Una bolsa de elevación es un elemento del equipo de buceo que consiste en una bolsa resistente y hermética con correas, que se utiliza para levantar objetos pesados bajo el agua gracias a la flotabilidad de la bolsa . El objeto pesado puede ser movido horizontalmente bajo el agua por el buceador o enviado solo a la superficie. [1]
La capacidad adecuada de la bolsa elevadora debe coincidir con la tarea en cuestión. Si la bolsa elevadora es demasiado grande, puede producirse un ascenso descontrolado o fuera de control. Las bolsas elevadoras disponibles comercialmente pueden incorporar válvulas de descarga para permitir que el operador controle la flotabilidad durante el ascenso, pero se trata de una operación peligrosa con un alto riesgo de enredarse en una elevación descontrolada o hundirse. Si una sola bolsa no es suficiente, se pueden utilizar varias bolsas y deben distribuirse de acuerdo con la carga. [1]
También existen bolsas elevadoras que se utilizan en tierra como gatos elevadores cortos para levantar automóviles o cargas pesadas o bolsas elevadoras que se utilizan en máquinas como un tipo de actuador neumático que proporciona carga sobre una gran superficie. Estas bolsas elevadoras del tipo AS/CR se utilizan, por ejemplo, en el mecanismo de freno de las montañas rusas. [2]
El volumen de la bolsa determina su capacidad de elevación: cada litro de aire dentro de la bolsa levantará un peso de 1 kilogramo, o cada pie cúbico levantará aproximadamente 62 libras. Por ejemplo, una bolsa de 100 litros (3,5 pies cúbicos) puede levantar un objeto submarino de 100 kilogramos (220 libras). [1]
Una bolsa parcialmente llena se acelerará a medida que asciende porque el aire en la bolsa se expande a medida que la presión se reduce en el ascenso, siguiendo la ley de Boyle , lo que aumenta la flotabilidad de la bolsa , mientras que una bolsa llena se desbordará o perderá el exceso de volumen y mantendrá el mismo volumen y flotabilidad siempre que no descienda. Una bolsa que gotea lo suficiente como para comenzar a hundirse perderá volumen por compresión y se volverá menos flotante en un ciclo de retroalimentación positiva hasta que se detenga en el fondo. [1]
La fuerza necesaria para levantar un objeto sumergido desde el fondo se puede dividir en dos componentes principales: [1]
Una vez que el objeto se ha desprendido del fondo, solo queda el peso aparente y para lograr un levantamiento controlado es necesario encontrar una manera de manejar la disminución repentina de la resistencia a la fuerza de levantamiento. Hay tres formas básicas de lograrlo: [1]
Una vez que se levanta una carga del sustrato, rotará hasta que el centro de gravedad se encuentre en la posición de menor energía potencial. Si está suspendida de un solo punto, el centro de gravedad aparente (corregido por la flotabilidad inherente) estará directamente debajo del punto de elevación. Si no es deseable que la carga gire en un ángulo grande al salir del fondo, el punto de elevación debe elegirse para permitir este efecto, y puede ser necesaria una eslinga de varias piezas o una barra separadora, y puede ser necesario asegurar las eslingas para que no se resbalen. [5]
Las bolsas de elevación submarinas son equipos de elevación y, como tales, pueden requerirse para cumplir con las normas de seguridad. [1]
Las bolsas de elevación con paracaídas están abiertas en la parte inferior. Cuando están llenas, el aire sobrante o en expansión se derramará. [1] La forma de una bolsa de elevación abierta debe distribuir el volumen en una dirección vertical en lugar de horizontal, de modo que el extremo abierto de la bolsa siempre permanezca bajo el agua. Si el extremo abierto llega a la superficie, el aire se escapará de la bolsa y puede hundirse. [5] [6]
La versión más sencilla son las bolsas de dos lados, ya sea unidas por los bordes o dobladas y unidas por dos lados. Las correas de cincha se pueden coser a parches dobles que luego se pegan o se sueldan a la bolsa en las bolsas de uso liviano, pero en las bolsas grandes y de uso intensivo, generalmente hay tiras de material de bolsa adheridas a las bolsas que forman tubos de retención planos para la cincha que se enhebra a través de los tubos y se puede retirar para mantenimiento e inspección. Las bolsas abiertas de uso intensivo generalmente son cónicas con una parte superior abovedada o una parte superior de cono truncado invertido, y pueden tener varias correas desde el punto de elevación en la parte inferior, a través de los tubos guía en los lados, hasta un anillo de corona de cincha o acero en la parte superior, para distribuir la carga de manera uniforme sobre la tela de la bolsa. [1]
Las bolsas elevadoras con paracaídas no se pueden llenar demasiado y son adecuadas para elevaciones en las que hay un gran cambio de presión y donde puede ser necesario volcar (invertir) la bolsa para detener una elevación descontrolada. [5]
Algunas bolsas elevadoras se pueden convertir de abiertas a cerradas atornillando una tapa en la abertura inferior. [7]
La instalación y el desmontaje de hélices es una aplicación especializada en la que normalmente hay muy poco espacio libre por encima de la carga, que suele estar al menos parcialmente debajo de un buque. Las bolsas de elevación para esta aplicación encierran parcialmente la hélice cuando está en uso y son necesarias para mantener la hélice en la alineación correcta para su montaje en el eje. Puede ser necesario lastrar la pala inferior para mantener la hélice en posición vertical. y los detalles del aparejo dependerán de la geometría precisa de la hélice, como la relación de aspecto, la inclinación y el número de palas. La bolsa de elevación de la hélice cubrirá la parte superior de la hélice, pero no puede sobresalir por debajo de la línea de la parte superior del eje. Sostendrá la hélice con al menos dos palas, para lograr estabilidad, y la hélice generalmente se colgará con un espacio en la parte superior, para lograr el máximo espacio libre en la punta. La bolsa puede tener una forma superior relativamente horizontal o una curva para seguir el disco de la pala. La fijación a las palas debe ser en ambos lados para lograr estabilidad, y las eslingas no deben dañar las superficies de las palas ni el borde de ataque o de salida. [8] [9] [10]
Las bolsas de elevación cerradas tienen una válvula de sobrepresión para evitar que la presión interna exceda la presión ambiental en más de una cantidad establecida (alrededor de 10 kPa o 1 msw) [1]. Las bolsas de elevación cerradas están diseñadas para usarse en la superficie o cerca de ella, [5] ya que retienen el aire incluso en mares agitados. Están disponibles en varias configuraciones, que incluyen cilindro horizontal, cilindro vertical, lágrima y almohada. [11] [12] [7]
Las bolsas elevadoras de despliegue rápido tienen un cilindro de buceo montado en el exterior que contiene suficiente aire para inflar la bolsa a una profundidad específica. La bolsa se puede sujetar a la carga y, cuando está lista, se abre la válvula y el buceador nada hacia afuera. [13] Si la presión del regulador se establece en una presión inferior a la válvula de alivio de sobrepresión, una bolsa cerrada dejará de llenarse automáticamente antes de que se abra la válvula de alivio, pero se rellenará si pierde después de llegar a la superficie. La presión del regulador debe tener en cuenta la diferencia de presión hidrostática entre la parte superior e inferior de la bolsa para que esta se llene por completo.
Las válvulas de descarga se utilizan para liberar el aire de la bolsa cuando está en el agua. Un buceador puede operarlas manualmente en la válvula o de forma remota mediante un cordón, que puede ser operado por un buceador o unido a un peso que abrirá automáticamente la válvula si el peso se levanta del fondo. Algunas válvulas de descarga pueden operarse de ambas formas. Un sistema funciona presionando la parte superior o tirando de una cuerda unida a la parte inferior para activar la válvula accionada por resorte. La válvula de descarga puede ser un sistema de cambio rápido atornillado y la tensión del resorte puede ser ajustable. [14] [12] [15] [16]
Cuando la bolsa de elevación vacía se fija a la carga y la elevación se realiza controlando el volumen de aire de inflado, se denomina elevación dinámica. [5]
La bolsa o el conjunto de bolsas se utilizan para elevar la carga directamente a la superficie. Esto es sencillo, pero existe el riesgo de que, si la bolsa de elevación es demasiado grande y no se puede ventilar con la suficiente rapidez, el ascenso se salga de control y ascienda tan rápido que la bolsa rompa la superficie, se vuelque y colapse, perdiendo tanto aire que no pueda soportar el peso de la carga y se hunda de nuevo hasta el fondo. Si hay una boya de señalización sujeta, al menos no se perderá. Una bolsa de elevación que sea solo un poco más grande de lo necesario para soportar la carga ascenderá más lentamente y es menos probable que se vuelque en la superficie, ya que el exceso de aire se derramará continuamente durante el ascenso. [1] [4]
Las bolsas elevadoras se utilizan para elevar la carga en etapas: se utiliza una cadena larga o una eslinga para conectar la carga a una bolsa elevadora justo debajo de la superficie, que se llena para sacar la carga y elevarla hasta que la bolsa llega a la superficie; luego se utiliza una segunda bolsa para subir la carga aún más. Este procedimiento continúa hasta que la carga se ha elevado lo suficiente. Las ventajas de este método son una elevación más controlada y la posibilidad de utilizar una mayor capacidad para la subida inicial sin riesgo de que se descontrole. Las desventajas incluyen la necesidad de que los buzos trabajen sobre o cerca del equipo de elevación cuando está bajo carga. [1] [17] [4]
La elevación se controla mediante una línea desde el buque de superficie y la carga se reduce mediante una bolsa de elevación con un volumen demasiado pequeño para soportar el peso de la carga cuando está llena. Esto permite una elevación más rápida mediante el cabrestante. El mecanismo de elevación debe ser capaz de soportar la carga si la bolsa falla, o debe estar configurado para fallar de manera segura. [1]
Un izado asistido por flotabilidad es un procedimiento común que utilizan los buceadores recreativos para ayudar a recuperar la cuerda o el ancla, que de otro modo se levantarían manualmente. El último buceador que sale del fondo llena parcialmente una pequeña bolsa de elevación unida a la cuerda y, después de salir a la superficie, la tripulación tira de la cuerda y el aire de la bolsa se expande a medida que asciende, lo que proporciona más asistencia a la tripulación. En esta aplicación, un izado fuera de control no suele ser un problema y el tamaño de la bolsa no es crítico.
Las bolsas elevadoras también se pueden utilizar para elevaciones estáticas, donde la bolsa se ancla en su lugar mediante un aparejo y se utiliza como un punto de elevación con una flotabilidad muy alta en comparación con la carga, que luego se eleva de manera controlada utilizando un bloque de compra o cadena u otro dispositivo de elevación adecuado. [5]
Las bolsas elevadoras no se pueden inflar demasiado y normalmente no pueden ejercer una fuerza de flotación estática mayor que su carga de trabajo segura (SWL), sin embargo, el aparejo puede estar sujeto a cargas de arranque, que pueden ser causadas por varios factores. [5]
Al levantar más de una bolsa, se debe tener en cuenta la capacidad de llenado reducida si las bolsas están unidas de tal manera que se presionan entre sí. [5]
Un aparejo incorrecto puede provocar una concentración de carga en los puntos de fijación que puede superar la capacidad de carga de trabajo (SWL) [5]
Se puede colocar un inversor o una línea de vuelco en la parte superior de la bolsa. Esta línea debe ser lo suficientemente larga y resistente como para sujetarse a un punto de anclaje independiente de modo que, si la bolsa de elevación o el aparejo fallan, la bolsa se invierta y el aire se escape, evitando una elevación descontrolada. Este procedimiento se utiliza generalmente para el transporte de corta distancia cerca de la parte inferior, como cuando se alinean componentes grandes para el ensamblaje. [1] [3] Con este método, la carga generalmente mantendrá la bolsa en posición vertical, por lo que la línea de vuelco puede estar sujeta a una carga considerable y la bolsa puede no invertirse. También se puede colocar una línea de inversor a la carga, de modo que volcará la bolsa si se libera de la carga, pero esto no detendrá una elevación descontrolada, y se utiliza una línea de retención para este propósito. [5]
Se utiliza una línea de retención para evitar que la bolsa de elevación y la carga se vayan flotando cuando se utiliza para elevaciones de corta distancia en la parte inferior. La línea de retención se fija al anillo de elevación de la bolsa, o a la carga, y debe estar unida mediante un cable fuerte a un punto de anclaje que no pueda levantar. La capacidad de carga de trabajo segura (SWL) de la línea de retención debe ser al menos igual a la capacidad de elevación de la bolsa. A menudo se utilizan juntas una línea de retención y un inversor. [18] [1] [3] [5]
Se puede utilizar una barra esparcidora para distribuir la carga de elevación de manera más uniforme entre las bolsas o a lo largo de la carga. [5]
Al llenar las bolsas, si cada bolsa está completamente llena antes de comenzar a llenar la siguiente, es menos probable que se inicie una fuga, ya que solo una de las bolsas puede aumentar la sustentación a medida que asciende. Esta será la última bolsa y los buzos la vigilarán con mucho cuidado mientras la llenan, por lo que tendrán más probabilidades de reaccionar a tiempo para recuperar el control de la sustentación. [5]
Una línea de descarga con peso abrirá automáticamente la válvula para comenzar a descargar el exceso de aire si se levanta el peso del fondo. Esto evitará que el elevador ascienda más si la válvula de descarga libera aire lo suficientemente rápido. Cuando la carga que se hunde baja el peso hasta el fondo, la válvula se cerrará nuevamente y debería mantener la carga estable. La estabilidad de este sistema depende de la precarga del resorte de la válvula y del tamaño de la abertura de la válvula. [5]
La cantidad de aire necesaria para una bolsa de elevación depende del peso aparente de la carga y de la profundidad de la bolsa. Se requiere aproximadamente 1 m3 de aire a presión ambiente por tonelada de elevación. El volumen de aire libre sigue la ley de Boyle y es proporcional a la presión ambiental absoluta en bar o ata. [1] [6]
El aire de llenado se suministra generalmente desde la superficie mediante un compresor de baja presión, pero para pequeñas elevaciones el buzo puede llevar una bombona de aire para ese fin. En algunas jurisdicciones se considera una mala práctica llenar una bolsa de elevación con la bombona de gas respirable del buzo, en particular si el buzo tiene obligaciones de descompresión o solo una bombona, ya que el riesgo de utilizar demasiado aire y dejar al buzo sin aire suficiente para un ascenso seguro se considera inaceptable. [19] [6]
Las bolsas se pueden inflar desde una distancia más segura mediante el uso de una lanza de aire, un tubo rígido que se puede insertar en la abertura de la bolsa.
Si existe un riesgo importante de que la bolsa pierda flotabilidad y se hunda nuevamente con la carga, se puede colocar un marcador de superficie que permanecerá en la superficie y marcará la nueva posición de la carga para que se pueda recuperar nuevamente. La línea de la boya marcadora debe ser lo suficientemente larga para alcanzar la superficie si la carga se hunde en cualquier lugar cercano.
Una vez en la superficie, la carga se puede asegurar añadiendo más flotabilidad, levantándola a bordo de un buque u otro método.
