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Compensación de elevación: explicación, principios y aplicaciones

¿Qué es la compensación de elevación?

Últimamente, un número cada vez mayor de nuestros clientes ha mostrado un gran interés en grúas y cabrestantes con función de compensación de movimiento. Al reconocer esta gran demanda, creemos que es fundamental brindar una introducción en profundidad a esta tecnología avanzada.

Este artículo se esfuerza por ofrecer una descripción general completa, que cubra las introducciones fundamentales, los principios de funcionamiento, las distinciones clave y las aplicaciones predominantes de la compensación de oleaje activa y pasiva. Determinamos que este recurso proporcionará información valiosa para ingenieros marinos, gerentes de compras y personas nuevas en el sector.

Compensación de elevación

La compensación de oleaje es una técnica avanzada, impulsada principalmente por sistemas de accionamiento hidráulicos o eléctricos. Su objetivo principal es limitar el movimiento de elevación en los dispositivos de elevación situados en plataformas marinas.

Este método, que se aplica ampliamente a equipos de elevación en barcos y plataformas marinas, utiliza cilindros, ganchos o cabrestantes de compensación de oleaje para reducir o eliminar la influencia del oleaje del barco sobre las cargas suspendidas.

Incluye dos tipos principales: Compensación activa de oleada y Compensación pasiva de oleada, y también se extiende a enfoques como la Compensación equilibrada de oleada y sistemas mixtos activo-pasivo.

Movimiento de elevación:

En el mar, un barco experimenta seis grados de movimiento de libertad influenciados por las olas, que incluyen balanceo, oleaje, oleaje, balanceo, cabeceo y guiñada.

Uno de los factores más influyentes en la estabilidad de las operaciones de elevación en alta mar es el movimiento de elevación, que también podemos entender como movimiento vertical.

esquema de movimiento de seis grados de libertad

Principios básicos:

En esencia, la compensación del oleaje se basa en sensores que detectan y miden la distancia entre el barco y la carga suspendida por la grúa. Al discernir la dirección de las olas, la grúa transmite una señal de compensación, lo que hace que la carga se balancee en la dirección opuesta.

Este proceso mitiga o contrarresta el movimiento vertical del barco inducido por las olas, facilitando las operaciones de las grúas en el mar con una suavidad comparable a las operaciones en tierra. Por supuesto, los principios de compensación de elevación activa y compensación de elevación pasiva son algo diferentes nuevamente, como explicaremos en detalle a continuación.

Ventajas:

En el ámbito de las actividades costa afuera propensas a los efectos de las olas y las fluctuaciones de carga, la compensación de oleaje surge como un punto de inflexión. Minimiza eficazmente el impacto de las olas al levantar, transferir, lanzar y recuperar equipos submarinos, asegurando la estabilidad de carga necesaria.

Fundamentalmente, esta tecnología evita peligros potenciales para los buques, los equipos de elevación y las áreas operativas, allanando el camino para iniciativas costa afuera más seguras y eficientes.

¿Qué es la compensación activa del oleaje?

AHC significa Compensación activa de oleaje, que se erige como la tecnología más utilizada diseñada para reaccionar de forma proactiva y preventiva a los movimientos de oleaje, afirmando el control sobre la posición de una carga en relación con el fondo marino.

Principio de funcionamiento de AHC:

En esencia, AHC utiliza un sistema de control equipado con actuadores motorizados para contrarrestar activamente los movimientos detectados por los sensores. Estos sensores, a menudo dispositivos de medición inercial o sistemas de navegación por satélite de alta precisión, detectan los movimientos de las embarcaciones y activan actuadores (normalmente cilindros hidráulicos) integrados en ganchos de elevación o aplicados directamente a equipos de cabrestante.

El objetivo principal es mantener una posición vertical constante para una carga que cuelga libremente o una tensión constante para una carga fija o apoyada. Las señales en tiempo real de las unidades de referencia de movimiento (MRU) o los sistemas de detección de posición de medición preestablecidos guían al sistema de control, ya sea PLC o por computadora, en el cálculo de los ajustes necesarios para que los componentes activos anulen los movimientos de la embarcación.

AHC se destaca por su capacidad de responder casi en tiempo real al movimiento medido, compensando eficientemente el desplazamiento. Esta funcionalidad resulta fundamental para mitigar el impacto de las olas, el viento y otros factores externos tanto en el barco como en la plataforma. Al contrarrestar activamente estos movimientos, AHC garantiza la estabilidad, la seguridad y la eficiencia, especialmente en mares agitados. Esta tecnología proactiva minimiza el tiempo de inactividad inducido por el clima, amplifica el tiempo operativo y reduce los daños al equipo.

Diagrama esquemático de compensación activa del oleaje.

Variantes diversificadas de AHC

  1. Compensación de oleada activa lineal (LAHC):

Integrado en grúas y polipastos estándar accionados por cabrestante, el LAHC utiliza cilindros hidráulicos. Al actuar como complemento a los sistemas de cabrestante existentes, ofrece adaptabilidad a diversas disposiciones de embarcaciones. Si bien es eficaz para manipular cargas importantes, es menos adecuado para cargas inferiores a 100 toneladas. A pesar de su incapacidad para recuperar energía, LAHC consume significativamente menos energía que otros sistemas activos de compensación de oleadas.

  1. AHC regulado primario (PAHC):

Los sistemas PAHC, que representan la última tecnología AHC, emplean bombas y motores hidráulicos para regular la velocidad y la dirección del cabrestante, constituyendo un sistema hidráulico de circuito cerrado. Destacado por su bajo costo, tamaño reducido, integración perfecta y capacidad de recuperación de energía, el sistema PAHC cuenta con una construcción sencilla, lo que garantiza una fácil instalación y mantenimiento.

  1. AHC rotativo/regulado secundario (RAHC):

Esta variante controla directamente el tambor del cabrestante y cumple una doble función de elevación y suministro de AHC. Utilizando motores eléctricos o hidráulicos para accionar el cabrestante, el sistema RAHC funciona de forma totalmente automática, respondiendo al cabeceo, guiñada y balanceo de la superficie del océano. No sólo proporciona energía sino que también recupera la energía cinética del carrete de cable. Lo que lo convierte en el sistema AHC más popular y con mayor eficiencia energética.

¿Qué es la compensación pasiva del empuje?

PHC significa "compensación pasiva de elevación", y adopta un enfoque reactivo al movimiento de elevación. Diseñado para cargas fijadas a largo plazo en el fondo marino, este sistema funciona centrándose en la absorción de impactos, manteniendo una tensión constante y ofreciendo protección contra sobrecargas.

El dispositivo PHC estándar suele estar situado entre el gancho de la grúa y la carga y es un sistema hidráulico sencillo de circuito cerrado. Esta simplicidad minimiza la necesidad de complejos sistemas de control electrónico e instrumentación, lo que resulta en un bajo requerimiento de energía eléctrica. Las unidades de PHC pueden funcionar incluso durante cortes de energía.

Principio de funcionamiento de la APS:

El sistema PHC, compuesto por un cilindro hidráulico y un acumulador, funciona como una unidad de resorte hidroneumático. Este mecanismo utiliza resortes y amortiguadores similares a la suspensión neumática de los vehículos terrestres, aunque adaptados al desafiante entorno marítimo.

Cuando el barco asciende, el gas dentro del acumulador se comprime, compensando el desplazamiento creciente y almacenando energía. Por el contrario, a medida que el barco desciende, el gas se expande para compensar el desplazamiento de hundimiento, liberando la energía almacenada.

Este intercambio dinámico de energía cumple una función estabilizadora, manteniendo la masa en una posición nominal donde el resorte está descargado. En términos prácticos, esto disminuye significativamente el movimiento transmitido al equipo de elevación al absorber eficazmente el impacto de las olas.

Diagrama esquemático de compensación pasiva del empuje.

Diferencia entre compensación de oleaje activa y pasiva

Si está considerando adquirir un sistema de compensación de oleadas, la siguiente tabla comparativa proporciona una descripción concisa de las variaciones entre la compensación de oleadas pasiva y activa, ofreciendo una valiosa ayuda en su proceso de toma de decisiones:

Feature Compensación pasiva de elevación (PHC) Compensación Activa de Oleaje (AHC)
Costo significativamente más barato que AHC Todo el sistema AHC es caro.
Principio operativo “Sistema reactivo”, utilizando las características de amortiguación naturales del sistema. Utiliza instrumentación y se ajusta activamente según el movimiento del vaso.
Requisitos de alimentación No requiere energía adicional Requiere energía para el sistema de instrumentación y control.
Exactitud Menos preciso en comparación con AHC, tiene limitaciones Alta precisión y velocidad de compensación
Velocidad Hay un retraso de tiempo específico. Puede compensar en tiempo real
Operabilidad Los escenarios de carga pueden requerir cálculos específicos y restricciones de carga. Puede levantar cualquier carga en cualquier momento, adaptable a escenarios de carga cambiantes.
Complejidad Simple y confiable, menor complejidad del sistema Sistemas de control más complejos y requieren más mantenimiento.
Aplicabilidad Para cargas pesadas con requisitos de baja precisión Efectivo para varios escenarios de carga
Consumo de energía No requiere energía Consume energía
Eficiencia de compensación Normalmente no supera el 80% Generalmente más alto, hasta 90%

Equipo con compensación de movimiento

Grúa con compensación de esfuerzo

Grúa AHC costa afuera

Grúas de alta mar Integrados con sistemas de compensación de oleaje redefinen los estándares de capacidad de respuesta, seguridad, estabilidad y precisión en las operaciones de elevación marítima. Sus capacidades operativas se extienden a mayores profundidades y condiciones marinas más desafiantes, asegurando los cables y la propia grúa.

Sin embargo, las funcionalidades mejoradas de las grúas con compensación de movimiento tienen un costo. Estos sistemas avanzados pueden añadir una carga financiera que oscila entre 100,000 dólares y casi un millón de dólares en comparación con las grúas sin tecnología de compensación de olas.

Grúa con compensación de movimiento activo:

La Grúa Compensada de Oleaje Activo destaca por su capacidad para calcular, analizar y predecir los movimientos de las olas actuales. Armado con esta previsión, compensa activamente los próximos movimientos verticales, asegurando una carga estabilizada durante los aterrizajes. Ya sea que se implementen en alta mar o bajo el agua, las grúas AHC brindan a los operadores mayor comodidad y seguridad.

En comparación con las grúas PHC, las grúas AHC cuentan con una gama más amplia de aplicaciones y capacidades de compensación superiores. Además, la incorporación de funciones de recuperación de energía posiciona a las grúas AHC como alternativas energéticamente eficientes, contribuyendo a ahorros energéticos sustanciales en comparación con las grúas convencionales.

Grúa pasiva con compensación de esfuerzo:

Las grúas con compensación pasiva de oleaje logran la compensación de olas a través de compensadores pasivos de oleaje, similares a tener un "amortiguador" para su grúa.

Reconocidas por su simplicidad y confiabilidad, las grúas PHC ofrecen una fácil instalación y carecen de sistemas integrados complejos. Esto los hace muy adecuados para operaciones generales de elevación en el mar, satisfaciendo las demandas de un rendimiento estable y confiable.

Cabrestante compensado por esfuerzo

cabrestante en alta mar

El cabrestante con compensación de oleada es una actualización evolutiva del cabrestante convencional. cabrestantes marinos, integrando sensores de movimiento de oleada, un sistema de control y varias interfaces.

Diseñado para mares agitados, este avanzado sistema de cabrestante garantiza estabilidad y precisión durante las operaciones de elevación y descenso en embarcaciones que navegan a través de olas desafiantes.

Cabrestante de compensación activa de oleaje:

El cabrestante AHC está diseñado específicamente para operaciones de conexión o despliegue desde barcos o plataformas marinas hasta estructuras submarinas y submarinas. Las aplicaciones van desde tendido de cables y perforación en alta mar hasta estudios oceanográficos.

El cabrestante AHC responde rápidamente a las señales de la unidad de referencia de movimiento (MRU) a través del sistema de control. El ajuste automático de la longitud de los cables/alambres a través de un tambor de cabrestante controlado por instrumentos compensa los movimientos de cabeceo del barco. Con un bajo consumo de energía y brinda al operador control total, garantiza la eficiencia operativa incluso en condiciones climáticas extremas.

Cabrestante con compensación de movimiento pasivo:

Casi todos los cabrestantes con compensación de oleada utilizan el sistema AHC, y los cabrestantes con compensación de oleada totalmente pasiva son raros.

Sin embargo, PHC se puede combinar eficazmente con AHC para lograr un rendimiento óptimo del sistema de cabrestante.

Pasarela con compensación de esfuerzo

La pasarela con compensación de oleaje garantiza una transferencia segura y eficiente de personal y carga entre barcos y diversas instalaciones costa afuera. Incluyendo turbinas eólicas, buques OSV, plataformas petrolíferas marinas y plataformas de alojamiento, contrarresta los movimientos de los barcos, garantizando la estabilidad para una transferencia fluida en mares agitados.

Viene en dos formas: activa y pasiva, siendo la Pasarela Pasiva Compensada por Heave una opción rentable para aquellos con menores requisitos de estabilidad en el transporte.

Diseñada para una transferencia más segura de personal y carga a instalaciones fijas en alta mar, la pasarela con compensación de movimiento activo permite el paso en todas las posiciones durante los movimientos de compensación.

Montaje de pasarela con compensación de esfuerzo entre plataformas marinas

Pescante compensado por esfuerzo

Se refiere al pescante del barco en funcionamiento y pescante para bote salvavidas integrado con el cabrestante AHC, que permite a los operadores recuperar de forma segura y precisa botes de rescate en condiciones marítimas desafiantes. Esta tecnología facilita misiones de rescate rápidas y precisas, minimizando el riesgo de lesiones secundarias para quienes se encuentran en peligro.

Pescante con estructura en A con compensación de esfuerzo

Plataforma/barcaza con compensación de esfuerzo

Al revolucionar las operaciones costa afuera, la plataforma con compensación de esfuerzo introduce una nueva era de seguridad y rentabilidad. Esta tecnología mitiga el movimiento de instalaciones críticas como embarcaciones, barcazas y plataformas autoelevables.

Desde instalaciones de plataformas pequeñas hasta tareas de mantenimiento en parques eólicos marinos e instalaciones de petróleo y gas, esta plataforma mejora la trabajabilidad y reduce los costos significativamente.

Al compensar el oleaje, el balanceo y la orientación, la plataforma transforma la plataforma en un área de trabajo estable. Esto garantiza un funcionamiento preciso de la maquinaria incluso en condiciones climáticas adversas.

Plataforma compensada por esfuerzo de Barge Master

¿Es la compensación por movimiento de aire esencial para sus operaciones?

¿Está contemplando la necesidad de una compensación por elevación? La decisión depende de su caso de uso específico. Sin compensación de elevación, el equipo de elevación experimenta movimientos verticales sincrónicos con el movimiento de elevación del barco, lo que introduce cierto grado de inestabilidad.

Para operaciones que exigen estabilidad y cargas estáticas, como la colocación de ROV/CTD, el tendido de cables submarinos y el posicionamiento del fondo marino, la compensación del oleaje se vuelve imperativa. La ausencia de esta tecnología puede limitar su capacidad para ejecutar tareas precisas en condiciones marinas desafiantes.

Sin embargo, si su grúa se utiliza principalmente para tareas sencillas como levantar carga, equipos y suministros, y las ondulaciones menores no representan ningún obstáculo, la compensación de elevación podría no ser un requisito crítico para sus operaciones.

Conclusión

En conclusión, la compensación por sobrecarga, aunque es una inversión opcional, resulta invaluable para las operaciones marítimas. Si el presupuesto lo permite, integrar un sistema de compensación de oleadas en su equipo es una opción inteligente.

OUCO está listo para satisfacer sus necesidades con grúas marinas AHC de última generación, cabrestantes de tensión constante y Sistemas LARS. Nuestro equipo ha demostrado un rendimiento excepcional en diversas plataformas, incluidos buques de investigación, rompehielos polares, buques OSV y diversas instalaciones marinas.

Independientemente de la capacidad de elevación de su grúa o cabrestante, OUCO se especializa en configurar sistemas de tecnología de compensación de altura óptimos adaptados a sus necesidades. Nuestros paneles de control del operador fáciles de usar brindan fácil acceso al equipo y a todas las funciones adicionales.

Si tiene algún interés o consulta, no dude en comunicarse. Estamos aquí para atender sus consultas y explorar cómo la compensación de altura puede elevar la eficiencia y seguridad de sus actividades marítimas.

 

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