Izados de transferencia: compensación de heave entre dos cuerpos en movimiento
Un izado de transferencia desplaza una carga entre una grúa y una cubierta que se mueven de forma independiente: un buque de suministro y una plataforma, dos buques, o una gabarra y un buque grúa. Qué efecto tiene su movimiento relativo durante la recogida y el posado, y qué puede y qué no puede hacer al respecto un compensador de heave.

- El caso de carga depende del movimiento relativo entre la punta de grúa y la cubierta de la que sale la carga o sobre la que se posa. La cubierta responde a las olas con su propio movimiento, al igual que la punta de grúa, salvo que esta se encuentre sobre una plataforma fija; a menudo se mueven desfasadas.
- Durante la recogida, las eslingas destensadas se tensan de golpe cuando la cubierta desciende mientras la punta de grúa asciende: la carga tiene que pasar instantáneamente de la velocidad de la cubierta a la del gancho. DNV-RP-N103 calcula esa carga de impacto a partir de la velocidad de izado, la velocidad relativa, la rigidez del sistema de izado y la masa de la carga.
- Durante el posado, una cubierta que asciende bajo la carga se encuentra con ella a la suma de ambas velocidades y puede golpearla de nuevo después del contacto.
- Un compensador pasivo reduce la rigidez del sistema de izado, de modo que el tirón durante la recogida se convierte en una toma de carga más lenta y suave, y las eslingas no dan un tirón después del contacto. No frena una cubierta que asciende ni sigue su movimiento; para ello hace falta un control activo que mida el movimiento de esa cubierta. Elevar rápidamente la carga para separarla de la cubierta, como hace el izado rápido ANTARES, es la otra parte de una recogida segura.
En un izado desde la cubierta del propio buque grúa, la punta de grúa y la cubierta se mueven juntas y el despegue de la carga es sencillo. En una transferencia se mueven por separado, por lo que la carga debe separarse de una cubierta, o entrar en contacto con ella, mientras esta se mueve respecto del gancho.
Dos cuerpos en movimiento, una carga
El movimiento que importa es la diferencia entre la punta de grúa y la otra cubierta. En una grúa instalada sobre una plataforma fija, la punta de grúa permanece inmóvil y todo el movimiento corresponde a la cubierta del buque de suministro. En una plataforma flotante, como un FPSO o una semisumergible, la punta de grúa también se mueve. Entre dos buques flotantes, ambos se mueven y cada uno responde a las mismas olas de forma distinta: sus diferentes tamaños, rumbos y períodos naturales producen amplitudes y fases distintas. Si se mueven en oposición de fase, el movimiento relativo puede aproximarse a la suma de ambos; si se mueven en fase, se compensan parcialmente.
El movimiento de la punta de grúa aumenta con su alcance respecto al eje longitudinal del buque, donde el balanceo se suma al heave, y con su distancia a la sección media, donde se suma el cabeceo. Lo mismo ocurre en el punto de la otra cubierta: la cubierta de carga de un buque de suministro se extiende hacia popa, donde el cabeceo tiene su mayor efecto. La tabla de cargas de una grúa offshore ya reduce su capacidad para izados desde un buque de suministro mediante un factor dinámico basado en ese mismo movimiento relativo; consulte tablas de carga de grúas.
Recogida: destensado y tirón
Antes del despegue, la carga descansa sobre la cubierta con las eslingas destensadas, y la grúa elimina la holgura al izar. Si la cubierta desciende mientras la punta de grúa asciende, las eslingas se tensan de golpe y la carga se separa de la cubierta con una sacudida: debe pasar de inmediato de la velocidad de la cubierta a la del gancho. DNV-RP-N103 calcula la carga de impacto durante el despegue a partir de la velocidad de izado v_c, la velocidad relativa vertical entre la carga y la punta de grúa v_{rct}, y la rigidez K del sistema de izado, con M la masa en aire:
La carga de impacto aumenta con la raíz cuadrada de la rigidez. Para una carga de 100 t izada a 0.25 m/s desde una cubierta que se mueve a 1.0 m/s respecto de la punta de grúa, con un sistema de izado de 10 MN/m, la carga de impacto es de 1,250 kN, además de los 981 kN de peso. Un compensador que reduce la rigidez del sistema por un factor de 100 disminuye la carga de impacto a una décima parte, 125 kN, pero necesita 1.25 m de carrera para hacerlo, y el período natural del izado aumenta de 0.6 s a 6.3 s, dentro del intervalo de períodos de las olas. Por eso, el compensador se dimensiona según la carrera y se comprueba la resonancia del izado.
Después del despegue, la carga también debe separarse lo suficiente antes de que la cubierta vuelva a ascender; de lo contrario, la cubierta la golpeará desde abajo. Una grúa lenta no siempre puede alejar la carga más rápido de lo que asciende la cubierta. Nuestro artículo sobre izado rápido muestra con qué frecuencia la cubierta golpeó la carga cuando se utilizó solo la grúa, a velocidades de izado de 1 a 20 m/min en un caso de 250 t, y cómo el izado rápido ANTARES retrae el equipo para separar la carga de la cubierta.
Posado: colocación sobre una cubierta en movimiento
Durante el posado, el problema se invierte. Una cubierta que asciende bajo la carga que desciende se encuentra con ella a la suma de ambas velocidades. Después del contacto, la siguiente ola puede volver a elevar la cubierta contra la carga o hacer que se aleje de ella, por lo que la carga recibe golpes o las eslingas dan tirones hasta que la grúa haya largado suficiente cable para que la cubierta soporte la carga. La velocidad de posado debe mantenerse dentro del límite aplicable a la carga y a la cubierta.
Un compensador pasivo no frena una cubierta que asciende: la carga sigue encontrándose con ella a la suma de la velocidad de descenso y la velocidad de la cubierta. Al aportar elasticidad al aparejo, suaviza su respuesta. Cuando la cubierta desciende después del contacto, el equipo se extiende y evita que las eslingas den un tirón. Entre dos buques también puede aislar la carga del movimiento del propio buque grúa, si su período natural es muy superior al período de las olas. Para acompasar la carga al movimiento de una cubierta hace falta un control activo que mida el movimiento de esa cubierta.
Qué hace cada equipo
| Necesidad | Equipo |
|---|---|
| Suavizar la toma de carga durante la recogida y evitar tirones en las eslingas después del contacto | RIGEL (55 a 1,000 t) o CYGNUS (12.5 a 10,000 t): un resorte de gas pasivo en línea, ajustado en cubierta para el izado |
| Cambiar el ajuste durante el izado y separar rápidamente la carga de la cubierta | ANTARES (30 a 4,000 t): compensación pasiva adaptativa, con un modo de izado rápido que retrae el equipo para separar la carga de la cubierta |
| Limitar una carga de impacto inevitable | POLARIS (75 a 4,000 t): un amortiguador que mantiene la fuerza cerca del valor de ajuste de su válvula durante la carrera y vuelve a su posición inicial para el siguiente izado |
| Seguir el movimiento de la otra cubierta | Control activo que mide el movimiento de la otra cubierta además del buque grúa. La compensación activa de heave convencional mantiene la carga inmóvil respecto del fondo marino, no respecto de una cubierta en movimiento. |
La elección se basa en un modelo de izado que incluya los movimientos de ambos cuerpos, la grúa, el aparejo y la carga útil en los estados de mar previstos para la operación. CONSTELLATION modela la transferencia con y sin compensador e informa de las cargas de impacto, la separación respecto de la cubierta después del despegue y la carrera utilizada.
Fuentes y supuestos
- La carga de impacto durante el despegue sigue DNV-RP-N103, anteriormente DNV-RP-H103, 4.7.5 junto con 4.7.2: velocidad de impacto v_c + v_{rct} y la masa en aire, sin masa añadida (ese término solo se aplica en el agua). La carga en el gancho es el peso estático más la carga de impacto (4.4.2).
- El movimiento relativo se obtiene de la respuesta de ambos buques en la punta de grúa y en el punto de posado. Cuando navegan lado a lado, los dos cascos se protegen y alteran mutuamente, y el agua entre ellos puede entrar en resonancia; por ello, DNV-RP-N103 (9.2.2) exige modelar los dos buques conjuntamente.
- El nuevo contacto después del despegue se evalúa según DNV-RP-N103 9.5, a partir de la velocidad de izado y del período y la amplitud del movimiento relativo; los resultados del izado rápido y la base de su modelo se presentan en nuestra página sobre izado rápido.
- El ejemplo de 100 t es ilustrativo: 10 MN/m para la grúa, el cable y el aparejo, y un compensador con una rigidez 100 veces menor.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un izado de transferencia?
Es un izado entre dos cuerpos que se mueven de forma independiente: de un buque a una plataforma, de un buque a otro o de una gabarra a un buque grúa. El caso de carga depende del movimiento relativo entre la punta de grúa y la otra cubierta, no solo del heave del buque grúa.
¿Por qué presentan más riesgos los izados de transferencia que los izados ordinarios desde cubierta?
Durante la recogida y el posado, la distancia entre la carga y la otra cubierta cambia con el movimiento de ambas. Las eslingas destensadas pueden tensarse de golpe durante la recogida, la cubierta puede volver a subir y golpear la carga después del despegue, y una cubierta que asciende puede chocar con fuerza contra la carga durante el posado.
¿Qué provoca una carga de impacto durante la recogida?
Las eslingas se tensan a la velocidad relativa entre la carga y la punta de grúa, más la velocidad de izado. DNV-RP-N103 calcula la carga de impacto durante el despegue como esa velocidad multiplicada por la raíz cuadrada del producto de la rigidez del sistema de izado y la masa: F_{\text{snap}} = (v_c + v_{rct}) \sqrt{K M}.
¿Puede un compensador pasivo de heave seguir el movimiento de la otra cubierta?
No. Reduce la rigidez del sistema de izado, lo que convierte el tirón en una toma de carga más lenta y suave y evita tirones en las eslingas después del contacto. No mide ni sigue el movimiento de la otra cubierta, ni frena una cubierta que asciende hacia la carga. Para acompasar la carga a una cubierta en movimiento hace falta un control activo que mida el movimiento de esa cubierta.
¿Qué compensador conviene para un izado de transferencia?
RIGEL o CYGNUS para suavizar la toma de carga durante la recogida y los tirones en las eslingas después del contacto; ANTARES cuando sea necesario cambiar el ajuste durante el izado o separar rápidamente la carga de la cubierta; POLARIS para limitar una carga de impacto puntual; y control activo que mida el movimiento de la otra cubierta cuando la carga deba seguirla.
¿Está planificando un izado de transferencia?
Envíenos:
- la carga útil y su aparejo
- los dos buques, o el buque y la plataforma, y la grúa
- los estados de mar y la secuencia de la operación
Modelaremos la transferencia en CONSTELLATION y recomendaremos el compensador.
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