CURSO:DIMENSIONAMIENTO, DISEÑO Y CONSTRUCCION DE INFRAESTRUCTURA PORTUARIA

SOLUCION A ESTUDIO DE CASO 2: FUERZA DEBIDO AL BARCO

• Fuerza de atraque.

• Fuerza producida por el viento sobre el barco.

• Fuerza generada por la corriente sobre el barco.

• Fuerza generada por el oleaje sobre el barco.

FUERZAS DEBIDAS AL BARCO

4.6 EJEMPLOS DE CÁLCULO 4.6.1 Fuerza de de atraque Que energía tiene un barco de 10,000 N.T. al atracar en el muelle? ..log082.1721.0..log WDTN 10,000 ton de N.T. log N.T.=4

363.4082.1

721.04..log

WD

tonWD 000,23.. velocidad de atraque 10 cm/seg

peso añadido (es el peso en toneladas de la masa de agua que se

mueve con el movimiento del barco)

02

4

LDWa

mD 5.10 (Calado) mL 180 (Eslora)

tonWa 000,16)025.1)(180()5.10(4

2

Peso virtual (Es la suma del peso de agua desplazada por el barco

y el peso añadido)

tonW 000,39000,16000,23

Energía efectiva de atraque

mtong

WVE 10

)8.9(4

)1.0(39000

4

22

4.6.2 Fuerza generada por el viento sobre el barco 1) Encontrar la fuerza generada por un viento con velocidad máxima de 10

m/seg que actúa sobre un barco de carga de 20,000 D.W. cuándo el,ángulo entre el eje longitudinal del casco y la dirección del viento es de 30°

Cálculo de las superficies proyectadas A y B para el barco cargado completamente

log A = -0.107 + 0.621 log D.W.

D.W. = 20,000

log 20,000 = 4.30

log A = -0.107 + 0.621 (4.30) = 2.564

A 366 m2

log B = -0.036 + 0.742 log D.W.

log B = -0.036 + 0.742(4.30) = 3.15

B 1428 m2

A: Superficie proyectada de frente del barco sobre la superficie del agua

B: Superficie proyectada de lado del barco sobre la superficie del agua

Tabla 1 Formulas para calcular la superficie proyectada del barco

TIPO DE BARCO

FORMULAS

CARGADO COMPLETAMENTE

Log A= -0.107 + 0.621 log D.W. Log B= -0.036 + 0.742 log D.W. BARCO DE

CARGA SIN CARGA

Log A= 0.019 + 0.628 log D.W. Log B= 0.283 + 0.727 log D.W.

CARGADO COMPLETAMENTE

Log A= 0.427 + 0.480 log D.W. Log B= 0.648 + 0.550 log D.W. BARCO

MINERALES SIN CARGA

Log A= 0.377 + 0.533 log D.W. Log B= 0.733 + 0.601 log D.W.

CARGADO COMPLETAMENTE

Log A= 0.116 + 0.539 log D.W. Log B= 0.485 + 0.574 log D.W. BARCO

TANQUE SIN CARGA

Log A= 0.164 + 0.575 log D.W. Log B= 0.618 + 0.620 log D.W.

Usando:

segmU /10 , 30 , 123.0 42 /mkgseg Calculamos C (pág.84) 6cos175.04cos35.02cos05.0325.1 C

65.1)1(175.0)5.0(35.0)5.0(05.0325.1 C

Por lo tanto la Fuerza Generada por el Viento es

30142830cos366()10)(65.1)(123.0(21 222 senR

tonkgR 4.66408

Para barco de carga:

Valores de C

Barco de carga:

6cos175.04cos35.02cos05.0325.1 C

Barco de pasajeros:

6cos133.04cos367.02cos142.0142.1 C

Barco tanque:

6cos177.04cos25.02cos083.020.1 C

4.6.3 Fuerza generada por las corrientes sobre el barco Para el mismo barco del ejemplo anterior encontrar las fuerzas en sentido longitudinal y transversal cuando la dirección de la corriente es de 30° y la velocidad de la corriente es de 0.5 m/seg, un tirante de agua h=14 m (1) Fuerza en la dirección longitudinal 214.0 SVR f

Calculo de la superficie sumergida log S = 0.726 + 0.704 log D.W. log S = 0.726 + 0.704(4.3) = 3.753 S = 5,665 m2 V = 0.5 m/seg tonkgxxR f 2.01985.0566514.0 2

Tabla 2 Fórmulas para calcular la superficie sumergida del barco

TIPO DE BARCO

FORMULAS

CARGADO COMPLETAMENTE

Log S= 0.726 + 0.704 log D.W. BARCO DE

CARGA SIN CARGA

Log S= 0.507 + 0.699 log D.W.

CARGADO COMPLETAMENTE

Log S= 0.871 + 0.660 log D.W. BARCO

MINERALES SIN CARGA

Log S= 0.632 + 0.661 log D.W.

CARGADO COMPLETAMENTE

Log S= 0.909 + 0.652 log D.W. BARCO

TANQUE SIN CARGA

Log S= 0.693 + 0.648 log D.W.

(1) Fuerza de la corriente en la dirección transversal

´21 2BCVR

42 /5.104 mKgseg , v = 0.5 m/seg Para calcular C se utilizamos: d= 10 m (calado), h= 14 m, θ=300

4.11014

dh

y con 30 entramos a la Fig 1 “Valores de C” (pag 89)

1C Cálculo de la superficie transversal sumergida Log B´= 0.179 + 0.708(4.3)= 3.223 B´=1673 m2 La fuerza generada por la corriente sobre el barco será:

tonkgR 2221850)1673()5.0)(104(21 2 |

Tabla 3 Fórmulas de superficie transversal sumergida

TIPO DE BARCO

FORMULAS

CARGADO COMPLETAMENTE

Log B´= 0.179 + 0.708 log D:W BARCO DE

CARGA SIN CARGA

Log B´= -0.278 + 0.701 log D:W

CARGADO COMPLETAMENTE

Log B´= 0.484 + 0.612 log D:W BARCO

MINERALES SIN CARGA

Log B´= 0.499 + 0.463 log DW

CARGADO COMPLETAMENTE

Log B´= 0.508 + 0.612 log DW BARCO

TANQUE SIN CARGA

Log B´= 0.563 + 0.453 log DW

Fig. 1 Valores de C

4.6.4 Fuerza generada por el oleaje sobre el barco Calcular la fuerza del oleaje sobre el mismo barco, para una altura de ola H=0.30 m y un período T=8 seg

Profundidad 12 m Nivel de marea +2.0 m h=14 m d= 10 m (calado) a=180 m, b=23.5 m

90 3

0 /025.1 mt

Longitud de ola en aguas profundas:

,10056.1 2

0 mTL mL 80 (Tabla 4.1(a) pag 41)

0xmáxF

HDsen

L

hL

dsenh

L

hsenh

CF myymáx 02

82cosh

)(22

131.0180

5.23 a

b, 25.2

80

180L

D, 2.0myC

32.12 L

hsenh

, 66.1

2cosh

L

h, 32.0

)(2

L

dhsenh

tonFymáx 470)3.0)(023.1()180(866.1

32.01322.0 2

Fig. 3.1 COEFICIENTE DE LAS FUERZAS DE INERCIA

Fig. 3.2 COEFICIENTES DE LAS FUERZAS DE INERCIA

4.6.5 Fuerza de tensión sobre bitas

La fuerza de tensión sobre la bita para un barco de 20,000 D:W

Log GT = -0.132 + 0.984 log. D.W. Log GT = -0.132 + 0.984 log. 20,000 = -0.132+0.984(4.23) = 4.1 Log GT = 4.1 GT = 12,566 ton

Usando la Tabla 4 (Pág. 94) tenemos que: La fuerza de tensión sobre la bita por temporal = 100 t La fuerza de tensión sobre la bita = 50 t

TONELADA DE ARQUEO TOTAL DEL

BARCO (GT)** (TON)

FUERZA DE TENSIÓN SOBRE BITA EN

TEMPORAL (TON)

FUERZA DE TENSIÓN SOBRE BITA

(TON)

Más de Menos de

200 500 15 10 500 1000 25 15

1000 2000 35 15 2000 3000 35 25 3000 5000 50 25 5000 10000 70 35(25)*

10000 15000 100 50(25)* 15000 20000 100 50(35)* 20000 50000 150 70(35)* 50000 100000 200 100(35)* * Los valores entre paréntesis se utilizan cuando existe un resorte entre bitas ** El tonelaje de arqueo total expresa la capacidad total del barco