Cálculo del bollard pull requerido en una
maniobra
La configuración del remolque, el número de remolcadores y su bollard pull son los determinados usualmente por los prácticos basándose en su experiencia y varían solamente de acuerdo a las condiciones portuarias y condiciones hidrometeorológicas.
Este sistema usualmente trabaja bien, pero pueden ocasionarse dudas ante el incremento de tamaño que sufren permanentemente los buques siendo necesario recurrir a cálculos para poder determinar las fueras necesarias para poderlos maniobrar con seguridad.
Otro aspecto a tener en cuenta es la presión económica que ejercen las compañías navieras sobre sus capitanes y agentes marítimos con el fin de disminuir costos acortando estadías y prescindiendo de remolcadores.
Los bow y stern thrusters usualmente permiten evitar el uso de uno o dos remolcadores, pero no debemos olvidar que dichos ingenios tienen sus limitaciones, sobre todo cuando el buque comienza a desplazarse sobre el agua.
Este es entonces uno de los temas de discusión entre capitanes y prácticos sobre la necesidad de contar con remolcadores de apoyo en determinadas circunstancias.
Si ambos están bien preparados para hacer una correcta evaluación de las necesidades, podrán llegar a tomar una decisión acertada para la seguridad de la maniobra.
Una información exacta sobre viento, corriente, altura y período de las olas es indispensable para una correcta estimación, sobre todo cuando se deben maniobrar grandes porta contenedores, PCC, o bulk carriers / buques tanques con grandes calados y escasos márgenes de seguridad.
Dependiendo de la situación local la asistencia de los remolcadores en condiciones de atraque / desatraque, la podemos dividir en tres etapas:
Etapa 1: El buque puede mantener una velocidad razonable.
El buque todavía puede compensar derivas con máquinas y timón. En esta etapa puede o no ser asistido por remolcadores.
Etapa 2: Es una etapa intermedia.
El buque se mueve mucho más lentamente, está entrando a una dársena, debe girar o está próximo ya al muelle. Puede estar ya detenido. En estas condiciones no posee prácticamente gobierno propio, sus máquinas pueden estar detenidas y la influencia de viento y/o corriente se incrementan. La asistencia de los remolcadores es necesaria mas frecuentemente y por largos períodos.
Etapa 3: El atraque del buque.
El buque está prácticamente “muerto” en el agua. El uso de sus máquinas está severamente restringido y la asistencia de los remolcadores es completa
Esta última fase es la determinante para el cálculo del BP requerido, y en ella es donde el uso de los bow y stern thrusters puede ser tenida en cuenta,
dependiendo de su confiabilidad, situaciones locales, regulaciones portuarias, etc., ya que en ella, estando el buque detenido sobre el agua, su rendimiento es máximo.
Factores que intervienen en el cálculo del BP requerido
Los siguientes son los factores a ser tenidos en cuenta: 1. Particularidades del puerto
2. Tipo de construcción del muelle 3. Tipo de buque
4. Condiciones hidrometeorológicas 5. Sistema de remolque empleado
Particularidades del puerto
Restricciones en canales Esclusas
Canales de pasaje Dársenas de maniobra. Distancias para detención. Buques amarrados
Profundidades
Restricciones de velocidades
Tipo de construcción del muelle
Abierto Paredón Tipo de buque Tamaño Calado Margen de seguridad Asiento Obra muerta Potencia de máquinas Tipo de propulsor Performance de maniobra Tipo de timón Thusters Condiciones hidrometeorológicas Viento Corriente Olas Visibilidad
Sistema de remolque empleado
Europea Americana
Las particularidades portuarias, el tipo de muelle y el sistema de remolque empleado, son factores más o menos constantes y la determinación del BP necesario se basa en la experiencia de los prácticos.
Para casos diferentes o buques nuevos se suele recurrir a investigaciones basadas en simuladores.
Cuando se deba maniobrar con un buque particular las condiciones a ser evaluadas son:
Viento Corriente Olas
Y estos factores están íntimamente relacionados con lo expresado en: Tipo de buque.
Las fuerzas externas totales que actúen sobre el buque deberían, en teoría, ser contrarrestadas por el BP de los remolcadores.
Para su determinación los siguientes factores deben ser tenidos en cuenta: 1. Los remolcadores deben tener reserva de potencia suficiente para
empujar o tirar del buque contra la corriente y/o el viento y poder detener su deriva con la rapidez necesaria.
2. Ellos no siempre podrán realizar su tarea con los ángulos más convenientes.
3. El BP indicado puede ser mayor al existente en realidad debido a desgastes, incrustaciones en obra viva, etc.
4. El remolcador de proa y popa no pueden empujar o tirar a su máxima potencia simultáneamente. Eso debe ser cuidadosamente estudiado teniendo en cuenta los posibles momentos evolutivos que puedan generarse de acuerdo a viento y/o corriente. Posiblemente haya que disminuir la potencia de uno de ellos para poder detener una caída descontrolada del extremo opuesto.
5. La corriente de expulsión del remolcador contra el casco del buque puede disminuir su eficacia (efecto coanda).
Por estas razones cuando calculemos los BP originados por factores externos, deberemos incluir márgenes de seguridad que usualmente rondan entre el 20 y 30% del calculado.
Se debe tener en cuenta que un remolcador al tiro perpendicular al buque tiene una gran pérdida de eficiencia por el efecto coanda si el remolque es corto.
Fuerzas ocasionadas por viento
Método matemático
Fuerza lateral Fuerza longitudinal Newton A V C FYw Yw aire L 2 5 , 0 FXw CXw aire V ATNewton 2 5 , 0 Momento de guiñada metro Newton LBP A V C MXYw 0,5 XYw aire 2 L Donde: Yw
C Coeficiente lateral del BP del viento
Xw
C Coeficiente longitudinal del BP del viento
XYw
Densidad del aire en kg./m3
V Velocidad del viento en m/s
L
A Área longitudinal de la obra muerta en m2
T
A Área transversal de la obra muerta en m2
LBP Eslora entre perpendiculares
Los coeficientes son determinados empíricamente mediante modelos en escala en piletas y túneles de viento para cada buque
Las fuerzas resultantes dependen de: Forma del buque
Calado Asiento
Obra muerta, cubertadas, trojas, contenedores, etc. Ángulo de ataque
Mástiles, grúas, rampas, etc.
Para muchos buques modernos dichos coeficientes han sido calculados para todos los ángulos de ataque y ciertas condiciones de carga estándares.
Para los buques tanque los mismos pueden ser encontrados en “Prediction of
Wind and Current load on VLCCs “
Las fuerzas más importantes a ser tenidas en cuenta para el cálculo del los BP
son las laterales (CYw varían entre 0,8 y 1,0 para vientos del través).
En términos generales podemos aplicar unCYw = 1,0 y una aire=1,28 kg/m
3 obteniendo el resultado en kg. en lugar de Newton, quedando la fórmula simplificada como sigue:
kgf m A s m V FYw 0,065 2 L 2 Si incluimos un 25% de margen de seguridad resultaría:
kgf m A s m V FYw 0,08 2 L 2
…y es válido para remolcadores al tiro perpendiculares al costado del buque con líneas de remolque relativamente cortas.
Se consideró nudos
s
m 2
1 . Puede darse el caso que el margen de seguridad
sea un poco elevado considerando siempre CYw = 1 cuando en realidad puede
estar más cerca del 0,8.
La experiencia deberá tomar partido según el caso.
Para viento que no son del través el BP generado puede ser groseramente calculado en base al valor que corresponde al través, teniendo en cuenta que para ángulos menores de 30° a proa y popa del mismo, las diferencias son mínimas, y para ángulos mayores se puede aplicar el coseno y el seno para obtener la resultante transversal y longitudinal respectivamente.
Los momentos de guiñada en general son máximos con vientos de las aletas, pero ello también depende de otros factores como tipo de buque, asiento, calado, obra muerta, etc.
Debemos tomar en consideración que los vientos no son constantes en velocidad y dirección, por lo que debe realizarse una prolija medición teniendo en cuenta las ráfagas y/o chubascos.
Un anemógrafo es el instrumento ideal para obtener datos valederos.
La velocidad del viento varía también con la altura, como lo muestra el siguiente gráfico
El mismo se obtuvo mediante la siguiente fórmula
7 1 ) 10 ( h v VW W Donde W
V Velocidad del viento a 10 m. de altura (m/s)
W
v Velocidad del viento a la altura h en que fue tomado (m/s)
h Elevación sobre tierra o nivel del mar (m)
Para el cálculo de la fuerza del viento debe utilizarse la correspondiente a los 10 m de altura, corrigiendo los valores obtenidos mediante un instrumento que se encuentre a altura diferente a la misma