El problema del amarre de los buques

El uso de buques de gran capacidad para transportar mercancías es cada vez más habitual. Un ejemplo son los grandes graneleros, siendo los buques de la clase VALEMAX diseñados en 2010 los más grandes, con una capacidad de 400.000 toneladas. A modo de comparación, podemos citar un buque Capesize de la década de 1970 que transporta 170.000 toneladas, por lo que los buques de la clase VALEMAX son unas 2,3 veces mayores. La figura 1 muestra una comparación relativa de los tamaños de los buques: 

Figura 1 – Tamanho relativo esquemático das diversas classes de navios [Fonte: Kot Engenharia]

 

Esta capacidad y tamaño de los buques es un reto para la infraestructura portuaria, que necesita acoger estos buques con seguridad en sus atracaderos.

El proceso de maniobra del buque en puerto es realizado por un profesional especializado, el práctico, que posee los conocimientos necesarios sobre las condiciones portuarias, como corrientes, comportamiento de las mareas, viento, canal de acceso, obstrucciones sumergidas, entre otros riesgos para la navegación. Toda la operación se realiza bajo el mando del práctico, desde la maniobra del punto de fondeo hasta la entrada en el puerto y el atraque final.

 

Gastos de amarre

Las cargas que actúan durante el atraque son muy elevadas y proporcionales al desplazamiento del buque. Con el notorio aumento del desplazamiento de los buques en los últimos años, las defensas deben ser capaces de soportar la energía implicada en el proceso de atraque, preservando al mismo tiempo la infraestructura de los atracaderos, la mayoría de hormigón armado.

Hay varios parámetros que intervienen en el cálculo de las cargas que actúan durante el atraque, siendo el principal la componente normal al atraque de la velocidad de atraque, Vb. La velocidad de atraque depende del tamaño del buque, las condiciones de oleaje y corriente, el viento y las posibles restricciones de aproximación al atraque. La velocidad de aproximación puede estimarse según las normas BS6349, PIANC, entre otras, que adoptan las curvas de Brolsma. Esta curva se basa en diferentes condiciones de aproximación y protección del puerto en cuestión, que varían de 1 a 5, o de "a" a "e" en algunas publicaciones especializadas.

(a) Fácil amarre, zona protegida;

(b) Atraque difícil, zona protegida;

(c) Amarre fácil, zona no protegida;

(d) Buen amarre, zona desprotegida;

(e) Atraque difícil, zona desprotegida.

Toda la energía de amarre debe ser soportada por la defensa situada en el punto de impacto. La figura 2 muestra algunos de los parámetros que intervienen en el cálculo de las cargas de amarre:

 

Figura 2 – Alguns dos parâmetros envolvidos no cálculo das cargas de atracação. [Fonte: Kot Engenharia]

 

Un aspecto interesante del proceso de amarre es elcolchón de agua que se forma entre el costado del buque y la pared(efecto colchón de agua). Durante el amarre, el movimiento del agua en esta zona puede amortiguar las cargas que actúan sobre el proceso. En algunos casos, el rompeolas está ahuecado debido a las estructuras de pilotaje del muelle, lo que permite que el agua fluya entre las estructuras de cimentación sumergidas, reduciendo el efecto de colchón de agua.

Las defensas suelen consistir en estructuras de acero elastomerizado fijadas a las losas del muelle de amarre.

La función principal de la defensa es absorber la energía cinética del buque durante la aproximación, convirtiéndola en energía de deformación del elastómero. Parte de la energía absorbida en el proceso se disipa a través de la histéresis y el calor. La figura 3 muestra un gráfico de la relación entre deformación, reacción y absorción de energía en un sistema de absorción de impactos:

 

Figura 3 - Relación entre la fuerza de reacción, la deflexión y la energía absorbida para una defensa elastomérica típica [Fuente: Trelleborg].

 

Ejemplos de estructuras de defensas

Las defensas suelen ser de elastómeros, de forma cilíndrica o cónica. Los dispositivos elastoméricos se fijan a estructuras metálicas recubiertas de polímeros para reducir la fricción con el costado de la embarcación. Véanse en las figuras 4, 5, 6 y 7 algunos ejemplos de defensas.

Figura 4 - Ejemplo de una defensa SUPERCONE de muelle fijada directamente al pilote metálico, obsérvense las cadenas para evitar un desplazamiento excesivo que podría dañar la defensa.

Figura 5 - Ejemplo de defensa de muelle en hormigón armado y de defensa de elastómero con panel metálico.

Figura 6 - Ejemplo de muelle dañado por un amarre fallido, las fuertes corrientes marinas provocaron una velocidad de aproximación excesiva del buque que superó la capacidad de la defensa.

Figura 7 - Defensa de estructura metálica provista de un absorbedor cilíndrico de elastómero; pueden verse las marcas de fricción entre la defensa y el costado del buque.

 

Consideraciones finales

Los dispositivos elastoméricos son partes fundamentales de la infraestructura de un puerto, ya que preservan las estructuras durante el atraque de los buques. Un abordaje fallido, por ejemplo, puede provocar daños en la infraestructura portuaria, como muelles, pilotes, muros, losas, y también puede causar daños en las estructuras laterales del buque. Si se producen daños en el buque, el armador cobrará las reparaciones necesarias, provocando disputas que pueden evitarse.

La selección de la defensa ideal debe tener en cuenta los aspectos de las operaciones portuarias locales, ya que en los puertos menos abrigados, con obstrucciones y riesgos para la navegación, la velocidad de aproximación debe considerarse adecuadamente, lo que influye directamente en la capacidad energética necesaria para las defensas. El uso de defensas con una capacidad energética inferior a la calculada supone un riesgo, ya que las operaciones de atraque, aunque se realicen dentro de las condiciones de diseño, podrían causar daños a las estructuras portuarias.

Como el aumento de la capacidad de los buques es una realidad actual, las autoridades portuarias deben estar atentas para que las defensas instaladas en sus puertos sean adecuadas a la capacidad energética que requieren estos buques más pesados.

 

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