Efecto de Buque Pasante

El efecto del buque pasante sobre otros buques atracados es un fenómeno bien conocido y a la vez poco entendido. Mucha gente lo asocia a la ola de proa que el buque pasante produce al navegar y que al llegar a la zona de los muelles produce una cierta agitación. Sin embargo, es un efecto que tiene que ver más con la presión que ejerce el agua desplazada por el buque y, en consecuencia, se parece más a un efecto de succión (bank suction) que a un fenómeno de oleaje.

La interferencia entre el buque pasante y el buque atracado es siempre cualitativamente igual; es decir, es cualitativamente predecible. Y se puede desglosar en tres pasos.

En primer lugar (aproximación), cuando el buque pasante aún no ha alcanzado la posición del buque atracado (ver siguiente Figura), este último experimenta una fuerza longitudinal negativa (en el sentido de avance del buque pasante) y un momento de guiñada en el sentido de las agujas del reloj. En el caso de que el buque esté atracado proa afuera (de donde viene el buque pasante), este efecto de guiñada hace que la proa se abra hacia el canal y la popa se pegue a las defensas.

. Explicación del efecto del Buque Pasante. Paso 1

Cuando el buque pasante (en paralelo) alcanza la posición del buque atracado (ver siguiente Figura), el efecto predominante es el de succión; es decir, una deriva hacia el canal de paso.

. Explicación del efecto del Buque Pasante. Paso 2

Por último, cuando el buque pasante ha sobrepasado al buque atracado (alejamiento) se produce el efecto contrario al que sucede en el primer paso (ver siguiente Figura).

. Explicación del efecto del Buque Pasante. Paso 3

En consecuencia, las curvas de comportamiento de las fuerzas para cada uno de los seis grados de libertad del buque atracado son conocidas cualitativamente, pero cuantitativamente dependen del tipo y dimensiones de los buques (atracado y pasante) y de las velocidades y distancias de paso.

El vaivén es prácticamente simétrico. Con fuerzas positivas (hacia proa) en la primera mitad del tiempo de paso y negativas (hacia popa) en la segunda mitad. Pero en ambos casos de similar magnitud. Por tanto, las fuerzas máximas se consideran en cualquiera de los dos sentidos.

Curva típica de fuerzas de Vaivén

La deriva presenta un máximo (negativo = hacia el canal) justo cuando ambos buques están paralelos. En la aproximación y el alejamiento del buque pasante se producen fuerzas laterales contrarias (hacia el muelle) pero de un orden de magnitud bastante menor. Por tanto, las fuerzas máximas que se consideran son las negativas.

Curva típica de Fuerzas de Deriva

La alteada muestra un comportamiento similar a la deriva con fuerzas verticales máximas hacia el fondo (hundimiento) y fuerzas positivas (hacia arriba) de menor magnitud en la aproximación y el alejamiento. Por tanto, las fuerzas máximas que se consideran son las negativas.

Curva típica de las Fuerzas de Alteada

El momento máximo de balance se produce cuando ambos buques están enfrentados (en paralelo) mientras que los máximos momentos de cabeceo coinciden con los máximos de las fuerzas de vaivén (y de igual signo). Los momentos de guiñada tienen un comportamiento simétrico respecto al momento en que los dos buques están perfectamente enfrentados.

Curva típica de Momentos de Balance

Curva típica de Momentos de Cabeceo

Curva típica de Momentos de Guiñada

En general debe tenerse en cuenta que las fuerzas y momentos aumentan con:

• El tamaño del buque pasante
• La velocidad de paso
• La cercanía de paso (a menor distancia mayores fuerzas)
• El tamaño del buque atracado
• El calado del buque atracado
• El menor resguardo bajo quilla (UKC), especialmente del buque atracado

¿Cuándo debe estudiarse este fenómeno?

• Cuando se prevea que las velocidades de paso de los buques sean significativas (una valor de referencia puede ser por encima de 4-5 nudos)
• Cuando la distancia entre el canal de navegación y el buque atracado se inferior a 5 mangas (del buque mayor) y, especialmente, si es inferior a 3 mangas. La distancia entre buques se refiere a distancia de costado a costado de los buques

¿Qué se puede hacer para evitar los efectos peniciosos?

• Establecer restricciones a la velocidad de paso de los buques (si la maniobrabilidad lo permite)
• Establecer distancias mínimas de paso (igualmente, si la maniobrabilidad no se ve comprometida)
• Definir protocolos de actuación en la terminal del buque atracado. Por ejemplo, detener temporalmente las operaciones de carga/descarga (el paso de buques es un fenómeno de corta duración) o reducir tensión en amarras.

Espero que este artículo ayude a aclarar este fenómeno habitualmente muy incomprendido. Si tienes dudas o quieres profundizar en el tema puedes escribirme a gonzalo@enredsl.com

Procedimientos manuales, artesanales

Hoy me envió un amigo el primer vídeo de este artículo y me recordó la reflexión que me produjo presenciar lo que os comparto en el segundo. Lo grabé el año pasado en las Islas Azores (Isla de San Miguel).

En los tiempos de las pantallas, los grandes números, los sofisticados procedimientos, aprender de este tipo de situaciones es una auténtica delicia. El conocimiento y la experiencia que albergan estas formas artesanales de trabajar deberían enseñarse en las más prestigiosas escuelas. Llevo casi treinta años dedicándome a esto y me encanta seguir «asombrándome» y aprendiendo de la magia de las pequeñas cosas y, además, con una sonrisa.

Pincha aquí para ver el vídeo: https://youtube.com/shorts/kD-77FNgmR8?feature=share

Procedimiento de Amarre Artesanal

Pincha aquí para ver el vídeo: https://youtu.be/Tdg5bcnN1qw

Procedimiento Artesanal de varada de una embarcación

Espero que los disfrutéis al menos la mitad de lo que yo los disfruto cada vez que los veo. Gracias a todos los que mucho antes que nosotros y desde la sencillez han construido lo que ahora somos. ¡GRACIAS!

Recomendaciones Internacionales: Los protocolos (Cap. 2)

Hoy quiero ser tremendamente práctico, así que voy a ir directo a contar varios ejemplos de distintos ámbitos de actividad y que cada cual saque sus conclusiones.

Caso 1. Una nadadora se desmaya al terminar su intervención en los mundiales de natación. La entrenadora se tira al agua y la rescata. Afortunadamente todo sale bien y no hay que lamentar daños graves. Los socorristas no acudieron inmediatamente al rescate como cabría pensar que debería suceder. Motivo: el reglamento (protocolo) les prohíbe tirarse a la piscina sin la autorización previa de los árbitros. La respuesta de la Federación Mundial de Natación es que habrá que revisar los protocolos para que esto no vuelva a suceder. ¿No sería mejor entrenar y formar a la gente para saber cuando es más importante el sentido común que el protocolo?

Fuente: Youtube. Excelsior TV

Caso 2. Entrevistan en TV a un enfermero de un colegio porque su colectivo está reivindicando mejoras profesionales. La principal queja del enfermero es que los colegios no disponen de un protocolo sanitario por lo que «ellos tienen que actuar bajo su exclusiva responsabilidad». Bueno, para eso se da una formación universitaria, ¿no? Para que el profesional sepa tomar decisiones y asuma sus responsabilidades. Si uno no quiere responsabilidad que se dedique a un trabajo mecánico, Si todo se rige por protocolo no necesitamos formación universitaria (ni de otro tipo). Incluso podemos delegar el trabajo en robots.

Caso 3. En un puerto de cuyo nombre no quiero acordarme se construye una nueva terminal en una zona muy abrigada al oleaje por un largo dique. Todos los atraques en la zona son paralelos a dicho dique y, por tanto, la incidencia del oleaje difractado sobre los buques es longitudinal. Las recomendaciones dicen que una terminal de este tipo «se da por buena» si la altura de ola es menor de 1.5 m longitudinales o 1.0 m transversales. Cómo se esperan oleajes por debajo de 0.5 m en todo momento, se decide (contra la práctica habitual en la zona) colocar el atraque transversal al dique y por tanto con incidencia transversal del oleaje difractado. El diseño cumple la «recomendación internacional». Cuando se construye la terminal y empieza a operar aparecen múltiples problemas para la carga y descarga por el excesivo movimiento de los buques. Protocolo cumplido, resultado negativo.

Caso 4. En otro puerto de cuyo nombre no quiero acordarme, un buque atracado experimenta la rotura de una de sus amarras (un «Spring»). El marinero de guardia cumple el protocolo de tensar las líneas de amarre cada vez que vea que se destensan. Y lo cumple a «rajatabla» incluso con exceso de celo, ya que lo hace sin demora. El buque experimenta un amplio movimiento de vaivén provocado por el efecto de un buque pasante. Los «Springs» se destensan y el marinero los tensa rápidamente. El problema es que el efecto de buque pasante igual que provoca un movimiento de vaivén en un sentido (antes de alcanzar al buque atacado) lo va a provocar inmediatamente en el sentido contrario (una vez librado el buque atracado). Es decir, lo esperable es que el buque vuelva a su posición inicial y luego se desplace otro tanto en sentido contrario. Tensar las líneas en el punto de máximo movimiento provoca que al volver hacia el otro lado la sobretensión generada rompa las amarras. Protocolo cumplido, resultado negativo.

Fuente: OMI (Organización Marítima Internacional)

Querido lector. ¿Conoces casos de este tipo en los que el protocolo se demuestra ineficiente o incluso peligroso? ¿Crees que se debe protocolizar aún más las actividades o que deberíamos confiar más en la experiencia y sentido común de los profesionales?

Recomendaciones Internacionales: ¿conservadoras u optimistas? (Cap. 1)

Vivimos en la Sociedad del protocolo. En todos los ámbitos se establecen para, por una parte, estandarizar la forma de hacer las cosas, pero, no nos engañemos, también como modo de eludir responsabilidades. Cualquier decisión profesional que esté apoyada en una Normativa o Recomendación avalada por una Institución Nacional o Internacional, suele eximir al propio profesional dado que él solamente ha seguido el procedimiento establecido.

En nuestro ámbito de Ingeniería Marítima, no somos la excepción y buscamos siempre en las Recomendaciones Internacionales la solución a nuestros problemas. Nuestro «santasanctorum» está formado por la ROM (en España), el PIANC, la IMO, DNV, OCIMF, SIGTTO, etc… y sus directrices se vuelven sagradas en el sector.

En general, existen una serie de creencias sobre la aplicación de estas Recomendaciones que están ampliamente extendidas pero que no siempre se ajustan en la realidad. Entre otras se me ocurren las siguientes:

• Las recomendaciones son deterministas y por lo tanto conservadoras. Luego, si cumplo con ellas estoy del lado de la seguridad y puedo estar tranquilo.
• Si hago estudios adicionales (tal y como las propias Recomendaciones establecen) sólo será para optimizar los resultados. Es decir, siempre los resultados saldrán «mejores» que los de aplicar las recomendaciones de forma pura y dura.
• La «famosa» tabla de la «Recomendación X» o la figura de la «Recomendación Y» son el criterio a aplicar, sin muchas veces entender todo el texto que las acompaña y las matiza.
• Si no hay una Recomendación específica para mi problema, puedo aplicar algo parecido y no pasa nada.

En este primer capítulo voy a intentar poner un ejemplo de la primera de estas creencias. Prometo, seguir con las demás, en capítulos posteriores. Además, intentaré ahondar en la problemática de la aplicación de las Recomendaciones y los problemas que a veces (más de las que creemos) plantea.

Las recomendaciones son deterministas y por lo tanto conservadoras. En un Puerto del Norte de España, de cuyo nombre no quiero acordarme, se construyó una terminal de LNG en el arranque del dique de abrigo, que tiene más de 2 km de longitud. Aparentemente, lugar más abrigado es difícil de encontrar y en la zona hay otros atraques que funcionan normalmente bien. La recomendación de la ROM (2.0-11 y 3.1-99) establece la paralización de las operaciones de carga para este tipo de buques en 1.5 m, si la incidencia del oleaje es longitudinal, y de 1.0 m, si la incidencia es transversal. En una zona tan abrigada, en que no se espera que se alcance nunca ni el medio metro de ola, parece que no es importante la alineación del «Jetty», así que se coloca alineada con la costa, perpendicular al dique de abrigo y, por tanto, con incidencia transversal del oleaje. Pero, no hay problema, cumple la recomendación. Nunca tendremos, ni de lejos, 1.0 m de altura de ola (Hs).

Fuente: ROM 2.0-11

La terminal se construye y cuando empieza a operar, incluso con 20 cm de ola, el buque tiene tales movimientos que es imposible descargar. PROBLEMA: altos periodos de oleaje, incidiendo transversalmente provocan efectos de RESONANCIA ya que el periodo de las olas coincide con los periodos naturales de oscilación del buque.

La recomendación no era conservadora. Es más, es tremendamente optimista porque no tiene en cuenta ni las dimensiones de los buques, ni los periodos del oleaje.

Se puede pensar que entonces la «Recomendación» está mal definida. El problema es que nadie leyó que

«Lo anterior se establece sin perjuicio de que puedan establecerse otros, mayores o menores, a través de un análisis detallado de los modos de parada en el emplazamiento, considerando las condiciones y factores de proyecto, las características de la flota esperable en el atraque, las condiciones locales del puerto y los requerimientos del Promotor.»

Pueden establecerse otros «MAYORES o menores». Es decir, la suposición de que la recomendación es conservadora, no se corresponde con lo que dice el propio texto. Cual es el verdadero PROBLEMA, que las Normas, si no las aplica alguien experto en el tema, que sepa valorar y calibrar la aplicabilidad al caso de estudio concreto, se convierten en papel mojado. Sin embargo, la tentación al existir las recomendaciones es encargarle su aplicación al recién llegado.

Y esto nos lleva a uno de los primeros peligros de los «PROTOCOLOS»: el desprecio hacia la EXPERIENCIA.

En el siguiente capítulo, más.

¿Por qué cuesta tanto reflotar el «Ever Given»?

Publicado en LinkedIn el 25 de marzo de 2021

¿Por qué cuesta tanto reflotar el buque «Ever Given» en el Canal de Suez? La respuesta está en la sección transversal del canal en la zona de la varada (ver foto). Vamos por partes.

En el Km.151 (lugar del accidente) el Canal de Suez tiene una anchura entre boyas de 217 m, que se queda en 205m en la cota -11m y en unos 170m a la cota -16m (el buque cala 15.7m). Es decir, en esta zona el canal tiene una anchura inferior a 3B (mangas) lo que ya de por si da una idea de lo complicado de las maniobras, especialmente con vientos de entre 25 y 30 nudos (otro día explicaré este aspecto). En las fotos del accidente, se ve como la proa llega hasta el borde del canal, mientras que la popa ha quedado algo separada del mismo:

Esto supone que 50 m de buque por la proa se han hundido en la arena. En las fotos también se ve como sobresale el bulbo de proa, lo que da una idea de que el buque se ha subido por el talud. Esto que significa. Pues que aunque suba la marea, el buque está muy encallado en la arena y la única solución es dragar toda la arena que ahora rodea al buque. Eso lleva tiempo y debe hacerse con mucha precaución para evitar movimientos bruscos del buque que podrían desplazar la carga y complicar la situación. Así que, ¡paciencia amigos! No queda otra.

VTS (Vessel Traffic Services)

Como decíamos ayer…

Tradicionalmente, el transporte marítimo se ha regido por una serie de reglas básicas que han permitido mantener una cierta «libertad» en la navegación, que la distingue de otros modos de transporte. Sin embargo, el aumento en el tráfico marítimo y las modernas exigencias en cuanto a seguridad y control de riesgos están haciendo que el «Control de Tráfico» marítimo sea un tema en auge en todo el mundo. Por una parte siguiendo los pasos del Tráfico Aereo (mucho más consolidado y definido), por otra, intentando definir sus propias reglas para mantener la idiosincrasia del mar.

La IMO (International Maritime Organization) define el VTS (Vessel Traffic Service) como un servicio implementado por una autoridad competente, diseñado para mejorar la seguridad y la eficiencia del tráfico marítimo y para proteger en medio ambiente. El servicio debe tener la capacidad de interactuar con el tráfico y de responder al desarrollo de las situaciones de tráfico en su zona de trabajo.

El fundamento básico de este tipo de servicio lo define IALA (International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities) en su manual sobre VTS. «La realidad del tráfico marítimo moderno, con buques más grandes y menos maniobrables, congestión de tráfico en puertos y rutas marítimas, cargas peligrosas con peligros potenciales para el entorno, demanda medidas sofisticadas para la reducción de riesgos. Establecer Servicios de Control de Tráfico (VTS) ha sido y todavía es una importante respuesta ante dichas demandas.»

IMO identifica tres tipos o niveles de servicio VTS:

• Servicio de Información (INS)
• Servicio de Organización del Tráfico (TOS)
• Servicio de Asistencia a la Navegación (NAS)

Iremos desarrollando estos y otros aspectos en futuros «posts». Puedes contarnos tus opiniones, preguntas o experiencias sobre este tema en los comentarios o escribiendo a gonzalo@enredsl.com

Fdo.: Gonzalo Montero. Director de ENRED (Engineering, Resources & Development, S.L.)

La importancia del viento en las maniobras

Viento, oleaje y corrientes son los principales agentes hidro-meteorológicos que afectan a las maniobras de los buques. Las infraestructuras portuarias son eficaces protectores frente al oleaje y las condiciones de corriente no suelen ser excesivas en zonas portuarias costeras. Por tanto, el viento, suele ser el principal limitante en muchas terminales portuarias y, de hecho, los límites de entrada de muchos puertos se establecen en función de las condiciones de viento.

El siguiente vídeo (Fuente: ProLife 061) muestra una situación completamente ingobernable debido al fuerte viento existente.

No debe olvidarse que las fuerzas del viento sobre el buque son proporcionales a la velocidad al cuadrado. Es decir, un viento de 20 nudos implica unas fuerzas 4 veces mayores que un viento de 10 nudos. Y un viento de 30 nudos implica fuerzas 9 veces superiores a las de 10 nudos.

Tampoco debe olvidarse la tipología de los buques a la hora de valorar las condiciones aceptables para las maniobras. Los buques tipo Ferry, Ro-Ros, Portacontenedores, Cruceros, presentan una superficie vélica muy importante y un calado/desplazamiento relativamente reducido. Por tanto, son buques «muy sensibles» al viento. Por contra, Petroleros, Bulkcarrires, Cargueros, presentan una superficie vélica mucho menor y un calado/desplazamiento proporcionalmente mucho mayor. En consecuencia, son buques «menos sensibles» al viento. Los buques de LNG (tankers), presentan una mayor similitud con los primeros, dada su mayor superficie vélica (obra muerta) y menor calado.

Si te interesa este tema y quieres más información puedes ponerte en contacto con nosotros.

 

Remolque en Puerto (1)

Uno de los problemas más habituales a resolver en los estudios de maniobras en puerto es definir los requerimientos de remolque en función del tamaño de los buques y las condiciones locales de oleaje, viento y corrientes.

Existen fórmulas sencillas para calcular las toneladas de tiro y la potencia de remolcadores necesaria, pero éstas no consideran las características de los diferentes tipos de remolcadores y de su eficacia. Esta última viene determinada tanto por el tipo de remolcador, como por la velocidad y dirección de tiro del mismo, así como, por las condiciones de oleaje existentes (especialmente, en zonas no abrigadas).

La selección del tipo de remolcador es muy importante y debe realizarse teniendo en cuenta la estrategia de maniobra a seguir. En la siguiente figura (Fuente: «Tug use in port. A practical guide» – Capt. Henk Hensen, FNI)  se puede observar la eficacia de los remolcadores según su tipo y dirección de tiro.

El libro antes referido concluye que el «ranking» de remolcadores en función del tipo de estrategia es el siguiente:

Por otra parte, el tiro («bollard pull») de los remolcadores puede variar entre 1 y 1.5 toneladas/100 BHP.

Si quieres profundizar en este tema puedes contactar con nosotros.

Fdo.: Gonzalo Montero

ATPYC. Visita técnica ampliación puerto de Bilbao del Comité de Jóvenes Profesionales

La Asociación Técnica de Puertos y Costas (ATPYC) organiza una visita técnica a las Obras del Espigón Central de la Ampliación del Puerto de Bilbao en el Abra Exterior, ejecutada por la UTE KAI-MUTURRA (SATO-SOBRINO-Excavaciones Viuda de Sainz S.A.).

Puerto de Bilbao (Fuente: Memoria del Puerto del Bilbao)

Se tendrá «la oportunidad de ver la fabricación de cajones de hormigón flotantes en el dique SATO Levante, así como los cajones fondeados y su relleno mediante una draga de succión en marcha y vertido por cinta transportadora (siendo esta la primera vez de este tipo de equipo en España). Además, se visitarán las obras de estabilización de la Cantera de Punta Lucero realizada mediante un sistema de pozo-túnel, el cual ha sido ejecutado por el procedimiento de raise boring».

La visita se realizará el próximo día 6 de Junio de 2017 (martes) y podéis inscribiros (se incluye viaje en autobús desde Madrid) y ver más información en este enlace.

 

Masa Añadida de un Buque

Uno de los aspectos que diferencian claramente el comportamiento del buque frente a cualquier otro medio en tierra es el concepto de «masa añadida» que implica que la energía en movimientos, las fuerzas necesarias y las inercias correspondientes sean muy diferentes por el hecho de moverse dentro de un fluido viscoso, como es el agua.

Cuando el buque se desplaza en el agua arrastra junto a sí un cierto volumen de agua que dependerá del movimiento del buque y de la profundidad y la disposición de los márgenes, en el caso de un canal. Este volumen de agua desplazado junto al buque aumenta la «masa en movimiento» y por tanto debe tenerse en cuenta a efectos de cualquier cálculo de fuerzas y energías.

De manera ortodoxa, la definición de masa añadida «es el término utilizado para expresar la fuerza de inercia que ejerce el fluido sobre un sólido, debida a la aceleración del mismo sólido».

Barcazas navegando en paralelo en el Puerto de Rotterdam

La masa añadida es diferente para cada uno de los seis grados de libertad y, por ello, el tratamiento es diferente en función del ámbito de trabajo en el que estemos. Por ejemplo, para el atraque de buques (baja velocidad y movimiento predominantemente transversal), se considera la masa añadida en el coeficiente C(M) que se estima como 1 + (2*T/B) y que suele dar valores entre 1.3 y 1.8; es decir, la masa añadida está entre el 30 y el 80% de la masa (desplazamiento) del buque.

Si estamos calculando la resistencia al avance (movimiento predominantemente longitudinal) se considera que la masa añadida está entre el 5 y el 15% de la masa del buque y, a falta de más datos, se suele tomar un 8% como valor de referencia. También se puede estimar como el volumen de un cilíndro cuya base tenga un diametro igual al calado (T) y su longitud sea igual a la manga (B).

 

Se puede profundizar mucho en este tema, pero con este «post» solo pretendemos introducir el concepto para los «legos» en la materia, de forma que se tenga siempre presente que a la hora de considerar las fuerzas/energías en el comportamiento del buque no se olvide que a éste le acompaña siempre una masa de agua variable en función de múltiple parámetros.

Espero que os resulte útil. Fdo. Gonzalo Montero