Amortecimento de impacto em gruas

Um amortecedor de grua é instalado em linha abaixo do gancho e transforma uma carga súbita, como a descida descontrolada de uma estaca ou um tranco na retirada da carga do apoio, em uma força controlada ao longo de seu curso. Veja como funciona, como dimensionar o curso e o que ocorreu em uma descida descontrolada de estaca com massa móvel combinada da estaca e do martelo de 1,500 t.

Por Tord Martinsen, CEO · outubro de 2025 · Atualizado em setembro de 2026 · 9 min de leitura
Amortecedor POLARIS com pino, manilha e lingadas de contenção inicialmente frouxas conectados.
Em resumo
  • Um amortecedor de grua é um cilindro hidráulico com mola a gás, instalado em linha entre o gancho e a carga. Quando a carga sofre um tranco, cai ou desce descontroladamente, o dispositivo percorre seu curso e mantém a força na linha próxima de um nível definido, evitando um pico.
  • A energia que ele precisa absorver é a energia cinética da carga em movimento; a força que pode aplicar é o pico permitido menos a carga estática. Seu curso relaciona essas duas grandezas.
  • Em uma avaliação preliminar: com 90 % do curso utilizável, um fator força–curso de 0.5 e um DAF permitido de 1.3, uma carga que chega a 3.13 m/s precisa de cerca de 3.7 m de curso.
  • Em um estudo comparativo no CONSTELLATION de uma descida descontrolada de estaca, com massa móvel combinada da estaca e do martelo de 1,500 t e velocidade de 5.0 m/s, o POLARIS manteve o DAF no gancho em 1.43, contra 2.28 com uma ligação rígida, usando 4.98 m de seu curso de 6.0 m.

Os compensadores de heave lidam com o movimento repetitivo das ondas. Um amortecedor lida com um evento isolado: uma estaca que desce descontroladamente por uma camada mole enquanto a grua sustenta o martelo, uma carga retirada com um tranco do convés de uma embarcação de suprimento quando ela desce, uma lingada frouxa que volta a tensionar bruscamente. Sem um amortecedor, apenas o alongamento do cabo e dos acessórios de içamento detém o movimento. Esse alongamento é pequeno, por isso a força é alta.

O que faz um amortecedor

Durante um içamento estável, o amortecedor sustenta a carga estática como um elo dos acessórios de içamento. Quando a carga sofre um tranco, cai ou desce descontroladamente, o dispositivo percorre seu curso. Sua mola a gás absorve a primeira parte do evento; então, uma válvula abre a uma pressão definida. Assim, a força na linha sobe em direção a um nível definido e permanece próxima dele enquanto a carga em movimento é desacelerada até parar. A energia do evento aquece o óleo, em vez de produzir um pico de força na grua, no cabo e nos acessórios de içamento.

Força na linha em função do curso do amortecedor. A força sobe da carga estática até perto do pico permitido e permanece próxima dele até a carga parar. A área sombreada entre a curva e a carga estática é a energia absorvida, metade de m v ao quadrado. O retângulo pontilhado, da carga estática ao pico permitido ao longo do curso utilizável, representa o máximo que poderia ser absorvido; eta é a área sombreada dividida pela área do retângulo.pico permitido, ψ·Wcarga estát., Wnão usadoenergia abs.:½ m v²cargaparacurso útil, μ·SWψW0curso →F. na linhaη = energia abs. / (energia abs. + não usada)
Figura 1. O que o amortecedor faz com a energia do evento. A força na linha sobe a partir da carga estática, usa parte do curso para aumentar e diminui à medida que a carga desacelera; no ponto de projeto da avaliação preliminar, a carga para no fim do curso utilizável. A área sombreada contínua acima da carga estática é a energia absorvida; o retângulo pontilhado representa o máximo que o curso utilizável poderia absorver no pico permitido, e a parte hachurada é a parcela que a curva não preenche. A fração absorvida é o fator η na avaliação de dimensionamento. Esquema.

A forma dessa curva força–curso determina quanto do curso é aproveitado. Uma curva que sobe rapidamente até o pico permitido e permanece próxima dele aproveita bem o curso; uma subida lenta desperdiça a primeira parte. Essa fração é o fator η na avaliação de dimensionamento abaixo.

Dimensionamento do curso

O evento traz energia cinética: a massa efetiva em movimento m_{\text{eff}} à velocidade relativa no instante de engate v_{\text{rel}}. Muitas vezes, é mais fácil expressá-la como a altura equivalente de queda livre h:

E_{\text{event}} = \tfrac{1}{2}\, m_{\text{eff}}\, v_{\text{rel}}^{2} = m_{\text{eff}}\, g\, h

O amortecedor pode usar a força acima da carga estática, até o pico permitido, ao longo de seu curso utilizável. Sendo W_{\text{ref}} a carga estática à qual o DAF se refere, \psi_{\text{allow}} o DAF permitido, S o curso, \mu sua fração utilizável e \eta a fração do retângulo preenchida pela curva força–curso até o ponto em que a carga para (Figura 1), a energia que ele pode absorver é:

E_{\text{available}} = \mu\, \eta\, S\, W_{\text{ref}} \left( \psi_{\text{allow}} – 1 \right)

Igualando as duas energias, obtemos o curso exigido em uma primeira avaliação:

S \ge \frac{m_{\text{eff}}\, v_{\text{rel}}^{2}}{2\, \mu\, \eta\, W_{\text{ref}} \left( \psi_{\text{allow}} – 1 \right)}

Esta página usa \mu = 0.9, que deixa uma margem nos fins de curso, e \eta = 0.5 em todo o texto, tanto no exemplo calculado quanto na Figura 2. Curvas reais preenchem cerca de metade do retângulo: a força leva parte do curso para aumentar e diminui à medida que a carga desacelera. No estudo de descida descontrolada da estaca abaixo, a curva preencheu cerca de 0.53 do retângulo ao longo dos 4.98 m usados; portanto, 0.5 é um valor próximo e conservador.

Exemplo de cálculo

  1. O evento. Uma carga é engatada à velocidade correspondente a uma queda livre de h = 0.50\ \text{m}: v_{\text{rel}} = \sqrt{2 g h} \approx 3.13\ \text{m/s}.
  2. Os limites. DAF permitido de 1.3, massa efetiva igual à massa de referência, \mu = 0.9 e \eta = 0.5.
  3. O curso. Com massas iguais, a avaliação preliminar se reduz a
    S \ge \frac{h}{\mu\, \eta\, (\psi_{\text{allow}} – 1)}
    portanto,
    S \ge \frac{0.50}{0.9 \cdot 0.5 \cdot 0.3} \approx 3.70\ \text{m}
    Uma unidade com curso de 4 m atende ao critério.

A avaliação preliminar considera apenas a energia. O pico real depende da curva força–curso configurada e da rigidez da grua, do cabo e dos acessórios de içamento. Uma análise transiente confirma se ele fica abaixo do DAF permitido, com margem de curso.

Velocidade máxima no instante de engate em função do curso do amortecedor para DAF permitidos de 1.1, 1.2, 1.3, 1.5 e 2.0, com base nos valores de mu 0.9 e eta 0.5 usados na avaliação preliminar e massa efetiva igual à massa de referência. O exemplo calculado, com 4 m de curso e DAF 1.3, permite 3.25 metros por segundo.036902468curso do amort., S (m)vel. máx. de engate (m/s)DAF 1.1DAF 1.2DAF 1.3DAF 1.5DAF 2exemplo prático:4 m com DAF 1.3: até 3.25 m/s
Figura 2. A maior velocidade no instante de engate que um curso pode absorver para cada DAF permitido, com as mesmas premissas do exemplo calculado: 90 % de curso utilizável, η = 0.5 e massa efetiva igual à massa de referência. Parta de seu curso e suba até o DAF permitido. O curso necessário cresce com o quadrado da velocidade.

Comparação com uma descida descontrolada de estaca

Em nosso estudo comparativo no CONSTELLATION CS-2026-005, um conjunto de estaca e martelo de 1,500 t desce descontroladamente a 5.0 m/s. O mesmo modelo foi executado duas vezes com um único conjunto de parâmetros: uma vez com ligação rígida e outra com um POLARIS de 2,000 t e curso de 6.0 m.

ResultadoLigação rígidaCom POLARIS
Pico de carga na linha37.7 MN23.6 MN
DAF no gancho, relativo à carga estática de 16,553 kN2.281.43
Retornos com perda total de tensão após a parada20
Curso utilizado–4.98 m de 6.0 m

A avaliação preliminar é compatível. A massa em movimento de 1,500 t a 5.0 m/s traz

\tfrac{1}{2} \cdot 1{,}500\ \text{t} \cdot (5.0\ \text{m/s})^{2} = 18.75\ \text{MJ}

Com carga estática no gancho de 16,553 kN, o DAF atingido no estudo e \mu\, \eta = 0.9 \cdot 0.5 = 0.45, cada metro de curso pode absorver

0.45 \cdot 16.553\ \text{MN} \cdot 0.43 \approx 3.203\ \text{MJ/m}

portanto, a avaliação preliminar exige 18.75 / 3.203 \approx 5.85\ \text{m} de curso. A unidade de 6.0 m atende ao critério, e a simulação usou 4.98 m. Leia o estudo da parada da descida descontrolada da estaca →

Amortecedor ou compensador de heave?

Um evento isolado aponta para um amortecedor; o movimento repetido dos ciclos de onda ou a necessidade de tensão contínua apontam para compensação de heave. A retirada de carga de uma embarcação de suprimento mostra essa distinção. O tranco ocorre uma vez por içamento, quando a linha recebe a carga à medida que a embarcação desce; por isso, um amortecedor como o POLARIS absorve esse evento. Um içamento que permanece conectado ao convés em movimento requer um compensador de heave. Nos casos intermediários, a escolha depende da frequência do evento, da rapidez com que a unidade precisa retornar à posição inicial, do calor gerado por eventos repetidos e do curso disponível.

Duas formas de construção

Amortecedores convencionais colocam a mola a gás em acumuladores externos e controlam o fluxo por uma restrição, que pode ou não ser ajustável. O POLARIS, nosso projeto de baixo peso, mantém um pequeno volume de gás dentro de um único cilindro hidráulico e controla o fluxo por válvulas projetadas com CFD.

CaracterísticaCom acumuladoresPOLARIS
Princípio de funcionamentoMola a gás em acumuladores externos, com restrição hidráulicaPequeno volume interno de gás e válvulas projetadas com CFD em um único cilindro; sem acumuladores externos nem válvulas de agulha
AjusteA restrição pode ou não ser ajustávelVálvula e pré-ajuste escolhidos para o evento especificado
Peso e espaço ocupadoAcumuladores externos acrescentam massa e ocupam espaço no convésMenos componentes, portanto menor peso e dimensões para uma aplicação comparável
PreparaçãoCarga dos acumuladores e ajuste da válvula conforme a configuraçãoSem carga de acumuladores externos; pré-ajuste conforme a configuração
FornecimentoVários fornecedoresPatenteado (patente norueguesa NO 349575); fornecido somente pela Norwegian Dynamics

Perguntas frequentes

O que faz um amortecedor de grua?

Ele é instalado em linha abaixo do gancho e transforma uma carga súbita em uma força controlada ao longo de seu curso. Quando a carga sofre um tranco, cai ou desce descontroladamente, o dispositivo percorre seu curso e mantém a força na linha próxima de um nível definido enquanto desacelera a carga até parar. Assim, a grua, o cabo e os acessórios de içamento não recebem o pico que ocorreria com uma ligação rígida.

Como dimensionar o curso de um amortecedor de grua?

Primeiro, faça uma avaliação preliminar da energia: S \ge m_{\text{eff}}\, v_{\text{rel}}^{2} / \left( 2 \mu \eta W_{\text{ref}} (\psi_{\text{allow}} – 1) \right), sendo \mu a fração utilizável do curso e \eta a fração preenchida por sua curva força–curso. Em seguida, verifique o pico real com a curva força–curso configurada e a rigidez da grua, do cabo e dos acessórios de içamento.

Preciso de um amortecedor ou de um compensador de heave?

O amortecedor atende a um evento isolado: descida descontrolada de uma estaca, tranco na retirada da carga do apoio ou lingada frouxa que volta a tensionar bruscamente. A compensação de heave atende ao movimento repetido das ondas e à necessidade de tensão contínua. Nos casos intermediários, a escolha depende da frequência do evento, da rapidez com que a unidade precisa retornar à posição inicial, do calor e do curso disponível.

Um amortecedor pode absorver o tranco na retirada de carga de uma embarcação de suprimento?

Sim. Quando uma carga é retirada do convés de uma embarcação de suprimento e a embarcação desce, a linha pode voltar a tensionar bruscamente; um amortecedor em linha como o POLARIS limita esse pico. Para içamentos que permanecem conectados ao convés em movimento, um compensador de heave é mais adequado.

Qual foi o resultado do POLARIS no estudo de descida descontrolada da estaca?

Em nosso estudo comparativo no CONSTELLATION CS-2026-005, um conjunto de estaca e martelo de 1,500 t descendo descontroladamente a 5.0 m/s atingiu DAF no gancho de 2.28 com uma ligação rígida e 1.43 com um POLARIS de 2,000 t. O pico de carga na linha caiu de 37.7 MN para 23.6 MN, a unidade usou 4.98 m de seu curso de 6.0 m e não houve retorno com perda total de tensão após a parada (foram dois com a ligação rígida).

Como um amortecedor ajuda a preservar a capacidade da grua?

Mantendo o pico de carga na linha abaixo do permitido pelo gráfico de cargas da grua para o içamento. Um pico ou DAF verificado mais baixo pode preservar a margem na célula aplicável do gráfico; confira a definição de carga, o raio e a configuração do gráfico, a carga de referência e os critérios do projeto.

Fontes e premissas
  • A avaliação preliminar é um balanço de energia da massa efetiva em movimento, com \mu = 0.9 e \eta = 0.5 em todo o texto. η considera apenas a força acima da carga estática, até o ponto em que a carga para; no ponto de projeto da avaliação preliminar, esse ponto é o fim do curso utilizável. Calculado retrospectivamente a partir de CS-2026-005 (1,500 t a 5.0 m/s, carga estática de 16,553 kN, DAF 1.43, 4.98 m usados), seu valor é cerca de 0.53. A eficiência de absorção de energia na página do POLARIS é uma razão diferente (toda a força dividida pela força de pico), por isso seu valor é maior.
  • Os resultados da descida descontrolada da estaca vêm de nosso estudo publicado no CONSTELLATION CS-2026-005, um estudo de modelagem, não uma análise de projeto certificada.
  • O dimensionamento final verifica a curva força–curso configurada, a rigidez e a pré-carga da grua, do cabo e dos acessórios de içamento, a margem de curso, a recorrência do evento, o retorno à posição inicial e o calor, o ambiente e os critérios do projeto ou da sociedade classificadora.

Vai instalar amortecimento de impacto abaixo do gancho?

Envie-nos:

  • a massa em movimento e a carga estática à qual ela está suspensa
  • a velocidade no instante de engate ou a distância de queda livre ou de descida descontrolada
  • o pico permitido ou DAF e a carga à qual ele se refere
  • o curso e a altura livre disponíveis
  • a frequência e o local em que o evento ocorre

Enviaremos uma avaliação preliminar com o POLARIS e os dados necessários para verificá-la.

Envie os dados do seu içamento →

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