diseño_defensas

13-05-2015

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OBRAS DE ATRAQUE Y AMARRE.

Las obras de atraque y amarre pueden clasificarse en:

Muelles marginales. Muelles penetracin (Finger Pier). Duques de alba / Postes de amarre. Boyas, campos de boyas y monoboyas. Estaciones de transferencia a flote.


CLASIFICACIN GENERAL.

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Los muelles se definen como estructuras de atraque y amarre fijas que conforman una lnea de atraque continua, que en general excede en longitud al buque amarrado, y que estn conectadas con tierra total o parcialmente mediante rellenos a lo largo de la parte posterior de las mismas, dando lugar a la creacin de explanadas traseras adosadas.

MUELLES MARGINALES.

MUELLES DE PENETRACIN (PANTALANES/FINGER PIER).

Los pantalanes se definen como estructuras de atraque y amarre, fijas o flotantes, que pueden conformar lneas de atraque tanto continuas como discontinuas, atracables a uno o a ambos lados. El principal elemento diferencial respecto de los muelles marginales es que no disponen de rellenos adosados y, por tanto, no dan lugar a la creacin de explanadas. Pueden estar conectados o no a tierra. En el primer caso la conexin suele realizarse bien por prolongacin de la misma estructura o mediante pasarelas o puentes.

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DUQUES DE ALBA/POSTES DE AMARRE.

Los Duques de Alba son estructuras aisladas y separadas de la costa que se utilizan como puntos de atraque, de amarre, de ayuda a las maniobras de atraque, o combinatoria de las anteriores. Se pueden disponer aislados o formado parte de pantalanes discontinuos de solucin mixta, delante o complementando a plataformas auxiliares no atracables, o formando una nica lnea de atraque y amarre.

DUQUES DE ALBA/POSTES DE AMARRE.

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BOYAS DE AMARRE.

Las boyas son estructuras de amarre flotantes, cuya posibilidad de movimientos se encuentra limitada por una cadena amarrada a un ancla, a un muerto o a ambas cosas, los cuales suponen un punto fijo en el fondo. Una boya de amarre se denomina monoboya cuando adicionalmente permite la carga y descarga de graneles al estar conectada a tierra a travs de una conduccin submarina. En este caso la boya suele estar amarrada mediante varias cadenas con objeto de limitar al mximo sus movimientos horizontales.

SBM (Single Buoy Mooring System).

MBM (Multi Buoy Mooring System).

BOYAS DE AMARRE (BOUY).

Se denominan campos de boyas las disposiciones que posibilitan el amarre de un buque simultneamente a varias boyas con el objeto de limitar los movimientos del buque amarrado. Las boyas deben mantenerse sin sumergirse en todo momento, con suficiente reserva de flotabilidad cuando acta el mximo tiro en la lnea de amarre.

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BOYAS DE AMARRE.

ESTACIONES DE TRANSFERENCIA A FLOTE.

Las estaciones de transferencia consisten en un buque dotado de medios de descarga que permite el atraque a ambos costados del mismo tanto de buques feeder o Barcazas como de buques ocenicos. Este tipo de instalacin supone una alternativa barata a instalaciones de transbordo en tierra, ya que puede funcionar en zonas poco abrigadas.

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TIPO DE OBRA DE ATRAQUE EN FUNCIN DE LA OPERACIN.

BITAS (BOLLARD).

ELEMENTOS DE AMARRE Y ATRAQUE.

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BITAS (BOLLARD).


BITAS (BOLLARD).


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DEFENSAS.

Los sistemas de defensas se instalan en los muelles y su finalidad es: Absorber la energa de atraque del buque, limitando la fuerza de reaccin en el muelle. Proteger el casco del buque, evitando que entre en contacto con la superestructura de los muelles. Separar el buque del paramento del muelle, permitiendo que aqul tenga una cierta escora sin entrar en contacto con ste.



DEFENSAS.

Hay una gran variedad de tipos de defensas y, por consiguiente, de sistemas de anclaje o cuelgue en los muelles. En relacin con las defensas conviene tener presente las siguientes consideraciones: La fabricacin de las defensas, los ensayos y el proceso de homologacin requieren perodos de tiempo dilatados, por lo que se deben hacer los requerimientos con suficiente antelacin (varios meses). La instalacin de los anclajes en la viga cantil o en los macizos dispuestos al efecto se realizar con el apoyo de plantillas, las cuales tienen que estar correctamente situadas en posicin y en orientacin.

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DEFENSAS.

Durante el transporte y almacenamiento se evitarn las deformaciones en las defensas. Se verificar que la longitud, la posicin y la tensin de los elementos de cuelgue son los correctos segn el Proyecto. De esta manera se evitarn deformaciones y roturas de las defensas, por cuanto son muy sensibles estructuralmente a estas cuestiones.


DEFENSAS.


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GANCHOS ESCAPE RPIDO (QUICK RELEASE HOOK).


Etapas del diseo de defensas portuarias

Establecimiento de la lnea de atraque

Localizacin de los duques de alba

Localizacin de los duques de amarre

Espaciamiento de defensas en la plataforma o malecn

Elevacin de la defensas en los duques de alba

Elevacin de las defensas en los duques de amarre

Diseo estructural de las defensas

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Lnea de atraque

La orientacin de la lnea de atraque depender de:

Considerar la direccin predominante del viento

El Oleaje

Marejadas

Corrientes ( generalmente lo ms importante)

Maniobrabilidad del buque

Paralelismo del buque

Lnea de atraque

El barco siempre debe atracar paralelo al muelle

(interface equipo, barco)

Se debe evitar el contacto entre los paneles de las

defensas portuarias y la parte curva de las

embarcaciones pequeas.

El barco debe atracar en su parte paralela (resistente)

Maximizar espaciamiento entre defensas para aumentar

el momento resistente del guiado del barco

seleccionar ubicacin de defensas para prevenir colisin

con el muelle

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Anlisis de un caso para disponibilidad en sitios

Configuraciones 1 y 2 Configuracin 3

Introduccin - Metodologa Resultados - Prximos Pasos- Conclusiones

N1 N3

Caracterstica Smbolo Unidad Dimensin

Eslora LPP m 250

Manga B m 32.2

Puntal D m 18.7

Calado T m 14.4

rea transversal sobre lnea de flotacin Atw m2 1605

rea transversal bajo lnea de flotacin Atc m2 3600

Configuracin 1 y 2 Configuracin 3

Disponibilidad en sitios

Surge (Vaivn)

Sway (Deriva)

Heave (Alteada)

Roll (Balance)

Pitch (Cabeceo)

Yaw (Guiada)

2.0 m 1.0 m 1.0 m 6 2 2

0 1020

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160170180190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340350

120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120

L=220 m

L=270 m

L=360 m

L=410 m

Orientacin del terminal actual

10 % PT

350340

330

320

310

300

290

280

270

260

250

240

230

220

210

200190 180 170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20100

120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120

L=220 m

L=270 m

L=360 m

L=410 m

Orientacin del terminal actual

10 % PT

Configuracin 1

Configuracin 2

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Disponibilidad en sitios

350340

330

320

310

300

290

280

270

260

250

240

230

220

210

200190 180 170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20100

120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120

L=220 m

L=270 m

L=360 m

Orientacin del

terminal actual

10 % PT

Surge Sway Heave Roll Pitch Yaw

Vaivn Deriva Alteada Balance Cabeceo Guiada

N Ocurrencias 32 48 0 0 0 0

Downtime (%) 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0

Disponibilidad (%) 100.0 99.9 100.0 100.0 100.0 100.0

Variable Falla Leg 1 Falla Leg 2 Falla Leg 3 Falla Leg 4 Falla Leg 5 Falla Leg 6

N Ocurrencias 0 0 0 0 0 0

Downtime (%) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Disponibilidad (%) 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0

Variable Falla Fender 1 Falla Fender 2 Falla Fender 3 Falla Fender 4 Falla Fender 5 Falla Fender 6 Falla Fender 7

N Ocurrencias 0 0 0 0 0 0 0

Downtime (%) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Disponibilidad (%) 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0

Variable

Configuracin 3

B A

C

D

E

F

Espaciamiento de duques de alba El espaciamiento entre centros de

Duques de alba debe ser entre

0.3LOA - 0.4LOA.

Si no existe traslape de reas, se

debe utilizar 2 defensas por lado

Se debe realizar anlisis de

alternativas de atraque, variando:

-ngulo de atraque ( 0-10)

-Posicin del buque

-Alineamiento CL manifold v/s CL

brazos de carga

-Verificar criterios de espaciamiento

entre defensas, una vez atracado el

buque

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Barco mximo

Gran excentricidad en el atraque, Atraque retrasado -30 m app

Angulo de atraque 10

ESCENARIO 1

Definicin de escenarios de Atraque

ESCENARIO 2

Barco mximo

Angulo de atraque 10

Gran excentricidad en el atraque, Atraque Adelantado +30 m app

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7 degree

ESCENARIO 3

Angulo de Atraque entre 100 y 70

Barco mximo

Pequea excentricidad en el atraque, 5 m

2 deg

ESCENARIO 4

Angulo de Atraque entre 100 y 20

Barco mximo

Pequea excentricidad en el atraque, 5 m

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7 deg

ESCENARIO 5

(Idem Caso 1) Embarcacin pequea

Embarcacin pequea

ESCENARIO 6

(Idem Caso 2)

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Resumen de escenarios de Atraque

1

3

6

1 1223 44 5 56 6 3

6 1 6 3

6 6 31 6 6 31

6 6 31 6 6 31

6 6 31

6 61 6 6 31

6 6 31

6 6 31 6 6 31

6 316 6 31

6 1 6 3

6 1 6 3

6 1 6 3

Separacin de defensas en un malecn

British Standard < 0.15 LBP

Profundidad Intervalo Defensas

4 6 m 4 7 m

6 8 m 7 - 10 m

8 10 m 10 - 15 m

Segn estndar Japn

Para buques pequeos

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Prevencin de colisin con casco

Espaciamiento mximo para prevenir colisin:

L = espaciamiento mximo (m)

r = Radio de giro del espoln

del buque (m)

h = distancia efectiva de la defensa

ante cargas de atraque (m)

Log (r) = A + B * log (DWT)

lugar Angulo atraque

Tipo buque

A B

Proa 5 Carga -0.853 0.640

Proa 10 Carga -1.055 0.650

Popa 5 Carga -0.906 0.690

Popa 10 Carga -0.503 0.540

Proa 5 Tanquero -0.51 0.560

Proa 10 Tanquero -0.113 0.440

Popa 5 Tanquero -1.508 0.810

Popa 10 Tanquero -2.217 0.940

Criterios de diseo en defensas

Duques externos:

Para los buques mas largos

Punto de contacto alineando CL del manifold con CL de los brazos de carga

Desviacin mxima: 0.1 LOA < 15 m

Angulo de atraque menor a 10

Duques internos:

Utilizar slo los buques ms grandes que utilizarn los duques internos para

atracar (menores requerimientos estructurales)

Chequeo de colisin por ngulo

Prevenir sobrecarga por atraque paralelo en buques ms grandes

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Velocidad de atraque del Buque

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ENERGIA

E = FS x Cs x Ce x Cm x Cc x 0.5 x (G/10) x v2

Coeficiente de Configuracin

Coeficiente de Masa

Coeficiente de Excentricidad

Coeficiente de Deformacin

Factor de seguridad, energa

adnormal (max. 2)

Frmula Energa cintica mv2

Energa Normal del buque

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Coeficiente de Masa Agregada (CM)

Coeficiente de Excentricidad (CE)

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Coeficiente de Bloque (CB) (para el clculo de CE)

Coeficiente de Configuracin del Muelle (CC)

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Coeficiente de Deformacin (CS)

Cs = 1 para Defensas Blandas => D > 150 mm

Cs = 0.9 para Defensas Duras => D < 150 mm

Factor de Seguridad para el Clculo de Energa Abnormal

Tipo buque Tamao buque

Factor Seguridad

Tanque/granel Grande 1.25

Tanque/granel Pequeo 1.75

Contenedor Grande 1.50

Contenedor Pequeo 2.00

Carga General Cualquier 1.75

Ro ro/Ferries Cualquier 2.00

Remolcadores/Lanchones Cualquier 2.00

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Seleccin del tipo de defensa

Determine segn tablas o grficos de la defensa el nivel de reaccin de sta

Seleccione la de mayor absorcin de energa posible, para reducir riesgos

futuros

Seleccin tipo de defensa

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Elevacin de la Defensa

Centerline de la defensa bajo nivel de cubierta

Centerline de la defensa sobre cuerpo paralelo del barco

Defensa en lo posible sobre nivel del mar para minimizar trabajos submarinos

Defensa lo ms baja posible para disminuir costos

Chequear serviciabilidad para todo tipo de embarcaciones

Chequear diseo para alta y baja marea y mximo y mnimo calado

Marea Alta HW 25.00mCD

-8.00mCD -7.50mCD

13.00mCD

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Marea Baja LW

20.9mCD

-12.1mCD

8.87mCD

-11.63mCD

5.87mCD

25.00mCD

-8.00mCD -7.50mCD

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HW

Diseo Panel de la Defensa

Distribucin de carga recomendada no mayor a

20 - 25 Ton/m2

Seguir recomendaciones de diseo del proveedor de

defensa

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Diseo Panel con doble defensa

Diseo de Cadenas de la defensa

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Presiones sobre el Casco del Buque

Presiones admisibles

Recomendaciones OCIMF para

amarre (lay out) Requerimientos generales

Simtricos para mejor distribucin de esfuerzos lneas principales lo ms perpendiculares posibles para asegura

eficiencia

Lneas secundarias lo ms paralelas posible

Controlar largo de lneas:

- Muy largas => movimientos excesivos

- Muy cortas => ngulos muy pronunciados y cargas concentradas

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amarre vertical

Buque full carga en marea baja

Buque vaco en marea alta


amarre vertical

Buque full carga en marea baja

Buque vaco en marea alta

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Criterios de diseo para lneas de

amarre

Disear los sistemas de amarre y estructura en funcin de la capacidad

mxima de las cuerdas ante la falla.

Criterios de carga mxima, depender

de la cantidad de lneas en cada uno:

- Operacional => mayor a 2 -2.5 veces la

mxima capacidad del winche.

- Extrema => mayor a 2 2.5 veces la capacidad mxima de rompimiento de

gancho o cuerda

3. ELEMENTOS DE AMARRE Y ATRAQUE.


3.1. BITAS (BOLLARD).

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Definicin duques de amarre

125364152634

11

3 3

5 5

6 6

Berthing line

Center Line

Platform

Mooring Line

Final location of

Mooring DolphinFinal location of



Mooring Dolphin

Definicin duques de amarre

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Esquema tipo final

Esquema tipo final

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