Introducción
Las válvulas son elementos fundamentales dentro de un buque, ya que de su correcto funcionamiento depende la integridad de la plataforma y de sus sistemas básicos de gestión y habitabilidad, como los de lastre, sentina, extinción de incendios, combustible o ventilación, entre otros.
El aumento generalizado de la automatización de los procesos a bordo, la reducción del coste de los equipos electrónicos o la aparición de productos específicos para el sector han hecho que el porcentaje de válvulas motorizadas haya aumentado notablemente en las últimas décadas.
Como resultado, la responsabilidad que conllevan los sistemas de válvulas motorizadas es cada vez mayor, los contratos relacionados son cada vez más importantes y la complejidad de la integración se ha vuelto cada vez más notable. Todo esto ha llevado a un cambio en la forma de gestionar estos equipos durante el proceso de construcción naval en los últimos años.
En general, las válvulas motorizadas no solían tratarse como un paquete diferenciado, sino que el astillero adquiría los componentes por separado y se encargaba del diseño, la integración y la puesta en marcha posterior. El proceso de integración era sencillo y de alcance limitado, debido al reducido número de equipos y a la escasa información que transmitía cada uno de ellos. Los proveedores de los equipos no participaban mucho en el proceso de construcción, ya que no tenían una responsabilidad clara sobre el funcionamiento conjunto y final de sus equipos.
Sin embargo, hoy en día el sistema de válvulas motorizadas suele considerarse un elemento clave en los procesos de diseño y adquisición de los componentes de los buques. Su diseño empieza pronto, normalmente en la fase de ingeniería funcional, y el proceso de compra suele iniciarse en las primeras fases de la construcción. Es habitual que el proveedor de este sistema participe desde las primeras fases del diseño (con distintos grados de implicación, dependiendo de la complejidad de la nave), y su presencia es constante desde el principio hasta el final del proceso de construcción, encargándose normalmente de la puesta en marcha final del equipo.
Este cambio de enfoque hace que estas empresas tengan que ser capaces de gestionar proyectos complejos, contar con la solvencia técnica suficiente para participar en las distintas fases de diseño y producción y, en general, dar un paso adelante en la prestación de servicios al astillero.
Componentes de un sistema de válvulas motorizadas
Un sistema de válvulas motorizadas suele estar compuesto por:
- Válvulas
- Actuadores de válvulas
- Sistema de supervisión y control
Válvulas
Al principio, las válvulas que se motorizaban eran las de los servicios críticos, como las tomas de mar o los colectores contra incendios, y solían ser válvulas de bola o de compuerta con asientos metálicos, cuya motorización resulta cara y que son relativamente grandes.
Hoy en día, la mayoría de las válvulas motorizadas de un barco son válvulas de mariposa con junta de elastómero, por su bajo coste, su facilidad de manejo y su buen rendimiento en la mayoría de los casos. También son las más comunes entre las válvulas manuales del barco, lo que significa que, en la mayoría de los casos, el astillero intenta estandarizar los fabricantes tanto para las válvulas manuales como para las motorizadas.
El hecho de que los astilleros se centren cada vez más en el mantenimiento y el ciclo de vida de los barcos hace que la estandarización y la homogeneidad de los componentes y los fabricantes sean fundamentales en el proceso de compra.
Actuadores
Como la automatización de las válvulas en el sector naval no está tan extendida como en otros sectores (como el del petróleo y el gas, el químico o el petroquímico, donde un gran porcentaje de las válvulas están motorizadas), hasta hace relativamente poco no había en el mercado una gran variedad de actuadores pensados específicamente para su uso en barcos o entornos marinos.
Ante esta situación, la tendencia ha sido utilizar actuadores diseñados para otras aplicaciones y adaptarlos para su uso a bordo, lo que ha dado lugar a dos vías diferentes, independientes entre sí y con un punto intermedio difícil de alcanzar: por un lado, el uso de actuadores grandes, de gran tamaño y peso, donde los requisitos son más exigentes, con funcionalidades a veces sobredimensionadas y costes generalmente elevados; por otro lado, el uso de actuadores de bajo rendimiento, poca robustez y costes muy bajos, que no están diseñados para soportar la agresividad del entorno marino.
Ante esta creciente necesidad, en los últimos años ha habido un notable aumento en el número de fabricantes de actuadores que han desarrollado gamas de productos específicas para el sector naval. Estos modelos suelen ser de tamaño reducido, con funciones de control específicas pensadas para un buque y con un coste que, por lo general, se ajusta a las características que requiere cada proyecto. Incluso hay fabricantes con gamas específicas para buques militares, con certificaciones específicas que cumplen con las normas de resistencia a golpes, vibraciones o compatibilidad electromagnética.
Sistema de supervisión y control
En cuanto a la supervisión y el control remoto de estas válvulas, hay varios factores que influyen en el uso cada vez más extendido de equipos dedicados exclusivamente a esta tarea, lo que convierte a los sistemas de válvulas motorizadas en subsistemas del propio IAS (sistema de integración y automatización del barco).
Al principio, las válvulas motorizadas se integraban directamente en el sistema IAS del barco, usando controles diseñados por el propio astillero o integrados en los sistemas de control de otros equipos (como los paneles de arranque de las bombas, etc.). El tratamiento era similar al de cualquier otro elemento de instrumentación del barco, sin ninguna diferenciación específica. El número de señales que había que manejar no era muy grande, y los controles eran bastante rudimentarios (por lo general, lógica eléctrica mediante relés, etc.).
Por un lado, el aumento del número de válvulas motorizadas a bordo se traduce directamente en una mayor cantidad de información que hay que integrar. Al mismo tiempo, la evolución de la electrónica de los actuadores hace que estos sean cada vez más capaces de proporcionar una mayor cantidad de información, tanto para el funcionamiento como para el diagnóstico. Esto se traduce en una mayor cantidad de datos para el usuario, por lo que el número de señales que se integran en los sistemas de control de la plataforma del barco aumenta considerablemente. Un sistema de válvulas accionadas por motor eléctrico puede suponer la integración de hasta 20 000 señales en el IAS. Tal cantidad de señales hace necesario integrar un subsistema que facilite la incorporación de todos los datos en el IAS.
Otro punto que hay que tener en cuenta es que, en los últimos años, ha habido una evolución en la normativa marítima que exige un mayor nivel de sofisticación en el control de ciertos equipos y sistemas a bordo. Entre los sistemas incluidos están los de lastre y sentina, en los que las válvulas motorizadas son fundamentales. Ejemplos de ello son las normas SOLAS ll-2 21, II-2 22, II-2 23 y II-1 8, introducidas en la MSC.1/Circ.1369 (22 de junio de 2010) y conocidas en conjunto como «Normas de retorno seguro a puerto (SRtP)». Estas normas se aplican a los buques de pasajeros construidos a partirdel 1 de julio de 2010, con una eslora mínima de 120 m y tres niveles verticales, y establecen que ciertos sistemas críticos para la navegabilidad y la estabilidad del buque deben seguir funcionando tras un incendio o una inundación, con el objetivo de lograr un regreso seguro a puerto por sus propios medios. Las sociedades de clasificación han publicado sus directrices para la adaptación y aplicación de esta normativa, como la DNVGL-CG-0004 de DNV-GL o la NR 598 DT R01 E de Bureau Veritas. En estas normas se destaca la necesidad de un doble control de las válvulas motorizadas, lo que apunta claramente a la necesidad de contar con sistemas de control bastante sofisticados.
Al mismo tiempo, y por varias razones que ya conoces, cada vez se le da más importancia a la ciberseguridad de los equipos a bordo, para minimizar los riesgos de que la seguridad del barco se vea comprometida por un ciberataque a los sistemas de gestión. Esto queda patente en circulares de la OMI como la MSC.1/Circ.1526 (1 de junio de 2016) o la MSC-FAL.1/Circ.3/Rev.1 (14 de junio de 2021), así como en diversas recomendaciones y adaptaciones realizadas por las sociedades de clasificación. Dado que las válvulas motorizadas controlan servicios críticos para la supervivencia del buque, los sistemas de automatización que las gestionan no están exentos de incluir mecanismos de seguridad que limiten estas amenazas en la medida de lo posible.
Dado que el IAS es un objetivo claro para cualquier posible ciberataque, una estrategia que se utiliza cada vez más es, una vez más, la segmentación en subsistemas. De esta forma, en caso de que se produzca un posible ciberataque general que inutilice o limite el control desde este sistema, los subsistemas que funcionen correctamente se pueden aislar y manejar de forma independiente. Este aspecto también potencia el uso de sistemas de control específicos para válvulas motorizadas.
Por todo lo anterior, es evidente la necesidad de un control de válvulas más complejo, sofisticado, robusto y seguro, lo que ha dado lugar a la aparición de soluciones comerciales específicas para el sector naval, algo que antes no era habitual.
El futuro a corto plazo de los sistemas de válvulas motorizadas
Los niveles de automatización de los barcos son cada vez más altos, y hasta se están desarrollando proyectos para barcos totalmente autónomos (la OMI incluso ha publicado unas directrices preliminares sobre las pruebas de estos barcos, entre otras cosas en la publicación MSC.1/Circ.1604 del 14 de junio de 2019). Por eso, se espera que el nivel de automatización de las válvulas también siga aumentando poco a poco, a un ritmo similar al de los últimos años. Las propias sociedades de clasificación están ampliando y revisando los requisitos relativos a las válvulas motorizadas, los actuadores de diversos tipos (todavía hay discrepancias entre los CCSS sobre los requisitos específicos que se deben aplicar a los actuadores eléctricos, por ejemplo) y los sistemas de control asociados.
La incorporación de nuevas tecnologías (como el gemelo digital o la fabricación aditiva) y de nuevos requisitos, sobre todo en materia de seguridad (incluida la ciberseguridad de los sistemas), va a tener un papel importante en la construcción naval y, por lo tanto, en estos sistemas.
En este contexto, empresas como la nuestra, Fernández Jove, que pueden ofrecer soluciones integrales, integrando (o incluso fabricando) los distintos componentes que forman un sistema de válvulas motorizadas, cobran especial importancia.
