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 ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 1 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 2 © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 3 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 4 Diseño portuario 1) Tipo y volumen de mercaderías: define el equipamiento y áreas operativas. Grandes Volúmenes. Concepto de Hinterland. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 5 Diseño portuario 2) Cantidad y tipo de buques: determina el dimensionado de muelles, profundidades, equipamiento, canales, etc. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 6 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 7 Diseño Portuario Componentes principales: • CANALES • OBRAS DE ABRIGO • MUELLES “ Las obras portuarias no venden porque no se ven” © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 8 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). © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 9 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 © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 10 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 11 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 12 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, © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 13 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 © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 14 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 15 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 © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 16 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 17 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 18 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 19 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 20 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: © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 21 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: © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 22 Diseño Portuario Muelles Longitud y cantidad de muelles. Solución: Teoría de colas. Ajusta la distribución de demanda a la distribución de oferta. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 23 Diseño Portuario Operaciones & Capacidad © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 24 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. © Manuel I. Martínez ([email protected]) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 25