Comparação dos tipos de guindaste offshore
Os principais tipos de guindaste offshore, suas aplicações e capacidades, como interpretar os termos de uma especificação e o que cada tipo implica para a compensação de heave.
- As plataformas usam principalmente guindastes de pedestal com lança treliçada, com capacidades de dezenas de toneladas, para atender embarcações de suprimento. As embarcações tendem a usar guindastes compactos com lança articulada ou telescópica. Navios guindaste levam guindastes giratórios para grandes cargas, de cerca de 1,000 a 10,000 t, e embarcações de instalação autoelevatórias levam guindastes que circundam uma perna, de aproximadamente 800 a mais de 3,000 t.
- Uma especificação de guindaste descreve três aspectos distintos: a lança (articulada, reta ou telescópica; treliçada ou de seção fechada), como sua inclinação é alterada (por cilindro ou cabo) e onde o guindaste é montado (pedestal, base em anel ou perna de uma embarcação autoelevatória).
- Guindastes que transferem cargas de ou para embarcações de suprimento no mar têm uma tabela de carga para cada altura significativa de onda, com o fator dinâmico já incorporado. Guindastes para grandes cargas, autoelevatórias e operações submarinas costumam ser classificados com um único fator de projeto. Verifique o que a tabela já contempla antes de acrescentar outro fator.
- Um compensador de heave em linha fica suspenso sob o gancho e, portanto, funciona com qualquer tipo de guindaste; os quatro pontos de verificação da interface estão listados abaixo.
Guindastes offshore recebem várias denominações ao mesmo tempo: pelo formato da lança, pelo modo de alterar sua inclinação, pela estrutura de apoio e pela função. Um “guindaste de pedestal com lança articulada acionada por cilindro” e um “guindaste submarino” podem ser a mesma máquina. Esta página organiza os principais tipos pelo local de operação e depois explica os termos.
Os principais tipos
- Guindaste de pedestal com lança treliçadadezenas de toneladasO guindaste de plataforma: longo alcance, elevação da lança por cabo, atende embarcações de suprimento
- Guindaste com lança articuladade algumas a várias centenas de toneladasDobra-se para armazenamento; comum em embarcações, muitas vezes com compensação ativa de heave (AHC)
- Guindaste com lança telescópicacerca de 1–30 tSeções extensíveis da lança; movimentação compacta de suprimentos e em serviços
- Guindaste giratório para grandes cargascerca de 1,000–10,000 tNavios guindaste: módulos de convés, jaquetas e fundações
- Guindaste em torno da pernacerca de 800 a mais de 3,000 tGira ao redor de uma perna da embarcação de instalação autoelevatória
- Pórtico em Ade dezenas a algumas centenas de toneladasLançamento e recuperação pela popa: ROVs, escavadeiras de valas, estruturas submarinas
Comparação entre os tipos
| Tipo | Onde opera | Capacidade típica | Operações típicas | Compensação de heave |
|---|---|---|---|---|
| Guindaste de pedestal com lança treliçada | Plataformas fixas; unidades flutuantes de produção; algumas embarcações | Dezenas de toneladas | Transferência de carga de e para embarcações de suprimento, equipamentos, manutenção | Numa plataforma fixa, apenas o convés da embarcação abaixo se move com o heave: um amortecedor como o POLARIS absorve a carga de impacto no início do içamento |
| Guindaste com lança articulada | Embarcações de suprimento, construção e serviços; plataformas | De algumas a várias centenas de toneladas | Movimentação no convés; construção submarina com AHC | Guindastes submarinos costumam ter AHC no guincho; quando não têm, pode-se usar uma unidade em linha sob o gancho |
| Guindaste com lança telescópica | Embarcações e plataformas | Cerca de 1–30 t | Suprimentos, peças sobressalentes, equipamentos pequenos e trabalhos além do costado | Raramente necessária; para içamentos mais pesados além do costado e para dentro d’água, uma pequena unidade passiva em linha |
| Guindaste giratório para grandes cargas | Navios guindaste; os maiores são semissubmersíveis | Cerca de 1,000–10,000 t por guindaste (20,000 t com dois em tandem) | Módulos de convés, jaquetas, fundações e módulos pesados | Unidades passivas ou passivas adaptativas de grande porte em linha, para a zona de respingo e o assentamento da carga |
| Guindaste em torno da perna | Embarcações de instalação autoelevatórias | Aproximadamente 800 a mais de 3,000 t | Componentes de turbinas eólicas e fundações | Após a elevação da embarcação sobre as pernas, o guindaste não se move em heave: o objetivo é assentar a carga suavemente e absorver a carga de impacto ao içá-la de uma barcaça alimentadora flutuante |
| Pórtico em A | Popa de embarcações e, em alguns casos, costado | De dezenas a algumas centenas de toneladas | ROVs, escavadeiras de valas, arados e estruturas submarinas | Lançamento e recuperação pela zona de respingo: um guincho com AHC ou uma unidade passiva em linha |
As capacidades são faixas arredondadas de especificações públicas de guindastes e embarcações. A tabela de carga certificada de cada guindaste é a única referência válida para determinar o que ele pode içar.
Como interpretar os termos de uma especificação de guindaste
Uma especificação descreve três características distintas. Elas podem ser combinadas: uma lança articulada geralmente tem a inclinação alterada por cilindro, uma lança treliçada longa geralmente usa cabo, e ambas podem ser montadas num pedestal.
| Característica | Opções | O que muda |
|---|---|---|
| Geometria da lança | Formato: articulada (dobrável), reta ou telescópica. Construção: treliça ou seção fechada | Alcance, armazenamento e área de trabalho. Uma lança articulada dobra para ocupar pouco espaço e posiciona cargas perto do convés. |
| Variação da inclinação | Por cilindro (hidráulico) ou cabo (ligado a um pórtico) | Como se mantém o ângulo da lança. Cilindros servem para lanças compactas; cabos, para lanças treliçadas longas. |
| Montagem | Pedestal (inclusive modelos com coluna central), base em anel ou montagem ao redor de uma perna | Como as cargas são transmitidas à estrutura e qual o alcance de giro |
As denominações por função se somam a essas características. “Guindaste de plataforma”, “guindaste submarino” e “guindaste para grandes cargas” descrevem o trabalho. Um guindaste submarino, por exemplo, geralmente tem lança articulada ou treliçada, compensação ativa de heave e cabo longo. DNV-ST-0378 usa “guindaste de plataforma” num sentido mais restrito, para içamentos no porto ou dentro da unidade; em seus termos, um guindaste que atende embarcações de suprimento no mar é um guindaste offshore.
O que o tipo de guindaste implica para a compensação de heave
Do ponto de vista da carga, a estrutura do guindaste, o cabo, o arranjo de içamento e qualquer compensador formam uma sequência de molas acima dela. Para uma massa suspensa m e uma rigidez global k, o içamento tem um período natural
As molas atuam em série, de modo que a mais flexível domina k:
Um cabo submarino longo reduz a rigidez do conjunto e aproxima T_n dos períodos das ondas, podendo causar ressonância da carga. Um compensador passivo acrescenta uma mola a gás muito mais flexível. Com volume de gás suficiente, ele desloca o período natural para bem acima dos períodos das ondas, e a carga acompanha apenas uma pequena parte do movimento da ponta da grua. Se for dimensionado com rigidez excessiva, pode, ao contrário, deslocar o período para a faixa das ondas; por isso, verifica-se o novo período em relação aos estados de mar do projeto (consulte como evitar a ressonância). O princípio é o mesmo para qualquer tipo de guindaste. O que muda conforme o tipo é a origem do heave:
- Guindaste em embarcação flutuante (lança articulada, grandes cargas, pórtico em A): a ponta da grua se move com a embarcação, e a carga é baixada pela zona de respingo e assentada. Esse é o caso de RIGEL e CYGNUS, ou de ANTARES quando a carga varia durante o içamento.
- Guindaste em plataforma fixa que iça de uma embarcação de suprimento: o guindaste permanece parado e o convés se move. O pico ocorre quando a carga se desprende do convés e as lingadas ficam tensionadas bruscamente; um amortecedor como o POLARIS absorve esse pico.
- Embarcação autoelevatória, após ser elevada sobre as pernas: o guindaste não se move em heave. A compensação serve para assentar cargas suavemente e, quando os componentes vêm de uma barcaça alimentadora flutuante, absorver a carga de impacto na retirada, como num guindaste de plataforma.
Uma unidade em linha fica suspensa sob o gancho e funciona de modo independente dos controles do guindaste. Ainda assim, é preciso verificar quatro aspectos para cada guindaste:
- Altura livre. A unidade acrescenta seu comprimento entre o gancho e a carga. Verifique a altura de içamento no raio de operação.
- Interface com o gancho. Uma manilha no gancho ou o olhal superior da unidade fixado por pino no moitão, dispensando a manilha superior e o comprimento que ela ocuparia.
- Faixa de cargas. As cargas no ar e na água, inclusive na zona de respingo, devem ficar dentro do curso e da capacidade nominal da unidade.
- Base do içamento. No arranjo de içamento, a unidade é um equipamento de içamento: seu certificado e sua carga de trabalho segura são verificados em relação às cargas de projeto da operação. Consulte DNV-ST-N001.
Tabelas de carga e cargas dinâmicas
A tabela de carga de um guindaste offshore indica a carga de trabalho segura para cada raio. Para içamentos de e para embarcações no mar, DNV-ST-0378 [8.2.4.1] e EN 13852-1 apresentam valores para cada altura significativa de onda, com o fator dinâmico desse estado de mar já incorporado; consulte a célula correspondente ao maior raio e ao estado de mar previsto. Guindastes para grandes cargas, autoelevatórias e operações submarinas costumam ser classificados com um único fator de projeto; a análise do içamento verifica o DAF da operação em relação a ele. Antes de acrescentar um fator de amplificação dinâmica separado, confira o que a tabela já inclui para não contabilizar duas vezes a mesma margem. O guia da tabela de carga de guindastes explica sua leitura e o fator dinâmico, enquanto o fator de amplificação dinâmica é tratado em outro guia, com foco no içamento.
Perguntas frequentes
Quais são os principais tipos de guindaste offshore?
Guindastes de pedestal com lança treliçada em plataformas; guindastes com lança articulada e telescópica em embarcações; guindastes giratórios para grandes cargas em navios guindaste, de cerca de 1,000 a 10,000 t por guindaste; guindastes em torno de uma perna em embarcações de instalação autoelevatórias; e pórticos em A para lançamento e recuperação pela popa.
Qual é a diferença entre um guindaste com lança articulada e um com lança treliçada?
A lança articulada dobra numa junta, geralmente é elevada por cilindros hidráulicos e ocupa pouco espaço quando recolhida, o que favorece seu uso em embarcações. A lança treliçada é uma estrutura longa e leve, geralmente elevada por cabo, adequada a longos alcances e grandes cargas.
O que é variação da inclinação da lança por cilindro?
É elevar e baixar a lança com um cilindro hidráulico. A alternativa usa um cabo ligado a um pórtico para manter o ângulo da lança. O cilindro é adequado a lanças compactas; o cabo, a lanças treliçadas longas.
O que é um guindaste em torno da perna?
É um guindaste de uma embarcação de instalação autoelevatória cujo rolamento de giro circunda uma das pernas, liberando espaço no convés. As capacidades vão de aproximadamente 800 a mais de 3,000 t, principalmente para instalar turbinas eólicas e fundações.
As tabelas de carga de guindastes offshore incluem cargas dinâmicas?
Para guindastes que içam de e para embarcações no mar, sim. As normas DNV-ST-0378 e EN 13852-1 estabelecem que a tabela indica a carga de trabalho segura para cada altura significativa de onda, com o fator dinâmico desse estado de mar já incorporado. Guindastes para grandes cargas, autoelevatórias e operações submarinas costumam ser classificados com um único fator de projeto, e o fator de amplificação dinâmica do içamento é verificado em relação a ele. Em qualquer caso, confira o que a tabela inclui antes de acrescentar outro fator. Consulte o guia da tabela de carga de guindastes para mais detalhes.
Um compensador de heave em linha pode ser usado com qualquer guindaste?
Em princípio, sim: ele fica suspenso sob o gancho e funciona independentemente dos controles do guindaste. Para cada guindaste, verifique a altura livre, a interface com o gancho, a faixa de cargas no ar e na água, e o certificado e a carga de trabalho segura em relação às cargas de projeto do içamento.
Bases e fontes
- DNV-ST-0378 (julho de 2019, alterada em outubro de 2021): guindastes offshore e tabelas de carga por altura significativa de onda [8.2.4]; EN 13852-1:2025 Guindastes offshore de uso geral (guindastes flutuantes: EN 13852-2).
- Capacidades típicas: especificações públicas de guindastes offshore e navios guindaste, arredondadas em faixas.
- O período natural e a rigidez equivalente de molas em série são resultados usuais para sistemas de um grau de liberdade.
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