RÍOS 2005 SEGUNDO SIMPOSIO REGIONAL SOBRE HIDRÁULICA DE RÍOS

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IntroducciónEl Canal de Acceso al Puerto de Santa Fe se desarrollaentre los Km. 586 y 592 de la Ruta de Navegación, en laHidrovía Paraná – Paraguay. Une la denominada BocaExterior (Río Colastiné) con la zona portuaria (Figura 1).

Figura 1.- Ubicación zona de estudio

Fue construido con métodos rudimentarios en el período1905/10 y ya en esa época se advirtió que durante lascrecidas importantes las descargas del valle de inundacióndel Río Paraná, con sentido general de escurrimiento enforma perpendicular al canal de navegación, podríanafectar las condiciones de navegabilidad en el mismo.

Con el transcurrir del tiempo, el valle aluvial del RíoParaná, al Este de la ciudad de Santa Fe, ha sidoprogresivamente ocupado por distintos asentamientos(Barrio El Pozo, Ciudad Universitaria, Ceride, etc.) y porel trazado de la Ruta Nacional Nº 168, que une lasciudades de Santa Fe y Paraná.

A fin de dotar de mayores condiciones de seguridad a lainfraestructura emplazada en la zona se ha llevado a caboun Plan de Obras que prevé favorecer el escurrimiento enel tramo Santa Fe – La Guardia, mediante la canalizaciónde los aliviadores 3, 5 y 6 de la ruta Nª 168. Gran parte delcaudal de estos aliviadores es luego conducido hacia elCorte Grande, donde se concentra el flujo y es evacuadohacia aguas abajo en forma perpendicular al sentido denavegación, dentro del canal de acceso al Puerto.

ObjetivoLa Dirección Provincial de Obras Hidráulicas (DPOH) dela Provincia de Santa Fe, suscribió un convenio con laUniversidad Nacional del Litoral, para que la Facultad deIngeniería y Ciencias Hídricas (FICH) realice estudiospara determinar las afectaciones a la navegación en elcanal de acceso al Puerto de Santa Fe, provocadas por elpaso de mayores caudales a través del denominado CorteGrande (Figura 1), como consecuencia de las obras dedefensa y regulación de crecidas ubicadas en el Distrito deAlto Verde.

El problema presenta la singularidad de un encuentro de

corrientes, donde al flujo propio del canal de acceso, pordonde navegan las embarcaciones, se agrega una corrientetransversal importante, prácticamente perpendicular alsentido de navegación, generando vórtices y velocidadesaltas que provocan importantes derivas de lasembarcaciones, en un canal de limitado ancho.

El trabajo se presenta al simposio como ejemplo de unproblema atípico (Navegación con maniobras restringidasen un encuentro de corrientes) el cual se ha podidoanalizar mediante la técnica de la modelación física.

Materiales y métodos

Un análisis de las características hidrodinámicas de esteencuentro de flujos, las condiciones de contorno provistaspor la morfología de la brecha y el canal de acceso,sumados a la presencia de embarcaciones de gran porteobturando gran parte de la zona de descarga, haincentivado la decisión de realizar ensayos experimentalesde posibles maniobras de buques en esta zona conhidrodinámica compleja.

A tales fines se ha construido un modelo físico (Figura 2)que representa la zona de encuentro de corrientes en elcanal de acceso frente al denominado Corte Grande. Suutilización ha sido planificada fundamentalmente paraevaluar diferentes alternativas de maniobras posibles parano interrumpir la navegación. También se ha construidoun modelo de embarcación tipo, en escala compatible conel modelo físico (1:100), para realizar ensayos demaniobras y extraer resultados extrapolables al prototipoen situaciones reales. El modelo simula la geometría de unbuque oceánico tipo Panamax, de 220 m de eslora y 32 mde manga, que representa a las embarcaciones de lasmayores dimensiones que podría ingresar y salir concargas parciales desde el Puerto de Santa Fe.

Figura 2.- Vista del modelo.

Los ensayos experimentales consistieron en simular lanavegación del buque tipo (con carga parcial) frente alCorte Grande, ante diferentes condiciones más exigentesde maniobra, maximizando la descarga de caudales por labrecha en combinación con flujos en ambos sentidos porel canal de acceso, que se podrían producir para diferentes

DISEÑO DE SOBREANCHOS PARA NAVEGACIÓN FLUVIALEN UN CANAL CON CORRIENTE TRANSVERSAL

Prendes Héctor H., Huespe José, Franco Felipe R., y Zanardi Luis A.FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS HÍDRICAS – UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORAL

Ciudad Universitaria, Barrio El Pozo, (3000) Santa Fe. Email: hprendes@fich1.unl.edu.ar

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crecidas extraordinarias, en la situación actual y con lasobras proyectadas. Estos ensayos se realizaron con dosmetodologías. Por una parte en forma estática para medirel campo de velocidades y esfuerzos resultantes sobre elbuque, ya sea para programar las posibles maniobras másconveniente y/o controlar los efectos de la corriente sobreel buque utilizando remolcadores de apoyo que eviten laderiva. Por otra parte en forma dinámica, desplazando laembarcación a velocidad constante por el canal frente a labrecha, filmando continuamente y midiendo las derivasproducidas, ante diferentes opciones de maniobra,contemplando sugerencias de representantes de laAsociación de Prácticos y Prefectura Naval Argentina.

En ambos casos se ensayaron situaciones según lacondición actual, y en forma comparativa considerando lasobras de derivación en construcción. Adicionalmentetambién se realizaron ensayos experimentales incluyendouna obra de ensanche del canal de acceso frente al cortegrande.

Evaluación de resultados

La presencia de la embarcación en el Canal de Accesofrente al corte grande de Alto Verde genera incrementosde velocidades y zonas de vórtices adicionales que tiendena complicar las maniobras aumentando las derivas. Laconfiguración del escurrimiento para las condicionesanalizadas adopta una estructura de tipo en curva,ocasionando la deriva de las embarcaciones primero sobrela Isla Clusellas, y luego sobre Alto Verde.

Los ensayos estáticos permitieron determinar los esfuerzosde la corriente actuando sobre el buque en las sucesivasposiciones de avance del mismo a través de la brecha. Lasmediciones detalladas del campo de velocidades inducidopor la presencia del buque se realizaron en la posición máscrítica, que mayores derivas ocasiona. La identificación deestos esfuerzos y posiciones del buque más desfavorablesfueron luego tenidas en cuenta para planificar lasmaniobras de sobrepaso más convenientes durante losensayos dinámicos, dirigiendo la enfilación inicial delbuque hacia el veril rojo, para intentar de contrarrestar almáximo posible los efectos de deriva.

Figura 3.- Ensayo en condiciones actuales.

Bajo estas condiciones y manteniendo en todo el trayectouna velocidad neta de avance no superior a 5 nudos(condición de seguridad exigida por Prefectura NavalArgentina), se realizaron ensayos para diferentescombinaciones de situaciones críticas ocasionadas porcrecidas con distintas recurrencias (25, 50 y 100 años), enel escenario actual, y con las obras en ejecución. En variasoportunidades la deriva del buque no ha sido posible

controlar y la embarcación hacía contacto con los verilesdel canal no logrando superar la zona (Figura 3).

Posteriormente y en base a los resultados obtenidos, seagregaron ensayos incluyendo obras de dragado paraampliar el ancho de solera del canal frente a la brecha delCorte Grande. El análisis de estos resultados permitióoptimizar el sobreancho necesario para mejorar las

condiciones de maniobras (Figura 4).Figura 4.- Ensayo con sobreancho.

Durante los ensayos se filmó continuamente el avance ycambio de posición del buque sobre una grilla graduadapintada en el modelo, y destacando los veriles del canal denavegación. Se analizó por imágenes secuenciales laevolución de las trayectorias del buque bajo los efectos delas derivas ocasionadas por el caudal transversal de labrecha, en combinación con el flujo propio del canal deacceso.

Conclusiones

Las afectaciones a la navegación, que en las condicionessin obras solo se producirían durante el pasaje del pico deuna crecida centenaria, en el caso de funcionar las obrasde descargas del Corte Grande se extenderían en eltiempo para esta misma crecida centenaria, yadicionalmente provocaría también interrupciones paracrecidas de menores recurrencias (mayores a 25 años). Loexpresado indica que las obras de derivación de caudalespotencian el impacto sobre la navegación que presenta elCorte Grande.

Los ensayos experimentales muestran que en la situaciónde proyecto la navegación del buque tipo (Panamax) no hasido posible sin excederse de los límites actuales del canalde acceso. Esto ha motivado la sugerencia de incluir unaobra de dragado de ensanche de la solera del canal, cuyodiseño tendría como objeto no solo equiparar lascondiciones actuales de navegación sino mejorarlas. Larepetición de los ensayos, incluyendo esta obra de dragadode ensanche del canal de acceso, ha dado como resultadoque, a pesar de las importantes derivas ocasionadas por lasdescargas transversales del corte grande, el buque tipoutilizado como modelo ha logrado superar la zona sinhacer contacto con las márgenes del canal.

El trabajo realizado a través de ensayos experimentalesutilizando modelación física permitió resolver unproblema atípico para la navegación planificada, que seproduciría en el Canal de Acceso al puerto de Santa Fe. Enun tramo del mismo las embarcaciones repentinamente sesometerían a una fuerte corriente transversal, que lesocasiona importantes derivas, en un canal de navegacióncon limitadas dimensiones para maniobrar.