Un buque grúa , barco grúa , barcaza grúa o grúa flotante es un barco con una grúa especializada en levantar cargas pesadas, que normalmente superan las 1.500 t (1.476 toneladas largas; 1.653 toneladas cortas) para los barcos modernos. Los buques grúa más grandes se utilizan para la construcción en alta mar . [1]
Las grúas se instalan en monocascos y barcazas convencionales , pero los buques grúa más grandes suelen ser catamaranes o semisumergibles que proporcionan una mayor estabilidad y un movimiento reducido de la plataforma. Muchos buques grúa están equipados con una o más grúas giratorias. Algunos de los buques grúa más grandes utilizan en su lugar patas fijas ; en estos diseños, la grúa no puede girar con respecto al barco y el barco debe maniobrarse para colocar cargas. Otros buques utilizan grandes grúas pórtico y montan la carga a horcajadas. [1]
Hay varias configuraciones principales de buque grúa, normalmente con rangos de funcionalidad superpuestos, pero cada una tiene al menos una ventaja importante sobre las demás en algunas circunstancias y, en consecuencia, todas estas disposiciones coexisten. [1]
Monocascos autopropulsados para navegación marítima convencional con equipo de grúa de carga pesada. [1]
Una barcaza con patas escarpadas es una barcaza con patas escarpadas montadas en un extremo, que puede levantar cargas y abatir las patas escarpadas para ajustar el alcance, pero no puede girar la carga independientemente de la orientación del casco. Una disposición típica tiene un marco en A sustancial con bisagras en la popa, sostenido por tirantes en la proa. Cuando se ha levantado la carga, la barcaza se maniobra hasta la posición donde se debe bajar la carga mediante propulsores o remolcadores a bordo, y se baja la carga. Una barcaza de patas escarpadas siempre mantiene la carga en la línea de máxima estabilidad estática y puede utilizar lastre en la proa para aumentar el momento de adrizamiento longitudinal para compensar la carga. La disposición de patas transparentes es más económica de fabricar y mantener que una grúa giratoria, pero puede ser menos conveniente ya que toda la embarcación debe moverse a una posición precisa para subir y bajar. Es habitual abatir las patas antes de levantarlas a una posición adecuada tanto para levantar como para colocar la carga, ya que abatir bajo carga es generalmente lento y rara vez es necesario. [1]
Una barcaza grúa con cabeza de martillo para carga pesada tiene una grúa con cabeza de martillo fija, que no gira ni se orza, pero tiene un alcance constante. Su funcionamiento es similar al de las barcazas con patas transparentes. Esta disposición puede montarse en una barcaza catamarán que le permite montarse a horcajadas sobre el pilar de un puente para bajar una sección prefabricada a su lugar. [1]
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En aguas protegidas, como puertos y ríos, se han utilizado barcazas de carga pesada tipo catamarán que constan de dos barcazas conectadas por grúas pórtico en la parte superior. Para reducir los momentos de escora en las barcazas, los pórticos pueden estar unidos a los cascos mediante uniones con pasadores en los extremos, lo que permite cierto balanceo independiente. Las cerchas pórtico suelen instalarse en ambos extremos de las barcazas, lo que permite elevar cargas largas. [1]
Las plataformas de grúa semisumergibles tienen ventajas cuando el agua es demasiado profunda o la composición del fondo no es adecuada para un gato, y las condiciones del agua son frecuentemente demasiado duras para el uso eficiente de los cascos convencionales. La forma del casco semisumergible tiene una respuesta menor y más lenta a las olas y el oleaje, debido a la reducción del área de flotación, y la estabilidad y el momento de adrizamiento se pueden ajustar mediante lastre para adaptarse a la carga. Los espacios entre las columnas también permiten que las olas pasen entre ellas con poco impacto en el barco. Las desventajas son una menor estabilidad inherente y un costo y complejidad mucho mayores. [1]
El área del plano de flotación bajo provoca una respuesta de oleaje baja, y esto se puede utilizar para funcionar como una plataforma de patas tensoras mediante el uso de líneas de amarre verticales para anclar pilotes o acumular pesos en el fondo del mar suficientes para evitar el oleaje en el estado predominante del mar. En esta configuración, las operaciones sensibles al movimiento se pueden realizar con precisión y control. [1]
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Una barcaza torre giratoria es una grúa giratoria montada en una barcaza, que puede girar independientemente del casco cuando transporta una carga. Estos son muy versátiles, pero también costosos, complejos y tienen algunas limitaciones, particularmente en los estados del mar en los que pueden operar con seguridad. Por lo general, se operan desde una posición fija y utilizan las capacidades de giro y abatimiento de la torre de perforación para posicionar la punta de la grúa para recoger y colocar la carga [1].
La disposición es un compromiso entre los requisitos estructurales y de estabilidad equilibrados con la versatilidad del alcance, la capacidad de carga y el costo. Una de las ventajas de la torre de perforación giratoria es la capacidad de alcanzar cargas transportadas sobre la cubierta del propio buque. En comparación con las grúas terrestres, las cargas dinámicas adicionales y el movimiento en aguas marítimas complican el funcionamiento y la seguridad. La posición y el movimiento de la punta de la pluma se ven afectados por los seis grados de libertad, magnificados por la distancia desde los centros de movimiento de la embarcación y que varían durante una operación de elevación a medida que la posición de la punta se mueve con respecto a la embarcación. [1]
Una barcaza de construcción Jack-up es una barcaza equipada con cuatro a ocho patas, cada una con un sistema de elevación que puede agarrar la pata y moverla hacia arriba o hacia abajo en relación con el casco, bloquearla en su lugar y retroceder a lo largo de la pata para agarrarla. nuevamente para realizar otra operación de elevación. El casco se levanta por encima de las crestas de las olas en la posición de trabajo, y la masa de la barcaza y cualquier carga adicional se soporta en las bases de las patas, que preferiblemente deben distribuir la carga lo más uniformemente posible. Durante la operación de elevación, la barcaza se asegura en su lugar mediante una tensa extensión de anclas. Una vez a la altura de trabajo, las patas se pueden soltar una a la vez y profundizar con martillos de hinca de pilotes para mayor estabilidad. La extracción es básicamente un procedimiento similar a la inversa: las patas se sacan del fondo del suelo una por una después de que el casco esté a flote, mientras que la extensión del ancla limita las fuerzas laterales impuestas por las olas. Se pueden utilizar chorros de agua, tensión sostenida y/o inyección de agua a baja presión en la base de la pierna para liberar las piernas firmemente incrustadas. Estas plataformas no responden al movimiento de las condiciones del mar, pero necesitan condiciones ocasionales de calma para moverse. El rendimiento depende en gran medida de las características del fondo marino. [1]
Las tres medidas principales de capacidad son la carga, el alcance y la altura de elevación. Otros factores de importancia son el calado del casco, la profundidad a la que se puede bajar el gancho (para trabajos en alta mar) y los límites del estado del mar para el tránsito y el izaje. [1]
La interacción de los seis grados de libertad de la embarcación, la respuesta al estado del mar y al viento, y la posición y el movimiento del bloque superior debido a la geometría de la grúa y el movimiento operativo, pueden hacer que el bloque superior describa un camino tridimensional complejo. en el espacio. La trayectoria de la carga es aún más compleja y puede haber diversas resonancias de la embarcación, la grúa y la carga que deben gestionarse, generalmente pasando por esas condiciones tan pronto como sea razonablemente posible, pero los sistemas de compensación de movimiento pueden ayudar en ocasiones. Las aceleraciones, las sacudidas y los impactos entre la carga y el entorno deben minimizarse y limitarse a niveles que no causen daños inaceptables. Algunas de estas respuestas son inherentes a la combinación de embarcación, grúa y carga, y otras dependen del estado del mar y de las fuerzas del viento. Recoger y dejar son las etapas críticas para las cargas de impacto. Durante la recogida puede haber un movimiento relativo entre el soporte sobre el que se apoya la carga y el gancho, y si la carga no se puede levantar antes de que se cierre el espacio, habrá impacto. De manera similar, al depositar la carga, debe hacerse lo más suavemente posible y, una vez en contacto, se debe permitir que se asiente lo antes posible para evitar volver a levantarla y golpear la estructura de base. [1]
En la Europa medieval , ya en el siglo XIV se introdujeron buques grúa que podían desplegarse de forma flexible en toda la dársena portuaria. [2]
Durante la era de la vela , el enorme casco se utilizaba ampliamente como grúa flotante para tareas que requerían un levantamiento pesado. En aquella época, los componentes individuales más pesados de los barcos eran los mástiles mayores, y los cascos escarpados eran esenciales para retirarlos y reemplazarlos, pero también se utilizaban para otros fines. Algunos buques grúa tenían motores de propulsión, otros necesitaban ser remolcados por un remolcador .
En 1920, el acorazado USS Kearsarge , construido en 1898, se convirtió en un barco grúa cuando se instaló una grúa con una capacidad de 250 toneladas. Posteriormente pasó a llamarse Barco Grúa N°1 . [3] Se utilizó, entre otras cosas, para colocar armas y otros objetos pesados en otros acorazados en construcción. Otra hazaña notable fue el levantamiento del submarino USS Squalus en 1939.
En 1942, los barcos grúa también conocidos como "Heavy Lift Ships" SS Empire Elgar ( PQ 16 ), SS Empire Bard ( PQ 15 ) y SS Empire Purcell (PQ 16) fueron enviados a los puertos árticos rusos de Archangelsk , Murmansk y Molotovsk ( desde entonces renombrado Sererodvinsk). Su función era permitir la descarga de los convoyes del Ártico donde las instalaciones portuarias fueron destruidas por los bombarderos alemanes o no existían (como en el muelle Arcángel de Bakaritsa). [4] [5] [6]
En 1949, J. Ray McDermott hizo construir la Derrick Barge Four , una barcaza equipada con una grúa giratoria capaz de levantar 150 toneladas. La llegada de este tipo de embarcaciones cambió el rumbo de la industria de la construcción offshore . En lugar de construir plataformas petroleras en partes, se podrían construir chaquetas y cubiertas en tierra como módulos. Para su uso en la parte poco profunda del Golfo de México , cuna de la industria offshore, estas barcazas eran suficientes.
En 1963, Heerema convirtió un petrolero noruego , el Sunnaas , en un buque grúa con una capacidad de 300 toneladas, el primero en la industria offshore que tenía forma de barco. Pasó a llamarse Global Adventurer . Este tipo de buque grúa se adaptó mejor al duro entorno del Mar del Norte .
En 1978, Heerema hizo construir dos buques grúa semisumergibles, Hermod y Balder , cada uno con una grúa de 2.000 toneladas y otra de 3.000 toneladas. Posteriormente ambos fueron ampliados a una mayor capacidad. Este tipo de buque grúa era mucho menos sensible al oleaje, por lo que era posible operar en el Mar del Norte durante los meses de invierno. La alta estabilidad también permitió levantamientos más pesados que los posibles con un monocasco. La mayor capacidad de las grúas redujo el tiempo de instalación de una plataforma de una temporada completa a unas pocas semanas. Inspirados por este éxito se construyeron embarcaciones similares. En 1985 se lanzó para McDermott el DB-102 , con dos grúas con una capacidad de 6.000 toneladas cada una. Micoperi encargó la M7000 en 1986, diseñada con dos grúas de 7.000 toneladas cada una.
Sin embargo, debido a un exceso de petróleo a mediados de la década de 1980 , el auge de la industria offshore terminó, lo que dio lugar a colaboraciones. En 1988 se formó una empresa conjunta entre Heerema y McDermott, HeereMac. En 1990 Micoperi tuvo que declararse en quiebra. Saipem – a principios de los años 1970 un gran contratista de carga pesada, pero sólo un pequeño actor en este campo a finales de los años 1980 – adquirió el M7000 de Micoperi en 1995, renombrándolo más tarde como Saipem 7000 . En 1997, Heerema se hizo cargo del DB-102 de manos de McDermott tras la interrupción de su empresa conjunta. [7] El barco pasó a llamarse Thialf y posteriormente se mejoró en 2000 a una capacidad de elevación del doble de 7.100 toneladas.
Thialf puede utilizar ambas grúas en tándem para levantar 14.200 t (14.000 toneladas largas; 15.700 toneladas cortas) en un radio de 31,2 m (102 pies); en comparación, Saipem 7000 puede utilizar ambas grúas para levantar una carga más pequeña de 14.000 t (14.000 toneladas largas; 15.000 toneladas cortas) en un radio más amplio de 41 m (135 pies). [8]
Thialf estableció en 2000 el récord de mayor peso en un solo levantamiento al levantar las partes superiores del Shearwater de 11.883 t (11.695 toneladas largas; 13.099 toneladas cortas) para Shell. [9] [10] Saipem 7000 estableció un nuevo récord en octubre de 2004 para el levantamiento de 12.150 t (11.960 toneladas largas; 13.390 toneladas cortas) de Sabratha Deck. [11] [12]
Bajo posicionamiento dinámico, Saipem 7000 estableció otro récord en 2010 al levantar las partes superiores de BP Valhall Production de 11.600 t (11.400 toneladas largas; 12.800 toneladas cortas) . [12]
Poco después de su finalización, Sleipnir completó un levantamiento récord de 15.300 t (15.100 toneladas largas; 16.900 toneladas cortas) para las partes superiores del proyecto Leviatán para Noble Energy , en septiembre de 2019. [13]
En el evento, la cubierta zarpó de Ulsan el 28 de septiembre de 2004, con un peso de 12.100 toneladas, incluidos los aparejos, después de haber sido arrastrada hasta el buque de transporte Dockwise Transshelf utilizando gatos hidráulicos y de cable.
El 30 de octubre, el Transshelf llegó al sitio costa afuera, luego de un viaje de cuatro semanas a través del Canal de Suez. Dos días después, el Saipem 7000 unió la plataforma a la chaqueta en una operación de cuatro horas. La autoridad certificadora Lloyd's Register confirmó el peso como un récord mundial para un solo levantamiento en alta mar. Sin embargo, Saipem debería superar su propio logro a finales de este año, cuando el mismo barco levante la plataforma Piltun y la coloque en su lugar frente a la costa de la isla Sakhalin.
