Grua offshore de lança articulada ao anoitecer, com um único cabo da ponta da lança até o mar

Compensação Ativa de Heave (AHC)

Como um sistema ativo mede o movimento da embarcação e movimenta a carga em sentido contrário, e quando ele é necessário em vez de um compensador passivo.

Por Peter Wang, diretor de operações · Outubro de 2025 · Atualizado em setembro de 2026 · 10 min de leitura

Em resumo

A compensação ativa de heave (AHC) mantém uma carga suspensa a uma altura fixa em relação ao fundo do mar enquanto a embarcação apresenta heave, balanço e arfagem.
Na maioria dos casos, a AHC é integrada à grua ou ao guincho. Na AHC em linha, a unidade ativa fica no caminho da carga, abaixo do gancho.
Ela pode reduzir mais movimento do que uma mola passiva, mas exige energia, sensores e um controlador, e sempre resta algum movimento.
A maioria das travessias da zona de respingo e dos içamentos submarinos é atendida por compensação passiva ou passiva adaptativa. O controle ativo se justifica quando uma unidade passiva não consegue cumprir a meta de movimento residual.

A compensação ativa de heave (AHC) mantém uma carga suspensa estável enquanto a embarcação se movimenta. Uma unidade de referência de movimento (MRU) mede o heave, o balanço e a arfagem da embarcação; um controlador calcula a partir desses dados o movimento da ponta da grua; e um atuador motorizado, geralmente o guincho da grua, libera e recolhe o cabo para manter a altura da carga em relação ao fundo do mar. A AHC é usada na instalação e no assentamento submarinos, em operações com ROV e lançamento de dutos, e em outros içamentos nos quais a carga precisa permanecer estável com o mar em movimento.

Como funciona a compensação ativa de heave

Todo sistema AHC executa o mesmo ciclo, muitas vezes por segundo:

Medir. A MRU mede o heave, o balanço e a arfagem da embarcação. Como raramente fica na ponta da grua, o controlador usa os braços de alavanca medidos para calcular o movimento da própria ponta. Consulte unidades de referência de movimento.
Prever e comandar. O acionamento leva tempo para responder. Por isso, o controlador filtra o sinal e geralmente prevê o movimento para uma fração de segundo à frente. Em seguida, comanda o atuador a se mover na mesma medida, em sentido contrário.
Atuar. O guincho libera cabo quando a ponta da grua sobe e o recolhe quando ela desce. Em um sistema em linha, um cilindro no caminho da carga desempenha a mesma função. Um sensor de posição no tambor ou cilindro fecha a malha de controle.
Manter a referência. Normalmente, o alvo é fixo em relação à Terra: a carga mantém sua altura em relação ao fundo do mar. Para assentá-la, o operador a abaixa lentamente enquanto a AHC elimina o movimento das ondas.

Figura 1. Duas posições possíveis para o acionamento ativo. Em A, o guincho da grua libera e recolhe cabo conforme o sinal da MRU (setas contínuas: sinal e comando; seta tracejada: realimentação da posição do tambor). Em B, uma unidade em linha abaixo do gancho leva seus próprios sensores, controlador e bateria; uma mola a gás sustenta o peso e um cilindro ativo percorre o curso em sentido contrário ao movimento. Nos dois casos, a carga útil é mantida a uma altura fixa em relação ao fundo do mar.

Tipos de compensação ativa de heave

Os sistemas AHC diferem quanto à posição do atuador no caminho da carga e à forma de acionamento.

Configuração	Como compensa	Uso típico	O que verificar
AHC por guincho, elétrica	Motores elétricos giram o tambor do guincho para liberar e recolher cabo a cada onda.	Gruas offshore e submarinas, embarcações de instalação.	Potência de pico do acionamento, recuperação de energia e aquecimento do motor ao longo do ciclo de operação.
AHC por guincho, hidráulica	Motores hidráulicos no tambor, muitas vezes com acumuladores que armazenam e devolvem energia.	Gruas offshore, estruturas em A e sistemas de lançamento e recuperação.	Vazão da bomba, capacidade do acumulador e resfriamento.
AHC por cilindro ou polia	Um cilindro hidráulico movimenta uma polia no percurso do cabo, alterando o comprimento do cabo sem girar o tambor.	Adaptação de gruas e guinchos existentes.	Espaço no convés, passagem do cabo pelas polias e curso do cilindro.
AHC em linha, acima da água	Uma unidade ativa instalada abaixo do gancho, com sensores e alimentação próprios.	Gruas sem AHC integrada.	Altura livre abaixo do gancho, curso e energia disponível a bordo.
AHC em linha, submarina	A unidade em linha opera em profundidade, próxima à carga útil.	Assentamentos em águas profundas, nos quais o alongamento do cabo longo é relevante.	Classificação para a profundidade, alimentação e controle submarinos.

VEGA, o compensador ativo da ND, tem configuração em linha: VEGA-T para uso acima da água primeiro, seguida da VEGA-S para uso submarino.

O que limita o resultado

Um sistema ativo nunca elimina todo o movimento. O movimento restante depende de quatro fatores:

Atraso. O tempo entre a medição e o movimento inclui a filtragem do sensor, o controlador e a resposta do acionamento. Quanto maior o atraso, mais a previsão precisa compensar.
Velocidade. A rapidez com que o atuador se move e inverte o sentido. Ondas curtas e íngremes são as mais exigentes.
Curso, força e potência. O atuador precisa acompanhar todo o movimento da ponta da grua dentro dos limites de curso e de velocidade do cabo, e fornecer a força nessa velocidade.
O cabo e a carga. Um cabo longo se alonga, e uma carga na água sofre o efeito da massa adicionada. Em profundidade, a carga útil pode responder de modo diferente do gancho controlado pela AHC.

Os fornecedores informam o desempenho como uma razão de compensação ou um heave residual para determinado período e amplitude de onda. Compare os valores apenas na mesma base: mesmo período, mesma amplitude e mesmo ponto de medição.

Por que uma configuração em linha com suporte a gás precisa de pouca potência

Um acionamento que sustenta todo o peso da carga precisa fornecer aproximadamente peso × velocidade de heave no ponto mais rápido de cada onda. Para 100 t sob a ponta de uma grua que se move ±1 m a cada 10 s, a velocidade de pico é de cerca de 0.63 m/s. Assim, o acionamento precisa de aproximadamente 0.6 MW, mesmo que grande parte dessa energia seja recuperada na descida.

Em uma configuração em linha com suporte a gás, uma mola a gás sustenta o peso estático. Conforme a haste percorre o curso, o atuador fornece apenas a diferença entre a força da mola e o peso, no máximo cerca de 37 kN no mesmo caso de 100 t. A potência mecânica de pico cai para 11.6 kW, e dez horas de compensação contínua consomem 22.1 kWh líquidos da bateria no caso ideal (exemplo calculado abaixo). Por isso, uma unidade ativa em linha pode funcionar com bateria, sem umbilical.

Compensação ativa, passiva adaptativa ou passiva?

As três reduzem o movimento transmitido à carga. Elas diferem no modo de atuação e nos recursos necessários.

Característica	PassivaRIGEL, CYGNUS	Passiva adaptativaANTARES	AtivaVEGA, em desenvolvimento
O que sustenta a carga	Mola a gás	Mola a gás	Mola a gás, com cilindro ativo
Como reduz o movimento	Uma mola de baixa rigidez isola a carga do movimento da ponta da grua; o amortecimento é ajustado no convés.	O mesmo princípio, com amortecimento e carga de gás ajustados automaticamente ao longo do içamento.	Mede o movimento e movimenta a carga em sentido contrário.
Sensores e energia	Sem alimentação externa. RIGEL: nenhuma. CYGNUS: bateria pequena, sem umbilical.	Sensores a bordo; bateria, sem umbilical.	MRU e controlador; bateria de grande capacidade, sem umbilical.
Movimento residual	Determinado pela adequação da mola e do amortecimento ao estado de mar.	Mantido baixo conforme mudam a carga, a profundidade e o estado de mar.	O menor movimento residual alcançável, dentro dos limites de atraso, velocidade e curso.
Aplicação mais adequada	A maioria das travessias da zona de respingo e dos içamentos submarinos.	Içamentos em várias etapas, com cargas e profundidades variáveis, e içamento rápido.	Quando uma meta de movimento residual ou de assentamento não pode ser cumprida passivamente.

Unidades passivas e passivas adaptativas dispensam alimentação externa, umbilical e sistema de controle na embarcação, e exigem menos manutenção do que um sistema ativo. O controle ativo faz sentido quando a meta de movimento residual, a tolerância de assentamento ou a longa exposição em profundidade de um projeto não podem ser atendidas dessa forma. A comparação entre compensação ativa e passiva detalha os compromissos, e o guia de seleção relaciona o içamento à unidade adequada.

Em desenvolvimento

VEGA, o compensador ativo em linha da ND

VEGA combina o controle de um cilindro ativo comandado por MRU com o ajuste automático do amortecimento. Uma bateria de grande capacidade a bordo fornece energia, dispensando umbilical e alimentação externa. A VEGA-T para uso acima da água vem primeiro, seguida da VEGA-S para uso submarino.

Metas de projeto: SWL 75–2,500 t, curso 2.5–6.0 m.

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Exemplo calculado de AHC em linha para 100 t

O caso: uma carga útil de 100 t no ar, compensada por AHC em linha com suporte a gás que acompanha um movimento senoidal de ±1 m com período de 10 s por dez horas (3,600 ciclos). Razão entre volumes de gás e óleo $R = 10$ (volume de gás ÷ volume de óleo deslocado), curso máximo de 4 m, nitrogênio adiabático ideal ( $\gamma = 1.4$ ); eficiência de 90 % do acionamento entre bateria e atuador, e recuperação para a bateria de 50 % do trabalho devolvido pela mola a gás.

Resultado	Valor	O que significa
Potência mecânica de pico	11.6 kW	Dimensiona o acionamento: uma taxa, não uma energia
Energia da bateria fornecida ao acionamento	40.2 kWh	Ao longo de 10 h; 36.2 kWh chegam ao atuador com eficiência de acionamento de 90 %
Recuperada para a bateria	18.1 kWh	Metade dos 36.2 kWh devolvidos pela mola a gás
Energia líquida da bateria	22.1 kWh	Dimensiona a bateria, antes de considerar atrito, sistemas auxiliares e reserva

Figura 2. Um ciclo de onda do exemplo calculado, traçado a partir do modelo abaixo. Em A, a força do atuador atinge o pico quando o pistão para, um quarto de ciclo após o pico de velocidade. Em B, a potência é força × velocidade e, portanto, muda de sinal a cada quarto de ciclo. Nas áreas preenchidas, o acionamento fornece energia da bateria; nas áreas hachuradas, a mola a gás devolve a mesma quantidade, 36.2 kJ por onda, dos quais se presume recuperar 50 %.

O modelo e as equações

Movimento do atuador, com amplitude $\zeta = 1\ \text{m}$ , período $T = 10\ \text{s}$ e $\omega = 2\pi/T$ :

S(t) = \zeta\cos\omega t, \qquad \dot{S}(t) = -\zeta\omega\sin\omega t

Força do atuador em relação à força de sustentação no meio do curso, para uma mola a gás adiabática ideal:

F(t) = m g \left[ \left( \frac{S_0}{S_0 – S(t)} \right)^{\gamma} – 1 \right]

S_0 = S_{\max}\,(R – 0.5)

A potência mecânica é $P(t) = F(t)\,\dot{S}(t)$ . Potência positiva é trabalho do acionamento; potência negativa é trabalho disponível para recuperação. Integrando cada uma separadamente ao longo das dez horas:

\begin{aligned} W_{\text{drive}} &= \int \max(P, 0)\,\mathrm{d}t = 130.2\ \text{MJ} \\ W_{\text{return}} &= \int \max(-P, 0)\,\mathrm{d}t = 130.2\ \text{MJ} \end{aligned}

\begin{aligned} E_{\text{batt}} &= \frac{W_{\text{drive}}}{\eta_{\text{drive}}} – \eta_{\text{regen}}\,W_{\text{return}} \\ &= \frac{130.2}{0.90} – 0.50 \times 130.2 \\ &= 79.6\ \text{MJ} = 22.1\ \text{kWh} \end{aligned}

Um caso ideal de avaliação preliminar: atrito, comportamento real do gás, sistemas auxiliares e mapas detalhados de bombas, motores e baterias ficam de fora. Uma simulação de içamento no CONSTELLATION modela esses fatores para um projeto real.

Perguntas frequentes

O que é compensação ativa de heave?

A compensação ativa de heave (AHC) mantém uma carga suspensa a uma altura estável enquanto a embarcação se movimenta. Uma unidade de referência de movimento mede o movimento da embarcação, um controlador calcula como a ponta da grua se move e um atuador motorizado, geralmente o guincho, libera e recolhe cabo para compensar esse movimento.

Qual é a diferença entre compensação ativa e passiva de heave?

Um compensador passivo usa uma mola a gás para isolar a carga do movimento da ponta da grua; a compensação em si não precisa de alimentação externa. Um compensador ativo mede o movimento e movimenta a carga em sentido contrário, podendo reduzir mais movimento, mas exige energia, sensores e controlador. Uma unidade passiva adaptativa ocupa uma posição intermediária: sustenta a carga passivamente, com ajustes automáticos durante o içamento alimentados por uma bateria a bordo.

A compensação ativa de heave elimina todo o movimento?

Não. O atraso dos sensores e do controle, a velocidade, o curso e a potência do atuador, e o alongamento de um cabo longo deixam algum movimento residual. O desempenho é informado como razão de compensação ou heave residual para determinado período e amplitude de onda; portanto, compare os valores na mesma base.

Do que um sistema de compensação ativa de heave precisa?

De uma unidade de referência de movimento, um controlador, um atuador com realimentação de posição (acionamento de guincho ou cilindro) e uma fonte de energia. Sistemas de grua e guincho recebem energia da embarcação; uma unidade em linha como VEGA leva sua própria bateria.

Quanta potência a compensação ativa de heave exige?

Se o acionamento sustenta toda a carga, a potência de pico é aproximadamente peso × velocidade de heave, cerca de 0.6 MW para 100 t sob a ponta de uma grua que se move ±1 m a cada 10 s. Uma configuração em linha com suporte a gás fornece apenas a diferença em relação à força da mola: o mesmo caso exige cerca de 11.6 kW no pico e 22.1 kWh ao longo de dez horas no caso ideal.

Quando devo escolher compensação ativa em vez de passiva?

Quando uma unidade passiva ou passiva adaptativa não consegue cumprir a meta de movimento residual ou de assentamento do projeto, por exemplo, em um assentamento com tolerância estreita ou uma longa permanência em profundidade. A maioria das travessias da zona de respingo e dos içamentos submarinos é atendida passivamente.

Está avaliando a compensação ativa para sua operação?

Envie os dados da carga útil, do estado de mar e do que a carga precisa fazer no fundo do mar. Indicaremos se a compensação passiva, passiva adaptativa ou ativa é adequada e faremos uma avaliação preliminar do içamento no CONSTELLATION, nosso serviço de simulação de içamentos.

Envie seu caso de içamento →

Base e fontes

DNV-RP-N202 Sistemas de compensação de heave, prática recomendada da DNV, edição 2024-06. Abrange projeto, verificação e operação de sistemas de compensação de heave.
DNV-ST-0378 Equipamentos de içamento offshore e em plataformas, norma segundo a qual os compensadores da ND são projetados e classificados.
Exemplo calculado: modelo de avaliação preliminar da ND com os dados acima; resultados arredondados para uma casa decimal.
As especificações da VEGA são metas de projeto e podem mudar durante o desenvolvimento.