altrettanti di gasolio. Non e’ difficile arrivare alla conclusione che questo e’ il sistema più potente che avete a disposizione per ricaricare i vostri banchi. Un entrobordo da soli 30 cavalli ha una potenza nominale di 23 kilo Watts.
Questi corrisponderebbero a oltre 1900 Ampere, se fossimo in grado di convertire questa potenza in energia elettrica ed immagazzinarla immediatamente. In teoria saremmo in grado di generare I nostri 200 Ampere di cui necessitiamo giornalmente in meno di 10 minuti di motore al giorno.
Purtroppo il sistema di ricarica non e’ cosi’ efficiente. Se avete un solo alternatore regolato dal regolatore di fabbrica la realtà e vi ci vorranno 5 o 6 ore. Questo magari suddiviso in più rumorose sessioni per ottenere I vostri 200 ampere, uno spreco incredibile.