Movimientos del Buque

Un buque flotante puede moverse de seis maneras independientes, conocidas como grados de libertad (DOF):

• Surge — movimiento longitudinal (a lo largo de la eslora del buque)
• Sway — movimiento transversal
• Heave — movimiento vertical (arriba y abajo)
• Roll — rotación alrededor del eje longitudinal
• Pitch — rotación alrededor del eje transversal
• Yaw — rotación alrededor del eje vertical

Para operaciones de levantamiento, el heave es el DOF más crítico porque causa directamente un movimiento vertical en la punta de la grúa. Sin embargo, el roll y el pitch también contribuyen al heave de la punta de la grúa — particularmente cuando la grúa se ubica lejos del centro de flotación del buque. Este acoplamiento significa que el heave efectivo en la punta de la grúa puede ser significativamente mayor que el movimiento puro de heave del buque.

La relación entre la excitación del oleaje y la respuesta del buque se describe por Operadores de Amplitud de Respuesta (RAOs). Un RAO es una función de transferencia que da la amplitud de movimiento del buque por unidad de amplitud de onda, en función de la frecuencia de onda y el rumbo.

Los RAOs dependen de la forma del casco, desplazamiento, condición de carga y velocidad del buque. Se determinan típicamente mediante análisis hidrodinámica o pruebas en modelo y son únicos para cada buque. Los arquitectos navales proporcionan datos RAO como parte de las características de movimiento del buque.

Para predecir el movimiento de la punta de la grúa en un estado de mar dado, los ingenieros combinan los RAOs del buque con el espectro de olas. El espectro de movimiento resultante da la distribución estadística del heave de la punta de la grúa — que es la entrada para el diseño del compensador de heave.

Los diferentes tipos de buques tienen características de movimiento muy diferentes:

• Semi-sumergibles — Excelentes características de movimiento debido a pequeña área de flotación. RAOs de heave bajos. Preferidos para levantamientos pesados y operaciones exigentes.
• Buques monohull de construcción — Características de movimiento moderadas. Heave, roll y pitch pueden ser significativos. Tipo de buque más común para trabajos de instalación submarina.
• Barcazas auto-elevables — Cero heave cuando se elevan, pero movimiento significativo durante el tránsito y posicionamiento. Limitado a aguas poco profundas.
• Barcazas — Amplitudes de movimiento altas, particularmente en roll. Frecuentemente se usan con grúas de levantamiento pesado pero requieren ventanas de clima tranquilo.

Las características de movimiento del buque determinan directamente la especificación del compensador requerida — carrera, capacidad y velocidad de respuesta.

La amplitud y el período del heave de la punta de la grúa determinan los parámetros de diseño clave para un compensador de heave:

• Carrera — Debe exceder la amplitud máxima esperada de heave de la punta de la grúa (pico a pico) con un margen de seguridad.
• Velocidad — El compensador debe responder lo suficientemente rápido para seguir el movimiento del heave. La velocidad máxima del pistón está determinada por la amplitud del heave y el período de onda.
• Período natural — El período natural del compensador debe ajustarse para evitar resonancia con los períodos de onda dominantes.

Para operaciones donde los movimientos del buque son grandes o impredecibles, un sistema pasivo adaptativo como ANTARES de Norwegian Dynamics proporciona la flexibilidad para mantener el rendimiento en una gama de condiciones. Para los casos más exigentes, el compensador de heave activo de Norwegian Dynamics ofrece eficiencia de compensación máxima independientemente de las características de movimiento del buque.