Compensação de Heave para Energia Eólica Offshore

Plataforma autoelevatória ou embarcação flutuante

Uma plataforma autoelevatória elevada se apoia no leito marinho, por isso as ondas não provocam heave em seu casco nem em sua grua. Seus içamentos dependem do vento sobre o componente, da flexibilidade da grua e da estrutura e do movimento da superfície de onde a carga é retirada ou sobre a qual é assentada, como uma embarcação de suprimento ao lado. Ainda há duas situações em que uma unidade em linha é útil: uma carga retirada de uma embarcação flutuante de suprimento se move com ela até sair do convés, e um içamento submarino pela zona de respingo enfrenta as ondas independentemente de onde a grua esteja apoiada. Nosso artigo sobre içamento rápido mostra como uma unidade adaptativa retira uma carga de um convés em movimento.

Uma embarcação flutuante continua se movendo com as ondas. O movimento vertical da ponta da grua combina o heave da embarcação com seu balanço e sua arfagem. A contribuição do balanço depende da distância da ponta ao plano diametral, e a da arfagem depende da distância à meia-nau. Assim, uma ponta de grua muito afastada lateralmente ou em direção à proa ou à popa pode se mover mais do que o heave da embarcação. Por meio de um cabo e lingadas rígidos, esse movimento chega à carga. Nosso artigo sobre movimentos da embarcação mostra como calculá-lo.

Onde uma unidade em linha ajuda

Içamentos submarinos para projetos eólicos flutuantes e fundações

Âncoras de sucção e componentes de amarração para projetos eólicos flutuantes, gabaritos de pré-cravação, estruturas submarinas e coberturas de proteção são baixados de uma embarcação flutuante, atravessando a zona de respingo até o leito marinho. Estão sujeitos às mesmas cargas de qualquer içamento submarino: impacto hidrodinâmico, arrasto, empuxo e massa adicionada na zona de respingo, seguidos pela velocidade de assentamento no leito marinho. Um compensador passivo em linha torna o sistema de içamento mais flexível, reduzindo as cargas de impacto e o movimento da ponta da grua transmitido à carga no assentamento. Em nosso estudo da zona de respingo para uma cobertura de GRP de 35 t com Hs 1.8 m, um RIGEL 75 t / 4.5 m reduziu o pico de carga no cabo de 1,846 kN para 655 kN e eliminou todos os episódios de lingada frouxa; a margem de curso foi o fator limitante. Travessia da zona de respingo e içamentos submarinos explicam essas cargas.

Assentamento de uma carga a partir de uma embarcação flutuante

Quando uma embarcação flutuante assenta uma carga sobre algo fixo, como uma estrutura jacket sobre estacas pré-instaladas, uma peça de transição sobre um monopile ou um gabarito sobre o leito marinho, a ponta da grua continua se movendo após o primeiro contato. Com acessórios de içamento rígidos, cada movimento ascendente da ponta da grua pode levantar a carga novamente. Na descida, ela atinge a base com força, ciclo após ciclo, até que seja liberado cabo suficiente (Figura 1).

Com um compensador passivo em linha, o movimento da ponta da grua após o contato é absorvido pelo curso. Assim, a força no cabo varia gradualmente, sem arrancar a carga do flange. À medida que o cabo é liberado, a unidade se retrai, sua força diminui e o peso é transferido à fundação. Até então, a carga exerce quase nenhum peso sobre seu apoio. Por isso, a liberação do cabo ainda precisa se antecipar ao movimento da ponta da grua, e o período natural da unidade com a carga deve ficar afastado dos períodos das ondas. O modelo do içamento verifica a velocidade de contato, o curso e o ajuste para as condições de mar da campanha. ANTARES acrescenta um modo de assentamento que abre suas válvulas e libera sua função EQ para um assentamento suave.

Deslocamentos bruscos de estacas durante a cravação

Monopiles e estacas de fixação geralmente são cravados com um martelo hidráulico. Se a ponta da estaca atingir uma camada de solo fraco, ela pode avançar bruscamente, e o cabo da grua precisa parar a parte da carga que ainda sustenta. Um amortecedor POLARIS instalado no sistema de cabos da grua mantém a força próxima ao ajuste de sua válvula durante o curso, em vez de transmitir à grua todo o pico da parada. Proteção contra avanço brusco de estacas explica essa condição de carga e o dimensionamento.

O que não faz

Um compensador de heave em linha atua no caminho vertical da carga. Ele não posiciona a carga no plano horizontal nem a gira: guias e defensas, garras de estaca com compensação de movimento e cabos de manobra fazem isso, e o plano de içamento geralmente também precisa de um desses recursos. Ele também não ajuda em um içamento no qual nem o gancho nem o apoio da carga se movem: o içamento de uma nacele ou pá a partir do próprio convés de uma plataforma autoelevatória elevada depende do vento sobre o componente e da dinâmica da grua.

Içamentos em projetos eólicos em resumo

Dimensionamento de uma unidade para içamento em projeto eólico

A unidade é dimensionada com base em um modelo do içamento: o movimento da embarcação na ponta da grua nas condições de mar da campanha; a grua e os acessórios de içamento; a massa, a geometria e a hidrodinâmica da carga útil; e os critérios de contato ou assentamento. Em um içamento pesado, o comprimento e o peso da própria unidade também entram no cálculo da altura disponível sob o gancho e da tabela de capacidade da grua. CONSTELLATION simula o içamento com e sem compensador e informa as cargas, o curso utilizado e as margens.

RIGEL (55 a 1,000 t), CYGNUS (12.5 a 10,000 t) e ANTARES (30 a 4,000 t) atendem a içamentos em linha, todos classificados para 3,000 m. ANTARES pode alterar seu ajuste durante o içamento: mais rígido e com maior amortecimento na travessia da zona de respingo, mais flexível abaixo dela, e com um modo de assentamento que abre suas válvulas e libera sua função EQ para um assentamento suave. Também pode retirar rapidamente uma carga de um convés em movimento. Os amortecedores POLARIS vão de 75 a 4,000 t.