Izado rápido: separar una carga de una cubierta en movimiento
Izar una carga desde una cubierta en movimiento es una carrera contrarreloj: la carga debe quedar libre antes de que la cubierta vuelva a subir. Cómo gana esa carrera el izado rápido de un compensador de heave y qué mostró nuestro caso modelado de 250 t.
- Cuando una grúa iza una carga desde una cubierta sometida a heave, la cubierta puede volver a subir y golpear la carga antes de que esta quede libre: un recontacto. Un izado lento suele perder esa carrera.
- En un izado rápido, el compensador soporta parte del peso de la carga mientras esta aún descansa sobre la cubierta. Después se retrae rápidamente en el momento definido por el procedimiento de izado y separa la carga de la cubierta en un solo movimiento.
- En nuestro caso modelado en CONSTELLATION, con una carga de 250 t izada solo con la grúa, la cubierta volvió a golpear la carga en todas las simulaciones a 1 a 3 m/min y en el 15 % de las simulaciones a 20 m/min. Con el izado rápido de ANTARES no ocurrió en ninguna de las 120 simulaciones, a ninguna velocidad.
- ANTARES incorpora el izado rápido, accionado por sus propios sistemas integrados. Una unidad activa puede hacer lo mismo con su accionamiento; nuestra VEGA está en desarrollo.
Una carga apoyada en una barcaza o un buque de suministro en alta mar sube y baja con la cubierta. Cuando la grúa toma la carga, la cubierta puede estar descendiendo y dejarla suspendida justo por encima. Con la siguiente ola, la cubierta vuelve a subir. Si para entonces la carga no se ha separado lo suficiente, la cubierta la golpea desde abajo.
La carrera contra la cubierta
Una grúa que iza una carga pesada lo hace lentamente, a menudo a unos pocos metros por minuto. Tras separarse de la cubierta, la carga asciende solo a la velocidad del cabrestante, unos pocos centímetros por segundo, mientras la cubierta desciende y vuelve a subir a una velocidad relativa al gancho de la grúa que puede alcanzar un metro por segundo. Si la siguiente subida de la cubierta supera la altura ganada por la carga, y en un mar irregular la siguiente cresta puede ser más alta que la anterior, la cubierta alcanza la carga (Figura 1). DNV-RP-N103 trata este fenómeno como la probabilidad de que la barcaza golpee el objeto izado después de que se separe de la cubierta. Depende de la velocidad de izado frente al movimiento relativo entre el gancho de la grúa y la cubierta, y el plan de izado debe mantenerla por debajo de un valor establecido.
Una mayor velocidad de izado ayuda, pero una grúa con capacidad suficiente para la carga rara vez es lo bastante rápida para adelantarse a la cubierta. El izado rápido evita depender de la velocidad del cabrestante: el compensador separa la carga en un solo movimiento rápido y después la grúa la aleja a su propia velocidad.
Cómo funciona un izado rápido
- Sujeción. Mientras la carga sigue apoyada en la cubierta, el compensador se carga para soportar parte de su peso. Los aparejos están tensados, pero la carga permanece apoyada.
- Seguimiento. Se deja recorrido disponible en el vástago para seguir la subida y bajada de la cubierta bajo la carga, además del recorrido necesario para la retracción posterior.
- Activación. En el momento previsto, normalmente cuando la cubierta empieza a descender, el compensador se retrae rápidamente.
- Separación. La retracción separa la carga de la cubierta en un solo movimiento y la grúa la aleja. El análisis del izado comprueba la separación durante las olas siguientes, las cargas máximas y la carrera utilizada.
El mejor momento para activar el sistema depende de la combinación de grúa, carga y cubierta; no siempre coincide con la cresta de una ola. La fuerza de sujeción se ajusta para que la cubierta siga soportando parte del peso de la carga en todo momento antes de la activación, incluso cuando desciende tras una cresta y la fuerza del gas aumenta con la carrera. Así, la carga nunca se separa por sí sola.
Cómo se acciona la retracción
| Método | Cómo funciona |
|---|---|
| Conmutación de acumuladores | El cilindro pasa de su acumulador de baja presión a otro de alta presión precargado, dimensionado para retraer la carga en cuestión |
| Inyección de gas | Se conecta gas a alta presión al acumulador de trabajo mediante una conexión de gran diámetro, lo que aumenta la fuerza |
| Accionamiento activo | En una unidad activa, el accionamiento aporta la fuerza de izado; el de VEGA funciona con baterías |
La fuerza de retracción se ajusta para cada izado: si es excesiva, da un tirón a la carga y eleva la carga máxima en la eslinga; si es insuficiente, la eleva demasiado despacio. La retracción debe mantenerse dentro de la carrera de trabajo. Nuestras unidades tienen amortiguación de fin de carrera para suavizar un posible contacto en ese punto, pero el izado se planifica para evitarlo.
Nuestro caso de 250 t
En un modelo de CONSTELLATION de una carga de 250 t izada desde una cubierta sometida a heave en un mar irregular (Hs 2.16 m, Tp 5.5 s), realizamos 120 simulaciones de ese estado de mar a cada una de cuatro velocidades de izado con una grúa convencional y repetimos el ejercicio con el izado rápido de ANTARES. Ambos casos comenzaron en el mismo punto favorable del movimiento de la cubierta.
En el izado rápido, la carga se separó de la cubierta con un DAF de la carga útil de 1.27, una carga máxima en la eslinga de 3,118 kN, dentro de los límites de los aparejos y la grúa, y utilizó el 64 % de la carrera de ANTARES. La ausencia de recontactos en 120 simulaciones da un intervalo de confianza exacto del 95 % de 0 a 3 % para la tasa de recontacto en este modelo. Se trata de una sola carga y un solo estado de mar: cada izado se dimensiona según su carga, buque y estado de mar.
Qué unidades pueden realizar un izado rápido
ANTARES incorpora el izado rápido, accionado por sus sistemas integrados sin alimentación externa, y puede activarlo varias veces por carga. Una unidad activa puede realizar un izado rápido con su propio accionamiento; nuestra VEGA activa está en desarrollo. Nuestras unidades pasivas, RIGEL y CYGNUS, se ajustan en cubierta para el izado y no se retraen por orden; instaladas en línea con una grúa, amortiguan el tirón al recoger la carga (véanse los izados de transferencia).
Fuentes y supuestos
- El caso de 250 t se modeló en CONSTELLATION como una sola trayectoria de carga acoplada en el dominio del tiempo, con un estado de mar de Hs 2.16 m y Tp 5.5 s y 120 simulaciones a cada velocidad de izado. Un recontacto es cualquier golpe de la cubierta contra la carga después de que esta se separe, el suceso que DNV-RP-N103 utiliza para el despegue de la carga (Sección 9.5.2). Las frecuencias son recuentos de las simulaciones, no la estimación analítica de la RP, que supone que la carga se separa en una cresta y nunca supera el 50 %. La grúa convencional y el izado rápido emplean la misma carga, el mismo estado de mar y la misma condición favorable de activación.
- Grúa sola, simulaciones con recontacto: 100 % a 1 a 3 m/min, 86 % a 5, 52 % a 10 y 15 % a 20 m/min. Izado rápido de ANTARES: 0 de 120 a cada velocidad.
- Para cero recontactos en 120 simulaciones, el intervalo binomial exacto (Clopper-Pearson) del 95 % es de 0 a 3.0 %; el límite superior unilateral del 95 % es del 2.5 %.
- El caso es un resultado de modelado para una carga y un estado de mar, no un límite operativo general.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el izado rápido?
Es separar una carga de una cubierta en movimiento en un solo movimiento rápido. El compensador soporta parte del peso de la carga mientras esta descansa sobre la cubierta y luego se retrae rápidamente en un momento definido, de modo que la carga queda libre antes de que la cubierta vuelva a subir.
¿Por qué se necesita el izado rápido?
Una grúa con capacidad suficiente para una carga pesada iza lentamente, mientras la cubierta desde la que se iza puede moverse a un metro por segundo. Tras una separación lenta, la siguiente subida de la cubierta puede golpear la carga. El izado rápido separa la carga en un solo movimiento.
¿Cuándo se activa el izado rápido?
En el momento definido por el procedimiento de izado, normalmente cuando la cubierta empieza a descender. El mejor momento depende de la grúa, la carga y la cubierta en conjunto, por lo que se determina en el análisis del izado; no siempre coincide con la cresta de una ola.
¿Cómo se acciona la retracción?
Conmutando el cilindro a un acumulador de alta presión precargado, inyectando gas a alta presión en el acumulador de trabajo o, en una unidad activa, mediante su accionamiento. ANTARES utiliza sus sistemas integrados, sin alimentación externa.
¿Qué probabilidad hay de recontacto sin izado rápido?
En nuestro caso modelado de 250 t, con la grúa sola izando a 1 a 3, 5, 10 y 20 m/min, la cubierta volvió a golpear la carga en el 100, 86, 52 y 15 % de las simulaciones. Con el izado rápido de ANTARES no ocurrió en ninguna de las 120 simulaciones a cada velocidad. Es un solo caso modelado, con un estado de mar de Hs 2.16 m y Tp 5.5 s, no una probabilidad general.
¿Qué compensadores pueden realizar un izado rápido?
ANTARES incorpora el izado rápido y puede activarlo varias veces por carga. Una unidad activa puede hacerlo con su accionamiento; nuestra VEGA está en desarrollo. Una unidad pasiva convencional como RIGEL o CYGNUS, ajustada en cubierta para el izado, no se retrae por orden.
¿Necesita izar una carga desde una cubierta en movimiento?
Envíenos:
- la carga y sus aparejos
- la grúa y su velocidad de izado
- el buque o la barcaza donde se apoya la carga y los estados de mar
Modelaremos la separación de la carga en CONSTELLATION, con la grúa sola y con izado rápido, y le indicaremos la distancia libre, las cargas y la carrera necesaria.
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