El control mejorado del cabrestante brinda a los científicos del Centro Marino de la Universidad de Hawái una forma segura, eficiente y fiable de sumergir el equipo de toma de muestras de agua a profundidades de hasta 5000 metros, incluso con el mar más encrespado
El Kilo Moana es un barco de doble casco con área de flotación pequeña (SWATH) de 60 metros de eslora, propiedad de la Marina estadounidense y explotado por el Centro Marino de la Universidad de Hawái. Este buque de investigación oceanográfica permite a los científicos realizar pruebas que les ayudan a entender mejor el efecto de las corrientes oceánicas profundas sobre la fauna y flora marina y el cambio climático.
One of the vessel’s main activities is to carry out conductivity, temperature and dissolved oxygen (CTD) ‘casts’ at depths of up to 5,000 meters in the mid-Pacific Ocean. During a cast, the CTD package, weighing around 900 kilograms, is lowered from the deck of the ship into the water. In addition to sensitive pressure and temperature sensors, the package includes 24 bottles that collect water samples at various depths.
Una de las principales actividades del buque es «sondar» la conductividad, temperatura y oxígeno disuelto (CTD) a profundidades de hasta 5000 metros en el océano Pacífico medio. Durante un sondaje, el paquete de CTD, que pesa unos 900 kg, se baja al mar desde la cubierta del barco. Además de los sensibles sensores de presión y temperatura, el paquete incluye 24 botellas que recogen muestras de agua a distintas profundidades.
En 2019, el Centro Marino de la Universidad de Hawái decidió actualizar el sistema de lanzamiento y recuperación (LARS) de CTD del Kilo Moana con un nuevo diseño con compensación activa de la oscilación (AHC). Este sistema usa la información sobre la acción de las olas que recoge la unidad de referencia de movimiento (MRU) del buque y ajusta los motores del cabrestante para compensar. Los ajustes precisos en la tensión del cabrestante —que se realizan cientos de veces por segundo— mantienen estable el paquete respecto al lecho marino a medida que el buque cabecea.
Convertidor ACS880 de ABB con AHC integral
ABB suministró el convertidor de cabrestante ACS880 a Hawboldt Industries, la empresa canadiense especializada en el diseño y la fabricación a medida de equipos de cubierta para buques oceanográficos. Según Dylan Wells, director general de Hawboldt Industries, la compensación activa de la oscilación (AHC) es esencial en las operaciones CTD de la Universidad de Hawái, ya que reduce al mínimo los picos de tensión del cable y permite que el paquete tome muestras de forma segura y fiable. Sobre todo, es fundamental con estados de la mar difíciles, cuando las olas pueden alcanzar los cuatro metros de altura y se producen importantes movimientos de balanceo, cabeceo y arfada del buque.
La AHC también permite un despliegue más rápido, pero más controlado, al mantener una tensión de cable más uniforme y, por lo tanto, eliminar las condiciones de falta de tirantez, así como picos de tensión. Un cable flojo puede enredarse (con nudos), lo que podría provocar daños importantes que requieran la sustitución del cable largo, lo cual acarrearía un alto coste si hay que reemplazar el equipo y una gran pérdida de tiempo para la embarcación.
"El convertidor del cabrestante es un elemento integral en nuestro equipo y el ACS880 de ABB es único porque incorpora la funcionalidad de AHC como firmware", explicó Wells. "Así pues, no tuvimos que cambiar la arquitectura del sistema ni afrontar el coste y la complejidad de instalar un sistema de control AHC ajeno de un tercero. Con el convertidor de ABB, solo tuvimos que conectarlo a la MRU y encenderlo".
Los tiempos de sondaje del CTD se reducen en un 30 por ciento aproximadamente
A principios de 2020, el Kilo Moana realizó con éxito las pruebas de mar de la grúa y del cabrestante de CTD, pruebas que confirmaron que el AHC funcionaba bien a la hora de reducir la carga de rotura brusca del cable del cabrestante, con rapidez de respuesta y transiciones suaves. Una ventaja añadida es que también permite a los científicos tomar muestras más precisas del agua, con profundidades controladas a una resolución de entre uno y cinco mil metros.
Los tiempos de sondaje también se redujeron de manera considerable. El tiempo de lanzamiento de cada sonda —desde el despliegue hasta la recuperación— se ha reducido de 45 a 30 minutos. Esto es importante ya que, a menudo, el Kilo Moana puede realizar hasta cinco sondajes al día. Con el nuevo sistema de Hawboldt, puede alcanzar una velocidad media de arriada de 60 metros por minuto, mientras que la velocidad real del cable en el cabrestante va de 0 a 130 metros por minuto según el estado del mar.
Los científicos aprueban el nuevo sistema CTD
El Kilo Moana se pasa entre 200 y 250 días en el mar ocupado en operaciones que duran desde pocos días hasta un mes. Una de sus misiones más habituales es la de crucero para el programa Hawaii Ocean Time-series (HOT) que, desde octubre de 1988, realiza repetidas observaciones en una estación al norte de Oahu. El objetivo es controlar el contenido de dióxido de carbono (CO2) del agua del mar para medir el progreso del cambio climático.
Para Scott Ferguson, director del servicio técnico marítimo de la Universidad de Hawái, el nuevo cabrestante y grúa de CTD ha ofrecido verdaderas ventajas.
"Tomar muestras de CTD es algo primordial para el Kilo Moana, y el coste de cada jornada que opera en el mar ronda los 50.000 dólares", dijo Ferguson. "Si no podemos trabajar porque el mar está demasiado embravecido, nos enfrentamos a una importante pérdida de ingresos. La ventaja de nuestra nueva grúa con AHC es que permite lanzar la sonda CTD con seguridad y precisión incluso teniendo olas de 4 metros de altura. Por eso a nuestros científicos les encanta. A la vez que nuestra tripulación de cubierta lo aprecia por su fiabilidad y facilidad de manejo".
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