Recuperación submarina: despegue del fondo, ascenso y salida del agua

Por qué recuperar es más difícil que instalar

1. La retención del fondo marino. La succión bajo un cajón o una placa de apoyo, junto con la adherencia y la fricción a lo largo de sus faldones, se suma al peso hasta que el elemento se libera.
2. Un peso desconocido. Las incrustaciones marinas, el agua y los sedimentos atrapados añaden peso; las piezas ausentes o corroídas lo reducen. El peso en el estado encontrado es una estimación con un rango de incertidumbre.
3. Una estructura debilitada. Los puntos de izaje y los elementos estructurales pueden haber perdido resistencia por corrosión o fatiga, por lo que quizá soporten menos carga que durante la instalación.
4. La liberación. Cuando el fondo marino deja de retener el elemento, esa resistencia desaparece de golpe. El alargamiento acumulado en el cable y los aparejos lo impulsa hacia arriba; la línea puede destensarse y sufrir después un tirón brusco.

Despegue del fondo

Los cajones de succión muestran este problema con especial claridad. Normalmente se retiran bombeando agua bajo la tapa para empujarlos hacia fuera. Cuando eso no es posible, la grúa debe extraerlos mediante tracción, que es el caso modelado aquí. Al tirar de un cajón hacia arriba, el agua debe entrar bajo su parte superior a través de la válvula. Si se extrae más rápido de lo que el agua puede entrar, la presión interior baja y el fondo lo retiene con más fuerza, hasta que cede el suelo dentro del cajón. La fricción a lo largo del faldón añade una resistencia que varía poco con la velocidad.

Con un cable sin compensador, el tiro procede tanto del heave del buque como del cabrestante: cada ola tira con rapidez y aumenta la resistencia del suelo y la carga en la línea. Si el cajón se libera bajo ese tiro, el alargamiento acumulado en la línea lo impulsa hacia arriba (Figura 1).

Un compensador pasivo en línea cambia esta situación. La unidad absorbe el heave del buque mediante su carrera, de modo que el cabrestante determina un tiro lento y constante sobre el cajón y la resistencia del suelo se mantiene más baja. En nuestro caso, el cajón salió de forma continua, a menos de 0.1 m/s, sin una liberación repentina. Si el fondo cede de golpe, la amortiguación de la unidad limita la velocidad a la que se eleva el elemento, en vez de dejar que lo impulse el alargamiento acumulado en la línea.

Ascenso y salida del agua

Una vez liberado, el elemento asciende por la columna de agua, y la línea soporta su peso en el agua más la resistencia hidrodinámica, a menudo con suelo aún dentro del cajón o agua atrapada en la estructura. En la superficie, el cruce de la zona de salpicadura ocurre en sentido inverso: la flotabilidad disminuye al salir el elemento del agua, y el agua y el suelo que arrastra aumentan su peso en el aire. DNV-RP-N103 exige tener en cuenta esa agua atrapada al comprobar la carrera del compensador durante la recuperación. Cruce de la zona de salpicadura explica las cargas en la superficie.

Nuestro caso de recuperación de un cajón de succión

En un modelo de CONSTELLATION un buque de construcción con una grúa de 650 t recupera un cajón de succión de Ø6 × 10 m (107 t en el aire, 93 t en el agua) solo mediante tracción de la grúa, a través de una válvula superior de Ø0.5 m, desde arcilla firme a 120 m de profundidad, con un cable de 90 mm en un aparejo de tres ramales, con Hs 2.5 m y Tp 8.0 s. El mismo aparejo y estado de mar se modelaron con un CYGNUS dimensionado para el caso, 700 t / 5 m, en línea y con un cable sin compensador.

Desde el inicio del despegue del fondo, la unidad se mantuvo separada de sus topes, principalmente en la mitad inferior de su carrera, mientras el cabrestante extraía el cajón de la arcilla de forma continua. La simulación termina cuando el faldón queda libre del fondo marino, por lo que no incluye el ascenso ni la salida del agua. Con el cable sin compensador, la carga en la línea superó la SWL de la grúa mientras el suelo aún retenía el cajón, que ascendió alrededor de 1 m. Se trata de una sola realización del estado de mar, y el CYGNUS se dimensionó para este caso; una recuperación real se modela con su propio elemento, suelo y buque.

Elección de la unidad

RIGEL mantiene el ajuste definido en cubierta. CYGNUS puede liberar gas, y ANTARES puede liberarlo y añadirlo, de modo que ambos pueden volver a centrarse cuando la carga disminuye tras el despegue del fondo. En nuestro caso, el CYGNUS mantuvo durante toda la simulación el ajuste elegido para despegar el cajón: cargado para varios centenares de toneladas, quedaría cerrado contra su tope una vez que el cajón cuelgue libremente con 93 t en el agua, por lo que el ascenso y la salida del agua requieren una comprobación propia. Los tres tienen una profundidad nominal de hasta 3,000 m. Para los despegues del fondo con mayor incertidumbre, el control activo aporta flexibilidad; nuestra unidad activa VEGA está en desarrollo.