PT2282968E - Dispositivo para fornecer informações sobre o posicionamento de um acoplamento móvel de um sistema de carregamento marinho - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

Dispositivo para fornecer informações sobre o posicionamento de um acoplamento móvel de um sistema de carregamento marinho A presente invenção refere-se genericamente a sistemas de carga e/ou de descarga de fluidos para navios, comummente referidos como sistemas de carregamento marinho. Estes sistemas são utilizados para transferir um produto fluido entre um navio e um cais, ou entre dois navios, tais como são conhecidos, por exemplo, a partir do documento GB 2008287.

Por produto fluido entende-se um produto liquido ou gasoso.

Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um dispositivo para o fornecimento de informações sobre o posicionamento de um acoplamento e para o fornecimento de alarme, para o movimento de uma tal sistema de carga e/ou de descarga.

Geralmente, os sistemas de carregamento marinho têm uma extremidade de linha de transferência de fluido que é fixa a uma base e ligada a um tanque do fluido a ser transferido, e uma extremidade de linha oposta que é móvel e equipada com um acoplamento adaptado para ligação a uma conduta alvo, ela próprio ligado a um depósito de fluido. O movimento do acoplamento móvel é controlado pelos actuadores, eles próprios controlados por um dispositivo de controlo destinado a um operador.

Quando o acoplamento é deslocado para demasiado longe da base, existe o risco de danos no sistema, em particular por ruptura ou interferência. Quando o acoplamento é deslocado para demasiado longe da base durante a extensão existe o risco de 1 ruptura do sistema. Quando o acoplamento é rodado relativamente à base, em especial quando vários sistemas de carregamento estão dispostos em paralelo num cais, existe um risco de colisão com os sistemas de carregamento vizinhos: é utilizado o termo dano por interferência. Além disso, existe também o risco de ruptura durante a rotação.

Para evitar danos ou rupturas do sistema de carregamento marítimo são proporcionados dispositivos de alarme em determinados tipos de dispositivos de carregamento.

Em termos gerais, a presente invenção visa melhorar esses dispositivos de alarme para dispositivos de carregamento de fluidos para navios. São conhecidas duas famílias de sistemas de carregamento de fluidos para navios que se distinguem pela sua estrutura: sistemas de transferência através de tubos rígidos e sistemas de transferência por meio de tubos flexíveis.

Na família de sistemas de transferência por meio de tubagem rígida, podem distinguir-se os de braço de carregamento e sistemas de pantógrafo. 0 braço de carregamento é um arranjo de tubagem articulado, que tem uma base, ligada ao tanque de fluido, na qual está montado um primeiro tubo, designado tubo interior, através de uma parte de tubo com uma curva a 90° que permite a rotação de uma das suas extremidades em torno de um eixo vertical, e a outra extremidade em torno de um eixo horizontal. Na extremidade oposta do tubo interior, um segundo tubo, designado tubo exterior, está montado de modo rotativo em torno de um eixo horizontal. Um acoplamento é montado na extremidade do tubo exterior. Cada uma das três rotações é controlada por um macaco ou por um motor hidráulico. 2

No caso dos braços de carga, a utilização de detectores de proximidade é conhecida para desencadear alarmes. Estes detectores de proximidade são colocados na base para os alarmes referentes à rotação do tubo interior em relação à base, e no tubo interior e exterior para desencadear alarmes durante a extensão do braço de carga. Na prática, o funcionamento destes detectores de proximidade é simples: uma carne, montada num elemento do braço de carga, passa em frente de um detector de proximidade correspondente, ele próprio ligado a um outro elemento do braço de carga, gue desencadeia uma ou mais alarmes. De acordo com o posicionamento dos sensores, o alarme é activado, por exemplo, quando o sistema está muito estendido ou tem um ângulo demasiado elevado em relação à base.

Este tipo de detector só dá informações de tipo on-off, isto é, que os alarmes são accionados quando o operador faz com que o braço de carga deixe uma zona pré-definida, chamada zona de trabalho. Por outras palavras, o operador só é informado por um alarme quando sai da zona de trabalho, mas não tem nenhuma informação quando está a trabalhar no interior da referida zona, ou perto do limite da zona de trabalho.

Um outro sistema conhecido para um braço de carga compreende sensores de ângulo dispostos em diferentes elementos móveis do braço de carga. Isto torna possível saber em qualquer momento os ângulos relativos de cada um dos elementos do braço de carga em relação a um elemento vizinho ou em relação à vertical, usando sensores de pêndulo, e para determinar assim a posição relativa do acoplamento à base, e para daí deduzir se é necessário activar um alarme ou não.

Estes dispositivos de alarme permitem que um alarme seja desencadeado com maior ou menor grau de alerta, e ainda, em certos casos, permitem o disparo de uma sequência de 3 emergência. Além disso, estes dispositivos permitem que os alarmes ou sequências de emergência sejam disparados em antecipação, quando o braço de carga se aproxima do limite da zona de trabalho a uma velocidade superior a uma velocidade pré-determinada.

Os sistemas de pantógrafo, tal como os braços de carga, têm uma base ligada a um tanque. Uma grua está montado de forma rotativa nessa base. A grua tem uma lança que suporta um tubo para o fluido. Na extremidade da lança está montado um pantógrafo composto por tubos articulados para o fluido, e que permite que o acoplamento que está montado na extremidade livre do pantógrafo seja deslocado. A inclinação do pantógrafo é controlado pela rotação na extremidade da lança. 0 movimento do pantógrafo é controlado por motores hidráulicos e por um macaco para a rotação na base.

No caso de sistemas de pantógrafo, o uso de sistemas activados por sensores de proximidade é conhecido para a rotação em relação à base e por fios ou um sensor incremental para o comprimento ao longo da lança e o comprimento desdobrado do pantógrafo.

Em geral, os dispositivos de alarme para sistemas de carregamento com tubagem rígida têm outras desvantagens. 0 sistema de carregamento deve ter obrigatoriamente uma estrutura com uma cinemática precisa conhecidos com antecedência para poder aí localizar criteriosamente os sensores de ângulo e de posição e/ou sensores de sobre-elongação. É necessário localizar os sensores entre cada elemento articulado desde a base até ao acoplamento para se obter informações sobre o posicionamento do acoplamento em relação à base. Os sensores dependem, assim, da estrutura do sistema de 4 carregamento. 0 erro acumulado desta "cadeia" de sensores tem um impacto negativo na precisão do posicionamento do acoplamento.

Por último, os sistemas de tubagem flexíveis têm geralmente uma linha na qual é transportado o produto fluido e um sistema mecânico permitindo que a linha seja manobrada. Existem vários tipos de sistemas de manobra, mas em todos os casos incluem uma grua ou de uma estrutura de manipulação que suporta o acoplamento para ligação da tubagem flexível.

Até ao momento, não existe nenhum sistema de medição de distância que permita que os alarmes sejam accionados nos sistemas com tubagem flexível.

Em termos gerais, a presente invenção refere-se ao fornecimento de uma melhoria para um dispositivo para fornecer informações sobre o posicionamento de um acoplamento de um sistema de carregamento marinho que é móvel em relação à sua base, para melhorar a precisão das informações de posicionamento e para simplificar os dispositivos conhecidos e, refere-se, além disso, à existência de um dispositivo para fornecimento de informações sobre o posicionamento de um acoplamento móvel capaz de ser adaptado a qualquer tipo de sistema de carregamento marinho não equipados com ele, qualquer que seja a sua estrutura, com tubagem rígida ou flexível.

Para este efeito, proporciona um dispositivo de acordo com a reivindicação 1.

Com vantagem, o presente invento utiliza meios que tornam possível, quer fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento directamente em relação à base, quer por captura de informações sobre o posicionamento absoluto do acoplamento, calculando então a distância relativa do acoplamento directamente em relação à base. 5

Em ambos os casos, com vantagem, as medições já não se baseiam no posicionamento relativo dos elementos do sistema de carregamento, mas no posicionamento do acoplamento directamente em relação à base. Isto permite que seja livre em relação ao tipo de estrutura mecânica que pode existir entre a base e o acoplamento (por exemplo, um braço ou um pantógrafo), e, assim, adaptar facilmente o sistema a qualquer tipo de sistema de carregamento marinho, ambos igualmente bem com os sistemas de transferência por meio de tubagem rígida, assim como com os sistemas de transferência por meio de tubagem flexível. Com o dispositivo de acordo com a invenção, a precisão das informações sobre o posicionamento do acoplamento é maior, uma vez que não existem sensores intermédios. Isso faz com que o dispositivo de acordo com a invenção mais simples e mais preciso do que os dispositivos conhecidos.

De acordo com uma característica vantajosa da invenção, o dispositivo compreende meios de cálculo adaptados para: calcular, em tempo real, as informações sobre 0 posicionamento do acoplamento em relação à base, e os meios de cálculo tendo dados que definem pelo menos uma zona de posicionamento autorizada para o acoplamento, - verificar, em tempo real, se o acoplamento está localizado no interior da zona autorizada, — emitir um alarme específico quando o acoplamento deixa a zona autorizada correspondente.

Assim, zonas autorizadas ou zonas de trabalho são definidas praticamente pelos meios de cálculo. Não é necessário fornecer sensores ou interruptores dispostos fisicamente no 6 sistema de carregamento para definir essas zonas. Eles podem ser facilmente parametrizados através dos meios de cálculo.

Isto permite aumentar-se a segurança de utilização em virtude de alarmes disparados com maior precisão. Além disso, é possível proporcionar uma pluralidade de zonas autorizadas, por exemplo, sobrepondo-se entre si, tendo diferentes graus de risco de trabalho, e correspondendo a diferentes alarmes, dependendo se o trabalho na zona em causa tem um risco maior ou menor.

Por elementos imediatamente vizinhos entende-se os elementos do sistema de carregamento marinho que são fixos ou móveis relativamente ao acoplamento ou à base, respectivamente, mas suficientemente próximos destes, independentemente da configuração geométrica do sistema de carregamento, para dar informações precisas quanto ao posicionamento relativo do acoplamento em relação à base, em especial para emitir um alarme específico quando o acoplamento deixa uma zona autorizada que tenha sido parametrizada.

De acordo com uma característica vantajosa da invenção, os meios de cálculo são adaptados para calcular, em tempo real, a velocidade do movimento do acoplamento e para desencadear um alarme, em antecipação, quando o acoplamento se aproxima do limite da zona autorizada correspondente a uma velocidade superior a uma velocidade pré-determinada (isto é, demasiado rápida).

De forma vantajosa, isto permite aumentar a segurança de utilização em virtude de alarmes desencadeados em antecipação quando o movimento do acoplamento é demasiado rápido em direcção a um limite da zona autorizada.

De acordo com características vantajosas, que podem ser combinadas: 7 os meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento da base incluem um dispositivo de um sistema de posicionamento global, em particular do tipo GPS, permitindo dar informações sobre o posicionamento absoluto da base, os meios de cálculo sendo adaptados para calcular, com base nas informações sobre o posicionamento absoluto da acoplamento e da base, o posicionamento relativo do acoplamento em relação à base; os dispositivos de posicionamento global, em particular do tipo GPS são dispositivos concebidos para comunicar entre si, de modo a fornecer informações directamente sobre a posição relativa do acoplamento em relação à base aos meios de cálculo um dos meios para fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento ou da base inclui um dispositivo óptico, adaptado para cooperar com a base ou com o acoplamento respectivamente ou um alvo que está fixo em relação à base, ou em relação ao acoplamento, respectivamente, emitindo um feixe luminoso, tal como um feixe laser, para a base ou para o acoplamento ou para um alvo que está fixo em relação à base ou ao acoplamento, respectivamente, e para detectar o feixe reflectido e para medir o tempo de percurso do feixe para dai deduzir informações sobre o posicionamento relativo do acoplamento directamente em relação à base; um dos meios para fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento ou da base é uma câmara óptica, adaptada para fornecer, aos meios de cálculo, uma imagem da base ou do acoplamento, respectivamente, ou de um alvo que está fixo em relação à base ou ao acoplamento, 8 respectivamente, os meios de cálculo estando adaptados para processar a imagem fornecida pela câmara para calcular o posicionamento relativo do acoplamento em relação à base; o dito pelo menos um meio para fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento ou da base inclui pelo menos um fio sob tensão usando um carreto entre o acoplamento e a base e pelo menos um sensor de ângulo (74) e/ou pelo menos um sensor de comprimento (73) de fio desenrolado no carreto, escolhido de modo a fornecer aos meios de cálculo os dados que permitem calcular o posicionamento do acoplamento em relação à base.

Quando o sistema de carregamento compreende diversas linhas, das suas bases estão dispostos em paralelo na mesma cais e os acoplamentos correspondentes estão ligados a condutas alvo dispostas em paralelo no mesmo navio. Neste caso, as distâncias entre os acoplamentos já não variam, uma vez que estão ligados a condutas alvo ligadas ao mesmo navio. É então é útil verificar, umas em relação às outras, as possíveis variações na distância entre os acoplamentos para verificar a consistência das informações prestadas pelos diversos meios para fornecer informações sobre o posicionamento dos acoplamentos e o bom funcionamento desses meios.

De forma vantajosa, para o efeito, a presente invenção proporciona um dispositivo que compreende meios de cálculo que são adaptados, quando o sistema de carregamento compreende diversas linhas, as suas bases estando dispostas no mesmo cais e o acoplamento correspondente estando ligado a condutas alvo dispostas no mesmo navio, a 9 calcular, com base nas informações sobre o posicionamento dos acoplamentos, as distâncias entre os acoplamentos imediatamente após a ligação do conjunto de acoplamentos às condutas alvo correspondentes, guardar as ditas distâncias como distâncias de referência, calcular, em tempo real, as distâncias entre os acoplamentos, com base na informações sobre o posicionamento dos acoplamentos, comparar, em tempo real, as distâncias calculadas com as distâncias de referência, emitir um alarme quando as distâncias calculadas variam em relação às distâncias de referência para além de um valor limite pré-definido.

Uma tal comparação permite identificar um meio para o fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento com defeito.

De acordo com um outro aspecto, a invenção proporciona um método para meios de cálculo de um dispositivo tal como está descrito acima compreendendo os seguintes passos de cálculo: calcular, em tempo real, as informações sobre o posicionamento do acoplamento em relaçao à base, e os meios de cálculo tendo dados que definem pelo menos uma zona de posicionamento autorizada para o acoplamento, verificar, em tempo real, se o acoplamento está localizado dentro da zona autorizada, emitir um alarme especifico quando o acoplamento deixa a zona autorizado correspondente. 10

De acordo com um outro aspecto, a invenção proporciona um calculador para um dispositivo tal como está descrito acima, que está adaptado para: - calcular, em tempo real, as informações sobre o posicionamento do acoplamento em relação à base, e os meios de cálculo tendo dados que definem pelo menos uma zona de posicionamento autorizada para o acoplamento, - verificar, em tempo real, se o acoplamento está localizado no interior da zona autorizada, - emitir um alarme especifico quando o acoplamento deixa a zona autorizada correspondente. A explicação da invenção prosseguirá agora com a descrição pormenorizada de uma forma de realização, dada abaixo a titulo de exemplo não limitativo, com referência aos desenhos anexos. Nos desenhos: - a figura 1 é uma vista esquemática, em perspectiva, de um braço de carregamento equipado com um dispositivo de acordo com a invenção, - a figura 2 é um diagrama sinóptico da operação do braço de acordo com a figura 1, - a figura 3 é um diagrama de função para representar o princípio geral de funcionamento do dispositivo de controlo de acordo com as figuras 1 e 2, - a figura 4 é uma vista esquemática em perspectiva de uma outra forma de realização de um braço de carregamento equipado com um dispositivo de acordo com a invenção. 11 A Figura 1 é uma representação muito esquemática de um braço de carga 2 equipado com um dispositivo de controlo 1 de acordo com a invenção. A representação do braço de carga é aqui muito simplificada, e deve ser lembrado, neste contexto, que o dispositivo para o fornecimento de informações sobre o posicionamento de acordo com a invenção pode adaptar-se a qualquer tipo de sistema de carregamento marinho, em particular aos sistemas de carregamento descritos acima. 0 braço de carga da figura 1 tem uma base 21, ligada a um tanque de fluido que está localizado abaixo da superfície 22 na qual a base está fixa, e que pode ser, por exemplo, um cais ou um convés de um navio. No vértice da base existe, articulado de forma rotativa, um tubo curvo 23, no qual se articula, por sua vez, um primeiro tubo denominado tubo interior 24, que está articulado na sua extremidade oposta com um segundo tubo, referido como tubo exterior 25. A extremidade do tubo exterior suporta um acoplamento 26 adaptado para ser ligado a uma conduta alvo (não ilustrada) .

Na forma de realização representada, de uma maneira conhecida per se, o acoplamento tem três graus de liberdade em rotação em relação à extremidade do tubo exterior. Na presente forma de realização, estas três rotações são livres, de tal modo que um operador pode ajustar livremente o ângulo do acoplamento durante a fase final da aproximação para a ligação do acoplamento ao tubo alvo.

Numa forma de realização alternativa, não representada, uma ou mais destas rotações são controlados através de actuadores e ligadas a uma interface de comando para permitir que o operador controle directamente as rotações na aproximação final do acoplamento. 12

De uma maneira conhecida per se, o acoplamento na presente forma de realização compreende garras de travamento 31 que são fechadas por um actuador 30, representado muito esquematicamente, para segurar o acoplamento 26 em torno da conduta alvo, logo que estejam ligados.

Geralmente, este tipo de braço de carga é conhecido per se, e não será descritos em mais detalhe aqui. Será ainda recordado que o dispositivo de acordo com a invenção adapta-se a todos os sistemas de carregamento marinhos, e que a adaptação do dispositivo de controlo de acordo com a invenção a qualquer outro tipo de sistema de carregamento, em particular um dos sistemas acima descritos, está dentro da capacidade da pessoa perita na arte.

No dispositivo de acordo com a invenção, tal como está representado esquematicamente na Figura 1, os actuadores 27, 28, 29 são proporcionados em cada uma das três articulações do braço de carga (simbolizadas pelas setas duplas A, B, C) . Mais especificamente, um primeiro actuador 27 é proporcionado entre o vértice da base 21 e o tubo dobrado 23, para pivotar o último horizontalmente em relação à base, um segundo actuador 28 é proporcionado entre a extremidade do tubo dobrado 23 e o tubo interior 24 de modo a pivotar o tubo interior na vertical, e um terceiro actuador 29 é proporcionado entre o tubo interior 24 e o tubo exterior 25 para fazer com que esta pivote na vertical.

Os três actuadores 27, 28, 29 são macacos hidráulicos aqui representados muito esquematicamente na Figura 1. Numa variante não ilustrada, um ou mais dos macacos hidráulicos são substituídos por motores hidráulicos. De acordo com uma outra variante não ilustrada, os actuadores são motores eléctricos ou pneumáticos. 13 A base 21 está provida com uma caixa 34 encerrando meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento da base, que é, na presente forma de realização, um dispositivo de um sistema de posicionamento global do tipo GPS, permitindo que seja dada uma posição absoluta e, mais particularmente, as coordenadas espaciais da base. 0 mesmo se aplica ao acoplamento 26, que compreende uma caixa 33 envolvendo um dispositivo de um sistema de posicionamento global do tipo GPS, permitindo que seja dada uma posição absoluta e, mais particularmente, as coordenadas espaciais da extremidade de ligação do acoplamento. Alternativamente, a caixa 33 está disposta num elemento imediatamente vizinho do acoplamento, tal como um dos tubos articulados na extremidade do braço. Na prática, os meios de cálculo estão adaptados para extrapolar a informações sobre o posicionamento do próprio acoplamento, na base dos meios de fornecimento de informações sobre o posicionamento dispostos no elemento imediatamente vizinho.

Os meios de cálculo do dispositivo de controlo estão unidos a um calculador 41 disposto num armário de controlo eléctrico 40.

Uma unidade hidráulica de potência 42 é proporcionada para fornecer aos actuadores a energia hidráulica necessária para o seu funcionamento. É controlada pelo calculador 41.

As caixas 33 e 34 são, além disso, proporcionadas respectivamente com um alvo reflector e um emissor/receptor de um feixe laser 32, adaptado para fornecer informações sobre a distância que separa a base e o acoplamento. Na prática, o tempo de percurso do feixe laser é medido para deduzir a distância. 14

Além disso, cada uma das caixas 33 e 34 são proporcionadas respectivamente com um dispositivo transmissor rádio 33A e 34A para transmitir um sinal que compreende informações sobre o posicionamento. 0 calculador está ligado a um dispositivo receptor 40A adaptado para receber os ditos sinais dos transmissores 33A e 34A. 0 dispositivo de controlo compreende ainda uma interface de comando 60 para um operador, para controlar o movimento do acoplamento de acordo com os eixos x, y, z, que podem ser vistos na Figura 1.

Como pode ser visto mais particularmente na figura 2, no diagrama sinóptico do funcionamento do dispositivo de acordo com a Figura 1, o calculador 41 está ligado ao dispositivo receptor 40A, que é um receptor rádio, adaptado para comunicar com os dispositivos transmissores rádio 33A e 34A, ligados respectivamente às caixas 33 e 34 do acoplamento e da base. As caixas fornecem assim o calculador com as informações sobre o posicionamento do acoplamento e da base, utilizando os dispositivos de um sistema de posicionamento global do tipo GPS e usando o feixe laser 32 e emissor e receptor correspondentes.

Numa forma de realização alternativa, os dispositivos de um sistema de posicionamento global do tipo GPS são dispositivos concebidos para comunicar entre si, de modo a calcular, e então fornecer, informações directamente ao calculador sobre a posição relativa do acoplamento em relação à base.

Numa forma de realização alternativa, quando a base é fixada a um cais, existe apenas um único dispositivo de um sistema de posicionamento global do tipo GPS. É posicionado no acoplamento para dar as suas coordenadas de posicionamento absoluto e são proporcionados meios de cálculo para calcular, a partir de coordenadas de posicionamento da base que está fixa 15 no espaço e a partir das coordenadas de posicionamento absoluto do acoplamento, as coordenadas de posicionamento relativo do acoplamento directamente em relação à base. Com efeito, como a base é fixa no espaço, as suas coordenadas são conhecidas, pelo que não é necessário prever um dispositivo de GPS na base. A unidade hidráulica de potência 42 fornece os actuadores com a energia hidráulica necessária para a sua operação. É controlada pelo calculador via relés de potência para controlar o arranque e a paragem da unidade hidráulica de potência. A unidade hidráulica compreende uma bomba (não representada) adaptada para bombear um fluido hidráulico para fornecer os actuadores.

Como pode ser visto mais particularmente na figura 2, a interface de comando 60 está ligada ao calculador 41, para permitir que um operador controle o movimento do acoplamento de acordo com os eixos x e y através de uma alavanca 63, e de acordo com a eixo z através de uma alavanca 64, os eixos estando esquematicamente representados na Figura 1. O calculador envia as correspondentes instruções aos actuadores 27, 28, 29, que controlam os movimentos do braço de carga 2. Na forma de realização representada, os actuadores são actuadores proporcionais, e as alavancas 63 e 64 são alavancas de controlo proporcionais. O calculador está adaptado para calcular instruções para cada um dos actuadores, de tal forma que um comando proporcional de acordo com um dos eixos, através de uma das alavancas, resulta num movimento proporcional do acoplamento ao longo do eixo correspondente. A interface de comando compreende ainda um indicador de alarme visual 61 e uma sirene de alarme 62. O indicador visual de 61 e a sirene 62 são desencadeados quando o acoplamento deixa uma zona autorizada parametrizado no calculador 41. 16

Como pode ser visto mais particularmente na figura 3, as coordenadas das zonas autorizadas para o acoplamento são parametrizadas no calculador 41. De acordo com as coordenadas fornecidas pelas caixas 33 e 34, o calculador calcula as coordenadas espaciais relativas do acoplamento em relação à base, e então compara estas coordenadas com as coordenadas das zonas autorizadas para o acoplamento. Quando o acoplamento se situa numa zona autorizada, o calculador faz um ciclo para o cálculo das coordenadas espaciais relativas do acoplamento em relação à base, em tempo real de acordo com as coordenadas que lhe foram fornecidos pelas caixas 33 e 34, que foram capazes de determinar, entretanto, um movimento do acoplamento.

Quando o calculador determina que o acoplamento não está numa zona autorizada, acciona o indicador de alarme visual e a sirene de alarme.

Por outras palavras, o calculador calcula, em tempo real, informações sobre o posicionamento do acoplamento em relação à base de acordo com os movimentos do acoplamento e as informações fornecidas pelos meios para fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento, e o calculador é parametrizado com dados que definem pelo menos uma zona de posicionamento autorizada para o acoplamento e adaptado para verificar, em tempo real, se o acoplamento se situa na zona autorizada, e para activar um alarme quando adequado. Com vantagem, o facto de proporcionar as referidas zonas autorizadas ou zonas de trabalho faz com que seja possível, evitar risco de danos no sistema, em particular por ruptura ou interferência, quando o acoplamento é demasiadamente afastado da base durante a extensão ou rotação. A utilização do feixe de laser 32 permite obter-se informações muito precisas sobre a distância entre a base e o 17 acoplamento. Esta informações é tomada em consideração pelo calculador em correlação com as coordenadas GPS do acoplamento para calcular as coordenadas relativas do acoplamento em relação à base, com maior precisão. A este respeito, é de recordar que o dispositivo de acordo com a invenção opera com um único tipo de meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento, por exemplo através de GPS. Na variante aqui apresentada, a utilização de dois tipos de meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento, através da combinação de GPS e laser, permite que as características das duas diferentes tecnologias sejam usadas com vantagem para se obter informações mais precisas e mais fiáveis sobre o posicionamento.

Quando a informações da distância proporcionada pelo uso do feixe laser se desvia relativamente à informações sobre a distância calculada com base nas coordenadas GPS além de um certo limite que é pré-definido e parametrizada no calculador, este último informa o seu operador, emitindo um alarme correspondente, por exemplo de um alarme luminoso ou sonoro. Esta disposição melhora a confiabilidade do dispositivo.

De preferência, o laser é do tipo rastreador, isto é, capaz de seguir o seu alvo, por exemplo, o acoplamento, e fornecer directamente ao calculador a distância entre ele próprio e o seu alvo de acordo com os três eixos x, y, e z. 0 feixe laser e a operação correspondente, tal como descrito acima, foi omitido na Figura 3, no interesse da clareza.

De acordo com uma forma de realização não representada, duas zonas autorizadas sobrepostas entre si são parametrizadas no calculador. A primeira zona não apresenta qualquer perigo especial para o acoplamento e a segunda zona autorizada 18 apresenta um nível de perigo relativamente baixo. Logo que esta segunda zona tenha sido abandonada, o grau de perigo torna-se mais elevado. Quando o acoplamento entra na segunda zona, o indicador e a sirene são accionados de forma intermitente, para avisar o utilizador de que está a deixar a zona livre de risco para uma zona de risco moderado. Quando o acoplamento deixa esta segunda zona, o indicador e a sirene são disparados continuamente para indicar ao operador que o grau de perigo é elevado.

De forma vantajosa, de acordo com uma forma de realização que não está ilustrada, o calculador está configurado para inibir as instruções de controlo de movimento dos actuadores, cuja consequência que seria fazer com que o acoplamento deixasse uma zona autorizada. Assim, mesmo que o operador dê uma tal instrução de controlo, o acoplamento não abandonará a zona autorizada.

De forma vantajosa, de acordo com uma forma de realização não representada, o calculador é programável de modo a definir as zonas de trabalho e/ou zonas proibidas que podem ser parametrizadas pelo operador de acordo com cada operação de carga ou descarga de produtos fluidos. Isto permite, por exemplo, adaptar o procedimento de ligação automática a diferentes tipos de navios, que podem ter diferentes zonas de possíveis colisões.

De acordo com uma forma de realização não representada, o calculador está adaptado para calcular, em tempo real, a velocidade do movimento do acoplamento e para desencadear um alarme, em antecipação, quando o acoplamento se aproxima demasiado rapidamente do limite da zona autorizada correspondente. As velocidades e as distâncias em relação ao 19 limite de uma zona autorizada correspondente são parametrizadas no calculador.

Numa forma de realização que não está representada, vários sistemas de carregamento marinhos estão ligadas ao mesmo calculador 40, e um selector é proporcionado na interface de comando para controlar selectivamente a ligação de um ou outro dos sistemas de carregamento ligados ao calculador. Zonas de trabalho correspondentes ao sistema de carregamento vizinho são programadas de modo a evitar colisões entre os diferentes sistemas de carregamento. A Figura 4 é uma vista esquemática em perspectiva de uma outra forma de realização de um braço de carregamento equipado com um dispositivo para o fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento de acordo com a invenção, em que os meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento é um fio sob tensão entre a base e o acoplamento.

Numa das suas extremidades, o cabo 75 compreende meios para fixação ao acoplamento. A outra extremidade do fio está ligado ao tambor de um carreto 72, ele próprio montada na base. O carreto compreende um sensor incremental 73 permitindo determinar o comprimento do fio desenrolado, esta informações sendo enviada para o calculador que deduz dai a distância entre o acoplamento e a base.

Além disso, um sensor de ângulo 74 do fio é fornecido para o fio 75, para determinar uma inclinação do fio em relação a pelo menos dois ângulos de referência. O sensor de ângulo é proporcionado com um dispositivo transmissor 74A para comunicar com o dispositivo receptor 40A ligado ao calculador 41. O sensor incremental 73 está ligada por uma ligação de fio ao calculador 41. 20

Deste modo, é possível determinar o posicionamento relativo do acoplamento em relação à conduta alvo com base nos dois ângulos de referência e na distância dos fios desenrolados. 0 sensor de ângulo é, por exemplo, um sensor usando um inclinómetro ou um laser para determinar a inclinação do fio em relação aos ditos pelo menos dois ângulos de referência.

Em alternativa, o sensor de ângulo é colocado à saída da bobina 72.

Como variante, o dispositivo é provido com uma pluralidade de carretos cujos fios estão ligados em locais diferentes, de tal modo que na base apenas das informações sobre as distâncias desenroladas fornecidas pelos sensores de carretos, o calculador calcula os ângulos e a distância para o posicionamento relativo do acoplamento em relação à conduta alvo.

De acordo com uma variante que não está ilustrada, o carreto é proporcionado com um detector de quebra de fio. Um aviso correspondente é então comunicado ao operador através da interface de comando, por exemplo por meio de uma luz indicadora que indica a ruptura do cabo.

Para além das diferenças acima descritas, estrutural e funcionalmente esta forma de realização é a mesma que a forma de realização das Figuras 1 a 3, e não irá, portanto, ser descrita em mais detalhe aqui.

Geralmente, numa variante que não está representado que se aplica a todas as formas de realização descritas acima, vários braços são controladas pelo mesmo calculador. Um selector proporcionado na interface de comando permite que uma pluralidade de braços de carregamento, ligados ao próprio calculador, sejam controlados usando o mesmo princípio e com a 21 mesma interface de comando. As zonas autorizadas no calculador para cada um dos braços correspondem aos movimentos dos braços vizinhos e são, quer parametrizadas, quer redefinida em tempo real de acordo com os movimentos dos braços vizinhos.

Numa outra variante geral que não está ilustrada, a interface de comando é uma unidade de controlo remoto proporcionada com um transmissor para comunicação sem fios com um receptor ligado ao calculador no armário de controlo eléctrico. 0 transmissor e o receptor comunicam através de ondas de rádio. Como uma variante, o transmissor e o receptor comunicam através de ondas ópticas, por exemplo, ondas infravermelhas.

De acordo com uma outra forma de realização da invenção que não está representada, um braço de carregamento está equipado com um dispositivo para o fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento de acordo com a invenção, em que os meios para fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento são uma câmara montada na base.

Um alvo está disposta no acoplamento. A câmara é projectada para se concentrar no alvo e fornecer ao calculador uma imagem do alvo. Com base nessa imagem, o calculador está adaptado para calcular o posicionamento relativo do acoplamento em relação à base.

Para esse efeito, o calculador é provida com um algoritmo para processamento de imagem e para o reconhecimento de forma para determinar a distância e o ângulo, de modo a deduzir dai a posição relativa do acoplamento em relação à base. Para o cálculo da distância, o algoritmo usa o principio de que quanto maior for a distância entre o acoplamento e a base, menor a imagem do alvo, e para o cálculo do ângulo, o principio segundo o qual, para um alvo circular, quando o acoplamento está ao 22 longo do eixo da conduta alvo, a imagem do alvo é circular, e quando o acoplamento está axialmente deslocado em relação à conduta alvo, a imagem do alvo é elíptica.

Noutra variante, várias câmaras estão dispostas para se focarem no mesmo alvo e para fornecer várias imagens ao calculador, estando este último adaptado para processar todas estas imagens para calcular o posicionamento relativo do acoplamento em relação à base.

Numa outra forma de realização, uma câmara é montada num suporte motorizado, por sua vez controlado por meios de cálculo para rodar a fim de estar orientada de forma contínua para o do alvo e permitindo que a orientação angular da câmara em relação à base seja conhecida a qualquer momento, os meios de cálculo estando adaptados para processar esta informação de orientação angular e a imagem enviada pela câmara para determinar o posicionamento relativo do acoplamento em relação à base.

De preferência, por razões de desempenho, o alvo é um dispositivo de mira reflectora.

Quando o sistema de carregamento compreende diversas linhas, as suas bases estão dispostos em paralelo no mesmo cais e os correspondentes acoplamentos estão ligados a condutas alvo dispostas em paralelo no mesmo navio. Neste caso, as distâncias entre os acoplamentos já não variam, uma vez que estão ligados a condutas alvo ligadas ao mesmo navio. É então útil verificar, umas em relação às outras, as possíveis variações na distância entre os acoplamentos para verificar a consistência das informações prestadas pelos diversos meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento dos acoplamentos e o bom funcionamento desses meios. Para esse efeito, a presente invenção proporciona um dispositivo que é denominado dispositivo de correlação. 23

Quando o sistema de carregamento compreende várias linhas, as suas bases estando dispostas no mesmo cais e os correspondentes acoplamentos estando ligados a condutas alvo dispostas no mesmo navio, o calculador calcula as distâncias entre os acoplamentos imediatamente após a ligação e guarda os resultados. Em seguida, o calculador continua a calcular, em tempo real, as distâncias entre os acoplamentos e compara-os em tempo real com os valores armazenados.

Quando os valores calculados variam em relação aos valores guardados em mais do que um valor limite pré-determinado parametrizado no calculador, este último emite um alarme para indicar ao operador que os meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento de um acoplamento estão defeituosos. Ele pode ser por exemplo um indicador luminoso.

Quando o sistema de carregamento compreende três ou mais linhas, o calculador emite um alarme indicando qual o acoplamento parece ter um defeito nos meios para fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento. Pode ser, por exemplo, um indicador luminoso com um marcador para identificar o braço correspondente.

Um tal dispositivo de correlação permite identificar rapidamente os meios para o fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento defeituoso. São possíveis inúmeras outras variantes de acordo com as circunstâncias e, a este respeito, é de notar que esta invenção não está limitado aos exemplos representados e descritos.

Lisboa, 19 de Agosto de 2013. 24

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (1) para fornecer informações sobre o posicionamento de pelo menos um acoplamento móvel (26) de um sistema de carregamento marinho (2), o sistema compreendendo pelo menos uma linha de transferência de fluido tendo uma extremidade de linha fixa a uma base (21), e uma extremidade de linha móvel provida com um acoplamento (26) adaptado para ligação a uma conduta alvo, caracterizada por o dispositivo compreender pelo menos um primeiro meio (33) para o fornecimento de informações sobre o posicionamento do acoplamento para colocação no acoplamento ou num elemento imediatamente vizinho do acoplamento, incluindo um dispositivo de um sistema de posicionamento global, em particular do tipo GPS, permitindo fornecer informações sobre o posicionamento absoluto do acoplamento no espaço, quer o dispositivo compreendendo um outro meio (34) adaptado para cooperar directamente com os primeiros meios para fornecer informações sobre o posicionamento da base, disposto na base ou num elemento imediatamente vizinho da base para prover, com base nas informações sobre o posicionamento da base, as informações sobre o posicionamento relativo do acoplamento directamente em relação à base, quer os primeiros meios sendo adaptados para fornecer informações sobre o posicionamento absoluto do acoplamento (26) no espaço, a base tendo uma posição fixa no espaço, e o dispositivo compreende meios de cálculo que permitem calcular, com base nas informações sobre o posicionamento absoluto do acoplamento e os dados sobre o posicionamento 1 da base fixo no espaço, as informações sobre o posicionamento relativo do acoplamento directamente em relação à base.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender meios de cálculo (41) adaptados para: - calcular, em tempo real, as informações sobre o posicionamento do acoplamento em relação à base, e os meios de cálculo tendo dados que definem pelo menos uma zona de posicionamento autorizada para o acoplamento, - verificar, em tempo real, se o acoplamento está localizado no interior da zona autorizada, - emitir um alarme específico quando o acoplamento deixa a zona autorizada correspondente.
3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os meios de cálculo (41) estarem adaptados para calcular em tempo real a velocidade do movimento do acoplamento e para desencadear um alarme em antecipação quando o acoplamento (26) se aproxima do limite da zona autorizada correspondente a uma velocidade superior a uma velocidade pré-determinada.
4. 4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por os meios para fornecer informações sobre o posicionamento da base (34) incluir um dispositivo de um sistema de posicionamento global, em particular do tipo GPS, permitindo dar informações sobre o posicionamento absoluto da base, os meios de cálculo sendo 2 adaptados para calcular, com base nas informações sobre o posicionamento absoluto da acoplamento e da base, o posicionamento relativo do acoplamento em relação à base.
5. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado por os dispositivos de posicionamento global, em particular do tipo GPS (33, 34) serem dispositivos concebidos para comunicar entre si, de modo a fornecer informações directamente sobre a posição relativa do acoplamento em relação à base aos meios de cálculo.
6. 6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado por um dos meios para fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento ou da base incluir um dispositivo óptico, adaptado para cooperar com a base ou com o acoplamento respectivamente ou um alvo que está fixo em relação à base, ou em relação ao acoplamento, respectivamente, emitindo um feixe luminoso (32), tal como um feixe laser, para a base ou para o acoplamento ou para um alvo que está fixo em relação à base ou ao acoplamento, respectivamente, e para detectar o feixe reflectido e para medir o tempo de percurso do feixe para dai deduzir informações sobre o posicionamento relativo do acoplamento directamente em relação à base.
7. 7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado por um dos meios para fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento ou da base ser uma câmara óptica, adaptada para fornecer, aos meios de cálculo, uma imagem da base ou do acoplamento, respectivamente, ou de um alvo que está fixo em relação à 3 base ou ao acoplamento, respectivamente, os meios de cálculo estando adaptados para processar a imagem fornecida pela câmara para calcular o posicionamento relativo do acoplamento em relação à base.
8. 8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado por pelo menos um meio para fornecer informações sobre o posicionamento do acoplamento ou da base incluir pelo menos um fio (75) sob tensão usando um carreto (72) entre o acoplamento e a base e pelo menos um sensor de ângulo (74) e/ou pelo menos um sensor de comprimento (73) de fio desenrolado no carreto, escolhido de modo a fornecer aos meios de cálculo os dados que permitem calcular o posicionamento do acoplamento em relação à base.
9. 9. dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caracterizado por compreender meios de cálculo (41) adaptados para, quando o sistema de carregamento compreende diversas linhas, das suas bases estando dispostas no mesmo cais e os acoplamentos correspondente estando ligados às condutas alvo dispostas no mesmo navio, calcular, com base nas informações sobre o posicionamento dos acoplamentos, as distâncias entre os acoplamentos imediatamente após a ligação do conjunto de acoplamentos às condutas alvo correspondentes, guardar as ditas distâncias como distâncias de referência, calcular, em tempo real, as distâncias entre os acoplamentos, com base na informações sobre o posicionamento dos acoplamentos, 4 comparar, em tempo real, as distâncias calculadas com as distâncias de referência, emitir um alarme quando as distâncias calculadas variam em relação às distâncias de referência para além de um valor limite pré-definido.
10. 10. Processo para os meios de cálculo (41), fornecendo um dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 9, compreendendo os passos de cálculo consistindo em: - calcular, em tempo real, as informações sobre o posicionamento do acoplamento em relação à base, e os meios de cálculo tendo dados que definem pelo menos uma zona de posicionamento autorizada para o acoplamento, - verificar, em tempo real, se o acoplamento está localizado dentro da zona autorizada, - emitir um alarme especifico quando o acoplamento deixa a zona autorizado correspondente.
11. 11. Calculador (41) para um dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 9, adaptado para: - calcular, em tempo real, as informações sobre o posicionamento do acoplamento em relação à base, e os meios de cálculo tendo dados que definem pelo menos uma zona de posicionamento autorizada para o acoplamento, - verificar, em tempo real, se o acoplamento está localizado no interior da zona autorizada, 5 - emitir um alarme especifico quando o acoplamento deixa a zona autorizada correspondente.
12. 12. Sistema de carregamento marinho (2) compreendendo pelo menos uma linha de transferência de fluido tendo uma extremidade de linha fixa a uma de base (21) e uma extremidade de linha móvel provida com um acoplamento (26) adaptado para ligação a uma conduta alvo, e um dispositivo (1) tal como está definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9. Lisboa, 19 de Agosto de 2013. 6