ES2880470T3 - Grúa STS de pórtico de múltiples carros para contenedores - Google Patents

Abstract

Grúa (10) de pórtico para cargar/descargar contenedores (C) a/desde un buque portacontenedores que comprende: - dos vigas (11) principales paralelas que se extienden una al lado de la otra en los lados respectivos de un plano (M) medio, - dos patas (20, 21), cada una posicionada en dicho plano (M) medio, - dos pares de carros (40), operando cada par de carros sobre una viga (11) correspondiente, transportando cada carro un polipasto, cuyos cables (58) transportan un manipulador (60) de contenedores configurado para su fijación a un contenedor (C), pudiendo moverse cada polipasto lateralmente en ambas direcciones con relación a la línea central de la viga correspondiente, - vigas (17, 18) transversales de suspensión conectadas a las patas (20, 21) respectivas y que soportan las vigas (11).

Description

DESCRIPCIÓN

Grúa STS de pórtico de múltiples carros para contenedores

La presente invención se refiere a una grúa de pórtico para cargar/descargar contenedores a/desde un buque.

Las grúas para contenedores se usan ampliamente en todo el mundo para cargar/descargar buques portacontenedores en terminales de contenedores.

Para hacer que la terminal funcione de una manera económicamente óptima, es esencial que las grúas tengan un alto grado de utilización.

En las terminales de contenedores convencionales, los buques atracan a lo largo del muelle y se usan grúas de muelle (STS) para contenedores convencionales para cargar/descargar los buques desde un lateral.

Una grúa de muelle convencional se representa en la Figura 2 del documento US 2003/0108405 A1.

Dicha grúa comprende típicamente una superestructura equilibrada por un contrapeso que se desplaza sobre dos carriles paralelos a lo largo del puesto de atraque. Una viga se extiende en voladizo por encima de la línea del muelle y la parte posterior de la superestructura. Unas riostras conectan la viga principal a la cúspide de la superestructura. Se hace referencia también a dichas grúas convencionales como grúas Panamax, Post-Panamax y Super-post-Panamax.

Estas grúas no permiten cargar/descargar buques tan rápido como se desea debido al tiempo de desplazamiento del carro sobre la viga. Con estas grúas, el carro tiene que desplazarse a través de toda la anchura del buque para manipular los contenedores más alejados del muelle.

Para mantener el tiempo de desplazamiento tan bajo como sea posible, el carro se opera a una velocidad elevada, lo que resulta en ruido elevado, y desgaste, resultando esto en una mayor frecuencia y coste de mantenimiento.

El carro es remolcado por cables relativamente largos que, junto con los largos cables del polipasto, aumentan la oscilación no deseada debido a su longitud y elasticidad.

Estas grúas tienen también el inconveniente de tener un rendimiento aerodinámico relativamente pobre que limita la capacidad de operar bajo condiciones de fuertes vientos.

Todo el peso de la grúa está soportado por el muelle de manera desigual como resultado del voladizo, lo que requiere costosos trabajos de cimentación.

Desde hace muchos años, la tendencia de la construcción de buques portacontenedores es a hacerlos continuamente más grandes y se han construido buques portacontenedores ultra grandes (ULCVs) que son capaces de transportar a un número creciente de contenedores, superando actualmente 13.000 TEU y hasta 20.000 TEU. Es importante que estos carísimos buques permanezcan durante el menor tiempo posible en puerto durante las operaciones de carga/descarga. Para facilitar las operaciones de carga/descarga, hace mucho tiempo se propuso el uso de puestos de atraque con dos lados de atraque, tales como puestos de atraque con muelle a ambos lados.

La publicación Liftech 1997 "Super Productive Cranes" explora varios cambios que podrían aplicarse a las terminales de contenedores, tales como grúas de doble carro, pero señala que una de las dificultades con dos carros es el control de la carga y el control de los micro-movimientos. Por ejemplo, si un carro necesita moverse en la dirección del pórtico, el otro carro no debería ser perturbado.

Esta publicación divulga también que un puesto de atraque con muelle a ambos lados permite operar las operaciones de carga/descarga simultáneamente desde los lados opuestos del puesto de atraque. Proporciona el ejemplo de un puesto de atraque con muelle a ambos lados que tiene cuatro grúas en cada muelle opuesto, pero señala que los brazos solapados pueden causar un problema de interferencia que complica gravemente la operación de la terminal de contenedores. Por último, la publicación contempla el uso de un puente grúa con dos carros, pero concluye que esto no sería mejor por varias razones.

Beckett Rankine realizó una propuesta similar en la Ports and Terminal Conference en Febrero de 2001, que sólo divulga esquemáticamente grúas de pórtico de dos carros que se extienden a través de los embarcaderos para dar servicio a grandes buques portacontenedores.

El documento JP S60159789 U divulga una grúa que comprende dos vigas principales paralelas que se extienden de lado a lado en los lados respectivos de un plano medio, dos patas, cada una posicionada en dicho plano medio, dos carros, operando cada uno en una viga correspondiente, y vigas transversales de suspensión conectadas a las patas respectivas y que sostienen las vigas.

El documento FR 2929258 A1 divulga un pórtico gigante que comprende dos vigas que tienen pistas de desplazamiento, dos patas que soportan las vigas, al menos un carro de gran tamaño y al menos un carro de pequeño tamaño que están diseñados para moverse a lo largo de los carriles de desplazamiento.

El documento EP 2743 217 A1 divulga un sistema de carga y descarga para contenedores en el lado del muelle que comprende una grúa de contenedores que tiene una sección media soportada en columnas verticales que permiten la elevación para salvar el buque y que tienen un par de medios de elevación para elevar los contenedores desde el buque. La grúa comprende cuatro pares de patas para la estabilidad y es bastante cara y engorrosa.

El documento US 2006/0182526 A1 divulga una grúa de contenedores de múltiples carros que tiene al menos dos carriles para carros dispuestos uno encima del otro, sobre los cuales se mueven los carros que tienen ruedas de rodadura, los dispositivos de accionamiento y los dispositivos de elevación. La grúa puede comprender múltiples carros dispuestos uno detrás del otro sobre cada carril.

Otras grúas de múltiples carros se divulgan en los documentos DE 4307254 A1, EP 0167235 A1 y WO 00/48937.

De esta manera, existe una necesidad de grúas avanzadas que permitan reducir el tiempo en puerto de los buques portacontenedores modernos, especialmente los ULCVs.

La invención pretende satisfacer esta necesidad gracias a una novedosa grúa de pórtico.

Esta grúa de pórtico se caracteriza por las características de la reivindicación 1.

La grúa según la invención ofrece muchas ventajas respecto a las grúas para contenedores existentes y permite mejorar significativamente la productividad de una terminal de contenedores a un coste razonable.

Según la invención, las dos vigas principales paralelas se extienden de lado a lado en los lados respectivos de un plano medio, y la grúa de pórtico comprende dos patas, cada una posicionada en dicho plano medio.

La grúa de pórtico según la invención se usa de manera ventajosa en una terminal de contenedores que comprende un puesto de atraque de doble cara, tal como un puesto de atraque con muelle a ambos lados, extendiéndose las vigas a través del puesto de atraque.

Los carros usados para transportar los contenedores pueden operarse de manera independiente uno del otro para cargar/descargar un buque portacontenedores recibido en el puesto de atraque.

La invención proporciona la capacidad de carga/descarga desde ambos lados del buque, y aumenta dramáticamente las velocidades de carga/descarga, y por lo tanto la productividad, reduciendo de esta manera el tiempo en puerto del buque. Los carros de la grúa son capaces de operar de manera simultánea en dos compartimientos del buque.

Una ventaja adicional es la reducción del número de grúas por cada buque en comparación con las infraestructuras que usan grúas STS convencionales. Por consiguiente, puede reducirse la inversión inicial para las grúas.

Los costes de mantenimiento pueden reducirse también debido al menor número de grúas por cada buque y a las menores velocidades de desplazamiento de los carros.

La grúa según la invención resulta en una menor carga sobre el carril debido a que el peso de la grúa se divide prácticamente a la mitad en cada muelle y no requiere contrapeso. Esto resulta en una reducción del coste de las obras de cimentación y en un comportamiento superior de la estructura en lugares sometidos a terremotos.

La grúa según la invención ofrece un rendimiento aerodinámico superior que permite operaciones bajo mayores velocidades de viento, en particular debido a la geometría superior de las vigas y las patas.

La invención tiene también un rendimiento superior en la elevación de cargas pesadas, debido a que los carros pueden operarse en tándem, hasta cuatro carros si se usan dos grúas adyacentes.

La invención ofrece un control más fácil de la oscilación debido a los cables de polipasto más cortos y una menor aceleración/frenado en comparación con las grúas STS convencionales.

Los carros se desplazan preferiblemente sólo la mitad de la anchura del buque, lo que permite reducir la velocidad del carro sin ninguna pérdida de productividad en comparación con las grúas STS convencionales. Esto resulta en una reducción en los costes de mantenimiento y en el nivel de ruido durante el funcionamiento. Una reducción adicional de ruido es un resultado de la ausencia de una unión de carril de viga brazo-a-puente, inevitable en las grúas STS convencionales.

Los carros son preferiblemente autopropulsados.

Todos los carros de la grúa se desplazan especialmente al mismo nivel.

La separación entre las vigas puede basarse en la separación de las hileras en el ULCV, y puede fijarse entre 26 y 30 m (medida de centro a centro); de manera que los carros que se desplazan sobre vigas diferentes pueden transportar, al mismo tiempo, un contenedor desde el muelle al buque o viceversa.

Cada polipasto puede moverse lateralmente en ambas direcciones con relación a la línea central de la viga correspondiente. De esta manera, la grúa puede igualar las diferencias de separación entre hileras de contenedores, permitiendo un movimiento de los ganchos en la dirección longitudinal del buque. La amplitud de movimiento lateral de un polipasto con relación a la viga puede ser de al menos 0,5 m, preferiblemente 1 m, en ambas direcciones y en cada carro. Las patas tienen preferiblemente una sección con forma de caja de manera que puedan alojar un ascensor y escaleras hasta las vigas.

Preferiblemente, las vigas están conectadas de manera rígida a una pata y fijadas a la otra pata.

Tanto las patas como las vigas están diseñadas para ofrecer factores de forma con una aerodinámica superior.

Las patas son preferiblemente no telescópicas.

Las vigas tienen preferiblemente una altura fija. En otras palabras, la altura de las vigas es preferiblemente no ajustable. La grúa comprende preferiblemente sólo dos patas. La grúa comprende preferiblemente sólo dos vigas. La grúa puede comprender sólo cuatro carros.

La grúa comprende preferiblemente voladizos que se extienden más allá de un tramo principal. Es ventajoso que las vigas estén suspendidas de manera que permitan que los carros pasen sobre los voladizos. Esto puede facilitar la manipulación de los contenedores sobre los muelles.

Preferiblemente, las vigas están interconectadas mediante arriostramientos horizontales.

Las vigas son preferiblemente de profundidad variable. Preferiblemente, están pretensadas para reducir su masa y para mejorar su comportamiento a la fatiga. De manera ventajosa, los carros se desplazan sobre carriles situados debajo del borde superior de las vigas. Esto reduce la longitud de los cables de polipasto.

La grúa comprende vigas transversales de suspensión conectadas a las patas respectivas y que sostienen las vigas. Preferiblemente, las vigas transversales están pretensadas para reducir su masa y para mejorar su comportamiento de resistencia a la fatiga.

Las vigas comprenden preferiblemente extensiones laterales o soportes que tienen carriles sobre los que se desplazan los carros.

Según un aspecto adicional, la invención se refiere a una terminal de contenedores, que comprende:

- Un puesto de atraque de doble cara, preferiblemente un puesto de atraque con muelle a ambos lados,

- Al menos una grúa de pórtico según la invención, que se extiende a través del puesto de atraque.

Preferiblemente, la grúa de pórtico se desplaza sobre carriles que se extienden a lo largo de cada lado del puesto de atraque.

La terminal de contenedores comprende de manera ventajosa múltiples grúas de pórtico según la invención que se desplazan a lo largo de dichos carriles, preferiblemente de tres a cuatro grúas.

Un aspecto adicional de la invención se refiere a un método para cargar/descargar un buque portacontenedores recibido en un puesto de atraque de doble cara de la terminal de contenedores según la invención, tal como se ha definido anteriormente, que comprende:

- Mover los carros a lo largo de las vigas de manera que cada carro se mueva entre una primera posición sustancialmente mediana en el buque y una segunda posición en un lado correspondiente del buque.

Cada carro puede operarse de manera independiente.

Para las operaciones de elevación de carga pesada, dos grúas de pórtico pueden posicionarse adyacentes entre sí, operándose cuatro carros adyacentes de dichas grúas simultáneamente como una unidad. Otra posibilidad es la de operar dos carros en una viga en tándem.

El método puede comprender desplazar lateralmente el polipasto con relación al centro del carro que lo transporta para ajustar a la posición de los contenedores en el buque.

A continuación, se describirán realizaciones ejemplares de la presente invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- La Figura 1 es una vista esquemática en sección transversal de una terminal de contenedores según la presente invención,

- La Figura 2 es una elevación de la grúa de pórtico de la Figura 1,

- La Figura 3 es una vista superior de la grúa de la Figura 2,

- La Figura 4 es una sección a lo largo de IV-IV de la Figura 2,

- La Figura 5 es una sección a lo largo de V-V de la Figura 2 con los carros visibles,

- La Figura 6 es una sección transversal a lo largo de VI-VI de la Figura 2 con los carros visibles,

- La Figura 7 ilustra el desplazamiento lateral del polipasto de un carro,

- La Figura 8 ilustra la operación en tándem de los carros pertenecientes a las grúas adyacentes,

- La Figura 9 ilustra la operación en tándem de los carros que se desplazan a lo largo de la misma viga,

- La Figura 10 muestra en sección transversal una viga,

- La Figura 11 es una vista similar a la Figura 10 de una variante de realización.

La Figura 1 muestra una terminal 1 de contenedores según la presente invención. Esta terminal 1 comprende un puesto 2 de atraque con muelle a ambos lados que se extiende entre los muelles izquierdo 3 y derecho 4 opuestos. El puesto 2 de atraque está configurado preferiblemente para recibir buques portacontenedores ultra grandes ULCVs, tal como se ilustra. Dicho buque transporta típicamente más de 13.000 TEU.

El puesto 2 de atraque puede incluir carreteras y/o ferrocarriles y diversas infraestructuras (no mostradas) para el transporte y el almacenamiento de los contenedores descargados desde los buques o en espera a ser cargados.

Dos carriles 5 se extienden a lo largo del puesto 2 de atraque a cada lado del mismo para el desplazamiento de al menos una grúa 10 de pórtico fabricada según la presente invención. Preferiblemente, hay más de una grúa 10 presente en los carriles 5. Puede haber presentes hasta cuatro grúas 10.

Cada grúa 10 comprende, tal como puede verse en la Figura 3, dos vigas 11 principales horizontales paralelas. Las dos vigas 11 principales horizontales paralelas están conectadas entre sí por un arriostramiento 12, que puede incluir, tal como se muestra, vigas 13 de extremo, vigas 14 intermedias transversales de menor sección que las vigas 13 de extremo y vigas 15 oblicuas de sección más pequeña que las vigas 14 intermedias.

El arriostramiento 12 sigue preferiblemente la línea superior de las vigas. Las vigas 14 y 15 tienen preferiblemente un diseño tubular para una mejor aerodinámica. El arriostramiento 12 mejora la estabilidad y el rendimiento aerodinámico de las vigas 11.

Las vigas 11 están suspendidas de las vigas 17 y 18 de suspensión que están soportadas respectivamente por una pata 20 fija y una cabria 21.

Las vigas 11 están preferiblemente pretensadas para reducir su masa y mejorar su resistencia a la fatiga.

Las vigas 11 están posicionadas simétricamente con respecto a un plano M medio.

La grúa 10 comprende voladizos 22 y 23 que se extienden más allá del tramo principal.

Una riostra 24 doble conecta la pata 20 fija al voladizo 22 para estabilizar la estructura en la dirección del desplazamiento del carro.

Tal como puede verse en las Figuras 1 y 10, cada viga 11 define carriles 30 para un par de carros 40.

Los carriles 30 se extienden sobre las extensiones 32 laterales en la parte inferior de la viga 11. Los carriles 30 son horizontales. Soportan la masa del carro y de la carga.

Cada extensión 32 lateral tiene una barandilla 35.

El cuerpo 37 de la viga 11 se extiende entre los carriles 30.

Los carriles 30 horizontales se extienden a una distancia h distinta de cero desde el borde 11 a superior de las vigas 11.

Las vigas 11 exhiben una profundidad k constante a lo largo de la mayor parte de su longitud y preferiblemente su profundidad empieza a reducirse hasta sus extremos a una distancia d desde sus extremos.

Las patas 20, 21 tienen una sección con forma de caja, tal como se muestra en la Figura 4 y alojan un hueco de ascensor y un hueco de escalera alrededor del hueco de ascensor, hasta una pasarela 43 que da acceso a los carros.

Las patas 20, 21 están conectadas preferiblemente a las vigas 48 de soporte de base, siendo los puntales 49 parte integral de esta conexión. Las vigas 48 de soporte de base se apoyan a través de estabilizadores 47, 52 en bogies 50 que se desplazan sobre las vías 5 del muelle.

Cada carro 40 es autopropulsado y comprende una cámara 55 de maquinaria con el mecanismo de polipasto. El mecanismo de accionamiento está situado encima del carril.

La cámara 55 de maquinaria está suspendida debajo de la viga 11 por dos bastidores 57 que sostienen las ruedas que se acoplan a los carriles 30.

Los cables 58 del polipasto tienen un manipulador 60 de contenedores configurado para su fijación a un contenedor C. Tal como se muestra en la Figura 7, el polipasto con cables 58 es capaz de moverse transversalmente en una dirección T debajo de la cámara 55 de maquinaria gracias a un mecanismo 65 de desplazamiento lateral. Dicho mecanismo puede comprender una máquina tractora que puede moverse en una dirección transversal, perpendicularmente a un eje X longitudinal de la viga 11, transportando esta máquina tractora el polipasto.

La amplitud del movimiento transversal del polipasto es, por ejemplo, de al menos 0,5 m en cada dirección.

La presencia de dos vigas 11 y un par de carros 40 en cada viga 11 permite una carga y una descarga rápidas desde ambos lados del buque y permite un cambio significativo en el rendimiento global al transferir un gran número de contenedores a y desde los buques de mayor tamaño mientras se eliminan las restricciones de anchura de viga de buque de las grúas STS convencionales.

La invención permite una productividad de carga/descarga mayor del doble en comparación con los mejores sistemas actuales; además, la eficiencia/productividad aumenta con el aumento del tamaño del buque.

La grúa 10 puede ser operada también en operaciones de elevación de grandes pesos.

Los dos carros 40 de una misma viga 11 pueden operarse en tándem, tal como se ilustra en la Figura 9, duplicando la capacidad de elevación.

En la variante de realización ilustrada en la Figura 8, dos grúas 10 están posicionadas una al lado de la otra y los carros 40 de las vigas 11 adyacentes se operan en tándem para transportar una carga L común, lo que resulta en una capacidad de elevación cuatro veces mayor en comparación con un solo carro.

Las estructuras secundarias de la grúa, tales como las barandillas o las chapas de las cámaras de maquinaria, están realizadas preferiblemente en materiales compuestos para contribuir a la reducción del peso de la grúa y para mejorar la resistencia a la corrosión. Esta chapa está realizada preferiblemente en un material translúcido para ahorrar energía. La presente invención no está limitada a las realizaciones divulgadas. Por ejemplo, pueden introducirse diversas modificaciones en la forma de las vigas 11.

La Figura 11 muestra una variante de realización en la que los carriles 30 sobre los que se desplazan los carros están definidos por soportes 75 que se extienden a ambos lados del cuerpo 37 principal de la viga.

Los carros 40 pueden ser tele-operados desde una sala de control remota. En una variante, la cabina suspendida desde la cámara 55 de maquinaria del carro 40 está configurada para acomodar a un conductor de grúa. Un carro 40 puede ser un carro maestro que controla el desplazamiento global de la grúa.

Preferiblemente, el sistema es completamente automático.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Grúa (10) de pórtico para cargar/descargar contenedores (C) a/desde un buque portacontenedores que comprende: - dos vigas (11) principales paralelas que se extienden una al lado de la otra en los lados respectivos de un plano (M) medio,

- dos patas (20, 21), cada una posicionada en dicho plano (M) medio,

- dos pares de carros (40), operando cada par de carros sobre una viga (11) correspondiente, transportando cada carro un polipasto, cuyos cables (58) transportan un manipulador (60) de contenedores configurado para su fijación a un contenedor (C), pudiendo moverse cada polipasto lateralmente en ambas direcciones con relación a la línea central de la viga correspondiente,

- vigas (17, 18) transversales de suspensión conectadas a las patas (20, 21) respectivas y que soportan las vigas (11).

2. Grúa de pórtico según la reivindicación 1, teniendo las patas (20, 21) una sección con forma de caja.

3. Grúa de pórtico según la reivindicación 1 o 2, estando las vigas (11) conectadas de manera rígida a una pata (20) y fijadas a la otra pata (21).

4. Grúa de pórtico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende voladizos (22, 23) que se extienden más allá de un tramo principal, estando las vigas (11) suspendidas de manera que permitan el paso de los carros (40) a los voladizos.

5. Grúa de pórtico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, estando las vigas (11) interconectadas mediante arriostramientos (12) horizontales.

6. Grúa de pórtico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo las vigas (11) una profundidad (k) variable, desplazándose los carros sobre carriles (30) situados debajo del borde (11 a) superior de las vigas.

7. Grúa de pórtico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo las vigas (11) extensiones (32) laterales o soportes (75) que tienen carriles (30) sobre los que se desplazan los carros.

8. Grúa de pórtico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, siendo los carros autopropulsados.

9. Grúa de pórtico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que las vigas (11) principales y/o las vigas (17, 18) transversales de suspensión están pretensadas.

10. Terminal (1) de contenedores que comprende:

- Un puesto (2) de atraque de doble cara, preferiblemente un puesto de atraque con muelle a ambos lados, - Al menos una grúa (10) de pórtico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se extiende en una dirección transversal a través del puesto de atraque.

11. Terminal según la reivindicación 10, desplazándose la grúa de pórtico sobre carriles (5) que se extienden a lo largo de cada lado del puesto de atraque, comprendiendo preferiblemente la terminal múltiples grúas de pórtico que se desplazan a lo largo de dichos carriles, preferiblemente de tres a cuatro grúas (10).

12. Método para cargar/descargar un buque portacontenedores recibido en el puesto de atraque de doble cara de la terminal de contenedores de la reivindicación 10 u 11, que comprende:

- Mover los carros (40) a lo largo de las vigas (11) de manera que cada carro se mueva entre una primera posición sustancialmente mediana al buque y una segunda posición en un lado correspondiente del buque.

13. Método según la reivindicación 12, en el que dos grúas (10) de pórtico están posicionadas adyacentes entre sí, siendo operados cuatro carros (40) adyacentes de dichas grúas (10) de manera simultánea como una unidad en operaciones de elevación de cargas pesadas.