SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CARGA
La invención se refiere a un sistema para levantar y mover cargas pesadas, especialmente para el uso en la instalación o remoción de plataformas de ultramar, que comprende un número de dispositivos de levantamiento que se arreglan para montarse en una estructura de flotación que durante el uso flota en la superficie de un volumen de agua además de la carga que tiene que ser levantada. En la técnica anterior se conocen varios tipos de sistemas y dispositivos para levantar secciones pesadas durante la instalación o remoción de plataformas de ultramar. Los métodos convencionales usados a este respecto se han basado usualmente en el uso de buques de transporte de ultramar o barcos de levantamiento, pesados. En una operación típica de está clase, un buque de transporte se colocará cerca de una plataforma y levantará las varias secciones de la plataforma, en una secuencia predeterminada. También se conocen sistemas o dispositivos que se diseñan para levantar la parte superior completa o cubierta de una plataforma en una operación individual. Este sistema, que es del tipo mencionado al comienzo, se llama sistema de levantamiento "Versatruss" . Ese sistema es un sistema de levantamiento de doble barcaza que se basa en dos barcazas que se localizan a una distancia adecuada a parte en lados opuestos de la estructura que tiene que ser levantada, y que se interconectan y se pueden jalar una hacia otra con gran fuerza por medio de dispositivos montacargas. En cada barcaza se colocan un número de vigas de levantamiento que se inclinan hacia adentro y hacia arriba en la dirección de la carga y que se ponen en acoplamiento con la carga. Las dos barcazas entonces se empujan una hacia otra, provocando de esta manera que los ángulos de inclinación de las vigas de levantamiento se incrementen conforme disminuye la distancia entre las barcazas, provocando de esta manera que la carga se levante en el área en que las barcazas que entonces forman una configuración de catamarán. Este sistema conocido • se basa en vigas de levantamiento de construcción habitual que por lo tanto tienen que ser elaboradas o adaptadas especialmente para cada operación de levantamiento. Adicionalmente, el sistema se restringe al uso en aguas relativamente calmadas, sin ondas particularmente grandes, puesto que están comprendidos levantamientos muy pesados de hasta 20 000 toneladas y de esta manera fuerzas muy grandes, con el resultado que ondas grandes pueden provocar fácilmente un daño serio o destrucción del equipo, puesto que el sistema no posee ninguna clase de compensación del esfuerzo de levantamiento. Otro dispositivo conocido en este campo es la llamada "plataforma de ultramar". Este es un barco de ultramar, sin tripulación, en forma de U en base a remolcadores para la asistencia operacional. Durante la instalación o remoción de las estructuras de la plataforma, el barco se lastra de modo que circunda a la parte superior de la plataforma o la cubierta, y entonces se deslastra de modo que se levanta la estructura. Una "plataforma de ultramar" típica puede ser de 150 m de largo, 80 m de ancho, y 60 m de altura, y con un peso de aproximadamente 12,000 toneladas. Por lo tanto, está comprendida una gran estructura. La estructura tiene la ventaja de ser extremadamente estable en una condición sumergida, de la misma manera como una estructura semi-sumergible o "semi-sub" . Sin embargo, esté principio requiere una profanidad correspondiente en el sitio de aplicación. En la práctica, los conceptos conocidos hasta ahora, que se basan en el principio de semi -sub o en dos barcos interconectados en una configuración de catamarán, se afrontarán con serios problemas. En el caso de un semi -sub, uno de los problemas principales es el tiempo que toma en evacuar el lastre a un punto donde la estructura semisumergida hace contacto con el objeto que tiene que ser levantado, y el tiempo que toma en realizar el levantamiento. Los problemas comprendidos están naturalmente asociados con el movimiento del esfuerzo de levantamiento experimentado por los objetos de flotación como resultado de la acción de las ondas. Como se menciona anteriormente, un semi-sub será relativamente estable y se afectará relativamente poco por las olas. Sin embargo, asumiendo que las olas tienen influencia, las fuerzas másicas que se ponen en movimiento tendrán que ser absorbidas cuando la estructura de flotación encuentre el objeto que tiene que ser levantado. Las consecuencias serias comprendidas se pueden imaginar fácilmente si esta estructura de flotación (12 000 toneladas) deba experimentar un movimiento de levantamiento de 1 metro y golpee una cubierta de plataforma de la manera hacia arriba desde el ceno de la ola. El segundo problema que se puede encontrar es donde existe una falla en realizar un levantamiento a una altura segura dentro de un periodo de ola cuando se usa una solución de semi-sub o un sistema de dos barcos. La consecuencia de lo mismo puede ser que la carga (la cubierta de plataforma) se reemplace en los cimientos de la cual se levantó, provocando de este modo daño o perdiendo posiblemente el levantamiento completo, o que se experimente una aceleración durante la instalación como resultado de la "sincronización" defectuosa. Un problema adicional con respecto a estas operaciones de levantamiento es la incertidumbre que reina con respecto a la distribución de los pesos en la cubierta de una plataforma. En tiempos anteriores, no hubo documentación y control adecuado del proceso de construcción, ni hubo modificaciones subsiguientes a las plataformas completamente documentadas. Esto puede conducir a ignorancia del centro de gravedad de la cubierta de la plataforma, con el resultado que un deslastre controlado de las estructuras de flotación no se puede preparar a fin de tomar este factor en cuenta. Las consecuencias pueden ser levantamiento inclinado o en el peor caso, fallan realizado el levantamiento. En vista de esto, es un objeto de la invención proporcionar un sistema que tenga potencia sustancial de levantamiento e inherente compensación del esfuerzo de levantamiento, donde el sistema puede controlar las fuerzas transferidas al objeto de levantamiento durante la operación completa de levantamiento, y se puede lograr un levantamiento a una altura segura dentro de un periodo de ola, con el resultado que el sistema es adecuado para levantar cargas extremadamente pesadas en tanto que es confiable en la operación. Un segundo objeto de la invención es proporcionar un sistema de esta clase que sea efectivo en el costo y se base en módulos, que permita de esta manera que varios dispositivos de levantamiento se conecten conjuntamente conforme se requiera.
A fin de lograr los objetos mencionados con anterioridad, se proporciona un sistema del tipo mencionado en la introducción que de acuerdo a la invención se caracteriza en que cada dispositivo de levantamiento comprende una unidad de brazo de palanca son un primero y un segundo brazo que sobresalen en direcciones opuestas desde un punto de montaje común, el primer brazo que tiene un punto de levantamiento en su extremo libre para el acoplamiento con la carga, al menos un primer recipiente que está conectado al primer brazo en un punto cercano al punto de levantamiento, y que se arregla para recibir y descargar un medio fluible y que se sumerge en el volumen de agua, y al menos un segundo recipiente que se suspende en el extremo libre del segundo brazo, el interior del recipiente que se conecta vía un dispositivo de tubería, y un dispositivo se proporciona para la transferencia rápida del medio en el primer recipiente vía el dispositivo de tubería al segundo recipiente. El sistema de acuerdo a la invención es efectivo en el costo puesto que se basa en el uso de estructuras de flotación en la forma de barcazas existentes u otros barcos adecuados que se pueden alquilar. Los dispositivos de levantamiento se prefabricarán y serán modulares, permitiendo de esta manera que el sistema se transforme directamente al sitio donde se tenga que realizar la operación de levantamiento. Un sistema típico para levantar una plataforma comprenderá dos barcazas en una configuración de catamarán, con dos o más dispositivos de levantamiento localizados en cada barcaza. Será conveniente proporcionar un sistema auxiliar hidráulico con cilindros hidráulicos que se conecten entre las unidades de brazo de palanca, respectivas y la estructura de flotación, a fin de asegurar que los brazos de palanca interactuantes se levanten en paralelo y uniformemente de esta manera se permita que se lleve a cabo el levantamiento de una manera controlada. Al combinar una estructura de flotación con una capacidad de carga sustancial con uno o más recipientes parcialmente sumergidos de la manera indicada, la ventaja tanto de estabilidad como del poder de levantamiento se obtiene, proporcionando de esta manera un movimiento mínimo en el agua y máxima potencia del levantamiento. Al transferir la fuerza de la manera indicada por medio de la transferencia de peso de los recipientes parcialmente sumergidos en un extremo de la unidad de brazo de palanca, se obtiene una compensación del esfuerzo de levantamiento, pasiva y particularmente una compensación progresiva del esfuerzo de levantamiento conforme se sumergen de forma creciente los recipientes. La invención se describirá ahora en gran detalle con relación a una modalidad con referencia a los dibujos, en los cuales: la figura 1 es una vista lateral esquemática de un sistema de acuerdo a la invención, las figuras 2 y 3 son una vista lateral y una vista superior respectivamente de una modalidad del sistema de acuerdo a la invención, y la figura 4 es una vista en perspectiva del sistema en las Figuras 2 - 3, donde el dispositivo de levantamiento se ha puesto en posición junto a una parte de una plataforma que tiene que ser levantada por medio del sistema . En los dibujos, partes y elementos correspondientes en las diferentes figuras se indican por números de referencia idénticos. La vista esquemática en la Figura 1 ilustra un sistema de acuerdo a la invención donde se monta un dispositivo 1 de levantamiento en una estructura de flotación en la forma de una barcaza 2 que flota en la superficie 3 de un volumen de agua 4. El dispositivo de levantamiento comprende una unidad 5 de brazo de palanca con un primer brazo 6 y un segundo brazo 7 que sobresalen en direcciones opuestas desde un punto de montaje común 8 en una estructura de soporte 9 que se localiza ventajosamente en el centro de la cubierta 10 de la barcaza 2, de manera preferente con el eje de rotación del punto de montaje 8 localizado en el plano vertical a través de la línea central longitudinal de la barcaza. El sistema transportará de este modo la carga hacia abajo en el centro de la barcaza o en general en el centro de la estructura de flotación empleada, sin provocar ningún movimiento de rodamiento en la estructura de flotación. El primer brazo 6 se proporcionar en su extremo libre con un punto 11 de levantamiento para acoplarse con un punto de levantamiento correspondiente complementario en la estructura que tiene que ser levantada. El dispositivo comprende adicionalmente un primer recipiente o tanque 12 que se conecta vía una parte 13 de transmisión de carga con el primer brazo 6 en el punto 14 cerca del punto 11 de levantamiento en el extremo libre del brazo, o posiblemente que coincida más o menos con el punto de levantamiento. El recipiente 12 tiene un volumen interno para recibir una cantidad deseada de un medio fluido tal como agua, o posiblemente un lodo adecuado. El recipiente se proporciona con un dispositivo 15 de entrada superior para el suministro del medio. Como se ilustra, el recipiente se sumerge parcialmente en el volumen de agua 4 , con el resultado que se ve influenciado por una flotación correspondiente. El recipiente se mueve verticalmente a lo largo del lado exterior adyacente de la barcaza 2. Para el control del movimiento del recipiente, entre el recipiente y el lado exterior de la barcaza se monta un dispositivo guía que se muestra en la forma de rieles guía 16, 17 y rodillos intermedios 18. El recipiente 12 se puede diseñar de manera ventajosa con una porción superior con sección transversal reducida, con el resultado que en su estado sumergido tiene un área de línea de agua relativamente poca en la zona de ola. Esto llegará a incrementar la estabilidad de movimiento en el agua de una manera similar a un objeto parcialmente sumergido (semi-sub) . El dispositivo comprende adicionalmente un segundo recipiente o tanque 19 que se suspende en un punto de suspensión 20 en el extremo libre del segundo brazo 7. El interior del segundo recipiente 19 se conecta al interior del primer recipiente 12 vía un dispositivo 21 de tubería para la transferencia del medio en el primer recipiente 12 al segundo recipiente 19, o viceversa. El sistema demando transferencia rápida del medio o volumen líquido relacionado y esto se puede lograr ventajosamente por medio del comprimido, u otro gas de presión adecuada. Para este propósito, el recipiente 12 se conecta en su extremo superior con una unidad 22 compresora, con tanques de almacenamiento asociados para presurizar el interior del recipiente con aire comprimido (o gas de presión) . La unidad compresora debe tener suficiente capacidad para asegurar la transferencia del volumen del medio relacionado (por ejemplo aproximadamente 400 toneladas) en el transcurso de unos pocos segundos. Si el medio empleado es agua, el volumen de agua, que se transfiere al segundo recipiente 19 durante una operación de levantamiento, se drena el recipiente vía una salida 23 adecuada. En lugar de un sistema compresor, se puede emplear un sistema de bombeo adecuado. Como se ilustra en la Figura 1, se conecta una unidad 24 de cilindro hidráulico/pistón entre la cubierta 10 de la barcaza 2 y el segundo brazo 7 de la unidad de brazo de palanca. La unidad 24 representa un sistema auxiliar que se puede aplicar particularmente cuando se arreglan varios dispositivos de levantamiento uno junto al otro en la barcaza, trabajando en paralelo. Por medio de la activación adecuada de las unidades relacionadas 24 durante una operación de levantamiento, se puede lograr una fuerza adicional correspondiente dirigida hacia abajo en el segundo brazo 7, y una fuerza de levantamiento adicional correspondiente en la porción de levantamiento 11. Esto puede ser necesario en el caso de distribución desigual de peso de la carga que tiene que ser levantada a fin de lograr movimiento de levantamiento paralelo y un levantamiento controlado. El sistema 24 auxiliar hidráulico también se puede arreglar para determinar el ángulo de giro de los brazos de palanca, y de este modo de altura de levantamiento adecuada para el punto de levantamiento 11 durante la realización de una operación de levantamiento. Como una alternativa, el sistema auxiliar se puede conectar entre el primer brazo 6 y la cubierta 10 de la barcaza a fin de ejercer una fuerza adicional deseada en el brazo. Cuando se lleva a cabo una operación de levantamiento con el presente sistema, la barcaza 2 se coloca de una manera tal que el punto 11 de levantamiento permanece localizado bajo el punto de levantamiento correspondiente en la carga que tiene que ser levantada. Para empezar con, el recipiente 12 • se rellenará con un medio adecuado con un peso que corresponde al volumen de agua en el agua 3 que se desplaza por el recipiente en la posición sumergida, con el resultado que la unidad 5 de brazo de palanca está en equilibrio. Cuando la barcaza está en la posición correcta, al menos una parte del medio, por ejemplo agua, en el recipiente 12 se transfiere rápidamente a los recipientes 19 en el segundo extremo de la unidad de brazo de palanca. Si un volumen de agua de por ejemplo 400 toneladas se transfiere, esto dará por resultado una fuerza correspondiente dirigida hacia arriba en el punto 11 de levantamiento, asumiendo una relación de brazo de palanca de 1:1. Puesto que el recipiente 12 se sumergirá aun esencialmente como antes, a pesar del movimiento de levantamiento logrado, la fuerza de flotación viene además de la fuerza de levantamiento de 400 toneladas, dando de esta manera una fuerza de levantamiento total de 800 toneladas. Al emplear una elección adecuada de la relación de brazo de palanca diferente de uno, se puede obtener un incremento correspondiente en la fuerza de levantamiento. Esto se puede lograr por medio de una extensión adecuada del segundo brazo 7, es decir, sin una reducción en la longitud del primer brazo 6 y de este modo se logra como antes la misma altura del levantamiento. A causa del movimiento rotacional del brazo de palanca alrededor del eje de rotación 8, el punto de levantamiento 11 en el extremo del brazo 6 se moverá a lo largo de una ruta circular alrededor del eje de rotación. Aunque esto comprende un circulo con un radio relativamente grande de aproximadamente 20 - 30 m, puede ser necesario compensar la desviación pequeña del movimiento vertical del punto 11 de levantamiento. Esto se puede lograr de varias maneras, por ejemplo, por medio de suficiente tolerancia en el acoplamiento entre el punto del levantamiento y el punto de levantamiento complementario en la carga que tiene que ser levantada. El punto de levantamiento 11 se puede proporcionar con movimiento limitado (longitudinal o girable) en el brazo 6. Una modalidad del sistema de acuerdo a la invención, como se puede construir en la práctica, se ilustran en las figuras 2-4. Como se ilustra en las Figuras, en esta modalidad, la unidad 5 de brazo de palanca se compone de una construcción de armadura que se extiende sustancialmente fuera de la barcaza 2 en cada lado de la misma, con los brazos 6, 7 de la unidad de brazo de palanca que se extienden a través de la dirección longitudinal de la barcaza. En esta modalidad, se proporciona un grupo de tres primeros recipientes 12, recipientes que se unen a un armazón 25 de soporte que se conecta a la parte 13 de transmisión de carga. Un armazón 26 guía se une al lado exterior adyacente de la barcaza 2 y se conecta a elementos guía adecuados, por ejemplo, rodillos (no ilustrados en más detalle) que se acoplan con rieles guía verticales, respectivos 27 que se unen a y se extienden a lo largo de recipientes respectivos 12, para permitir el movimiento vertical necesario de los recipientes. Aquí, el segundo recipiente 19 está en la forma de un tanque cuadrado, grande cuyo movimiento vertical se controla por un dispositivo guía de una manera similar a los recipientes 12. El dispositivo guía consiste aquí de un armazón 28 que se une al lado exterior adyacente de la barcaza 2, y que se une a los rieles guía verticales 29 para el control de los elementos guía adecuados 30 para el movimiento vertical del tanque 19. Como se ilustra en las figuras 2 y 4, el dispositivo 21 de tubería entre los recipientes 12 y el tanque 19 se proporciona con una porción flexible 31, con una vista al movimiento vertical de los recipientes 12. Con respecto a las dimensiones de las barcazas que son adecuadas para el uso en el sistema de acuerdo a la invención, estas tienen normalmente una longitud de 97 metros, un ancho de 27 metros y una altura de 6 metros. Aunque en la modalidad ilustrada del sistema se emplea una barcaza, en otros casos puede ser apropiado usar otro tipo de barco, un aparejo, o posiblemente una estructura semisumergible . Una configuración típica del sistema de acuerdo a la invención puede comprender dos dispositivos de levantamiento 1 que se arreglan lado a lado en una barcaza 2 que se coloca de manera adecuada en un lado de la sección 32 de plataforma que tiene que ser levantada por medio del sistema, como se indica en la figura 4. Una barcaza adicional, que no se ilustre en la figura 4, se localiza de una manera similar en el lado opuesto de la sección 26 de plataforma y se proporcionará con dos dispositivos de levantamiento 1 que se arregla de una manera similar lado a lado en la barcaza. La operación de levantamiento relacionada se realizará de una manera similar a aquella descrita anteriormente, los puntos de levantamiento de los dispositivos de levantamiento que se conectan a puntos de levantamiento correspondientes (no mostrados) en las esquinas de la plataforma. Se pueden proporcionar sistemas auxiliares hidráulicos similares al sistema 24 auxiliar mencionado con anterioridad, y se activará como se requiera, por ejemplo en el caso de que la sección de plataforma deba tener una distribución de peso desigual y de este modo un peso diferente en las áreas de esquina. Como se contemplará de la descripción anterior, el sistema de acuerdo a la invención tiene varias características únicas y ventajosas. Estas se pueden resumir como sigue: El sistema no transfiere cargas más grandes que aquellas permitidas, (dependiendo del volumen de líquido en el primero y segundo recipientes, y la flotación de los recipientes sumergidos) al objeto que se tiene que levantar. Esto aplica desde el primer contacto hasta que se termina el levantamiento. El sistema es autorregulador puesto que el objeto de levantamiento se sujeta por un brazo de palanca que se balanceará en todo momento. Si la estructura de flotación experimenta un movimiento dirigido hacia arriba como resultado de la influencia de la ola, el brazo de palanca en el punto de aplicación dará la manera en tanto que aun es capaz de transferir fuerzas que corresponden a la relación de peso/flotación entre el primero y segundo recipientes . Se logra compensación del esfuerzo de levantamiento como resultado de lo anterior, y como resultado de los recipientes parcialmente sumergidos. Se puede llevar a cabo un levantamiento a una altura segura en el transcurso de un periodo de ola. (Una altura asegura se determinará por la relación entre la velocidad de levantamiento y el periodo de ola, evitando de esta manera conflicto entre el objeto de levantamiento y la base de soporte después de que se • inicie el levantamiento) . La razón de que el sistema sea capaz de lograr esto es el efecto dual obtenido al mover el líquido entre los recipientes y el hecho que el recipiente o recipientes que contienen inicialmente el líquido se sumergen parcialmente en agua y que por medio de gas o bombas se mueve un volumen suficiente de líquido dentro de un periodo dado de tiempo. El sistema toma en cuenta el hecho que el objeto de levantamiento no tiene necesariamente su centro de gravedad en el centro y por lo tanto existe un riesgo de inclinación durante el levantamiento. Esto resulta del hecho que por medio del volumen del líquido en los recipientes, se puede determinar la fuerza por lo cual los brazos deban sujetar los puntos de levantamiento en el objeto de levantamiento, a fin de mantener el objeto de levantamiento en una posición horizontal. El sistema será capaz adicionalmente de mantener el objeto de levantamiento en una posición aproximadamente horizontal a través del efecto de una ola que tiene influencia en la estructura de flotación. Esto es debido al hecho que en todo momento se mantendrá un equilibrio de las fuerzas que tienen influencia en los brazos de palanca de las fuerzas de ola, y las fuerzas que tienen influencia en los brazos del objeto levantado a través de los brazos de palanca . El control de la transferencia de líquido entre los recipientes en los varios brazos de palanca se puede regular por celdas de carga colocadas en puntos estratégicos entre el objeto que tiene que ser levantado y la base lejos de la cual tiene que ser levantado el objeto, proporcionando de esta manera una medida continua de las fuerzas aplicadas al objeto de levantamiento vía lo brazos y de este modo también controlar el levantamiento del objeto en una posición horizontal.