Clase 4C - Puertos

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Clase 4C - Puertos

UBA - Facultad de Ingeniería
Departamento Transporte
INGENIERIA DEL TRANSPORTE
68.07
Puertos
Segundo cuatrimestre 2014
© Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo
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Clasificación
1) Según ubicación geográfica
-Marítimos: sobre la costa marítima. Ej: Mar del Plata
-Fluviales: sobre márgenes de río. Ej; Rosario
2) Según mercaderías manipuladas (95% WTI):
-General: cualquier tipo de bultos (tipo y tamaño) Hasta mitad del siglo
pasado era el estándar.
Aumento de producción => Productividad => Especialización
-Puertos Graneleros: Sólidos, líquidos, Bulk
 + Productividad => Ecomomía de escala => unitización
-Puertos de contenedores: todo tipo de mercadería dentro de recipientes.
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Componentes de un puerto
1) Canal de acceso: “camino” con la profundidad necesaria para que
naveguen todos los tipos de navíos que utilizan el puerto. Puede ser de
utilización parcial.
2) Obras de abrigo: estructura que tiene por objeto crear un recinto de
aguas tranquilas en su interior.
3) Antepuerto: zona de maniobras, asilo, frenado y cambio de dirección de
los barcos.
4) Obras de atraque: son las construcciones destinadas al amarre y el
movimiento de mercaderías y pasajeros.
5) Instalaciones portuarias: compuesto por utilaje, depósitos, vías de
acceso, áreas destinadas al estibaje de bultos y edificios.
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Diseño portuario
1) Tipo y volumen de mercaderías: define el equipamiento y áreas
operativas. Grandes Volúmenes. Concepto de Hinterland.
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Diseño portuario
2) Cantidad y tipo de buques: determina el dimensionado de muelles,
profundidades, equipamiento, canales, etc.
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Diseño portuario
3) Estudios :
-Topográficos: nivel del terreno. Se necesita nivelación para la utilización
de equipamiento y escurrimiento.
-Batimétricos: Profundidades próximas y operativas.
-Régimen hidráulico: nivel del agua, mareas, oleaje y corrientes.
-Condiciones meteorológicas: impactan fuertemente en la operación:
viento, lluvia, niebla, etc.
-Geotécnicos: tipo de suelo y perfiles.
-Estudios sedimentológicos: arrastre y depósito de materiales fluviales y
marítimos.
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Diseño Portuario
Componentes principales:
• CANALES
• OBRAS DE ABRIGO
• MUELLES
“ Las obras portuarias no venden porque no se ven”
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Diseño Portuario
Canales
Se construye cuando las profundidades no son suficientes para operar los
buques.
•
Traza: lo más corto y recto posible. Debe estar alineado con la corriende
para evitar sedimentación. Curvas de 30° y sobre anchos 3,5 m/°.
•
Sección trasversal:
a. Talud: depende del material del lecho: cohesivo: 1:5
poco cohesivo: 1:10
no cohesivo: 1:20 o más (RdP)
b. Solera: depende del buque de diseño y tráfico: 1 vía (3 a 4
mangas) 2 vías (6 a 7 mangas).
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Diseño Portuario
Canales
c. Cota de fondo: Depende de varios factores
Calado máximo del barco: peso + carga + combustible + lastre (tipo de agua)
+ Hundimiento estático: debido a la carga. 2 cm por cada 10 m.
+ Hundimiento dinámico: por navegar en aguas confinadas (Bernoulli) 30 cm.
+Oleaje: se adiciona 0,5 Hs.
+Revancha: depende del tipo de suelo: 0,6 a 1,2 m
+Reserva de sedimentación: depende de la tasa da Sedimentación y
frecuencia de dragado
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Diseño Portuario
Canales
Boca de entrada: lo más reducida posible y orientada de forma tal de evitar
ingreso de oleaje al recinto. Ancho mínimo debe ser el del canal y permitir
ingresar con ´malas condiciones climáticas.
Antepuerto: Circulo de maniobras que permite frenar y girar a los buques de
3 a 5 esloras de diametro dependiendo del uso de asistencia.
Mantenimiento: a través del dragado.
- Dragas mecánicas (gralmente. sin propulsión): de cangilones, pala o
cucharon de almeja. Con descarga a otra embarcación.
- Dragas hidráulicas: Succión por arrastre durante navegación o succión
con cortador ý pilones de pivot.
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Diseño Portuario
Canales
Señalización: Sistema IALA. Argentina se encuentra en la zona B.
-Faros: Torres fijas. Indican hitos importantes o accidentes geográfico costeros.
-Balizas: Fijas en tierra o fijas en el agua. Indican punto de referencia para acceso a
un puerto.
-Boyas: Flotantes, fondeados e indican límites del canal o peligros aislados.
Canal : (sentido de ingreso) Rojas a estribor. Verdes a babor.
Peligro aislado. Negras y rojas.
Señales de aguas seguras o recalada: blanca y roja
Señales cardinales: negras y amarillas.
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Diseño Portuario
Obras de Abrigo
Principal: se opone a los temporales más importantes.
Secundaria: para proteger de otras direcciones.
Tipos:
A) Reflectantes: muros verticales que en condiciones ideales se
produce una reflexión de igual magnitud y dirección, y distinto
sentido, aumentando la altura de la ola incidente al doble.
B) Escolleras: Son terraplenes con capas de elementos granulares
de diferentes características que producen la rotura de la ola sobre si
misma,
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Diseño Portuario
Obras de Abrigo
De que depende el nivel del agua?
a) Mareas Astronómicas (principal):
Variaciones del nivel producto de la
atracción que producen los astros (Luna y Sol) puede alcanzar hasta los 20 mts.
de amplitud y es fácil de predecir. Pleamar (2 por día) y Bajamar (2 por día).
Cuadratura (menos amplitud) y Sicigia (más amplitud).
b) Mareas Meteorológicas: son producidas por el viento en combinación con
las costas. Ejemplo sudestada en Estuario del Rio de la Plata. Poca predicción
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Diseño Portuario
Obras de Abrigo
C) Oleaje:
El viento transfiere su energía al agua. El frotamiento genera ondas en
la superficie que van aumentando de tamaño (altura y longitud) a medida que
aumenta la velocidad del viento. La longitud y la altura también dependen de la
extensión horizontal del área de generación en la dirección del viento (fetch). Se
puede predecir la altura de las olas a través de varios métodos que usan los
parámetros arriba descriptos.
Deformación de la Ola: Ley de Snell.
Rotura (por falta de profundidad)
Refracción: cambio de sentido por profundidad.
Difracción: derrame lateral por la presencia de obs.
Reflexión: onda contraria por presencia de obs.
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Diseño Portuario
Obras de Abrigo
1) Muros de gravedad o Reflejantes:
Condición: d (profundidad) > 1,5 Hi (altura de ola incidente) y ancho > 0,8 d
para garantizar la reflexión. Se debe hacer el análisis en la cresta y en el
valle de la ola y el pero caso es la pleamar por la diferencia de diagramas
y porque el muro pesa menos por estar más sumergido. Se debe verificar
al deslizamiento, volcamiento y hundimiento. Son en su mayoría de H°A°
d
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Diseño Portuario
Obras de Abrigo
2) Escolleras:
Compuesto por un núcleo de material fino que impermeabiliza el
puerto y una capa protectora de bloques grandes que protegen el núcleo del
oleaje. En el medio hay capas intermedias que deben ir cumpliendo una relación
de filtros respecto a las capas anteriores para no permitir la perdida de material.
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Diseño Portuario
Obras de Abrigo
Cálculo y verificaciones: Ley de Hudson
W = Ɣ . H^3/ Kd. (Ɣr -1) . Cotg α respetando W1 = W / 10 ; W2 = W1/20 ; W3 = W2/20
Relación de filtros: el tamiz de filtro por el que pasa el 15% de la capa superior debe
ser menor a 5 veces el diámetro del tamiz que pasa el 85% de la capa inferior.
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Diseño Portuario
Muelles
TIPOS:
A) Lineal: Cuando se requiere que el utilaje recorra todas las bodegas del buque.
Contenedores, carga gral. y graneles sólidos.
B) Espigones: son muelles lineales pero se usa para ganar longitud de muelle en un
mismo puerto. Se usa cuando los buques tienen mayores estadías. (pasajeros).
C) De ducto con dolfines: cuando solo se busca vincular la carga por un solo punto y
se usan estructuras auxiliares (dolfines) para el amarre.
D) RO –RO: buques con rampas que permiten ingresar la carga circulando.
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Diseño Portuario
Muelles
Solicitaciones sobre el muelle:
Peso propio del muro: Depende de la estructura
+ Empuje de suelos: Depende de la estructura
+ Sobrecarga: de grúas y cargas.
+Recostaje: por la energía que se absorbe al tomar contacto con el
buque. Se absorbe a través de defensas ubicadas en el muelle.
+ Tirón: por efecto de viento y corrientes sobre el buque. Se
transmite por los cabos de amarre a las bitas o bolardos.
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Diseño Portuario
Muelles
Cota de coronamiento y Cota de fondo:
CC = PMS + Rs
CF = BMS - (Calado+ Ri)
PMS: Nivel de pleamar en sicigia
BMS: Nivel de bajamar en sicigia
Rs: revancha superior. 1,5 a 2 m
Ri: revancha inferior. 0,5 a 1 m
NOTA: en los ríos es importante considerar también el regimen hidráulico de los
mismos: histograma de frecuencias y Curva de movimiento medio del río:
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Diseño Portuario
Muelles
Cota de coronamiento y Cota de fondo:
CC = PMS + Rs
CF = BMS - (Calado+ Ri)
PMS: Nivel de pleamar en sicigia
BMS: Nivel de bajamar en sicigia
Rs: revancha superior. 1,5 a 2 m
Ri: revancha inferior. 0,5 a 1 m
NOTA: en los ríos es importante considerar también el regimen hidráulico de los
mismos: histograma de frecuencias y Curva de movimiento medio del río:
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Diseño Portuario
Muelles
Longitud y cantidad de muelles.
Solución: Teoría de colas. Ajusta la distribución de demanda a la distribución de oferta.
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Diseño Portuario
Operaciones & Capacidad
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Diseño Portuario
Operaciones & Capacidad
•
La capacidad de un puerto está definida por el proceso de menor capacidad.
•
A diferencia de otras terminales (aeropuertos, FFCC, Automotor) donde por
rotación la capacidad se calcula en unidades móviles por hora en el caso de los
puertos hay varios procesos que pueden condicionar la capacidad.
Recepción de Exportación y entrega de Importación: incluyen agendamiento y
documentación comercial y aduanera.
Operación de transferencia de carga: depende del espacio y la capacidad de los
equipos
Operación de muelle: depende del uso de los equipos y la capacidad de las grúas
que cargan y descargan los buques.
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