Adónde va la capacidad de la tabla cuando el mar se mueve y cómo mantener la carga máxima cerca del mínimo.
Tabla de carga de grúa
Qué muestra una tabla de carga de una grúa offshore y cómo la carga dinámica reduce la capacidad indicada. Incluye la velocidad relativa, el factor dinámico y un ejemplo de cálculo hasta obtener la carga útil permitida.
Por Peter Wang, director de operaciones · · Revisado en · 11 min de lectura
Una tabla de carga de grúa especifica la carga máxima de trabajo segura (SWL) que una grúa puede elevar con distintos radios, longitudes de pluma y ángulos. En operaciones offshore, la capacidad disponible en la tabla debe comprobarse frente a la carga dinámica, porque el gancho, la carga útil, la cubierta y la superficie del mar pueden moverse unos respecto de otros.
El factor de carga dinámica (ψ), que suele tratarse junto con el DAF, es el multiplicador que la norma aplicable asigna a la carga suspendida estática total en la referencia de la tabla al realizar la comprobación. Ambos están relacionados, pero no son intercambiables: un DAF es una relación de respuesta medida o calculada para un canal de carga definido, mientras que ψ sigue las reglas propias de la tabla. Un factor de 1.5 significa que la grúa y los aparejos deben soportar un 50% más de carga que la referencia de carga suspendida estática indicada.
De dónde procede la carga adicional
Las mayores reducciones de capacidad suelen deberse a la velocidad relativa y a cambios bruscos de tensión:
- Despegue desde un buque de suministro o una barcaza – el gancho de la grúa y la cubierta de carga pueden moverse en direcciones opuestas. Si el gancho asciende mientras descienden la cubierta o el contenedor, la eslinga puede pasar de estar destensada a soportar toda la carga casi al instante. Esa carga de impacto puede superar ampliamente la carga útil estática.
- Cruces de la zona de salpicadura – el empuje, el arrastre, la masa añadida y la velocidad de las partículas de la ola cambian rápidamente cuando la carga útil atraviesa la superficie libre. El resultado es una carga variable en el gancho y un factor dinámico mayor.
- Elasticidad de la grúa y del cable – la grúa, el cable, las eslingas y la carga útil se comportan como un sistema masa-resorte, por lo que un movimiento rápido o una sincronización deficiente pueden amplificar la tensión máxima.
- Despegue, posado y enganche – los eventos breves pueden determinar la carga máxima del gancho, incluso cuando el estado medio del mar parece aceptable.
El factor de carga dinámica recoge estos efectos en un único valor que se aplica a la tabla de carga de la grúa.
Cómo leer una tabla de carga de una grúa offshore
Una tabla offshore es una cuadrícula: el radio de elevación se dispone en vertical, el estado del mar en horizontal y las celdas contienen la carga suspendida bruta permitida. Se lee en cuatro pasos:
| Radio de elevación | Capacidad nominal — mínimo ψ 1.30 | Hs ≤ 2.0 m — ψ ≈ 1.5 | Hs ≤ 2.5 m — ψ ≈ 1.7 | Hs ≤ 3.0 m — ψ ≈ 1.95 |
|---|---|---|---|---|
| 12 m | 10.0 t | 8.7 t | 7.6 t | 6.7 t |
| 16 m | 8.4 t | 7.3 t | 6.4 t | 5.6 t |
| 20 m | 6.9 t | 6.0 t | 5.3 t — la intersección desarrollada en los pasos siguientes | 4.6 t |
| 24 m | 5.6 t | 4.9 t | 4.3 t | 3.7 t |
- Localice la fila de su radio. Utilice el radio de trabajo en el punto más desfavorable de la trayectoria de elevación: el radio aumenta al abatir la pluma hacia fuera y la capacidad disminuye.
- Seleccione la columna del estado del mar. Tome la altura significativa de ola prevista Hs para la operación y redondee hacia arriba hasta la siguiente banda de la tabla; entre dos columnas, se aplica la más desfavorable.
- Lea la intersección. Esa celda indica la carga suspendida bruta permitida para el caso, no la carga neta. Reste el gancho, el reeving, los aparejos, el balancín, los equipos bajo gancho y otras taras suspendidas para obtener la carga útil neta permitida.
- Compruebe la base. El salto entre columnas corresponde a un factor dinámico fijo ψ incorporado a esta tabla ilustrativa. Si ψ se calcula a partir de la masa suspendida efectiva total, resuelva conjuntamente el factor y esa masa concentrada como se muestra a continuación. El artículo sobre el DAF explica de dónde procede el factor y cómo lo reduce la compensación.
¿Cómo se calcula la velocidad relativa?
Para elevaciones desde cubierta, las reglas de las sociedades de clasificación suelen estimar la velocidad relativa así:
v_r =\frac{1}{2}v_L + \sqrt{v_c^2+v_d^2}Donde v_r es la velocidad relativa, v_L es la velocidad de elevación de la grúa, v_c es la velocidad vertical de la punta de grúa debida al movimiento del buque, y v_d es la velocidad vertical de la cubierta o de la carga útil debida al movimiento de las olas.
Estimamos v_c y v_d a partir de datos de respuesta del buque, movimientos medidos, datos metoceánicos o simulaciones en el dominio del tiempo. Cuando los datos son limitados, pueden utilizarse valores conservadores basados en reglas.
¿Cómo se calculan el factor dinámico y la carga suspendida bruta permitida?
Para un sistema convencional de grúa y aparejos, puede estimarse un factor dinámico a partir de la velocidad relativa, la rigidez y la masa concentrada suspendida efectiva total en la referencia de la tabla:
\psi(m) =1 + \frac{v_r}{g} \sqrt{\frac{k}{m}}Aquí v_r es la velocidad relativa, g es la aceleración de la gravedad, k es la rigidez efectiva de la grúa y el cable, y m es la masa de la carga útil. Muchas comprobaciones offshore también aplican un factor mínimo establecido por la norma y la categoría de elevación.
Considérese el caso de cálculo utilizado a continuación: v_r=1.25\,\mathrm{m/s}, k=400\,\mathrm{kN/m}, una celda de la tabla de 10 t y un factor mínimo de 1.30. Para una masa concentrada suspendida efectiva total inicial de 10 t:
\psi(10)=1+\frac{1.25}{9.81}\sqrt{\frac{400\,000}{10\,000}}=1.8059Hay dos ramas de cálculo diferentes:
- Factor externo independiente de la masa. Si ψ = 1.8 es un valor fijo de una tabla normativa o un dato de entrada del análisis, la regla de relación da 10(1.30/1.8)=7.2\,\mathrm{t}. La tarjeta comparativa y la Figura 1 siguientes ilustran esta rama de factor fijo.
- Fórmula de velocidad dependiente de la masa. Si ψ procede de la ecuación anterior, aumenta a medida que disminuye la masa suspendida efectiva total. Con m expresada en toneladas, \psi(m)=1+2.54842/\sqrt{m}, y la carga dinámica permitida es 10(1.30)=13\,\mathrm{t}. Por tanto:
Redondeada para su comunicación técnica, la carga suspendida bruta permitida acoplada es 6.50 t con ψ ≈ 2.00 — aproximadamente un 35% por debajo de la celda de 10 t de la tabla. No se trata de carga neta: reste el gancho, el reeving, los aparejos, el balancín, los equipos bajo gancho y otras taras suspendidas. Antes de aplicar la regla de relación simple, confirme si el factor es independiente de la masa.
La reducción de las cargas de impacto mediante absorción de impactos, o del movimiento relativo entre gancho y carga útil mediante compensación de heave, puede acercar la elevación al factor mínimo y reducir la pérdida de capacidad.
Comparación con factor fijo (independiente de la masa)
La tarjeta y la curva siguientes muestran la rama independiente de la regla de relación, en la que ψ es un valor externo fijo que no cambia con la carga útil. Constituyen una comparación simplificada, no una tabla de carga certificada de POLARIS ni el resultado acoplado ψ(m) anterior.
Regla de relación independiente de la masa: carga suspendida bruta permitida = capacidad de la tabla × 1.30 / ψ fijo. Si un amortiguador de grúa POLARIS mantiene la carga máxima cerca del factor mínimo, la misma celda de la tabla puede conservar una capacidad mucho más próxima a la total.
Cómo reducir la pérdida de capacidad de la tabla de carga
La cuestión práctica no es solo cuál es el factor dinámico, sino qué lo causa. Distintos casos de carga requieren equipos diferentes.
- Cargas de impacto y recogida desde cubierta: utilice un amortiguador de grúa POLARIS. El amortiguador añade carrera y amortiguación controladas entre la grúa y la carga útil, de modo que una única diferencia de velocidad (recogida desde cubierta, impacto o sobrecarga) se absorbe antes de convertirse en carga máxima del gancho. Necesita tiempo para restablecerse entre eventos; cuando los ciclos de destensado e impacto se repiten en la zona de las olas, la compensación de heave es la herramienta adecuada.
- Cruces de la zona de salpicadura y elevaciones submarinas: utilice compensación pasiva de heave para reducir el movimiento relativo entre el gancho y la carga útil. RIGEL y CYGNUS cubren los casos pasivos más sencillos; ANTARES se utiliza para elevaciones submarinas complejas o de varias etapas con empuje variable.
- Compensación activa de heave en superficie: utilice compensación activa de heave cuando deba minimizarse el movimiento residual. En la práctica, se reserva para el reducido grupo de casos en los que las prestaciones justifican el coste y la complejidad; para la mayoría de los casos de tablas de carga, un compensador pasivo adaptativo como ANTARES cubre gran parte de la diferencia sin energía externa.
- Controles operativos: utilice una velocidad de izado controlada, planifique un despegue suave, evite el recontacto y los estados de mar resonantes, y emplee ventanas meteorológicas adecuadas. El equipo reduce la carga máxima, pero el procedimiento de elevación sigue estableciendo las condiciones iniciales.
Para una primera comprobación del producto, utilice la guía de selección de compensadores de heave. Para una revisión completa, envíe el radio de la grúa, la SWL, la velocidad de elevación, la carga útil, el estado del mar, el período de ola y la secuencia de elevación.
Normas y clasificación
Las tablas de carga de grúas para operaciones offshore se rigen por DNV-ST-0378, DNV-RP-N202, API 2C y EN 13852. Los productos de Norwegian Dynamics se diseñan y clasifican conforme a DNV-ST-0378 cuando procede.
Preguntas frecuentes sobre tablas de carga de grúas
¿Qué es una tabla de carga de grúa?
¿Por qué se reduce la capacidad de las tablas de carga de grúas offshore?
¿Qué factor dinámico se aplica a una elevación offshore?
¿Cómo se calcula la carga suspendida permitida a partir de la tabla de carga?
¿Cómo puede reducirse la pérdida de capacidad de la tabla de carga?
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