Maniobra de Los Buques

Maniobra de los buques

Ricard Marí Sagarra

Prólogo 1

Prólogo

El perfil de maniobra, reglamentos y señales abarca un amplio campo de conocimientos,procedimientos y prácticas, todas ellas procedentes de un dilatado período de tiempo que seadentra en la oscuridad de la historia. Nuestro país, si bien marítimo por naturaleza, perdióhace tiempo su preponderancia en ese ámbito, dejando su lugar a la influencia anglosajona,que desde entonces ha marcado la pauta, imponiendo sus criterios al resto de la comunidadque agrupa la actividad marítima.

No obstante la importancia que ello representó para el sector marítimo internacional al cubrirlas carencias y despreocupación de otros, puede decirse que bloquearon cualquier otratentativa externa que no fuera de su misma procedencia. Esta situación ha llegado al extremode no existir, en lengua castellana publicación actualizada y de nivel universitario que permitasentar las bases para cubrir, no solo las necesidades que la tecnología aplicada precisa, sinotambién las que abran las vías de investigación que el sector espera para mejorar sucompetitividad empresarial y, muy especialmente, las que permitan minimizar los trágicosaccidentes marítimos, traducidos en cuantiosas pérdidas de vidas humanas, sin olvidar lasconsecuencias negativas sobre el medio ambiente marítimo.

Por otra parte, las publicaciones existentes provocan ciertas perturbaciones a quienes lareciben; en este sentido, la bibliografía disponible para los estudios universitarios de Náuticaprovoca una gran confusión, incluso en los profesionales, por cuanto están mezcladas lasaplicaciones para buques de guerra junto con las de embarcaciones deportivas, todo ello conlas específicas de los buques mercantes, situación que no cumple con el requisito de aportarclaridad a los objetivos académicos y su aprovechamiento por los actuales y futurosprofesionales que las reciben.

Esta publicación pretende aportar una visión actualizada de las nuevas técnicas de maniobra,algunas de las cuales todavía precisan esfuerzos para profundizar bajo los criterios y el rigorde la investigación, en beneficio inmediato para la seguridad marítima y de la gente de mar.

Índice 33

ÍndiceÍndice

1 Equipo de propulsión1 Equipo de propulsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1 Características de los sistemas de propulsión a efectos de maniobra . . . . . . . . . 91.2 Giro y número de las hélices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.3 Efectos de las hélices en la maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.4 Fuerzas y corrientes creadas por la hélice y la marcha del buque . . . . . . . . . . . 121.5 Otros efectos generados por las hélices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.6 Cuantificación de la corriente friccional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.7 Tipos de hélice y su relación con el timón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.8 Hélices de maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.9 Pruebas de tracción a punto fijo de las hélices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.10 Consideraciones al conjunto hélice-timón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 Equipo de gobierno2 Equipo de gobierno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.1 Timón. Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.2 Estructura del timón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.3 Tipos de tmón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.4 Superficie de la pala del timón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322.5 Acción del agua sobre el timón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.6 Punto de aplicación de la presión normal (Pn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.7 Efecto de la presión normal (Pn) en la maniobra del buque . . . . . . . . . . . . . . . 362.8 Momento de torsión o adrizamiento (M ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37a

2.9 Momento de evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.10 Acción del timón en la marcha atrás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392.11 Otros tipos de timón y experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402.12 Autotimoneles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.13 Órdenes de timón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Maniobra de los buques44

3 Efectos combinados de la hélice y el timón3 Efectos combinados de la hélice y el timón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.1 Tratamiento de las variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.2 Buque partiendo de reposo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.3 Buque con arrancada avante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523.4 Buque con arrancada atrás y máquina avante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543.5 Efectos combinados en buques de 2 hélices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553.6 Ciaboga en buques de una hélice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553.7 Ciaboga en buques de dos o más hélices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4 Maniobrabilidad. Capacidad de gobierno4 Maniobrabilidad. Capacidad de gobierno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.1 Definición de maniobrabilidad y sus capacidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634.2 Capacidad de gobierno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644.3 Estabilidad dinámica. Curva de Pull-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654.4 Maniobras para la estabilidad de rumbo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664.5 Inversa de Bech . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684.6 Método estadístico para la estabilidad de rumbo694.7 Maniobras para la capacidad de recuperación. Maniobra de Kempf . . . . . . . . . . 704.8 Maniobra de Kempf revisada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.9 Respuestas a velocidades variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734.10 Resumen y procedimientos para el registro de datos obtenidos . . . . . . . . . . . 754.11 Ecuación del movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764.12 Efectos de los parámetros del buque sobre la estabilidad dinámica . . . . . . . . . 79

5 Maniobrabilidad. Capacidad de evolución5 Maniobrabilidad. Capacidad de evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.1 Capacidad de evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815.2 Determinación de la curva de evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825.3 Cuantificación de las variables en la curva de evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.4 Equilibrio de las fuerzas en la evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855.5 Características de la curva de evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.6 Factores condicionantes del tamaño de la curva de evolución . . . . . . . . . . . . . 875.7 Proyección de la eslora en la evolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935.8 Rabeo de la popa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 945.9 Punto de giro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 955.10 Diagramas de maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 965.11 Información relativa a la maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175.12 Pruebas de mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

6 Punto de giro (PG)6 Punto de giro (PG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

6.1 Aspectos conocidos del punto de giro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1236.2 Fuerzas, presiones y parámetros en la evolución respecto del PG . . . . . . . . . . 124

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6.3 Determinación analítica del punto de giro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1266.4 Aplicaciones de maniobra relacionadas con el PG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1276.5 Aplicaciones de la posición del PG en maniobra avanzada . . . . . . . . . . . . . . . 133

7 Efecto de los agentes externos sobre el buque7 Efecto de los agentes externos sobre el buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

7.1 Efecto de la aceleración de Coriolis sobre el buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1377.2 Efecto del viento en la maniobra del buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1397.3 Efectos de la corrente en la maniobra del buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1437.4 Efecto del oleaje sobre la maniobra del buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

8 Maniobra de fondeo8 Maniobra de fondeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

8.1 Maniobra de fondeo:definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1478.2 Equipos que intervienen en la maniobra de fondeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1478.3 Planificación de la maniobra de fondeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1488.4 Aplicaciones del fondeo en distintas situaciones y circunstancias . . . . . . . . . . 1498.5 Fuerzas que intervienen en la maniobra de fondeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1518.6 Procedimientos para la cuantificación de las fuerzas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1538.7 Selección de criterios según los datos disponibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1608.8 Influencia de la naturaleza del fondo con el tipode equipamiento disponible . . . 1608.9 Pérdidas de eficacia teórica de retención y situaciones críticas generadas . . . . 1618.10 Garreo voluntario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1628.11 Comportamiento del buque fondeado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1638.12 Determinación del área de fondeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1648.13 Procedimiento de cálculo analítico para asegurar la situación de fondeado . . . 1668.14 Relación sonda-calado y cadena a filar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1678.15 Maniobra para fondear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1698.16 Fondeo con más de una ancla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1738.17 Fondear a barbas de gato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1758.18 Fondear a la entrante y a la vaciante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1778.19 Riesgos al fondear dos anclas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1808.20 Uso del fondeo del ancla de popa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

9 Remolque de altura9 Remolque de altura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

9.1 Teoría del remolque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1839.2 Procedimientos para reconocer la resistencia del remolcado . . . . . . . . . . . . . 1849.3 Cálculo de la potencia requerida en el remolcador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1869.4 Aplicación de experiencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1889.5 Cálculo de parámetros sobre el equipo de remolque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1899.6 Composición y cálculo de la longitud del remolque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1919.7 Remolque en la mar con oleaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192


9.8 Remolque realizado por buqes, sin ser del tipo remolcador . . . . . . . . . . . . . . 1989.9 Características básicas en remolcadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2019.10 Consideraciones a tener en cuenta en todo tipo de remolques . . . . . . . . . . . 2019.11 Períodos críticos en las maniobras de remolque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2039.12 Preparación para el remolque de altura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2059.13 Procedimientos para dar el remolque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2069.14 Dar remolque en tiempos duros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2079.15 Equipos disponibles para efectuar el remolque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

10 Maniobras de remolque en puerto10 Maniobras de remolque en puerto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

10.1 Justificación del uso de remolcadores en puerto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21110.2 Consideraciones para tomar remolque en puerto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21210.3 Firme del remolque y sujección del remolcador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21410.4 Posición de los remolcadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21610.5 Acción conjunta de varios remolcadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21910.6 Maniobra con remolques abarloados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22010.7 Remolque en línea y tándem de remolcados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22310.8 Remolque en línea y tándem de remolcadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22410.9 Maniobras asistidas por remolcadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

11 Maniobra en aguas restringidas11 Maniobra en aguas restringidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

11.1 Definición de aguas restringidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23111.2 Efectos detectables en el buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23311.3 Asiento dinámico (squat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23411.4 Cuantificación del asiento dinámico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23611.5 Ancho y profundidad influcenciables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23711.6 Velocidad crítica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23911.7 Gráficos y tablas para calcular el máximo squat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24111.8 Aumento de los parámetros de maniobra en aguas someras . . . . . . . . . . . . 24511.9 Fenómenos de interacción con obstáculos laterales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24611.10 Maniobras generales para prevenir los efectos de las aguas someras sobre el buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24811.11 Maniobras específicas en aguas someras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24911.12 Maniobras del buque en canales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25111.13 Interacción con otros buques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25411.14 Cálculo analítico de los efectos de interacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

12 Amarre de los buques12 Amarre de los buques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

12.1 Funciones de las amarras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26312.2 Características de las amarras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26312.3 Selección de la amarra requerida y su número . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

Índice 77

12.4 Fuerzas que deben soportar las amarras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26712.5 Efectos de los agentes externos sobre las amarras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27112.6 Características del equipo de fuerza relacionadas con las amarras . . . . . . . . 27212.7 Procedimiento para el cálculo de las fuerzas sobre el buque . . . . . . . . . . . . 27312.7.1 Método aplicable a buques no especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27312.7.2 Método aplicable a buques de gran desplazamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 28512.8 Cálculo de las fuerzas generadas por el oleaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29112.9 Definición de un plan de amarre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

13 Defensas portuarias13 Defensas portuarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

13.1 Necesidad de las defensas portuarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29913.2 Proceso de impacto. Relación con la defensa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30013.3 Movimiento del buque después del primer impacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30313.4 Influencia de la masa hidrodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30313.5 Energía absorbida por la escora en el impacto y otras causas . . . . . . . . . . . 30513.6 Importancia de la componente tangencial de velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . 30613.7 Fuerzas condicionantes en el atraque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30713.8 Influencia de las olas sobre el buque en amarre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30813.9 Elementos constitutivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30913.10 Tipos de defensas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31013.11 Contradicciones en una defensa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31313.12 Ayudas al atraque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

14 Maniobras14 Maniobras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

14.1 Planteamiento esquemático de la maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31914.2 Maniobras tipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32314.2.1 Buques de 1 hélice, atraque babos y estribor al muelle . . . . . . . . . . . . . . 33014.2.2 Maniobras de atraque con viento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32614.3 Otras maniobras de atraque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33014.4 Maniobras de desatraque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

15 Maniobras especiales15 Maniobras especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

15.1 Maniobra de aproximación buque-buque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33915.2 Maniobra de amarre a monoboya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34415.2.1 Maniobra de aproximación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34415.3 Maniobras del buque para el salvamento de personas en el agua . . . . . . . . . 34715.3.1 Principios básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34715.3.2 Acciones relacionadas con la maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34915.4 Selección de la maniobra según situación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354


16 Maniobra en hielos16 Maniobra en hielos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

16.1 Características de la navegación en zonas polares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35716.2 Identificación del hielo presente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35816.3 Características del buque para maniobrar en hielo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36016.4 Navegación en convoy en zona de hielos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36416.5 Maniobras en hielos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36516.6 Comunicación entre buques en navegaciones árticas . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

17 Simuladores de maniobra17 Simuladores de maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

17.1 Justificación de los mismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36917.2 Factor humano aplicado a los simuladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37017.3 Evolución de los simuladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37117.4 Análisis general de un prototipo de simulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37417.5 Simuladores de maniobra aplicables a la investigación . . . . . . . . . . . . . . . . 37917.6 Aplicaciones a la investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

18 Bibliografía seleccionada18 Bibliografía seleccionada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383

18.1 Equipamiento de maniobra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38318.2 Relativo a la vela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38318.3 Maniobra básica general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38318.4 Agentes externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38418.5 Maniobras de fondeo y atraque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38418.6 Maniobra con remolques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38418.7 Aguas someras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38518.8 Maniobra avanzada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38518.9 Simuladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38518.10 Guías de procedimiento y formación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38518.11 Maniobras especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386

19 Referencias del texto19 Referencias del texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

AnexosAnexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

Anexo I. Gráficos para la obtención de los coeficientes de viento y corriente . . . . . 393Anexo II. Gráficos para la obtención de los coeficientes de olas . . . . . . . . . . . . . 401Anexo III. Gráficos para la obtención de los coeficientes para el cálculo de las interacciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

Equipo de propulsión 99

1 Equipo de propulsión1 Equipo de propulsión

1.1 Características de los sistemas de propulsión a efectos de maniobra1.1 Características de los sistemas de propulsión a efectos de maniobra

A efectos de las necesidades y pecularidades de la maniobra, se considerarán 2 tipos depropulsores: los buques con motor de explosión y los buques de vapor. Por su escasarepresentatividad no se tratarán los buques movidos por energía nuclear ni los eléctricos.

En primer lugar el motor de explosión es el más instalado en los buques comerciales(>97%) en relación con los buques de vapor.

Las características y condicionantes a tener en cuenta para las necesidades de la maniobrason:

. Para la maniobra, usan fuel ligero que debe calentarse primero, lo que obliga a unpreaviso con la suficiente antelación.. Arranca por inyección de aire comprimido en los cilindros, aportado por unareserva que rellena el compresor de la máquina principal. Cuando la maniobra seejecuta con un elevado número de órdenes y con gran frecuencia, el compresorpuede ser incapaz de reponer el consumo de aire que se realiza y agotar la reserva,situación que provoca la inutilización de la máquina hasta tener el mínimo de airenecesario. Por esta circunstancia, deben conocerse las características del buque eneste sentido, para realizar las maniobras con el número mínimo de órdenes.Este condicionante ha sido superado por las hélices de paso variable, en las que eleje de la hélice gira constantemente en un sentido, lo que evita tanto los arranquescomo la dependencia de la ejecución de la orden desde máquinas, al depender suejecución totalmente desde el puente.. Dificultad en cambiar el sentido de giro de la máquina, tanto partiendo de lamarcha avante como de la marcha atrás, al girar la hélice en su propia estela hastaque se logra contrarrestrar, y sobre todo cuanto mayor es el régimen de revolucio-nes de partida para invertir el sentido de giro hasta que la hélice no está completa-mente parada, salvo riesgos de daños en el eje de cola. Por ello, es mejor reducir


la velocidad a la mínima posible antes de ordenar cambios de sentido en el trabajodel motor.

Los buques de vapor o turbinas presentan las siguientes características:. La turbina de vapor es menos pesada que su equivalente diesel y más segura, sinembargo su consumo es mayor y más caro.. La respuesta a cualquier cambio de régimen es lenta, ya que requiere más tiempopara incrementar o disminuir las revoluciones. Por ello, cada movimiento de lamaniobra debe ser planeado con suficiente antelación para ejecutarlo con el margende seguridad relacionada con la de respuesta de la máquina.. Para la máquina atrás se utiliza una turbina que puede ser inferior a 2/3 de lamarcha avante. Eso significa una pérdida importante de la disponibilidad en casosapurados para retener la arrancada en el menor tiempo y distancia posibles.

1.2 Giro y número de las hélices1.2 Giro y número de las hélices

Salvo en casos especiales, conocidos bajo la expresión general de hélices de paso variable,de las que se hablará en apartado posterior, las hélices son fijas y solidarias al eje de cola,girando con él en uno u otro sentido.

Cuando, para conseguir la marcha avante del buque, las hélices giran en el sentido directo,como las agujas del reloj, visto desde la popa del buque mirando hacia proa, se dice quegiran a la derecha o dextrógiras, mientras que en sentido contrario, son llamadas de giroa la izquierda o levógiras. Con máquina para lograr atrás, las de giro a la derecha lo hacena la izquierda y las de giro a la izquierda lo hacen a la derecha.

Entre las hélices ordinarias tienen una mayoritaria instalación las de giro a la derecha en lamarcha avante, por lo que un buque que las equipe constituye la aceptación generalizaday su comportamiento es el más esperado. Cuando las hélices del buque tienen el giro a laizquierda en la marcha avante es necesario indicarlo expresamente a los oficiales oprácticos que embarquen en el buque, ya que, como se verá en el siguiente apartado, losefectos sobre el buque serán distintos provocando situaciones durante la maniobra queserán condicionantes de su realización, y por tanto hay que tenerlos en cuenta en todaslas situaciones en que se utilice la máquina como propulsor.

Del mismo modo, según las numerosas variaciones que permite la construcción naval y lasnecesidades de navegación y maniobra según tipo de buque y destino de explotaciónasignado, los buques pueden equipar un número variable de hélices, aunque si bien unahélice es lo más aceptado en el mayor número de buques, también pueden considerarsenormales los buques de hélices gemelas, mientras que son pocos los que disponen de tresy escasos los que tienen 4. En cualquier caso, a efectos de maniobra el estudio queda


Fig. 1.1 Giro de las hélices

reducido a buques con 1 o dos hélices, ya que en buques de 3 la maniobra se efectúa conla central y en buques de 4 las 2 de cada banda son equivalentes a 1 y por ello como siequipara 2 hélices gemelas.

Cuando el sentido de giro de las hélices gemelas es en avante son llamadas hacia afuerasi la de Er. es de giro a la derecha y la de Br. a la izquierda, o de giro hacia adentro si la deEr. es levógira y la de Br. dextrógira (Fig. 1.1).

1.3 Efectos de las hélices en la maniobra1.3 Efectos de las hélices en la maniobra

Junto con el timón, la hélice constituye uno de los elementos más importantes para lamaniobra del buque. Por tanto es necesario no solo conocer sus características bajo elpunto de vista de la construcción naval y su instalación a bordo, sino muy especialmente(1)

los efectos que proporciona sobre el buque y los procedimientos de maniobra para suaprovechamiento eficaz. Esta es la parte que interesa a la maniobra operativa y que seanalizará en éste y los siguientes apartados.

Al moverse avante, parte del agua fluye a Pp. creando la estela donde opera la hélice,acelerándola y empujando al buque. Una hélice trabaja mejor en el flujo de la estela quefuera de ella.

El objeto de la hélice es producir un empuje al buque, como resultado de las altas presionesinducidas en el plano inferior de la pala (baja velocidad de las partículas sobre ella, y, a suvez, la acción de la baja presión en la cara alta en cada una de las palas altas) y lavelocidad de las partículas de agua (Fig. 1.2).


Fig. 1.2 Presión y velocidad de las partículas en la hélice

Fig. 1.3 Fuerzas creadas por la hélice

Las variaciones de flujo en las palas con fluctuaciones de carga durante la revolución creanvibraciones. Cuando la pala alta está en la vertical superior, la presión hidrostática es bajay el empuje alto, pudiendo ocurrir que el extremo de la pala llegue a ser suficientementebaja para alcanzar la presión del vapor de agua, lo cual provoca la cavitación, conproducción de ruido, erosiones, vibraciones, que se incrementan al aumentar los flujos deestela irregulares. El timón también se ve afectado por la cavitación y la vibración, debiendomantener una separación longitudinal crítica para reducir tales efectos negativos.

1.4 Fuerzas y corrientes creadas por la hélice y la marcha del buque1.4 Fuerzas y corrientes creadas por la hélice y la marcha del buque

Si consideramos una sección vertical de la hélice y otra longitudinal en su relación con elcodaste del buque (Fig. 1.3), obtendremos el siguiente desarrollo de fuerzas resultantes:

La partícula de agua (a) de la pala superior (A) produce una presión normal (r) que, aplicadaa la superficie total de la cara activa de cada una de las palas, dará la presión normal total


Fig. 1.4 Resultante de la presión lateral de las palas

(R). La fuerza (r) se descompone en una fuerza longitudinal (e) de empuje y una transversal(l) de presión lateral. A su vez, la pala inferior (A') producirá los mismos efectos que suhomóloga situada en la vertical superior con una fuerza normal (r') y las resultantes de sudescomposición en (e') y (l'). La suma de todas las fuerzas normales provocadas por lasde todas las partículas de agua impulsadas por las palas de la hélice dará la fuerza total (R),cuya descomposición en fuerzas longitudinal y transversal producirá el empuje total (E) enla chumacera de empuje y la fuerza lateral (L ). El efecto de empuje provocado por todasR

y cada de las fuerzas (e) tiene el mismo signo de aplicación, por lo que el empuje total (E)tiene la máxima eficacia, sea cual sea el sentido de giro de la hélice. Mientras que la fuerzalateral (L ) es el resultado de la suma algebraica de fuerzas parciales de signo distinto, yaR

que las producidas en medio sector (180E) circular en el sentido de giro tienen un signo yel otro semicírculo (180E) el signo contrario.

La resultante de guiñada provocada por la presión lateral de las palas tiene un valor variableteniendo en cuenta las condiciones de carga (calado) del buque y si parte o no de lasituación de reposo. Considerada una hélice de cuatro palas cuando se encuentre en unaposición dada (Fig. 1.4), para una hélice de giro a la derecha, la condición de trabajo decada una de las palas será la siguiente:

Pala núm. 1Pala núm. 1. Si el buque parte de la situación de reposo, la variable que condicionasu comportamiento y eficacia es su trabajo en una zona de menor presión, con locual el empuje y presión lateral no son elevados y la tendencia de caída de la popaa Br también será escasa. Popa a Br. con intensidad relativa.Popa a Br. con intensidad relativa.

Mientras que si se encuentra en movimiento, en su giro tiende a pasar a la partesuperior del fluido a una zona de relativas altas velocidades de la estela y por tantoel valor de la velocidad del avance decrece, aumentando el ángulo * de ataque de


la pala. V actuará sobre la pala en un mayor y más efectivo ángulo de ataque,o

aumentando el valor del empuje y la presión lateral, lo que significa un incrementoen la tendencia de llevar la popa a babor. Popa a Br. con intensidad media.Popa a Br. con intensidad media.

PalaPala nú núm. 3m. 3. Con el buque en reposo, la pala pasa a una zona de mayor eficaciacon una resistencia al giro, semejante a trabajar en un medio más denso que supala opuesta 1, lo que provoca una poderosa tendencia de llevar la Popa a estribor,con clara ventaja sobre la opuesta pala núm. 1. Popa a Er. con intensidad alta.Popa a Er. con intensidad alta.Buque con arrancada, la influencia de la corriente de estela es menor, y por tanto,la fuerza lateral a Er. es menor ya que se encuentra en una zona más profunda yalejada de aquella. Popa a Er. con intensidad media.Popa a Er. con intensidad media.

PalaPala núm. 2 núm. 2. Tanto si el buque parte de reposo como con arrancada, la pala semueve hacia abajo en contra del flujo ascendente del agua bajo la bovedilla. El flujoequivale a incrementar N en el término 2BrN. Todos los demás valores tambiénaumentan. Popa a Er. con intendidad media.Popa a Er. con intendidad media.

Pala núm. 4Pala núm. 4. También como en el caso de la pala núm 1, el movimiento de la palahacia arriba, que con el flujo y experiencias anteriores proporcionan unos efectoscon tendencia a su incremento. Popa a Br. con intensidad baja, aunque crecientePopa a Br. con intensidad baja, aunque creciente..

La resultante de considerar el efecto de las cuatro palas es:

Para el buque partiendo de reposo una clara tendencia de caída de la popa haciala banda a la que tiene su giro. Para el buque ya con arrancada, la influencia de la corriente de agua que recibe lahélice, en especial sus palas altas, equilibra las presiones de trabajo en relación conla bajas, llegando incluso a tener una tendencia de llevar la popa ligeramente a labanda contraria de giro.

El empuje lateral de las hélices es importante desde que el buque parte de reposo hasta quese crea el flujo de la estela que equilibra las diferencias de trabajo de las palas superioresa las inferiores durante el giro de la hélice, cuyo resultado es un efecto de guiñada en ladirección de giro, es decir, caída de la popa a estribor en las hélices de paso a la derecha,o bien, la popa a babor en las hélices levogiras. Dicha tendencia se reduce, anula o cambiade banda al incrementarse la velocidad.

Con un criterio de aplicación semejante, deberá tratarse la influencia del asiento y el caladodel buque, en cuanto a la posición de la hélice respecto a la profundidad de agua en quetrabaje. El resultado es un mejor equilibrio de las fuerzas cuando la hélice trabaja en aguasmás profundas, correspondiendo a las condiciones de buque a plena carga o buque encualquier condición de carga pero con un importante asiento apopante. Por el contrario,


para los buques en lastre, asiento aproante o fuertes cabezadas, significa que las palassuperiores descubran parte de su superficie por encima de la superficie del agua, conpérdida evidente de empuje y una notable diferencia con la incidencia de las palasinferiores, por lo que todavía es más clara la caída de la popa a la banda de giro de lahélice.

Si en principio uno de los objetivos del propulsor en la maniobra queda plenamenteconseguido por la acción del empuje, imprimiendo en el buque un movimiento avante oatrás según el sentido de giro de la hélice, la fuerza lateral (L ) tiene unos efectos negativosR

sobre el buque, ya que tenderá a llevar la popa del buque hacia una banda sin pretenderloel maniobrista, ya que en todo caso, si fuera su voluntad, usaría el timón para conseguirdicha caída, siempre claro está que, por ser conocidos tales efectos, sean aprovechadoscuando sea posible hacerlo, como de hecho se utilizan para determinadas maniobras deatraque (ver capítulo de maniobras de atraque).

1.5 Otros efectos generados por las hélices1.5 Otros efectos generados por las hélices

Además del empuje en el sentido de la marcha y el empuje lateral, las hélices generancorrientes de agua con efectos relativos sobre el buque, que se deben considerar yconocer, tanto en su intensidad relativa, como en su dirección y sentido.

CorrienteCorriente d de estelae estela: constituida por el avance del buque, es variable con laresistencia que ofrece el buque, con poca influencia por quedar a popa del buque,si bien, la dirección de Pp. a Pr. llena el vacío que deja la hélice.CorrienteCorriente de aspiración de aspiración: al mover el agua que se encuentra en el sentido de lamarcha hacia el lado contrario. En la marcha avante el agua recorre amboscostados del casco del buque sin influencias significativas. En la marcha atrás, notienen ninguna influencia sobre el buque al proceder de una zona exterior y a popade la hélices.Corriente de expulsiónCorriente de expulsión: con influencia sobre la pala del timón con la marcha avante,ya que el agua expulsada por las palas según su posición representa una fuerzaaplicada superior para la que tiende a ocupar posiciones altas al ser recibidasintegramente por la pala del timón, mientras que las aguas impulsadas por las palasde la hélice que tienden a ocupar las posiciones inferiores la echan hacia la partebaja de la pala del timón con pérdida sustancial de parte de ella.En la marcha atrás, las corrientes de expulsión generadas por las palas altas de lahélice inciden sobre la bovedilla más próxima mientras que las corrientes de lasinferiores tienden a perderse por debajo del codaste y quilla del buque, lo cualsignificará una tendencia de caída de la popa más pronunciada a la causada por lapresión lateral de las palas, por ello, la caída es más significativa que en las mismascondiciones con marcha avante.


Fig. 1.5 Valor en profundidad de la corriente de estela

Fig. 1.6 Valor lateral de la corriente de estela

1.6 Cuantificación de la corriente friccional1.6 Cuantificación de la corriente friccional

La corriente friccional es mayor en superficie, en la vertical del plano longitudinal y a popa.Se reduce hacia afuera y hacia abajo de cada costado. Los valores de la velocidad de laestela pueden darse según la posición de las palas de la hélice (Fig. 1.5), o bien, para ladistancia lateral exterior al buque (Fig. 1.6).

La velocidad relativa del agua cerca del casco es pequeña, ya que la corriente de estelaarrastra al buque. Así, para un buque que se mueve a 15 nudos y arrastra con él unacorriente de estela de 3 nudos, la hélice solo avanza a 12 nudos.


El máximo rendimiento de la hélice se desarrolla a 0,7 de la longitud de la pala desde el eje,que debe ser aplicada a la fórmula para obtener la velocidad correspondiente a la de giro(V ).g

No deberán confundirse los conceptos anteriores con el significado y valor del llamadoresbalamiento de la hélice, cuyo valor se obtiene como diferencia entre el avance teóricoproporcionado por el número de revoluciones y el paso de la hélice, con la velocidad realdel buque, es decir, R = (Paso x rpm) - V .b

1.7 Tipos de hélice y su relación con el timón1.7 Tipos de hélice y su relación con el timón

Los problemas de robustez y cavitación se ven agravados por el campo de estela nouniforme detrás del buque, en particular en los buques de una hélice en los que la variaciónde la velocidad axial a la hélice puede ascender al 60-80% de la velocidad del buque.

El consumo de combustible está directamente relacionado con el rendimiento propulsivo,y con el fin de conseguir el mayor rendimiento posible, el diámetro de la hélice será lo másgrande posible con una velocidad óptima del eje de la hélice correspondiente. En principio,el área de la pala de la hélice debería elegirse lo más pequeña posible, con el fin de reducirlas pérdidas friccionales; sin embargo, el límite menor para el área de la pala se determinapor la exigencia de márgenes de seguridad contra la cavitación.

Independientemente del tipo de hélice, de la evolución hacia potencias mayores yvelocidades más altas, así como a buques más grandes, en ocasiones con líneas noortodoxas, han aumentado los problemas de las vibraciones inducidas por la hélice y delruido en los cuerpos de popa de los buques. Las vibraciones del casco se producenprincipalmente por el funcionamiento de la hélice en campos de estela no uniformes, y porla pulsación de la hélice con la cavitación inducida por el fluctuante ángulo de ataque dela pala.

Todo ello comporta una búsqueda de soluciones que reduzcan la incidencia, tanto de lasvibraciones como de la cavitación, siempre sin olvidar su mejor rendimiento, dándoseopciones varias, entre ellas:

PorPor el númer el número de palaso de palas, las hélices pueden disponer de 2 palas en embarcaciones ymotores muy revolucionados, mientras que son consideradas normales las de 3, 4 o 5palas, sin excluir hélices con un número superior.

PorPor su generatrizsu generatriz, muy curvada de diseño, se han diseñado con el fin de reducir lasvibraciones inducidas por la hélice, mediante una interacción más suave entre la hélice yla estela del buque.


Fig. 1.7 Maniobra de un remolcador con sistemas SCHOTTEL

Por su situación respecto aPor su situación respecto al timónl timón, hélices entubadas o hélices ocultas, (toberas KORT) contoberas fijas, la caña del timón está fijada en el recorrido convencional, lo que representaun incremento de 1,2 a 1,5 tons. de aumento de tiro por cada 100 BHP, debido a laaceleración de la corriente de expulsión de la hélice al pasar por la tobera, respecto a lacorriente de aspiración.

Más tarde, evolucionó a una unidad compuesta que gira compacta (caña, hélice y tobera),del tipo SCHOTTEL (timón tobera) que permite ceñir mejor y empujar en la dirección(2)

prevista, además de no perder potencia, máxima capacidad de maniobra sin restrinciones,la misma potencia avante que en atrás, etc. lo que aplicado a específicos tipos de buqueque necesitan la mayor maniobrabilidad, como son los remolcadores de puerto, les aportala máxima eficacia. La operatividad del sistema se indica en la figura 1.7.

Cuando se instala en buques VLCC , el diámetro interior de la tobera alcanza los 8 m,(3)

tiene 0,75 m de espesor y representa una masa de unas 70 tons., con una luz de 0,050m. entre el extremo de las palas de la hélice y la pared interior de la tobera.

En sus aplicaciones iniciales, el mencionado intersticio causaba un flujo secundario y laconsiguiente cavitación, cuyas burbujas llegan a crear corrosión en la cara interior de latobera, lo que fue solucionado con el reforzamiento de dichas zonas con aceros especialesde propiedades más resistentes a la abrasión.


Fig. 1.8 Sistema Schilling como propulsor y gobierno

SistemaSistema Schilling Schilling , en la que una hélice ordinaria de paso constante aporta las corrientes(4)

de expulsión a un sistema de timones que según la posición y orientación que adoptanproporcionan el empuje al buque (avante o atrás) o actúan como timón (Fig. 1.8), segúnpermitan el flujo entre las palas del sistema Schilling.

Si bien la primera versión del sistema empezó constituida por un solo timón con un gransector para el ángulo del timón (hasta 90E a cada banda), por el cual el buque obtenía todala caída de su proa dentro de su propia eslora, más tarde, el sistema se perfeccionó conla instalación de dos timones Schilling por lo que se aumentaba la eficacia de lamaniobrabilidad.

El manejo es tan sencillo como la orientación de una empuñadura que sitúa un punto dereferencia en un eje de coordenadas, por el que se conoce la acción que provoca laorientación del sistema.

Por la variabilidad del pasPor la variabilidad del pasoo, las hélices de paso variable constituyen un sistema de enormesventajas para la maniobra, en principio basadas en la respuesta más rápida en el régimen


de máquinas seleccionado; no obstante, deben considerarse todas las aportaciones que soninherentes a este tipo de hélices, ya que también presentan ciertas desventajas con lasordinarias, sin contar las propias de su delicada construcción, instalación y mantenimientoque las hace más vulnerables en todas sus partes constituyentes, como son el núcleo y laspalas, la línea de ejes, el mecanismo de accionamiento del paso de la hélice y los sistemasde control remoto del paso.

Las hélices de paso variable presentan las siguientes características:. Cuando se reduce la velocidad del buque, el flujo de agua sobre el timón queda apreciablemente roto, a menos que el paso se reduzca gradualmente. El efecto adverso es importante de cara a la maniobrabilidad. La hélice, por seguridad, no debe ponerse con paso cero para reducir la velocidad mientras se requiera timón.. En marcha atrás es menos efectiva que la convencional, por los mismos problemas anteriores, lo que requiere el cero de máquina atrás más dilatado para pararlo.. Menos eficaz a menor velocidad.. Al estar girando siempre, hay problemas con los cabos.. Necesita datos de las velocidades desarrolladas en cada orden de máquinas, dispuestas visiblemente en el puente próximo al telégrafo de régimen.

En cuanto al giro de las hélices de paso controlable (Fig. 1.9), aun pudiendo ser en uno delos dos sentidos, es más frecuente el giro constante a la izquierda, para que en atrás elbuque pueda comportarse como los buques convencionales, respecto al sentido deaplicación del empuje lateral de la hélice, es decir, L a Br. y por ello la Pr. a Er.; mientrasR

que si fuera el giro de paso a la derecha, al dar atrás solo cambiará la orientación de laspalas, no su giro, y por tanto, la popa caería a Er. y la proa a Br., circunstancias noesperadas, a menos de ser conocidas con antelación.

1.8 Hélices de maniobra1.8 Hélices de maniobra

Desde que en 1959 la primera hélice de maniobra de paso variable entró en funcionamientoen el buque de bandera danesa "Prinsesse Benedikte", su uso se ha extendido a muchosy variados tipos de buque, especialmente en aquellos en que concurra la necesidad demaniobra y funciones específicas, entre ellos:

. Ferries con frecuencia de atraques en zonas congestionadas y rápida realización de la maniobra.. Remolcadores, por la elevada necesidad de evolución, potencia de tiro y maniobrabilidad.. Buques de investigación y cableros, por su necesidad de mantener el rumbo en condiciones extremas.


Fig. 1.9 Empuje lateral en hélices de paso variable

. Costeros y navegación de cabotaje, por cuanto les independiza del uso de remolcadores.. Portacontenedores, pasaje y buques de alta velocidad, para reducir su elevado período de maniobra en puerto.

No obstante, su empleo, en aumento de las cotas de seguridad, es aplicable a todo tipo debuque, incluso los VLCC, al proporcionarles una mejor capacidad de evolución en lascondiciones más desfavorables (viento y corriente), controlando su inercia .(5)

Son una aplicación de las hélices de paso variable, instaladas transversalmente en una y/olas dos cabezas del buque, con el fin de proporcionar fuerzas laterales que asistan la acciónpoco relevante del timón a bajas velocidades, básicamente correspondientes con lasmaniobras de atraque/desatraque y navegación en aguas confinadas. Puede decirse aefectos de cuantificación, aunque solo aproximadas según la potencia aplicada, queequivalen a un tiro lateral comprendido entre 10 y 15 tons., calculado por un valor normalde la relación empuje/CV, que viene a ser unos 11 kg/CV de BHP (CV de potencia al freno).

Una pérdida significante de empuje y de momento de giro en el buque aparece cuando elbuque usa la hélice de maniobra con importante arrancada avante, (Fig. 1.10), debido a unaextensa y profunda área de baja presión a la salida del chorro y otra, también de menorpresión entre el chorro y el casco, lo que representa una reducción del 50% en el empujelateral cuando el buque navega tan solo a 2 nudos avante.

Otro aspecto negativo de acción opuesta a la deseada es el llamado efecto Coanda, por elque el chorro tiende a adherirse al pantoque produciendo una zona de presión negativa, enoposición al chorro (Fig. 1.11).


Fig. 1.10 Comportamiento hélice maniobra con arrancada avante

Fig. 1.11 Efecto Coanda

Presentan las siguientes ventajas (Fig. 1.12):. Máxima eficacia lateral, por su situación en los extremos del buque. En eldiagrama se muestra la relación de tiempo/potencia aplicada para caer 90E haciavientos de velocidad (varias curvas en m/sec), inicialmente recibido por la bandade caída, para un buque contenedor de PM = 26650 tons., E = 242 m., C =


Fig. 1.12 Caída de 90E contra el viento con h.p.c.

10,7 m., superficie de apantallamiento de 4300 m y 2700 m bajo la línea de2 2

flotación.

. Disponibles en toda condición y circunstancias.

. Proporciona buen control lateral, sin provocar movimientos longitudinales.

. Reduce las necesidades de disponibilidad de remolcadores, sobre todo en espacios muy reducidos.. Puede ayudar en el gobierno a velocidades muy pequeñas y en navegación en canales y pasos angostos.. Puede ser utilizada en asistencia de las amarras en circunstancias críticas.. En máquina atrás partiendo de reposo, no necesita tanto espacio por la popa y controla bien la proa.. A baja velocidad, la hélice de maniobra junto con el timón proporcionan un momento de giro prácticamente constante.

Presentan las siguientes limitaciones:. Poca eficacia a determinadas velocidades, entre 2 y 5 nudos, aunque las hay que operan bien a velocidades entre 5 y 10 nudos, si bien a esas velocidades son más importantes los efectos del timón.. No son muy eficaces con poco calado por estar cerca de la superficie. Menos potencia que los remolcadores actuales, y por tanto más lento en su propósito de lograr el giro.. No puede ser usada para disminuir arrancada. Requiere constante mantenimiento.. Disponibilidad de rejillas en túneles que eviten introducción de objetos.


. Aplicaciones de construcción naval en las aberturas de los túneles que no produzcan resistencias adicionales.. Debe tener clara definición de los efectos que produce según el régimen, visibles para uso del maniobrista.

1.9 Pruebas de tracción a punto fijo de las hélices1.9 Pruebas de tracción a punto fijo de las hélices

Las condiciones del buque para poder realizar dichas pruebas son :(6)

. El calado del buque deberá ser el mayor posible, con la finalidad de reducir laextensión de la cavitación que se desarrolla sobre las palas de la hélice, y evitar enla medida de lo posible que se produzca una pérdida de empuje de la hélice aconsecuencia de la cavitación. La inmersión de la hélice contribuye también a queno se produzca succión de aire por su parte.Durante la realización de las pruebas, se hace patente el inicio de la succión de aireo de la pérdida de empuje producida por un desarrollo excesivo de la cavitación,por el hecho de que el cociente entre la fuerza de tracción leída en el dinamómetroy el cuadrado de las revoluciones disminuye cuando las revoluciones de la héliceaumentan. El desarrollo excesivo de la cavitación sobre las palas de la hélice sehace patente, en ocasiones, por la aparición de fuertes vibraciones del casco.El trimado del buque durante la experiencia ha de ser lo más similar al deexplotación, o bien nulo.. El fondo ejerce un efecto de frenado sobre el chorro de agua lanzado por la hélice,y en consecuencia, le resta cantidad de movimiento disminuyendo, por consiguien-te, el empuje ejercido por la hélice. Se recomienda que la profundidad de agua bajoquilla sea por lo menos dos veces y media el calado medio. La aparición de barroo aguas turbias durante las pruebas es indicio de que se están obteniendoresultados negativos.. Lo ideal sería que el chorro de agua lanzado por la hélice progresase en aguasabiertas hasta que se anulase su velocidad, a consecuencia de las fuerzas deviscosidad ejercidas sobre él por el fluido que le rodea, pero ello, por lo general, noresulta factible. La longitud del cable, en principio, debería ser adecuada para quese produjese el frenado del chorro de agua lanzada por la hélice, antes de que éstealcanzase los parámetros del muelle, escollera, etc.A efectos prácticos, se recomienda que la longitud del cable no sea nunca inferiora 150 m., si bien alguna sociedad de clasificación requiere que el cable tenga unalongitud no inferior a 300 m.Cuando la longitud del cable es escasa, la fuerza del tiro se reduce considerable-mente, debido a que, al incidir el chorro de agua lanzado por la hélice sobre unparamento, sufre una reflexión y se produce una recirculación de agua que cambiael grado de avance de la hélice, originando un resbalamiento aparente de ésta. Es


preciso mencionar también que cuanto mayor es el empuje que puede proporcionaruna hélice, mayor es la corriente de circulación que origina.. Las mediciones deberán hacerse por un período de tiempo no inferior a cincominutos, si bien otros recomiendan que dicho período no exceda de diez minutos,siendo preciso que el motor del buque se haya calentado previamente, y quedurante la realización de las pruebas se ponga la máxima atención en alcanzar lasrevoluciones deseadas con la mayor rapidez posible, pero procurando que el buqueparta de una situación tal que el cable resulte pretensado con objeto de que, porla acción de las fuerzas de inercia del barco, no se desarrollen tensiones sobre elcable que pudiesen exceder de su carga de rotura.. Se comprobará la correspondencia existente entre las revoluciones de la hélice ylas temperaturas máximas del motor. . Se dispondrá de un torsiómetro, mientras que los dinamómetros deberán estartarados con una antigüedad no superior al año.. A efectos del control de los resultados obtenidos en la prueba, si se midiesenpotencias propulsoras, deberían de resultar constantes los cocientes entre éstas ylos cubos de las revoluciones.. Aplicando la ecuación de estado de los gases perfectos al volumen de uno de loscilindros del motor, se deduce que las presiones medias internas han de serproporcionales a las temperaturas absolutas de los gases de exhaustación. Al serlos pares entregados a la línea de ejes proporcionales a las presiones medias y serlos pares proporcionales a las revoluciones al cuadrado, deberá suceder que lastemperaturas absolutas de exhaustación sean también proporcionales a lasevoluciones al cuadrado.

1.10 Consideraciones al conjunto hélice-timón1.10 Consideraciones al conjunto hélice-timón

Si bien, tanto por los distintos tipos de timones existentes y de posible instalación, comopor las características de diseño que presenten las hélices como propulsores, existentendencias cualitativas a tener en cuenta:

1.- Al aumentar la velocidad del flujo incidente, aumenta la fuerza del timón; por ello, lamejor disposición relativa de ambos entre sí es que el timón esté situado en el chorro dela hélice. No obstante, el efecto de la estela producido por el casco es negativo, así que,buques de dimensiones similares y estelas más altas, necesitan timones más grandes queotros con estelas más bajas.

2.- El reparto vertical de velocidades dentro del chorro de la hélice causa pérdidas desustentación en el timón a causa de la heterogeneidad del flujo y el gradiente de dicho perfilde velocidad. Estas irregularidades aumentan con la carga del propulsor y son mayorescuanto más cercano esté el timón de la hélice.


.

3.- La localización del centro de presiones del timón por la influencia del chorro de la hélicetiene su centro de presiones más a proa que en flujo uniforme y esta tendencia es tantomás acusada cuanto mayor es la carga de la hélice.

Equipos de gobierno 2727

2 Equipo de gobierno 2 Equipo de gobierno

2.1 Timón. Definición2.1 Timón. Definición

Instrumento que, con la marcha del buque, permite gobernar el buque, constituyendo unode los elementos básicos de la maniobra. No obstante, no es el único sistema con quecuenta el buque para variar la proa, ya que puede conseguirse un rudimentario gobierno delos equipos propulsores y equipos auxiliares de maniobra, así como la asistencia de otroselementos del buque, como las anclas, o timones de fortuna (de muy variada constitución)en caso de avería importante de los timones estructurales.

En los buques actuales, su colocación está casi reservada al codaste, si bien, en buquesde otras épocas, su situación era lateral en la zona de popa (espadillas), o incluso, en losúltimos años, se han experimentado sistemas de timón auxiliares situados en el mismobulbo de proa (Navy flux).

Todos los timones que fundamentan su trabajo en el seno de las aguas deben aprovecharlos efectos hidrodinámicos de aquella y por ello necesitan la incidencia de las partículas deagua sobre el timón, lograda, bien por la marcha del buque por medio de sus medios depropulsión, bien por la acción del agua en movimiento a causa de corrientes de cualquiertipo (marea, fluvial). Por tanto, la eficacia del timón, en la maniobra voluntaria del buque,estará siempre directamente relacionada con el equipo propulsor y la propia eficacia delmismo.

El objetivo de este capítulo es conocer los efectos del timón en la maniobra, no suscaracterísticas , si bien se reciclarán los conocimientos adquiridos en construcción naval(1)

para mejor seguimiento de las necesidades de la maniobra.

Los requisitos exigidos a los timones son:. Ha de tener suficiente resistencia para soportar los esfuerzos dinámicos provocados en la evolución.


Fig. 2.1 Componentes del timón

. Los soportes, tanto para cargas verticales como horizontales, han de ser los adecuados y con poca fricción.. Las deformaciones debidas a su propio peso no deben ser motivo de bloqueo.. Los huelgos de apoyo y soporte han de ser los correctos, para que no haya un desgaste anormal.. Deben tener un fácil mantenimiento.

Por su construcción, la eficacia del timón dependerá de:. La superficie total de la pala.. Su posición respecto a los propulsores y del buque.. Del número de timones.. De las formas del codaste.

2.2 Estructura del timón2.2 Estructura del timón

Los elementos que en su conjunto constituyen los timones de los buques comerciales son(Fig. 2.1):

. Mecha: pieza que, relacionada con la cruceta del servomotor, proporciona lamovilidad a la pala del timón. Es de acero forjado, cuyo diámetro de diseño esobtenido por fórmula empírica en la que se relacionan la superficie de la pala, lapropia longitud de la mecha, la velocidad de servicio del buque y su posiciónrespecto a las hélices.


.Palma: también llamada coper, constituye la pieza cuya superficie servirá para elensamblaje de la mecha con la pala. El espesor es aproximadamente la cuarta partedel diámetro de la mecha. La unión con la pala se efectúa por bulones y pernos deajuste en un número superior a 6 con chavetas. La distancia del centro del pernoal borde de la palma será superior al diámetro del bulón.. Limera: cierra en la cubierta del servomotor en chumacera de empuje, consiguién-dolo por empaquetadura y casquillo prensaestopa. En su paso, la mecha llevacasquillo o forro.. Machos: ejercen presión sobre las hembras, en función directa a la superficie dela pala y la velocidad de diseño del buque, e inversamente con el diámetro delmacho y la superficie de apoyo de la hembra. Las presiones no superan los 75Kg/cm en cojinetes metálicos, los 60 en sintéticos y 50 en aquellos recubiertos2

de guayacán. Los alojamientos de los machos se llaman tinteros.. Madre: en timones de doble plancha, el eje sobre el que gira y soporta la pala.. Canto de ataque: la arista situada a proa de la pala.. Canto de salida o cierre: la que está situada a popa de la pala.. Refuerzos verticales y horizontales: los elementos resistentes internos sobre losque se sueldan las chapas que constituyen la pala.. Lenteja: elemento de roce en el soporte inferior en el talón del codaste.. El escantillonado de las chapas lo es en función del diámetro de la mecha. Engeneral, las chapas deben transmitir bien los esfuerzos a su mecha, madre ymachos sin discontinuidades.. La pala sufrirá prueba hidráulica o neumática para comprobar su estanqueidad.

Por su geometría, las definiciones más importantes son (Fig. 2.2):- Altura (h): en la dimensión del flujo- Cuerda (c): en la dimensión paralela al flujo- Espesor (t): en la dimensión perpendicular al plano de crujía.- Tipo de perfil: distribución de espesores a lo largo de la cuerda(8)

- Relación de espesor: entre el máximo espesor del perfil y la cuerda (t/c). Estarelación tiene poca influencia en el valor de la fuerza generada por el timón, si bienlos timones esbeltos son preferibles a los de perfil grueso, salvo en perfiles detimón muy cargados (mucha fuerza por unidad de cuerda) se produce, a un ángulodeterminado y de forma brusca, la separación de la capa límite alrededor delmismo, dando origen a una sensible disminución de la fuerza un aumento del paren la mecha y vibraciones, fenómeno que es conocido como desprendimiento. Enestos casos, son preferibles perfiles de timón de mayor relación (t/c).- Alargamiento: relación entre la altura del timón y la cuerda media (Õ=h/c). Estarelación tiene gran influencia en la fuerza generada por el timón. Para un área dada,un timón alto y estrecho genera una fuerza mayor que uno de poca altura y muchacuerda.- Area del timón: referida normalmente al área total obtenida de (h.c)


Fig. 2.2 Geometría del timón

- Relación de compensación: al cociente entre el área situada a proa del eje de giroy el área total móvil.

2.3 Tipos de timón2.3 Tipos de timón

Los timones colocados en el codaste del buque se clasifican:

- Por su estructura (Fig 2.3).De plancha simple, consistente en una plancha gruesa reforzada.De plancha doble, constituida por dos planchas unidas por una estructura interior, demayor o menor escantollinado.

En este caso, las planchas de acero están separadas por refuerzos interiores entrecruzadosy soldados a un marco de acero constituido por llantas y piezas de acero moldeado. Suinterior es estanco y puede o no estar rellenado con sustancias de poco peso específico,


Fig. 2.3 Por su estructura

Fig. 2.4 Por su montaje

como es la espuma de poliuretano. En este caso, la pala soporta grandes esfuerzos deflexión y tensión.

Currentiformes, en las que sus chapas constituyentes desarrollan formas curvas para mejoraprovechamiento de las corrientes hidrodinámicas de los filetes líquidos cuando incidansobre la pala.

- Por su montaje (Fig. 2.4).Soportados, cuando, además del superior, tienen un soporte inferior situado en el talón delcodaste.


Fig. 2.5 Por su distribución

Semisuspendidos, cuando el soporte inferior está en una zona intermedia de la pala.Colgantes, cuando no disponen de otro soporte que el superior.

- Por su distribución (Fig. 2.5).

Sin compensar, cuando toda la pala se encuentra a popa del eje de giro (A = 0).1

Semicompensado, cuando distribuye parte de la pala a proa del eje de giro (A es del 101

al 15% de la superficie total).Compensado, cuando la parte de la pala situada a proa del eje del giro es superior al 20%de la superficie total.

- Por su movimiento.

Pala móvil, la que se mueve en su totalidad simultáneamente.Pala parcialmente móvil, principalmente con pala móvil a popa del eje de giro y la parte deproa fija al codaste.Activos, parte móvil a proa y popa del eje de giro.Flap activo, a popa de la pala del timón.

2.4 Superficie de la pala del timón2.4 Superficie de la pala del timón

La superficie del timón viene definida por las dimensiones de la eslora y el calado de diseñoa la línea de verano.

ST ' 0,02(E(Cv para E$ 120 metros ST ' 0,03(E(Cv para E$ 30 metros

ST 'E(Cv

n


(1)(1)

(2)(2)

Según la eslora del buque se aplica:

También se obtiene el área aproximada de la pala del timón por la fórmula experimental enfunción del tipo del buque:

en la que el coeficiente n adquiere los valores,20 para remolcadores de aguas quietas40 para remolcadores de altura60 para buques de navegación marítima

Cuanto mayor es la necesidad de maniobra, mayor superficie de la pala del timón seránecesario, de ahí su relación con el valor del coeficiente n.

Del mismo modo, la superficie del timón de 2 buques de un mismo tipo variará según sudestino de explotación.

Otro parámetro importante del timón es su longitud (L) máxima medida en sentido Pr-Pp.,respecto a su altura (H). Cada tipo de timón tiene su relación L/H en función de variosfactores, entre ellos su colocación, el tipo de las secciones (plancha, hidrodinámicas), eltipo de buque, etc.

2.5 Acción del agua sobre el timón2.5 Acción del agua sobre el timón

Si la pala del timón está en la prolongación del plano longitudinal, se dice que se encuentraa la vía, y su efecto sobre el buque es nulo.

Si se coloca la pala del timón formando un cierto ángulo ("), se dice que el timón está xnº de grados a la banda, llamándose ángulo de metida el ángulo que forma la pala con elplano longitudinal. El timón en esta posición presenta una resistencia directa a la marcha,las líneas de corriente que siguen las formas del casco son lanzadas sobre la pala del timón.Así, el filete líquido F (Fig. 2.6) llega al punto A del timón creando la fuerza P. Esta líneao filete F incide con un ángulo i y se refleja con otro ángulo r sobre la normal a la pala. Asu vez, la fuerza P se descompone en la fuerza Pn perpendicular a la pala y otra Pr dederiva que se desliza sobre la superficie restante de la pala, perdiéndose a popa del buque.

NP''

NP'

NP"

G

V 'V

A

NP

P

RP

*

PN 'k.S.V 2.sin"

0,2 % 0,3.sin"

PN 'k.S.V 2.sin("&*)

0,2 % 0,3.sin("&*)


Fig. 2.6 Fuerzas creadas sobre el timón

(3)(3)

(4)(4)

Cada filete líquido que incide sobre la cara activa del timón, en este caso las de babor,proporciona un efecto útil, con la suma de todas ellas elementales componen la resultanteP de la masa de agua sobre la pala.

Existen varias fórmulas para determinar la Pn , siendo la de Joessel la más admitida y de(9)

fácil aplicación:

siendo,", el ángulo de timón metido a una bandaS, la superficie de la pala del timón en m .2

V, la velocidad del buque en m/s o nudos.k, coeficiente según la unidad utilizada en la velocidad, 5,3 si en nudos y 41,35 sien m/s.

Como se analizará posteriormente en el capítulo correspondiente a la maniobrabilidad ensu capacidad de evolución, la velocidad (V) es constante al principio de la metida, peroluego disminuye a otra inferior (V') según el plano de deriva (*), por lo que la fórmula parael cálculo de la presión normal (Pn) quedaría expresada:

en la que " - * es casi igual a 2/3 de "

d ' (0,2 % 0,3.sin")l


(5)(5)

2.6 Punto de aplicación de la presión normal (Pn)2.6 Punto de aplicación de la presión normal (Pn)

El punto de aplicación de la presión normal (Pn) no coincide con el c. de g. de la superficiedel timón, ya que no están distribuidas uniformemente las presiones aplicadas en susuperficie.

En la parte de popa del timón, las presiones son menores que en la zona de proa delmismo, por este motivo el punto de aplicación de Pn está más a proa que el c. de g. de lapala.

Lo mismo pasa con su posición vertical, ya que la parte baja del timón está sometida amayor presión que la zona opuesta por encontrarse a mayor profundidad, y, por ello, elpunto de aplicación de Pn está más bajo que el c. de g. de la pala.

La distancia del punto de aplicación de Pn al eje de giro del timón disminuye con el ángulode metida. El área del timón debe distribuirse de tal modo que la posición del punto deaplicación sea lo más independiente posible del ángulo de metida para asegurar un esfuerzoconstante en el trabajo del servomotor.

Para la determinación del punto de aplicación se sigue también el criterio de Joessel conla fórmula:

en la que,d, distancia al canto de proa o ataque del timón", ángulo de timón metido a la bandal, longitud de la pala del timón

Al aumentar el ángulo de ataque del flujo sobre la pala, o sea el ángulo de timón, el centrode presiones se mueve hacia popa.

La relación de alargamiento influye en la posición del centro de presiones. De hecho, alaumentar el alargamiento, el efecto anterior se hace menos importante, pero aumenta ladistancia mínima al borde de proa para el timón al medio.

2.7 Efecto de la presión normal (Pn) en la maniobra del buque2.7 Efecto de la presión normal (Pn) en la maniobra del buque

Si se aplican dos fuerzas iguales y de sentido contrario sobre un punto, el sistema no sealtera. Aplicando sobre G dos fuerzas iguales (Pn' y Pn") a Pn y de sentido contrario, ydescomponiendo Pn", (Fig. 2.7) se obtiene:

G

P NR P''

NP'

NP

aP"

"

PN 'Pa

Csiendo C ' 1 & 0,00286"


Fig. 2.7 Efectos de la fuerza Pn

(6)(6)

La fuerza P , resistente, se opone al empuje del buque y por tanto reduce la velocidad delR

buque.P = Pn. sen "R

La fuerza P , de abatimiento, traslada transversalmente al buque hacia la banda opuesta aa

la que se ha metido el timón. Su efecto en el conjunto de las fuerzas que estamosanalizando es el de deshacer el movimiento circular convirtiéndolo en uno curvilíneo.

P = Pn. cos "a

El par de fuerzas (Pn y Pn') crea un par de giro que hace caer la proa del buque hacia labanda en que se metió el timón.

La relación entre las componentes normal y transversal (P y P ) puede expresarse como:N a

donde C es una constante determinada empíricamente.

2.8 Momento de torsión o adrizamiento (M2.8 Momento de torsión o adrizamiento (M ))aa

La acción de meter timón a una u otra banda debe realizarse en unas condiciones tales querepresente una normalización en la respuesta obtenida, sobre todo en el tiempo.


La Regla 29 del Capítulo II-1 del SEVIMAR hace referencia a dichos cumplimientos, que(10)

en síntesis establecen que el tiempo de metida de la pala del timón 35º de una banda a 30ºa la otra no será superior a 28 segundos a la velocidad máxima. Tampoco interesa que seainferior a ese tiempo ya que el momento de torsión es enorme cuando más rápido sea lametida. Los 28 segundos corresponden experimentalmente a lo razonable para disminuirel diámetro de la mecha y la potencia del servomotor, mejorando la eficacia con el uso delos timones compensados, que en definitiva aproximan el punto de aplicación de Pn al ejede giro.

Para un buque dado, en que la superficie del timón está relacionada con las dimensionesde aquel, es interesante conocer el momento de torsión que necesitará el servomotor paralograr dicha metida, a efectos de su escantollinado.

El valor del momento de torsión es (Fig. 2.8):

M = Pn . d(ON)a

Sustituyendo valores según Joessel se obtiene,

M = 5,3.S.V .l.sen "a2

Para timones compensados, el M' se obtendrá de las diferencias de sus respectivasa

acciones.

M' = Pn (d - d'), M' = 0,6Ma a a

El grado de compensación es la relación entre la superficie de la pala a proa del eje de giro(S') y la superficie total (S), valor que está comprendido entre 0,2 y 0,3, por lo que S' esinferior a la cuarta parte de la superficie total.

2.9 Momento de evolución2.9 Momento de evolución

Como se analizará posteriormente en el capítulo de la maniobrabilidad, por efecto del timónel buque gira (cae), a una u otra banda, sobre un punto llamado punto de giro (PG) de vitalimportancia para comprender la maniobra de evolución. Sin embargo, puesto que tal puntoes variable en su situación dentro del buque, para simplicar la cuantificación en aproxi-mación del valor del momento de evolución, se supone que el buque gira sobre su centrode gravedad (G), debido al par de fuerzas Pn y P'n, resultante de aplicar la fuerza Pn en elpunto de aplicación del timón al girar alrededor de G. El momento necesario para crearloes el momento de evolución (Me) y su valor es el siguiente (Fig. 2.8):

G

NP''

NP'

NP"

"

C

D

N

O

Me 'S(V 2(E(sin2"0,2 % 0,3(sin"


Fig. 2.8 Momento de evolución

(7)(7)

Me = Pn.GD GD = GC + CD CD = ON/3

Me = Pn (GC + CD) = Pn.GC = Pn.GO.cos " y GO = E/2

sustituyendo Pn por la fórmula de Joessel y aplicando un porcentaje del 80% por lareducción de V a V' (en nudos) en la metida del timón, se obtiene:

Derivando dicha ecuación se obtiene el ángulo de máxima eficacia que corresponde al valorde " = 35E50', a cada banda del buque.

El ángulo de metida máximo se limita en la práctica a 32E, calando unos topes en elservomotor, y algunas veces en el codaste, para que la pala no sobrepase dicho valor.

No obstante ese valor teórico, habitual en la mayoría de los buques mercantes, a causa dela experimentación de nuevos tipos de timón, asociados con la propulsión, se han diseñadotimones con sectores de acción de 90E a cada banda del buque.

En los timones compensados, el momento de evolución es algo menor, ya que en el timónordinario todos los filetes líquidos llegan a la pala actuando sobre ella, mientras que en eltimón compensado algunos de ellos, en su trayectoria alcanzan la cara de proa de la palaformando turbulencias, los cuales al encontrarse con los que vienen por la banda contraria,hacen disminuir el valor de la presión normal (Pn) con la consiguiente disminución delmomento de evolución.

G

NP '

NP

(-)


Fig. 2.9 Efecto del timón en marcha atrás

Estos momentos se suprimen, en la fase de diseño, aumentando la superficie de la pala.

2.10 Acción del timón en la marcha atrás2.10 Acción del timón en la marcha atrás

La máxima eficacia de los buques está pensada, y así están diseñados, para ir en máquinaavante; sin embargo, la ejecución de ciertas maniobras impone la necesidad de maniobrarcon máquina atrás. En esas circunstancias, el buque no siempre reacciona a los efectos deltimón como sería deseable, sobre todo cuando parte de reposo, en que las aguas querecibe el timón no son importantes hasta que el buque adquiere una velocidad atrás y laincidencia de los filetes líquidos puede ejercer su influencia.

Es evidente que, partiendo de reposo, los efectos de propulsión llevan las aguas hacia proadel buque sin incidencia sobre la pala del timón, por lo tanto la fuerza Pn será nula en losprimeros instantes, creciendo a medida que el buque adquiera la velocidad atrás (Fig. 2.9).

A su vez, aun cuando adquiera dicha velocidad, el timón deja, entre su cara de proa y elcodaste, un vacío o una menor presión, lo que constituye la aparición de la fuerza -Pn quese opone a la Pn de la cara activa. Todo ello representa un menor valor de la fuerza Pn ya su vez del momento evolutivo del buque en la marcha atrás.

En función de la forma y tipo del timón, y las formas del codaste del buque hacen que unbuque con movimiento atrás tenga una evolución poco precisa y no siempre determinablecon antelación.

Ante esta situación, las maniobras que incluyan la marcha atrás del buque deberánconsiderarse con especial atención y prevención de los resultados, tanto esperados comoposibles, disponiendo una máxima atención y vigilancia de esa cabeza, en especial cuandose encuentre próximo a obstáculos por popa.


2.11 Otros tipos de timón y experimentales2.11 Otros tipos de timón y experimentales

La intención de mejorar la maniobrabilidad de los buques obliga a una constanteinvestigación y experimentación en el equipo de gobierno, en especial cuando lascambiantes necesidades del transporte marítimo precisan soluciones eficaces y larentabilidad de los medios.

Un ejemplo de ello fue la transformación efectuada a buques portacontenedores,(11)

construidos en su día para la ruta de Europa a Austalia, vía canal de Suez. Con su cierreen 1967 se vieron obligados a navegar vía el cabo de Buena Esperanza durante muchosaños. Se les aplicó la ley de "economía de escala", adaptándolos primero con un aumentode capacidad de transporte y aumentando su velocidad de servicio, en base a máquinas devapor de 2 ejes o de motores diesel con tres ejes. Después de funcionar con éxito durantevarios años, el incremento de los precios de combustible, hizo que fueran explotados avelocidades más reducidas, con lo cual, en dicha época, las nuevas construcciones de latercera generación, se hicieron buques similares con menos eslora y más lentos, pero conla misma capacidad de transporte anteriores.

Los buques iniciales tenían codaste abierto, una sola hélice, y timones individualessemicompensados instalados centralmente, cuya disposición era ideal para navegar por elCanal de Suez, ya que proporcionaban una excelente maniobrabilidad por tener el timónsituado directamente en la estela de la hélice, con gobierno máximo incluso a velocidadesreducidas. Mientras, los buques de dos o más hélices estaban provistos de un solo timónsituado centralmente entre las hélices, cuya disposición era adecuada para la navegaciónoceánica alrededor del mundo a gran velocidad, pero con menores posibilidades degobierno a velocidades reducidas, en especial en aguas poco profundas, ya que las estelasde las hélices no inciden en parte alguna del timón.

Con la reapertura del Canal de Suez añós más tarde, los buques mencionados volvieron asurcar la ruta más corta y fue entonces cuando se produjeron una serie de accidentes enlos buques de dos hélices con timón individual semicompensados.

En definitiva, el estudio de los accidentes llevó a la conclusión de mejorar el acceso de losfiletes líquidos a la pala del timón, logrado bien por el aumento de timones (Fig. 2.10) alnúmero de hélices para que cada cual reciba la corriente de expulsión de la suya, bien pordisposiciones de popa con timones de puerta de granero detrás de un talón de codastecerrado. No obstante, se produce un aumento de la resistencia, aproximadamente un 4%superior con un coste importante en el consumo.

También se diseñaron buques con tres hélices y un timón, en la que navegando seutilizaban las dos laterales y en la maniobra la central.


Fig. 2.10 Disposiciones hélice-timón

En cualquier caso, sea modificando las formas y configuración de los talones del codaste,o bien la disposición de los timones respecto al número de hélices, o incluso el número depalas de timón, la búsqueda de la mejor solución no siempre es inmediata ni tan soloaceptable por las disfunciones adicionales que provoca, lo que confirma el espírituinvestigador en el tema y los evidentes beneficios cuando se alcanza una soluciónadecuada.

Son diversos los tipos de timón que, bien por su aceptación en ciertos tipos de buque opor la originalidad de su diseño merecen ser considerados, destacando :(12)


Fig. 2.11 Timón Kitchen

Timón KitchenTimón Kitchen: regula el gobierno, la velocidad y la marcha atrás. Está constituidopor dos conchas giratorias alrededor de un eje, con el que gira solidariamente.Actúa como tobera timón y al abrirse y cerrarse dan la marcha avante y atrás, almismo tiempo que, según gire el sistema, dan un empuje lateral que permite evolu-cionar el buque (Fig. 2.11).

Sistema NavyfluxSistema Navyflux: es un sistema que actúa como timón auxiliar, consistente en untúnel situado en el bulbo de proa, con salidas laterales que se cierran o abren avoluntad, cuyo flujo hace caer la proa a voluntad. Además si se abren las dossalidas provoca una resistencia adicional de freno. En situación de buque enreposo, dispone de una hélice a proa del túnel que aspira agua y la lanza por lasalida abierta.

Timón con cilindroTimón con cilindro giratorio giratorio: es un sistema que evita el desprendimiento de flujo delos laminares y corriente de expulsión de la hélice sobre la pala del timón, inclusoen ángulos muy superiores a los 35E. Se acopla al timón convencional, constituidopor un cilindro giratorio en el borde de entrada de la pala del timón, cuya velocidadtangencial es de 0,7 a 1,5 veces la velocidad del agua que llega a la zona del


Fig. 2.12 Timón con cilindro giratorio

timón, produciendo energía cinética a la capa límite y retardando el desprendimien-to. Su objetivo es evitar el desplazamiento del fluido en ángulos de timón elevados(hasta 90E). Requiere potencias pequeñas y su hipotética avería no modifica la ma-niobrabilidad, pues el timón actúa como ordinario en navegación a velocidad deservicio (Fig. 2.12).

TimónTimón de varias palas o aleronesde varias palas o alerones: consistente en dos pequeñas palas de timónauxiliares, unidas al timón principal a modo de tangones. Cuando el timón está enla posición central, estos alerones-timón se encuentran exactamente en la estelade las hélices.

VoithVoith S Schnedierchnedier: combina la propulsión y la evolución, mediante palas de hélicevariables en orientación, que giran alrededor de su propio eje. Están acopladas auna excéntrica desde una plataforma de maniobra. La orientación de la excéntricaproduce la evolución (Fig. 2.13).

Timones múltiples oTimones múltiples o timón timón TowmasterTowmaster, consistente en varios timones (normalmentetres) situados a popa de la tobera, de elevada relación de alargamiento (del ordende tres) y su eficiencia conjunta superior a la del timón cuya área sea la suma delos tres (Fig. 2.14).

hélice

tobera

timones


Fig. 2.13 Timón Voith Schnedier

Fig. 2.14 Timones múltiples

Timón actiTimón activo o timón Pleugervo o timón Pleuger: consiste en una pequeña hélice en tobera accionadapor un motor eléctrico sumergible que se encuentra dentro de un bulbo adosadoal timón y está alineada con la principal línea de ejes en el canto de salida de la paladel timón, cuya acción provoca una corriente de aspiración que necesariamentedebe circular lamiendo la estructura del timón, lo que viene a sustituir la carencia


Fig. 2.15 Timón activo

de flujos laminares de agua cuando el buque se encuentra parado o con velocida-des muy bajas (Fig. 2.15).

TimóTimón con aleta móvil o timón Beckern con aleta móvil o timón Becker: es un timón compensado, con el eje de giromás a popa que los timones convencionales y dotados de un flap o aleta en suextremo de popa. El flap adopta un ángulo doble del girado por el timón principalpor medio de una articulación relativamente sencilla montada sobre una estructurafija al casco, lo que permite cambiar la dirección del chorro de la hélice hasta 90E.

2.12 Autotimoneles2.12 Autotimoneles

En el gobierno manual de la nave, un timonel experimentado usa un mayor valor de " ylogra una menor desviación de rumbo, lo que viene a significar una estabilidad en el rumbo.Por otro lado, el autotimonel convencional tiene en cuenta el rumbo y su variación, ademásdel índice K , empleando un menor valor del ángulo de timón utilizado (") con una mayor1

desviación del rumbo.

Los autotimoneles no solo automatizan mecánicamente la función años atrás encomendadaa los timoneles, sino que rentabilizan la explotación del buque con la reducción de personalexperto en el gobierno del buque, o la posible dedicación de éstos a otras funciones.

Debe considerarse, además, que hoy en día existe una falta de conocimientos prácticos enlos timoneles, a menudo limitaciones psico-físicas, en especial en la habilidad de distinguirel inicio de la caída (guiñada) en valores inferiores a 1' de arco por segundo, lo queaplicado a la maniobra en aguas especiales (aguas restringidas) aumenta el riesgo, etc.,circunstancias todas ellas que solo pueden prevenirse por un mejor y amplio conocimientopara actuar con anticipación a la propia detección.

" ' 61(R % 62(*R*t

" ' 61(R %62*R*t

% "1


(8)(8)

(9)(9)

La ecuación lineal representativa del ángulo de timón a meter es función del ángulo deguiñada y la velocidad de la guiñada.

siendo psi = R - R' y además K y K constantes1 2

Para eliminar tendencias permanentes de guiñada a una banda por orzada, abatimiento,etc., se aumenta un pequeño ángulo de ", a modo de corrección, quedando finalmente,

Un autotimonel fiable debe mantener el rumbo con la menor metida de timón y la menordesviación de rumbo. Debe combinar las componentes de la desviación de rumbo, integralde la desviación del rumbo, derivada de la desviación del rumbo, lo que se conoce por lassiglas P.I.D. (proporcional, integral, derivativa).

Las constantes K y T son base de información al ordenador (T constante de tiempo y Kefectividad del timón) a cada tipo de buque y estado de calado y asiento.

Para la correcta utilización del timón y mejora de la eficacia del equipo de gobierno, deberíadisponerse de un ordenador que integrara la velocidad desarrollada por el buque, el ángulode guiñada, el ángulo de timón, la velocidad de guiñada y todo procesado analógicamente,por el que pueda predecir la trayectoria futura, lo que pasado a pantalla indique lascorrecciones de timón por gobierno automático y de ser necesario manual. Las entradasen el ordenador deben ser lo más fiables posible obtenidas por Doppler-Sonda y los criteriosde las ecuaciones de movimiento (capítulo de maniobrabilidad).

En términos de características mínimas de operación, deberán tenerse en cuenta lasespecificaciones, que, para según que tipo de buque, establece la Regla 30 del Cap.II/1 delSEVIMAR.

2.13 Órdenes de timón2.13 Órdenes de timón

Por la importancia y gravedad en las consecuencias de una errónea ejecución de una ordendada al timonel, las órdenes al timón deberán ser, en todo momento, concretas y concisas,sin dar pie a dudas en su interpretación, completas en cuanto al propósito de su cometidoy dadas con voz clara. Siempre debe obtenerse en respuesta por el timonel la orden oída,lo que permitirá corregirla si no fue la inicialmente ordenada, indicando, por tanto, una


acción de comprobación, a la vez que el conocimiento del efecto esperado. Son válidas,según circunstancias, las siguientes:

A la vía, al medio, derecho, x grados de timón a la banda (Er. o Br.), todo el timón a unabanda, proa a un punto conspicuo (visible para el timonel, levantando, seguir unaenfilación).

Deben evitarse órdenes que puedan ser ejecutadas bajo el criterio del timonel, principal-mente las que no cuantifiquen o determinen el número de grados que se piden para unadeterminada caída, tales como:

poco timón a ... (Er. o Br.), caiga a ... (Br. o Er.), más a Er. o Br., Er. o Br. poco apoco, nada a Br. o Er. en la que siempre es preferible dar el rumbo que correspon-da, etc. ya que en expresiones sin concretar número de grados, la acción queda avoluntad del timonel y, por tanto, no en la maniobra diseñada por el maniobrista(oficial, práctico).

En ciertas órdenes de grandes cambios en la acción actual, como por ejemplo, de todo eltimón a una banda a la otra, es preferible decir primero al medio o a la vía y despuéscompletar la orden de todo a la banda. La orden de derecho debe ser dada cuando el buquealcance, casi sin guiñada, la proa deseada, ya que si el buque está cayendo, puede crearduda.

Los mandos consistentes en botoneras, cañas o brazos, resultan más rápidos de ejecutarpero son más propensos a la manipulación equivocada, salvo que tengan una excelenteidentificación y señalización por formas, dimensiones, color, o luz.

Efectos combinados de la hélice y el timón 4949

3 Efectos combinados de la hélice y el timón3 Efectos combinados de la hélice y el timón

3.1 Tratamiento de las variables3.1 Tratamiento de las variables

El efecto combinado de ambos será el resultado de considerar el trabajo conjunto de losdos sistemas y la incidencia de cada una de sus variables en la maniobra del buque. Sutratamiento analítico puede hacerse engorroso y complejo, a menudo sobredimensionadocon las respuestas reales que proporcionan al buque; por ello, el estudio del tema pretendeser lo más sencillo e inteligible posible, simplificando el número de variables a las que sonmás significantes, sin que se pierda rigor en las manifestaciones finales.

Será común a cualquier supuesto: . el conocimiento de que el uso del timón significa una resistencia adicional quereduce la velocidad del buque.. las corrientes de aspiración, expulsión y estela, aun teniendo su importanciasegún el régimen de máquina, la dirección de la marcha, y los efectos sobre eltimón y en la estructura del buque, en resumen, crean un empuje en el buqueresultante del empuje total y la disminución de la eficacia por resistencias debidasa flujos turbulentos, y por otro lado, un efecto sobre el timón, representado por lapresión normal (Pn) correspondiente.. por sí misma, considerando el objetivo fundamental de las hélices, se tendráencuenta que su giro provocará un empuje efectivo (E), y siempre, en especialpartiendo de reposo, una presión lateral (Pl).

. en todos los supuestos se considerará que el giro de la hélice es a la derecha parael régimen de la marcha avante.

3.2 Buque partiendo de reposo3.2 Buque partiendo de reposo

Es el caso en que el buque inicia una maniobra partiendo de una velocidad por máquinaigual a cero, es decir, aún bajo la influencia de los agentes externos presentes, el buqueno mantiene ninguna arrancada inicial de cualquier signo.

E

P l

1

2

a b c

E E

1 1

2 2P l P l

P3

N P3N

1

2

4 1

2 3

4 1

2

3

4


Fig. 3.1 Efectos con máquina avante

Para su análisis se considerarán los casos de máquina avante y máquina atrás, y en cadauno de ellos, con timón a la vía, a Er. y a Br. (Fig. 3.1 y 3.2).

En el supuesto a), al vector (1) correspondiente al empuje (E) se le añade el correspondien-te (2) de la fuerza lateral (Pl), y al no existir el vector (3) de la presión normal (Pn) por estarel timón a la vía, la resultante (4) indica la intensidad y la dirección a las que tenderá amoverse la popa.

En el supuesto b), al vector (1) correspondiente al empuje (E) se le añade el correspondien-te (2) de la fuerza lateral (Pl) con su intensidad y dirección, y lo mismo a continuación, elvector (3) de la presión normal (Pn) por tener el timón a Br.; la resultante (4) indicaintensidad y la dirección a las que tenderá a moverse la popa.

En el supuesto c), al vector (1) correspondiente al empuje (E) se le añade el correspondien-te (2) de la fuerza lateral (Pl) con su intensidad y dirección, y lo mismo a continuación, elvector (3) de la presión normal (Pn) por tener el timón a Er., la resultante (4) indica laintensidad y la dirección a las que tenderá a moverse la popa.

Deberá tenerse muy en cuenta que la resultante (4) en todos los casos es la tendencia dela popa, por ello requerirá considerar la caída a la banda contraria de la proa, a efectos dela maniobra a realizar, según el caso.

En los tres supuestos de máquina avante, cumple con la predicción del comportamiento delbuque, confirmándose la preponderancia de la acción del timón sobre cualquier otra, esdecir, el buque obedece siempre al timón cuando está metido a una banda.

E

P l

1

2

d e f

P

3

N P

3N

1

2

4 1

23

4 1

2

3

4

E

P l

1

2

E

P l

1

2


Fig. 3.2 Efectos con máquina atrás

Iniciando la arrancada atrás y con el mismo planteamiento de análisis utilizado para lamáquina avante, se obtiene:

En el supuesto d), al vector (1) correspondiente al empuje (E) se le añade el correspondien-te (2) de la fuerza lateral (Pl), y al no existir el vector (3) de la presión normal (Pn) por estarel timón a la vía, la resultante (4) indica la intensidad y la dirección a las que tenderá amoverse la popa.

En el supuesto e), al vector (1) correspondiente al empuje (E) se le añade el correspondien-te (2) de la fuerza lateral (Pl) con su intensidad y dirección, y lo mismo a continuación, elvector (3) de la presión normal (Pn) por tener el timón a Br.; la resultante (4) indica laintensidad y la dirección a las que tenderá a moverse la popa.

En el supuesto f), al vector (1) correspondiente al empuje (E) se le añade el correspondiente(2) de la fuerza lateral (Pl) con su intensidad y dirección, y lo mismo a continuación, elvector (3) de la presión normal (Pn) por tener el timón a Er.; la resultante (4) indica laintensidad y la dirección a las que tenderá a moverse la popa.

También aquí, la resultante (4) en todos los casos es la tendencia de la popa; por ellorequerirá considerar la caída a la banda contraria de la proa, a efectos de la maniobra arealizar, según el caso.

En los tres supuestos, se confirma la preponderancia de la acción de la presión lateral dela hélice sobre cualquier otra, es decir, el buque tenderá siempre a caer su popa a Br. en

P l

FP

P l

PN

FP

PN

P l

FP

arrancada arrancada


Fig. 3.3 Arrancada avante, máquina avante

máquina atrás, y estará apoyado por el timón en dicha caída de la popa cuando coincidasu metida a dicha banda, y sin apenas influencia cuando el timón se encuentra metido aEr. siendo su preponderancia función de la magnitud del vector (2) correspondiente a lapresión lateral de la hélice, ya que si ésta es elevada, puede incluso vencer, en los primerosminutos, la acción del timón y la popa caer ligeramente a Br.

3.3 Buque con arrancada avante3.3 Buque con arrancada avante

En ésta condición pueden presentarse dos situaciones distintas, la de buque con arrancadaavante se de máquina avante, y otra en la que el buque conservando una arrancada avanteinvierta el giro de la máquina (de atrás). También como en el caso de buque partiendo dereposo, se distinguirá la posición del timón en cada supuesto (Fig. 3.3 y 3.4).

En estas circunstancias, el supuesto queda reducido a un solo caso, ya que la obedienciadel timón es relevante, sea cual sea la banda a la que esté metido. En el caso del timón ala vía, al trabajar la hélice en un seno de agua que fluye bien a las palas, ya quedó dichoque la presión lateral por su giro queda anulada o incluso puede observarse un cambio dela tendencia de caída a la banda contraria a la de giro, todo dependerá de las circunstanciasde trabajo, tanto por revoluciones, como por su profundidad en función del estado de cargao el asiento que tenga el buque en dicho momento. En resumen, el buque tiene uncomportamiento relativamente estable y responde bien al timón, en especial cuando,teniendo el buque arrancada avante, recibe una orden de máquina de mayor velocidad, conlo cual se genera un flujo superior a la pala del timón y asimismo una mayor presión normalcon un aumento de su eficacia.

Con el buque manteniendo arrancada avante y dando máquina atrás, si consideramos elcomportamiento dinámico que mantiene el buque con arrancada residual o por las

P l

FP

a

Ce

PNP l

FP

CeCa

a

PN

P l

FP

Ce

Ca

a


Fig. 3.4 Arrancada avante y máquina atrás

revoluciones de máquina, permanecerá hasta que el timón deje de recibir los filetes de aguasuficientes para producir una presión normal que compense las guiñadas o tendencias delbuque hasta este momento (velocidad mínima de gobierno). Sin embargo, por debajo dedicha velocidad, el timón deja de ser operativo y queda a merced de los efectos y fuerzasproducidas por la hélice, básicamente por la presión lateral. Esa disminución progresiva dela velocidad se crea al dar atrás y reducir el empuje hasta invertirlo de sentido.

El comportamiento estático del buque por el efecto combinado, sin pretender controlarlo,sino simplemente detectar su comportamiento libre, es comentado a partir de la figura 3.4.

Con el timón a la vía, el buque mantendrá con cierta facilidad su proa mientras el buquetenga arrancada y la presión lateral sea poco importante o, en todo caso, la ligera caída dela proa a Br., ya comentada para los buques con arrancada avante. Cuando la velocidad seainferior a la de gobierno (velocidades aproximadas, según tipo de buque, inferiores a 2nudos), la presión lateral de la hélice va aumentando y por ello va provocando su conocidoefecto de llevar la popa a la banda de giro en la marcha atrás, ayudado además por lamayor incidencia de las corrientes de expulsión sobre la bovedilla de la banda contraria, ypor tanto potenciando la caída.

En el supuesto de encontrarse el timón a Er., el buque mantendría la caída a Er. que suarrancada y grado timón metido le impusiera, que naturalmente se irá reduciendo(perdiendo arrancada avante), hasta que el buque baje de la velocidad mínima de gobierno(en que el timón pierde toda su eficacia), si bien la aparición de la presión normal, todavíamantendrá esa original caída de la proa a Er.. Cuando el buque detenga toda su arrancadaavante e inicie la arrancada atrás, el timón empezará a recibir plenamente la acción tanto,de la zona de agua situada a popa hacia la que se dirije y además las corrientes deaspiración, ambas con clara incidencia sobre la cara activa del timón (Br). A partir de ese

P l

PN

FP

a

P l

FP

a

PN

P l

FP

a


Fig. 3.5 Arrancada atrás y máquina avante

momento, si la presión normal (Pn) es suficiente y supera la presión lateral de la hélice, lapopa tenderá a cambiar la tendencia de caída a la misma banda de metida del timón, esdecir a Er., siempre conforme al comportamiento esperado expuesto en el supuesto debuque en reposo y máquina atrás, por lo que la caída de la popa a Er. será poco importantey clara.

Con planteamiento semejante al anterior, el buque mantendrá su caída a Br. producida porla acción del timón, mientras el buque tenga arrancada avante, aunque, eso sí, con unadesaceleración de dicha caída por la acción de la presión lateral de la hélice que trabaja ensentido contrario. A partir del momento en que se inicie la arrancada atrás, el timón vuelvea tener su protagonismo y el buque le obedecerá, ayudado fuertemente por la presiónlateral que trabaja en el mismo sentido que aquél, produciendo una caída de la popa a Br.importante y decidida.

3.4 Buque con arrancada atrás y máquina avante3.4 Buque con arrancada atrás y máquina avante

Considerando las tres posiciones del timón, tendríamos (Fig. 3.5):

Con el timón a la vía, el buque tendría una caída de la popa a la banda de giro de la héliceen la marcha atrás. A medida que se reduce la arrancada atrás por el empuje avante queproduce la máquina avante, crece la presión lateral de la hélice que tiende a reducir lamencionada caída inicial, por lo que el buque a partir de ese momento mantendría la caídade la Pp a Br. en una primera fase residual de la arrancada atrás, una segunda fase deequilibrio y otra posterior de acuerdo a la que le correspondiera como buque que parte dereposo.Con el timón a Er., la caída presumiblemente de la Pp. a Er., mientras el buque mantengala arrancada atrás ayudado además por la presión lateral de las palas que trabajan en el

CaCa

Pl Pl

E E

Ce CeCa

Pl Pl

EE

Ca


Fig. 3.6 Buque de dos hélices en avante y en atrás

mismo sentido, pero cuando las corrientes de expulsión no se vean anuladas por los filetesde agua en contra y tengan plena incidencia sobre la pala del timón, la caída de la Pp a Er.irá reduciéndose, se anulará y terminará obedeciendo plenamente al timón, o sea, la proaa Er.

Con el timón a Br., siguiendo los mismos planteamientos anteriores, la Pp. que caíadecididamente a Br., con la acción de la presión lateral de las hélices girando en avante ylas corrientes de expulsión incidiendo sobre el timón, la proa pasará de una caída rápida aEr. a una fase de neutralización y finalmente a una decidida y clara caída de la proa a Br.como pretendía la situación del timón.

3.5 Efectos combinados en buques de 2 hélices3.5 Efectos combinados en buques de 2 hélices

Para todos los supuestos, se considerará que el timón está situado a crujía del buque entrelas dos hélices, y que éstas giran hacia afuera (Fig. 3.6), salvo en los casos especiales dela maniobra de ciaboga (una avante y otra atrás), que se considerarán ambos sentidos degiro.

En general, para un buque de dos o más hélices, si todas trabajan en el mismo régimen demáquinas avante o atrás según el supuesto, puede decirse que una hélice se equilibra conla otra no produciéndose alteraciones significativas por causa de su número, pasando acomportarse como si fuera un buque de una sola hélice, por lo que todo lo mencionadasobre aquellos es aplicable a los buques de dos o más hélices gemelas.

3.6 Ciaboga en buques de una hélice3.6 Ciaboga en buques de una hélice

La maniobra de ciaboga se aplica a los buques que deben cambiar su proa en un númeroimportante de grados, 180E en una zona de agua en que el diámetro de la curva de

1

2

3

4

1

5

3

4

2

1

ds ds


Fig. 3.7 Caída inicial a Er. o a Br.

evolución normal del buque es superior al espacio transversal disponible. Es una de lasmaniobras más utilizadas con el uso exclusivo de las hélices y el timón, en dársenas depuertos comerciales, en ríos o zonas angostas, y por supuesto con obstáculos en la bandade caída. Se analizan dos casos para buque de una hélice de giro a la derecha:

1º. Sin viento, con caída inicial a Er. o a Br. (Fig. 3.7).

En el primer caso, caída inicial a Er., la maniobra consiste:1. El buque intentará situarse lo más próximo que le sea posible al límite(obstáculo) que tenga por su costado de Br., a partir de ella, meterá timón todo aEr. con la máquina mínima que le permita efectuar la caída y controlar efectos dela corriente o viento de proa (posición 1).2. Cuando la distancia al límite (obstrucción) que tenga por Er., incrementada poruna distancia adicional de seguridad, esté próxima a la distancia de paradanecesaria para detener el buque con toda la máquina atrás y el avante que el buqueconsiga teniendo en cuenta la respuesta de máquina, se dará atrás toda,manteniendo todavía el timón metido a Er. para aprovecharse de la existentepresión normal sobre el buque mientras tenga arrancada avante (posición 2).


3. Una vez lograda la parada del buque, se cambiará el timón a la banda de Br. paraconseguir el efecto de la naciente presión normal del timón, cuando el buque iniciela arrancada atrás (posición 3). Desde la orden de máquina atrás del punto anterior,la presión lateral de las hélices ayuda en el objetivo previsto de llevar la popa a Br.4. Cuando el buque tenga la proa orientada, próxima o suficiente para iniciar elavante, parará sus máquinas y podrá dar avante toda (posición 4), para retener laarrancada atrás y una vez conseguido esto pondrá el avante de máquinas (posición5) que necesite para navegar en dichas circunstancias y el timón que precise paramaniobrar según convenga, posiblemente a Er., si todavía no alcanzaba el nuevorumbo de salida (opuesto 180E al inicial).

En el segundo caso, la maniobra de caer inicialmente a Br. se ejecutará:1. Como en el caso anterior, se buscará una posición del buque que le proporcionela mayor distancia lateral por la banda de caída. Cuando deba iniciar la ciaboga,meterá todo el timón a Br. con el régimen de máquinas que le permita controlar lasnecesidades de la maniobra, generalmente a velocidad reducida (posición 1).2. Cuando el buque llegue a la distancia de parada más la distancia de seguridadpor respuesta de máquina, invertirá sus medios de propulsión manteniendo el timóna Br. (posición 2).3. A diferencia del supuesto de caída inicial a Er. para la ciaboga, la presión lateralde las hélices no ayuda a la caída de la popa a Er., ni incluso con certeza cuandoel buque, una vez detenida toda su arrancada avante, tenga el timón metido a Er.,ya que, en este caso, la respuesta atrás no es tan clara. Por tanto, se podrán dardos posibles caídas de la popa del buque, una marcadamente a Er. (posición 3), uotra con muy poca o nula caída (posición 3). 4. El atrás continuará hasta la distancia que pueda ser controlada por la máquinaavante, más una distancia de seguridad por respuesta de la máquina e imprevistos,en cuyo momento se dará avante, metiendo el timón todo a Br. (posición 4). 5. Si la caída de la popa a Er. fue considerable, el buque posiblemente pueda lograrla proa que le lleve a la salida (posición 5), mientras que si la citada caída fueescasa e insuficiente (posición 6), será necesario, repetir los puntos 3 y 4 de estesupuesto, con la orden de atrás toda a las máquinas y timón a Er. (posición 7), deforma que el buque consiga separarse del límite de obstáculos que tiene por la proay finalmente dar avante con timón a Br. (posición 8).

2º. Caso anterior con viento atravesado (Fig. 3.8).Pueden darse los casos de iniciar la caída proa al viento (buscando barlovento) o dar lapopa al viento (cayendo a sotavento).

En el supuesto de la caída hacia el viento, la maniobra es similar al supuesto de sin viento,hasta el punto 3 ya citado, si bien el buque debe intentar que al iniciar la arrancada atrás

1

2

3

4

5

1

2

34

5

6

Vto

Vto


Fig. 3.8 Ciabogas con viento inicial de través

en dicha posición reciba el viento por la banda contraria a la que recibía el viento al iniciarla maniobra, es decir, que la proa del buque haya logrado pasar el rumbo opuesto delviento, ya que, a partir de este momento, la regla válida para todas las circunstancias debuque atrás con viento, la popa buscará el viento, y en el supuesto significa una clara caídade la popa a Br., al mismo tiempo que gana sotavento. La posición 4 del supuesto sinviento deberá iniciarse con mayor antelación para seguir manteniendo el control de ladistancia a popa, al verse incrementada por el efecto del viento cuantificado comoabatimiento, mientras que la distancia a proa de la posición 2 sin viento, podrá de sernecesario, apurarse un poco más, teniendo encuenta la resistencia adicional que ofrece elviento al avance del buque.

En el supuesto de caer a sotavento, la maniobra puede resultar imposible de realizar (enfunción del ancho disponible de maniobra), ya que de la posición 3 a la 4 el buque siemprellevará la popa al viento tantas veces como se repita, contando que realmente sea losuficientemente duro para sobrepasar los efectos obtenidos por la máquina y el timón.

En cualquier supuesto, los condicionantes de la maniobra serán: - conocer la respuesta de las máquinas a cambios importantes de su régimen y sentido de giro, - momento para ordenar los cambios de timón para aprovechar toda su eficacia,

Pl Pl Pl Pl


Fig. 3.9 Caída a una banda sin asistencia del timón

- en especial, el control de las distancias al buque disponibles en las distintas posiciones críticas para asegurar que queda libre de los obstáculos presentes.- disponibilidad de los diagramas de maniobra que proporcionen los tiempos y distancias de parada a los regímenes de máquinas avante y atrás.

3.7 Ciaboga en buques de dos o más hélices3.7 Ciaboga en buques de dos o más hélices

1º. Supuesto de buque partiendo de reposo, giro de las hélices hacia el exterior en máquina avante.

Para ciabogar cayendo inicialmente a Er., la maniobra consiste (Fig. 3.9):

En los dos casos se aprovechará el par de giro que proporcionan las hélices girando unaavante y otra atrás, según convenga para iniciar la caída a la banda seleccionada, yconsiderando la distancia de separación entre sus chumaceras de empuje que constituyenel brazo del par.Para caer inicialmente a Er., se pondrá la de Er. atrás y la de Br. avante.; mientras que paracaer a Br., la hélice de Er. irá avante y la de Br. atrás.

No obstante, teniendo en cuenta que para un mismo número de revoluciones avante yatrás, el efecto de esta última tiene una menor eficacia (puede llegar a ser un 25% de lacorrespondiente avante), si se pretende que el buque gire sobre su misma eslora, sinavante, el régimen de la hélice que vaya atrás deberá ser algo superior para compensar lamencionada pérdida de eficacia.

En la ciaboga con timón metido a la banda, se tendrá en cuenta (Fig. 3.10):

Partiendo de una situación de reposo, con timón metido a la banda por donde se quiereiniciar la caída, la corriente de aspiración (C ) de la hélice que cía, perturba la caída pora

Ca

Pl Pl

Ca

Pl Pl

Ca


Fig. 3.10 Ciaboga con empleo del timón

chocar sobre el timón con caída contraria a la deseada, tanto en una banda como en otra;por ello el timón no ayuda a los objetivos de máxima eficacia, aunque en la práctica, paradisminuir la resistencia del timón con el desplazamiento lateral del buque, es convenientemeter unos 10E a la banda de giro. Por su parte, la presión lateral de las hélices, en amboscasos, es favorable a la caída del buque hacia la banda pretendida.

Con arrancada avante, la presión normal del timón correspondiente al ángulo " de timónutilizado predomina sobre cualquier otro y por tanto, resulta efectivo para aumentar lavelocidad de la ciaboga.

2º. Giro de las hélices hacia adentro en avante, sin y con timón.

En términos generales, los buques con hélices gemelas que giran hacia adentro en lamarcha avante maniobran al contrario de lo esperado, es decir, la presión lateral de laspalas de las hélices tienen el sentido contrario al que proporcionan por el empuje y par degiro de las hélices, en especial, las que surjen con el buque partiendo de reposo.

Tal como se muestra en la figura 3.11, sea cual sea la hélice avante y la que cía, la presiónlateral de las hélices es opuesta en sentido al giro pretendido. Por esta razón, para evitarese aspecto negativo, la maniobra a realizar, consiste en iniciar la maniobra como si sepretendiera caer a la banda contraria de la deseada, y luego invertir el giro de las hélicesuna vez iniciada la caída, es decir, vencer la inercia inicial aprovechando la acción de lapresión lateral de las hélices cuando favorece la caída deseada y luego continuarla con elpar de giro de los empujes opuestos de las hélices.

Mientras que otra solución consiste en considerar el buque como si fuera de una solahélice, actuando las dos avante con timón a la banda deseada, y luego dar las 2 atrásobedeciendo siempre al timón. El inconveniente es el avante inicial que el buque consigue

Pl Pl Pl Pl

1 2

PlPl Pl Pl


Fig. 3.11 Ciaboga con hélices de giro hacia adentro

en la primera fase de la maniobra, lo que anula la posibilidad de hacer la ciaboga sobre sumisma eslora.

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La variación de uno de los parámetros del buque mientras los otros permanecen constantesrepresenta un incremento o disminución de la estabilidad dinámica, representándose en latabla siguiente:

Tabla 1 . Influencia de las dimensiones del buque

ESLORA MANGA CALADO C ESTABILIDADB

DINÁMICA

Incrementa INCREMENTA

Incrementa DECRECE

Incrementa DECRECE

Incrementa INCREMENTA

Maniobrabilidad. Capacidad de evolución 8181

5 Maniobrabilidad. Capacidad de evolución5 Maniobrabilidad. Capacidad de evolución

5.1 Capacidad de evolución5.1 Capacidad de evolución

Podemos definirla como la respuesta del buque a la acción conjunta de la máquina y deltimón, para realizar un cambio de rumbo y llevar a cabo un fin previsto de acercamiento,alejamiento, estudio del comportamiento a distintas magnitudes de la incidencia de agentesinternos y externos aplicados, etc.

La propia naturaleza estructural del buque, sus condiciones de navegabilidad y los externosal mismo obligan a una diferenciación de los parámetros que deberán ser considerados enel estudio de la capacidad de evolución de un buque determinado. Esta última condicióndelimita la fiabilidad de los datos obtenidos a que solo sean válidos para el buqueestudiado, rechazando inicialmente hasta su comprobación, el comportamiento de otrobuque de similares características por construcción. Un buque tendrá respuestas distintasa otro, en alguno o varios de los parámetros que se analizarán en este capítulo, siendo porello necesario que cada buque tenga, desde su inicio, un detalle amplio y suficiente de lasdistintas posibilidades que la maniobra permite, y a ellas sujetarse para su correctaejecución.

Los parámetros a considerar en el estudio tendrán la naturaleza de fijos, y por tanto,difícilmente modificables, los que hagan referencia a los estructurales, como son, laspropias dimensiones, sus coeficientes, relaciones, tipo de propulsor, respuestas, timón,etc., si bien, la moderna construcción naval permite modificaciones sustanciales en lasdimensiones, especialmente en la eslora, propulsor y dimensionado o posición del timón.En estos casos, el buque necesitaría ser estudiado de nuevo, tanto en su capacidad degobierno como, muy especialmente, en su capacidad de maniobra, como si fuera un buquenuevo.

Los parámetros de naturaleza variable a las circunstancias de cada instante, si son referidasal buque, se incluyen el desplazamiento, el calado, el asiento, la velocidad.

G

R

F

"

P

PN

1

2

3


Fig. 5.1 Desarrollo de la curva de evolución

Mientras que relacionadas con el medio, se deberán considerar la existencia de corrientes,mareas, viento, hielos, mar y aguas restringidas.

También, para el estudio de la capacidad de evolución, se obtienen valiosas informacionesprocedentes de la ecuación del movimiento, por la que no solo se recordarán las indicadasrespecto a la capacidad de gobierno en relación a la capacidad de evolución al aumentaro disminuir los valores de los índices K y T, sino aquellos otros que relacionen el ángulode timón y la velocidad del buque, en cuanto a sus respuestas, según la fórmula (27) delcapítulo referente a la capacidad de gobierno. A través de ella, para valores constantes deK y V, si aumenta ", disminuye el diámetro de giro; mientras que para K y " constantes,si aumenta el valor de la velocidad del buque (v), también aumentará el diámetro de girode la curva de evolución.

5.2 Determinación de la curva de evolución5.2 Determinación de la curva de evolución

Cuando fue analizado el efecto que produce el timón al adoptar una inclinación (") respectoal plano de crujía del buque, la presión normal (P ) generada por los filetes líquidos sobreN

la pala del timón, altera la situación de equilibrio que mantenía el buque con generación denuevas fuerzas, cuyas magnitudes condicionarán las sucesivas posiciones del buque sobrelas aguas, con el resultado de una trayectoria curvilínea llamada curva de evolución (Fig.5.1).


De dicha curva deben distinguirse 3 períodos o fases de especial singularidad:. (1) Período de maniobraPeríodo de maniobra, que se inicia a partir del momento en que se mete eltimón a la banda y se alcanza el grado deseado (").En el instante anterior a la metida del timón a la banda, el buque se encontraba enuna trayectoria rectilínea, y con un equilibrio entre la fuerza propulsora aplicada (F )p

y la resistencia hidrodinámica y aerodinámica (R), en cuyo equilibrio el buqueconseguía una velocidad de avance (v).Con la perturbación creada por la variación del ángulo de timón distinto de cero,se genera la fuerza normal del timón (P ) y por su descomposión las correspondien-N

tes (P ) resistente a la marcha y la (P ) transversal que actúa hacia la banda opuestar t

de caída del buque. Esta fuerza transversal provoca, en su relación con el centrode gravedad del buque, una escora a la misma banda de metida del timón, conocidacomo la escora de saludo, muy importante según sean las condiciones deestabilidad del buque.

. (2) Período variablePeríodo variable, que a partir de finalizado el período de maniobra permanecehasta que la fuerza centrífuga, resistencia hidrodinámica y fuerzas del timón seequilibran creando un movimiento uniforme de caída.La fuerza transversal (P ) generada por el timón lleva al buque a caer lateralmentet

sobre la banda contraria a la que se metió la pala del timón, forzando a una nuevaresistencia hidrodinámica que varía sustancialmente con la del movimientorectilíneo inicial, sobre todo por la inclinación y orientación del vector (R), que deser aplicada con un ángulo (Q = 0) pasa a valores próximos a 90E (Q < 86E).A su vez, a partir del cambio de un movimiento rectilíneo a uno curvilíneo, aparecela fuerza centrífuga (F ) correspondiente a un vector perpendicular a la curva quec

el buque va desarrollando en cada instante. Como puede comprenderse, la curvano es constante mientras las fuerzas presentes no alcanzan un equilibrio entre ellas,y por tanto, su dirección varia con la variabilidad del ángulo de deriva (*')

. (3) Período uniformePeríodo uniforme, que se inicia al finalizar el período variable y permanecemientras se mantengan, por una parte, el mismo grado de timón, y por otra, lavelocidad (v') de la nueva posición de equilibrio alcanzada por la aplicación de lascomponentes resistentes resultantes de las fuerzas hidrodinámica y centrífuga delperíodo variable. La velocidad en el período uniforme (v') puede caer al 60% de lavelocidad inicial (v).En este período, las fuerzas generadas por el timón quedan condicionadas a larecepción o incidencia de los filetes líquidos sobre la pala, en un ángulo "' reducidopor el ángulo de deriva (*) estable, es decir, que el valor real del ángulo de metidaes "' = " - *. Por tanto, el valor de la nueva P y las correspondientes P y PN' R' t'

deben ser calculadas a partir de "' y de la velocidad real del buque en ese instante(v').

r

"

*

*

mvr

2 mvr

2cos *

G

bPt

Q

G

C

2

2

Q

2

Fct

tan2 'Pt . OG

D . GM'

Pt(KG & Kgtimon)

D . GM


Fig. 5.2 Escoras durante la evolución

(28)(28)

Por su parte, la fuerza centrífuga (F ), en su relación con los centros de gravedadc

y de carena del buque, provoca una escora a la banda contraria de metida deltimón, equilibrada más tarde por el par de estabilidad transversal del buque.Al mismo tiempo, la fuerza centrífuga es perpendicular a la curva de evolución conaplicación en el centro de giro y desviada de la perpendicular transversal del buqueen un ángulo (*) también constante.

5.3 Cuantificación de las variables en la curva de evolución5.3 Cuantificación de las variables en la curva de evolución

Respecto a las escoras del buque en los períodos de maniobra y uniforme, (Fig. 5.2):

En la parte izquierda de la figura, si aplicamos sobre el centro de gravedad (G) del buquedos fuerzas iguales y opuestas a la fuerza P del timón, el par P - P crea un par escorante,t t t'

que dentro de la estabilidad transversal del buque está representada por la igualdad:

D.GM.sen 2 = P .OG.cos 2t

de donde

siendo P = P cos"t N

El valor de la escora (2) puede ser tal que incluso ponga en peligro la estabilidad transversaldel buque llegando a su zozobra, tal como le sucedió a un buque Rol-on Rol-off durante la

tan2 'v 2.GC.cos*9,81.r.GM

, Fct'

m.v 2.cos*r

, D ' m.g , v . 0,6vi y r

FC

PR

R H

FP

PN

PR

C

R.sinN 'm.v 2.cos*

r% PN.cos"


(29)(29)

(30)(30)

Fig. 5.3 Equilibrio de fuerzas en la evolución

(31)(31)

realización de las pruebas de mar, en que para demostrar su excelente maniobrabilidad, seordenó todo el timón a la banda navegando a toda máquina; el buque adquirió una escoraprogresiva que no pudo ser controlada ni por el trasiego de lastre, terminando con el vuelcodel buque y su quilla puesta al Sol. Si bien éste es un caso extremo en la que intervinieronfactores negativos de estabilidad y condiciones del buque con superficies libres, se muestrala evidente importancia del fenómeno.

Mientras, en el período uniforme la fuerza centrífuga (F ) aplicada sobre el centro dec

gravedad (G), referenciado al centro resistente de la carena (C), el valor del ángulo deescora se determina por:

siendo,

5.4 Equilibrio de las fuerzas en la evolución5.4 Equilibrio de las fuerzas en la evolución

Una vez se han generado plenamente las fuerzas al finalizar el período variable, su equilibriodetermina un movimiento curvilíneo con una estable determinación en los planostransversal y longitudinal (Fig. 5.3).

El equilibrio de fuerzas de dirección transversal se consigue cuando

Fp ' R.cosN %m.v 2.sin*

r% PN.sin"


(32)(32)

Fig. 5.4 Parámetros de la curva de evolución

mientras que, en el plano longitudinal el equilibrio se logra con la igualdad,

Debiendo considerar los siguientes principios:. Antes de meter timón a la banda, F y R, están en equilibrio.p

. Al meter timón, todas las fuerzas son variables, con excepción de F .p

. La fuerza centrífuga F se equilibra con el resto de fuerzas a unas 16 cuartas dec

caída del buque, siendo en este momento la õ(f) = 0.

5.5 Características de la curva de evolución5.5 Características de la curva de evolución

La curva de evolución está definida por unos parámetros que acotan sus dimensiones paracada buque considerado. Dichas características son (Fig. 5.4):

AvanceAvance (a) (a), distancia longitudinal recorrida por el buque hacia su proa hasta alcanzar lacaída de 90E de su proa a la banda de metida del timón y a una determinada velocidad (v).Son aceptables valores de (a) entre 2 y 3 esloras.


TrasladoTraslado lateral (d lateral (d)), distancia lateral alcanzada por el buque cuando su proa ha caído 90Ell

de la proa inicial. Junto con el avance (a) representa un punto del plano que defineclaramente la parte inicial de la curva de evolución. Son corrientes valores de d entre 1,5l

y 2,5 esloras.

AvanceAvance máximo máximo (a (a )), al logrado por el buque en el punto más alejado en la direcciónmáxmáx

inicial del avance. Representa la distancia mínima que requiere el buque por su proa paraevolucionar sin limitaciones o riesgos de contacto con buques y/o obstáculos. En lapráctica, y a efectos reales de la seguridad anti-colisión, debe aumentarse el avance en unadistancia de la mitad de la manga, la proyección hacia la banda contraria de caída querealiza la parte de la eslora que se encuentra a popa del punto de giro y otra (variable) deseguridad añadida para el control de imprevistos. Una distancia inferior a la totalmencionada representa un peligro inminente de que el buque no logre culminar suevolución. Pueden admitirse valores de (a ) entre 3,3 y 5 esloras.máx

Diámetro táctico (dDiámetro táctico (d )), cuando la proa del buque ha caído 180E de su proa inicial.tt

MáMáximoximo traslado lateral (d traslado lateral (d )), la distancia comprendida entre la trayectoria inicial en ellmaxlmax

momento de metida del timón y la tangente a la curva en la máxima separación transversal.También aquí, el valor máximo debe ser el incrementado del anterior en la mitad de lamanga y la proyección máxima que realiza la parte de eslora en la banda opuesta de caída.Valores corrientes de (d ) son de similar magnitud a los correspondientes a (a ) olmax máx

sensiblemente superiores.

DiámetDiámetroro de giro de giro, a la distancia máxima de separación entre dos puntos opuestos de laevolución en el período uniforme. Diámetros de giro esperados son los comprendidos entre2 y 4 esloras.Si bien esta dimensión es la característica más conocida de la curva de evolución, puededecirse que no quedan representados los condicionantes que limitan el espacio mínimonecesario para maniobrar en una zona dada, ya que deberían considerarse las dimensionesmáximas ya enunciadas del máximo avance (a ) y máximo traslado lateral (d ).máx lmax

La realización de la curva de evolución proporciona otro parámetro importante para lamaniobra del buque, referido al tiempo empleado en realizar un giro completo de 360tiempo empleado en realizar un giro completo de 360EE enrégimen de máquina de avante toda, siendo normales tiempos comprendidos entre 6 y 9minutos.

5.6 Factores condicionantes del tamaño de la curva de evolución5.6 Factores condicionantes del tamaño de la curva de evolución

Por la condición del buque (Fig. 5.5):


Fig. 5.5 Distinta banda de caida y condición de carga


Siendo las condiciones presentes las representadas en las tablas 1 y 2:

Tabla 1. Tabla 1. Parámetros de la curva de evolución

BUQUE EN LA CONDICIÓN DE LASTREBUQUE EN LA CONDICIÓN DE LASTRE

PARÁMETROS CONSTANTES PARÁMETROS VARIABLES

ASPECTOS A BABOR A ESTRIBOR

Potencia máquinas Normal Hora comienzo 14.03 15.06

Condición tiempo Despejado Rumbo buque N N

Viento NNE-3 Velocidad buque 17' 16,8'

Mar Llana Revoluciones ejes (B)93, (E)90 (B)93, (E)90

Calados Proa 8,90 m. Tiempo (t ) 13 sec. 12 sec.1

Popa 10,70 m

Desplazamiento 141.008 tons Ángulo timón 35E 35E

Área timón 79,6 m Máximo avanceMáximo avance 925 - 2,80E925 - 2,80E 1165- 3,53E1165- 3,53E2

Eslora 330 m. Máximo trasladoMáximo traslado 963 - 2,92E963 - 2,92E 935 - 2,83E935 - 2,83E

Tabla 2Tabla 2. Parámetros de la curva de evolución

BUQUE EN LA CONDICIÓN DE MÁXIMA CARGABUQUE EN LA CONDICIÓN DE MÁXIMA CARGA

PARÁMETROS CONSTANTES PARÁMETROS VARIABLES

ASPECTOS A BABOR A ESTRIBOR

Potencia máquinas Normal Hora comienzo 20h 28m. 22h 17m

Condición tiempo Nublado Rumbo buque N N

Viento N-3 Velocidad buque 14,5' 14,2'

Mar Llana Revoluciones ejes (B)89, (E)85 (B)88, (E)85

Calados Proa 24,83m. Tiempo (t ) 14 sec. 15 sec.1

Popa 24,83m

Desplazamiento 381.120 tons Ángulo timón 35E 35E

Área timón 79,6 m Máximo avanceMáximo avance 1083- 3,28E1083- 3,28E 1033- 3,13E1033- 3,13E2

Eslora 330 m. Máximo trasladoMáximo traslado 1055- 3,20E1055- 3,20E 1128- 3,42E1128- 3,42E


Fig. 5.6 Efecto del área del timón sobre el diámetro de giro

Por influencia de las variables:. La fuerza lateral provocada por el giro de las hélices tiende a llevar la popa endicho giro, por lo que las caídas a la banda contraria se ven beneficiadas, teniendocomo resultado giros más rápidos y con menores avances. Es más patente cuantomayor es la fuerza lateral, que como se comentó en el capítulo de hélices, coincidecon la condición de buque en lastre, y partiendo de reposo o a muy bajasvelocidades.. El aumento de la velocidad no reduce necesariamente el círculo, sino más bientodo lo contrario, como puede verificarse por medio de la formula (27) del capítulodedicado a la capacidad de gobierno, ya que para K y " constantes, si aumenta V,debe aumentar el diámetro de giro, mientras que para K y V constantes, si aumenta", disminuye el diámetro de giro.. El calado y el asiento influyen notablemente. Un buque en lastre girará en menosespacio que si está en la condición de plena carga. Un buque con asiento apopantetambién aumenta el tamaño del círculo, verificándose que con asiento 1% app. elradio (r) de giro aumenta en un 10%.. Con escora, un buque gira más fácilmente por la banda que tiene el costado bajo.. En aguas con poca disponibilidad de agua bajo quilla, se requiere mayor espaciode maniobra.

Por influencia de elementos fijos:. La forma de la carena influye de tal manera que la curva para un buque de C =B

0,6 es un 60% mayor que la correspondiente a otro de C = 0,8. El diámetro deB

giro aumenta al hacerlo la relación E/M.


Fig. 5.7 Efecto del área del timón en el avance de giro

. La superficie de la pala del timón relacionada con las formas del buque (C )B

muestra su influencia en las características de la curva de evolución en un aumentoo disminución del diámetro de giro, el avance y el traslado lateral. Como puedeobservase en las gráficas (Fig. 5.6), el diámetro de giro disminuye al aumentar larelación A /E.C hasta valores de 0,02, mientras que superando dicho valor, est

decir, aumentando el área del timón, el diámetro de giro en esloras tiende a crecer.

Por otro lado, si consideramos el efecto del área del timón sobre el avance en la curva deevolución, parece ser que se obtienen valores decrecientes de dicho parámetro con elaumento de la superficie del timón, tal como se muestra en la gráfica (Fig. 5.7), alcanzandoun 30% superior para C = 0,6 que para C = 0,8.B B

No obstante, de nuevo, al considerar el efecto del área del timón sobre la otra característicade la curva de evolución como es el traslado lateral, se advierte una ventajosa incidenciacon relaciones A /E.C hasta 0,02, mientras que superiores a ella se producen incrementost

(Fig. 5.8) similares a los mencionados para el avance al considerar el coeficiente de bloque(C ).B

Los resultados comparativos para un mismo buque según velocidad, dirección e intensidaddel viento y marea (si bien se presentan corregidas por esta última), condición de carga yprofundidad de agua disponible, según detalle de la tabla 3, están representados en lafigura 5.9:

DE

'0,048sin2"

. EM

. 1

C 2B

. mv 2

MFN

M"E

.(1 % 25Cpp&Cpr

E)


Fig. 5.8 Efecto del área del timón en el traslado lateral

(33)(33)

Tabla 3Tabla 3. Distintas curvas de evolución

GIRO NUM. 1 2 3 4

VELOCIDAD INICIAL 6,4 3,7 9,9 10,3

REVOLUCIONES 30,5 34,25 52,75 57

INTENSIDAD DEL VIENTO 15,5 17,8 8,9 13,2

DIRECCIÓN DEL VIENTO 227,5E 320,5E 339E 144,5E

INTENSIDAD MAREA 1,67 1,50 2,16 0,67

DIRECCIÓN DE LA MAREA 297E 345,5E 150E 146E

CONDICIÓN CARGA LASTRE CARGADO

PROFUNDIDAD DE AGUA AGUAS PROFUNDAS SOMERAS

TRASLADO LATERAL MÁXIMOTRASLADO LATERAL MÁXIMO 735 795 805 910

AVANCE MÁXIMOAVANCE MÁXIMO 660 730 900 915

TIEMPO TOTAL EMPLEADOTIEMPO TOTAL EMPLEADO 34 39 40 38 23 25 32m m s m s m s

La cuantificación analítica del diámetro de giro puede obtenerse de la siguiente expresión:


Fig. 5.9 Curvas comparadas a distintas condiciones

en la que la relación F /" es la fuerza normal en el timón por unidad de ángulo medido enN

kg/radián.

Por dicha fórmula también se confirman las tendencias cualitativas enunciadas en esteapartado.

5.7 Proyección de la eslora en la evolución5.7 Proyección de la eslora en la evolución

En la realización de la curva de evolución por el mantenimiento constante de un ángulo detimón ("), cada punto de la eslora del buque describe su particular curva de evolución,siendo el conjunto de todas ellas una zona de barrido de anchos variables según el períodode la evolución que se considere.

Centrados en la descripción de la curva que desarrolla el centro de gravedad del buque (G),que es la más conocida, aunque la menos interesante, como se verá posteriormente,


Fig. 5.10 Puntos límites del buque a efectos de la curva de evolución

prácticamente la mitad de la eslora (E/2) situada a proa de (G) quedaría hacia adentro dela curva de evolución y la otra mitad hacia afuera de la misma.

El ancho de la proyección estaría en relación al valor del ángulo de deriva (*), y por tanto,alcanzaría magnitudes aproximadas a las obtenidas por a = E.tg*, que para un buque deE=200 m. y *=14E, tendríamos a= 50 m., o sea, 25 m. de barrido interior a la curvadesarrollada por (G) y otros tanto por fuera de ella.

No obstante, no son los puntos interiores al buque, como los formados por la distanciaentre los extremos del buque (E), los que representan un condicionante de maniobra, sinolos que determinan sus formas externas del casco. Por ello, deben considerarse en especiallas curvas de evolución descritas por los puntos externos y límites del buque, como sonel extremo de proa en la roda del buque, las amuras medidas en el castillo de proa en sumáxima manga, y las del codaste medida en la redonda de popa en sus puntos másextremos en las bandas (Fig. 5.10).

Y si, además, se tiene en cuenta la condición real en que se desarrolla la curva deevolución en que la más definitoria de todas es la descrita por un punto de giro estable enel período uniforme, llamado punto de giro (PG), único en el plano longitudinal que esconstantemente tangente a la curva de evolución y el que determina el valor del ángulo dederiva (*), situado a proa del centro de gravedad (G), se hace muy evidente que la partedel buque que barre la banda opuesta de caída es muy superior a la interna, y por ello, seprecisa un conocimiento más realista de dicho ancho de zona exterior por el peligro decontactos indeseados. Siguiendo el supuesto anterior, el ancho exterior de la zona debarrido podría alcanzar 33,5 m. y la interior tan solo 16,5 m., en ambos deberíaincrementarse el valor mitad de la manga correspondiente a los puntos anteriormenteconsiderados.

5.8 Rabeo de la popa5.8 Rabeo de la popa

Si se considera la condición de tener el punto de giro en el extremo de la proa, y por tantoque el barrido es totalmente efectuado por toda la eslora en la parte externa y única de la

P r O

D V

A

D

Vt

VL

PD 'PA 2

PO'

E 2

3E'

E3


Fig. 5.11 Rabeo de la popa

(34)(34)

curva de evolución, el ancho teórico tendría un valor de 50 m, que sería equivalente a uncuarto de la eslora.

No obstante, el método ámpliamente utilizado desde hace muchos años para calcular ladistancia libre de obstáculos necesaria en la banda opuesta de caída, era obtenida por elsiguiente procedimiento (Fig. 5.11):

Si O es el centro instantáneo de rotación, la velocidad de la popa estará representada porel vector AD, perpendicular a OA. Por semejanza de los triángulos PAO y PAC, se obtieneque PA = PC.PO por ser la altura media proporcional entre los segmentos en que queda2

dividida, de donde:

Dicho planteamiento determinaba que los obstáculos a la banda de caída podían estar muypróximos, mientras que en la banda contraria, debían conservarse mayores distancias,cuanto menor fuera el diámetro de giro.

Aplicado al caso supuesto, representaría una distancia lateral libre de 66 m a la bandaopuesta de caída para librar el obstáculo situado en C. Como puede observarse, ambosprocedimientos son válidos, si al primero se le incrementa con el valor de la semimangacorrespondiente, mientras que para el segundo solo será válido para buques con mangasrelativamente pequeñas, pues en caso contrario, las distancias del rabeo podrían ser cortasa las necesidades reales.

5.9 Punto de giro5.9 Punto de giro

El punto de giro constituye el punto más importante para definir la maniobra moderna y porello precisa de un amplio y extenso análisis particularizado que será realizado en el capítuloposterior.

GP ' r.sin*


(35)(35)

No obstante, para cerrar el estudio de la curva de evolución, se debe decir que siendocomo se ha dicho en el apartado anterior, el único punto del plano longitudinal que esconstantemente tangente a la curva, significa que un observador situado sobre él, veríacaer, tanto el extremo de proa como el de popa con la misma velocidad angular, por lo quela apreciación de la maniobra sería la óptima por sus magníficas referencias e interpretacióndel movimiento que realiza el buque en su giro. Si el observador está a proa del (PG), lapopa parecerá que se desplaza a mayor velocidad de caída que lo hace la proa, y del mismomodo, si el observador se encuentra a popa de (PG) será la proa la que tendrá una mayorvelocidad de caída respecto a la que observa para la popa.

Su posición en el buque dependerá de las formas del casco, del centro de carena, de lavelocidad del buque, del asiento, del sentido de la marcha avante o atrás, de las fuerzasexternas aplicadas sobre el buque, tanto aerodinámicas como las hidrodinámicas, ycualquier otra fuerza que se ejerza sobre el buque.

Su situación respecto al centro de gravedad (G) puede obtenerse por:

que en principio variará en el período de maniobra y variable, mientras que se estabilizaráen el uniforme, al ser constantes r y *.

5.10 Diagramas de maniobra5.10 Diagramas de maniobra

Si bien de la curva de evolución se obtiene un excelente conocimiento de las característicasconstituyentes de la capacidad de evolución del buque, no son suficientes para completarel número de posibilidades y necesidades que posibilita la maniobra y sus numerosasvariantes. Así se ha entendido y es cada día más aceptado, tanto por el Subcomité deDiseño y Equipo de Buques de la OMI por medio de la exigencia, entre otros, del cuadernillode maniobra , como de los profesionales y estudiosos de la mar en su disponibilidad y(18)

utilización, representados en los Congresos del IMPA y del MARSIM, en el conocimientode otras respuestas del buque al uso de la hélice y el timón, e incluso la acción individualo conjunta de los agentes externos.

El conjunto de pruebas, curvas y respuestas forman los diagramas de maniobra, entre losque destacan por su aplicación a situaciones tipo, las siguientes:

. Curvas de evolución a distintas velocidades (mínima de gobierno, poca, media y toda), ya analizadas en tabla 3 y figura 9. Tiempos de respuesta de la máquina a órdenes dadas. Distancias de parada y respuestas en tiempo a varias velocidades


. Determinación de la velocidad mínima de gobierno

. Respuesta del buque de toda avante a toda atrás

. Respuesta del buque de toda atrás a toda avante

. Prueba de parada en zig-zag, o parada de emergencia

. Salvar un obstáculo por la proa

. Cambio de 30E cuando el buque de avante toda para máquinas

. Comportamiento de toda avante, para máquinas, con viento presente

. Revoluciones de maniobra y de máxima respuesta

. Deriva de buque en la condición de buque sin gobierno

. Efectividad de las maniobras de hombre al agua

En cada una de ellas, se prestará especial atención en cuanto a la fiabilidad de los datosobtenidos, los rumbos, la trayectoria del buque, los agentes presentes de viento, corrienteo marea en su dirección e intensidad, el ángulo de timón que se utiliza para la maniobra,las revoluciones de la hélice tomadas por instrumentos digitales, y siempre que sea posible,considerar los datos circunstales del momento como son la escora, asiento, tipo deestructuras y su disposición en el buque.

La mayoría de las pruebas a realizar incluidas en este apartado genérico de los diagramasde maniobra se encuentran bien definidas para su realización en las pruebas de mar a la(19)

salida del buque de astillero; no obstante, aun sin disponer de ellas, son de fácil realizacióncon los medios disponibles a bordo, siempre y cuando se hagan con el máximo rigor y seregistren los datos fundamentales que cada una de ellas aportan.

A ser posible se utilizarán sistemas de situación con base en tierra como el equipo denavegación radiométrica "Raydist" para fiabilidad de las situaciones cuando sean precisas,o bien sistemas de radionavegación Loran o Decca. La ventaja del primero es que ademásde consistir en dos estaciones transmisoras situadas en tierra y una receptora emplazadaa bordo, esta última puede estar conectada apropiadamente al girocompás del buque y alcontador de revoluciones y registrarlo en papel en tiempo real.

Tiempo de respuesta de la máquina a órdenes dadas y velocidades correspondientes.Tiempo de respuesta de la máquina a órdenes dadas y velocidades correspondientes.A modo de ejemplo se muestran cuadros de respuesta, velocidades y r.p.m. esperadas parauna orden dada, entre dos de ellas y para consulta y conocimiento del responsable de lamaniobra.

Distancias de parada y respuestas con y sin agentes externos presentesDistancias de parada y respuestas con y sin agentes externos presentesEn las curvas de parada, cuando se relaciona con el desplazamiento del buque, la masaaumenta en relación al cubo de la eslora (E ), mientras que su potencia solo lo hace con3

el cuadrado (E ); es decir, que la relación potencia/desplazamiento disminuye en proporción2

inversa a la eslora (E), luego, el número de esloras necesarias para detenerlo aumenta conel tamaño del buque, así para un VLCC de D=200.000 tons. la resistencia al avance es


de 200 tons, la hélice atrás toda proporciona 100 tons, lo que produce una desaceleraciónmuy pequeña, recorriendo distancias considerables.

Tabla 4.Tabla 4. Para el período de maniobra

ORDENES máquina AVANTE PARA MUY POCA POCA MEDIA TODA

máquinamáquina R.P.M. 0 25 40 55 90

ATRÁS VELOC. 0 1,5' 3,5' 7' 9'

PARA 0 0 0 3 s. 7 s. 10 s. 15 s.

MUY POCA 25 1,5' 3 s. 9 s. 14 s. 17 s. 21 s.

POCA 40 3' 7 s. 15 s. 18 s. 20 s. 25 s.

MEDIA 55 6' 10 s. 17 s. 21 s. 24 s. 29 s.

TODA 90 8,2' 15 s. 20 s. 23 s. 27 s. 32 s.

Tabla 5.Tabla 5. Para el período de servicio

ORDENES máquina AVANTE PARA MUY POCA POCA MEDIA TODA

máquinamáquina R.P.M. 0 35 50 85 110

ATRÁS VELOC. 0 3' 6' 11' 15'

PARA 0 0 0 63 s. 67 s. 70 s. 75 s.

MUY POCA 35 2,5' 63 s. 70 s. 75 s. 78 s. 82 s.

POCA 50 5' 67 s. 78 s. 82 s. 85 s. 90 s.

MEDIA 85 9' 70 s. 82 s. 86 s. 90 s. 94 s.

TODA 110 11' 75 s. 84 s. 88 s. 92 s. 96 s.

En la distancia de parada, la masa añadida tiene un papel importante. Cuando elmovimiento es a velocidad uniforme, al no existir aceleración, esta fuerza, que no debeconfundirse con la resistencia a la marcha, desaparece. Por tanto, no sólo debe anularsela energía cinética del buque, sino también la del agua que el buque ha puesto enmovimiento. Su valor oscila entre un 5 y un 15% del desplazamiento , si bien el 8% (20)

d(E) ' 0,38 PM

105

2

&PM

105% 1,6)

td(E)' 2,67 PM

105

2

& 0,67 PM

105% 10m


(36)(36)

(37)(37)

es aceptable cuando no se conocen ni la manga ni el calado. Si se conocen puede tomarsede 1 a 1,5 veces la masa de agua contenida en un cilindro cuya base tiene de diámetro elcalado y cuya longitud es igual a la manga.

Para petroleros de 50 KT hasta 250 KT, la distancia de parada en número de esloras (d )(E)

puede calcularse en aproximación con la fórmula siguiente:

y el tiempo empleado para obtener la parada en la distancia "d" en esloras:

No obstante, el mejor procedimiento es el experimental, cuando el buque se encuentra librede tráfico, obstáculos o peligros a la navegación, registrando distancias, tiempos y latrayectoria seguida hasta quedar totalmente parado en las aguas.

La maniobra a efectuar, (Fig. 5.12), consiste en:. Navegando el buque en régimen de toda avante, parar máquinas.. Timón a la vía en toda la maniobra.. Anotar los parámetros de la velocidad en el momento de parar máquinas, revoluciones en dicho momento el rumbo de la proa, asiento, rumbo del viento y su intensidad, estado de la mar, condición de carga, peso muerto.. Indicar disposición de superestructuras (todo a Pp., en el centro, etc.). Los datos a obtener son: tiempo total empleado, distancia longitudinal alcanzada por la proa, distancia lateral, velocidades en función del tiempo empleado.

La presencia de agentes externos queda reflejada en la curva que se obtiene al efectuar laprueba y su comparación con la correspondiente sin ellos; por ello se ha representado unsupuesto con viento, teniendo en cuenta que su realización es idéntica en todos los casos,si bien las respuestas no lo serán en función de la marcación en que se reciban.

Cuantas más pruebas en diferentes condiciones se dispongan, más completo será elconocimiento de la respuesta del buque.


Fig. 5.12 Todo avante para máquina, con viento


La siguiente tabla permite establecer criterios comparativos entre tipos de buque yvelocidades:

Tabla 6.Tabla 6. Recorridos típicos de parada

DIST. TIEMPO TIPO DE BUQUE ESLORA DESP. V MÁQ.(m) (min)

2682 11 PETROLERO 260 120.000 17 TURBINA

1981 9 PETROLERO 213 65.000 17 DIESEL

1524 4 PASAJE 228 45.000 27 TURBINA

1097 4,5 CARGA GENERAL 152 15.000 18 DIESEL

914 3,5 CARGA GENERAL 92 5.000 16 DIESEL

300 1,5 HOVERCRAFT 18 27 45

Parada de emergenciaParada de emergencia

En casos de evidente necesidad, prevención de abordaje, varada o colisión con obstáculos,el buque precisa ejecutar una maniobra que no sólo sea la ralentización del movimiento quetenía, sino la más rápida tanto en distancia como en tiempo, utilizando todos los mediosde maniobra que están a disponibilidad del maniobrista, como son la inversión del propulsory el empleo del timón como creador de fuerzas resistentes que reduzcan ostensiblementela arrancada del buque. Dicha maniobra es muy útil en buques de gran tamaño, y enespecial en petroleros (VLCC), por el riesgo que representa el contenido respecto al medioambiente y el entorno marino.

La maniobra se basará , a diferencia de la anterior consistente en la pérdida de la(21)

arrancada, en aplicar el timón convenientemente y la máquina atrás en los momentosoportunos, es decir, un procedimiento consistiría en invertir la máquina al mismo tiempoque se ponía el timón todo a una banda hasta que empezara a guiñar y cambiarlo a la otra,sucesivamente.

Otra, la llamada de parada en zig-zag, se realiza metiendo todo el timón a una banda ycuando la proa ha caído 60E cambiarlo todo a la banda contraria. Cuando el buque havariado 80E se pone atrás media y el buque quedará parado con una proa prácticamenteperpendicular a la inicial.

La comparación entre los métodos evidencia que con el primero se lograría una trayectoriapróxima a la inicial con poca desviación lateral, aunque de mayor longitud hasta lograr la


Fig. 5.13 Maniobras de parada de emergencia

parada total, mientras que el segundo logra evitar un avance mayor en sacrificio de unadesviación transversal elevada (Fig. 5.13).

No obstante, pueden confeccionarse gráficas que determinen analíticamente la distanciarecorrida hasta la parada del buque y el tiempo empleado en hacerlo, a partir de la velo-


Fig. 5.14 Curvas de parada para VLCC de 200 KT.

cidad por máquina a la que navegaba el buque y el posterior grado de inversión delpropulsor para lograr la rápida parada del buque (Fig. 5.14).

También pueden utilizarse tablas orientativas en función de ciertos parámetros, que aportandistancias de parada utilizando toda la máquina atrás, que en situaciones de emergenciaresultan ser un 25% menores. Tabla 7.


Tabla 7Tabla 7. Distancia de parada con máquina atrás

DESPLAZAM. E M HP V d DISTANCIAX 10 x 10 nudos PARADA3 3

GIRO

25 165 23 12 16 3,6E 8E

36 190 28 14 16 3,6E 9E

50 215 31 16 16 3,6E 10E

70 230 35 19 16 3,5E 11E

100 250 40 22 16 3,4E 12E

140 270 43 26 16 3,4E 13E

190 300 47 30 16 3,4E 14E

250 330 52 35 16 3,4E 15E

Las respuestas del buque en una acción de detección del movimiento avante tienen unagran aplicación en numerosas maniobras que pueden necesitarse durante la navegaciónlibre en condiciones de tiempo y mar variables.

La más normal es la relacionada con la prevención del abordaje cuando por cualquiercircunstancia (insuficiente vigilancia exterior en condiciones de visibilidad reducida,aproximación excesiva a otro buque u obstrucción fija, etc.), especialmente en zonasrestringidas en el espacio lateral disponible, el buque no puede evolucionar con la normalmetida de timón y solo puede reaccionar con la inversión de sus propulsores, con o sin eluso del equipo de gobierno. Conocida la distancia de parada a distintas velocidades, sobretodo las elevadas, proporciona un criterio de distancia de seguridad por la proa, por debajode la cual, en condiciones extremas, sería extraordinariamente difícil detener totalmente laarrancada del buque, sin poder evitar el contacto indeseado. Si ambos buques, en el casode abordaje, aplicaran las distancias de seguridad obtenidas por sus distancias de parada,la acción conjunta de los mismos daría la total prevención del abordaje, pues quedaríanparados, muy próximas sus proas pero sin entrar en contacto. El incumplimiento de unode ellos de dicho principio pone en riesgo la seguridad de la navegación y el cumplimientode los preceptos establecidos en el Reglamento Internacional para la Prevención de losAbordajes, 1983.


Velocidad mínima de gobiernoVelocidad mínima de gobierno (Fig. 5.15)

La determinación de la velocidad mínima de gobierno es de vital importancia para un buennúmero de maniobras, ya que representa aquella por debajo de la cual el buque es incapazde obedecer al timón, lo que representa la pérdida de gobierno, aun manteniendo el buqueuna importante arrancada avante. Cuanto mayor es el desplazamiento del buque, teniendoen cuenta la masa y la inercia que representa, más control de la velocidad mínima degobierno debe hacerse a fin de controlar la distancia de parada a obstáculos (abordaje,impactos con instalaciones fijas, etc.).

La realización de la prueba puede obtenerse al mismo tiempo que se efectúan otras quecomponen el diagrama de maniobras; sin embargo, por su importancia, es convenientehacerla independientemente de otras para su mejor determinación.

Consiste en parar máquinas partiendo de un régimen de máquina avante y gobernar conel timón para mantener una proa determinada (proa a un punto fijo conspicuo), tomandoreferencia de los avances del buque, velocidades y tiempos, todo ello hasta que, a partirde un momento dado, a pesar de mantener todo el timón a una banda es imposiblemantener la proa seleccionada. El registro de la velocidad en dicho momento es la velocidadmínima de gobierno. Si se realiza con distintas velocidades iniciales, se obtienen tiemposen que, a cada una de dichas velocidades, el buque alcanzará la condición de sin gobierno.

Serán datos a resgistrar previo el inicio de la prueba:. Desplazamiento, calados, asiento.. Velocidad de salida y las revoluciones del propulsor.. Estado de los agentes externos (viento y corriente) y sus intensidades.. Rumbo de gobierno al que se hace la prueba (relación efectos agentes externos).

No debe confundirse la velocidad mínima de gobierno con la velocidad mínima que puedeproporcionar el propulsor (máquina). La primera es una velocidad lograda por una velocidadde máquina anterior y, por tanto, una velocidad residual decreciente, a la que se llamanormalmente, arrancada. La segunda es la que correponde por el número de revolucionesaplicadas al propulsor que proporcionará al buque una determinada velocidad, por mínimaque sea, siempre superior a la mínima de gobierno.

La velocidad mínima de gobierno dependerá en más o menos según la influencia de lacorriente existente, en función de la dirección y la intensidad, ya que corriente contraria alrumbo del buque supondrá una mayor afluencia de agua sobre la pala del timón, que larecibida al mismo rumbo que podría anular la residual por la arrancada avante del buque


Fig. 5.15 Prueba de la velocidad mínima de gobierno

tal como se analizará en el capítulo de la influencia de los agentes externos sobre lamaniobra del buque.


Fig. 5.16 De todo avante a toda atrás

Respuesta del buque de toda avante a toda atrásRespuesta del buque de toda avante a toda atrás

La prueba permite conocer la respuesta del buque en la evolución que describe endeterminadas situaciones requeridas por la maniobra que se ejecuta. Son habituales enciabogas, donde para grandes cambios de rumbo no se dispone de suficiente espacio lateralpara realizarlas (Fig. 5.16).


Fig. 5.17 De todo atrás a todo avante

De todo atrás a todo avanteDe todo atrás a todo avante

También esta prueba tiene las mismas consideraciones y aplicaciones que la anterior, porlo que todo lo dicho entonces es válido para esta maniobra (Fig. 5.17).


Serán comunes a las dos pruebas el registro de las velocidades iniciales al invertir elpropulsor y la máxima alcanzada con el nuevo régimen de máquinas, las revoluciones porminuto correspondientes a las mismas, el mantenimiento del timón a la vía en toda laejecución de las pruebas, indicación de las características en la disposición de lassuperestructuras del buque (todo a Pp., en el centro, etc.), el desplazamiento, calados yasiento existentes en el momento de la realización, estado de la mar, viento y corriente,con sus direcciones e intensidades.

Las respuestas obtenidas con estas dos pruebas deben coincidir con el comportamientoesperado por la aplicación de la teoría, en cuanto a la aplicación de la fuerza lateral de lashélices, en función de su giro. En ambas curvas, coincidentes con la velocidad mínima degobierno, la acción del timón sería nula, por ser un tiempo de sin gobierno.

Buque parado y con arrancada avante, cambio de rumbo 30Buque parado y con arrancada avante, cambio de rumbo 30EE (Fig. 5.18)

El objetivo de la prueba es conocer, a partir de un momento dado en que se navegabalibremente a plena velocidad, de ocurrir un fallo en el propulsor (simulado en la prueba porla parada de máquinas), cuánto tiempo tardaría el buque en caer un determinado númerode grados a una banda (30E), implicando con ello, una distancia necesaria en avance, y unavelocidad de guiñada para lograrlo.

Su aplicación es evidente para aquellos casos de avería súbita, que deja al buque en unasituación de relativa indefensión para cambiar su proa sustancialmente para evitar elabordaje y la varada, en que la respuesta del oficial de guardia debe ser inmediata paraaprovechar el máximo efecto de la arrancada del buque y su efecto sobre el timón, antesde que su disminución le impida lograr un alejamiento de los riesgos posibles.

Para dicha curva, será necesario registrar los datos correspondientes a: . Desplazamiento, calado y asiento.. Velocidad al momento de parar máquinas.. Banda de metida del timón (mejor hacerlo para ambas bandas).. Estado de la mar, viento y corrientes, tanto en su dirección como intensidad.

De los datos se anotará principalmente:. El avance alcanzado cuando ha caído los 30E.. El tiempo para lograr la caída. La velocidad del buque en dicho momento.. Puede utilizarse la prueba para obtener los datos de una caída superior a 30E.


Fig. 5.18 Cambio de 30E de rumbo con la arrancada


Salvar un obstáculo por la proaSalvar un obstáculo por la proa

Es una maniobra necesaria para aplicarla en numerosas ocasiones y diferentes motivos,siempre que de súbito aparezca un obstáculo por la proa a muy corta distancia. Debepensarse en la importancia que tiene el conocer la maniobra más correcta a efectuar, enuna respuesta inmediata y acertada, ya que lo que se detecta a muy cortas distancias, enel alcance visual por la proa del buque son personas en el agua, minas a la deriva, pecios,troncos, etc., que representan un peligro para las estructuras del buque o la vida depersonas.

El objetivo de la prueba se centra en obtener el parámetro de la mínima distancia a la cualserá posible librar el obstáculo sin pasarlo por la quilla o entrar en contacto con el costadodel buque, y en segundo lugar, definir la maniobra completa a efectuar (Fig. 5.19).

Para su realización, puede emplearse un objeto flotante que no pueda representar riesgoalguno para el buque en caso de contacto accidental con él, ni tampoco un elementocontaminante de las aguas, por lo que en su caso se deberá recoger de las aguas una vezterminadas las maniobras pertinentes.

Son condicionantes de la maniobra la capacidad de respuesta del buque al timón, el rabeode la popa con la variable de la semimanga del buque y la ejecución rápida y ordenada detoda la maniobra.

De la misma deberán registrarse:. la velocidad mantenida en el momento de la detección del obstáculo, así como las revoluciones correspondientes por máquina.. indicación del sentido de giro de las hélices.. desplazamiento, calados, asiento.. estado de los agentes externos presentes, mar, viento, corriente, indicando direcciones e intensidades.

En cuanto a los datos obtenidos, se anotarán:. los tiempos en que se dan órdenes al timón. las propias órdenes.. las caídas de la proa en que se cambia la posición del timón. la distancia a que fue detectado el obstáculo.. la distancia lateral que libra del costado del buque. implicación condicionante de los agentes externos.

La maniobra debería repetirse tantas veces como fuera necesario para determinar conseguridad la distancia mínima en que la acción del oficial de guardia podrá evitar elcontacto con el obstáculo. Una vez definida, es lo que debe figurar para consulta de todoslos responsables en la maniobra.


Fig. 5.19 Salvar un obstáculo por la proa

Vto


Fig. 5.20 Efecto de la deriva según el costado de barlovento

Prueba de la deriva del buquePrueba de la deriva del buque

La maniobra, aunque simple y sencilla de realizar, proporciona datos de mucho valor parasu aplicación en las situaciones en que el buque se encuentra a la deriva y sin gobierno,de tal manera que pueda obtenerse la previsión de la deriva que sufrirá y por ello elconocimiento de la dirección en cuanto al acercamiento o alejamiento de la costa u otrospeligros para el buque (Fig. 5.20).

La maniobra consiste en dejar el buque sin efectos del propulsor y del timón, muerto en lasaguas, y sólo determinar la situación que va adquiriendo el buque así como las proas, porlo menos máxima y mínima en una u otra banda. Eso creará un área de barrido y unatrayectoria (Fig. 5.21).


Fig. 5.21 Curva de deriva por efecto del viento


Fig. 5.22 Predicción de parámetros de la deriva del buque

El grado de necesidad en el conocimiento de la deriva de los buques, en especial la referidaa los grandes petroleros (VLCC), ha provocado un profundo estudio sobre tales situacionesy la aportación de gráficas que proporcionan la velocidad de deriva (Fig. 5.22 superior) yel rumbo de deriva y las proas que mostrará el buque en tales circunstancias, ambas enfunción de su condición de carga (lastre y plena carga) (Fig. 5.22 inferior).


Teniendo en cuenta la variabilidad en la forma de las proas de los VLCC y la notableinfluencia que los efectos externos (viento y corriente) ejercen sobre el buque, también sehan confeccionado tablas de resultados experimentados en tales buques para diferentescondiciones de carga, asiento, adrizado o con escora y posición del timón a la vía oagarrotado a una banda. Se consideran las proas de bulbo y cilíndrica, así como los VLCCde hélices gemelas.

Tabla 7.Tabla 7. VLCC con proa de bulbo

ESTADO CARGA YASIENTO

MODELO ADRIZADO ESCORA:6,5E CARGA ; 8,5E LASTRE

TIMÓN 0E TIMÓN 35E E TIMÓN 0E TIMÓN 35E E

RUMBO DERIVA RUMBO DERIVA RUMBO DERIVA RUMBO DERIVA

CARGADO, 0 125E 203Ex2,3' 106E 198Ex2,7' 078E 198Ex2,4' 088E 210Ex2,7'

CARG. APP. 095E 190Ex2,3' 100E 194Ex2,4'

CARG. APR. 120E 209Ex2,7' 155E 207Ex2,5

LASTRE, 0 093E 150Ex3,3' 105E 140Ex3,7 090E 157Ex3,4' 090E 180Ex3,0'

LASTRE APP. 090E 158Ex3,2' 100E 144Ex3,6'

LASTRE APR. 070E 181Ex3,0' 084E 173Ex3,0'

Tabla 8.Tabla 8. VLCC con proa cilíndrica






CARG. APP. 090E 154Ex2,4' 070E 123Ex2,5'

CARG. APR. 060E 150Ex2,3' 090E 190Ex2,4'

LASTRE, 0 087E 150Ex3,1' 105E 148Ex3,3' 090E 145Ex3,2' 098E 145Ex3,3'




Tabla 9.Tabla 9. VLCC con hélices gemelas






CARG. APP. 090E 180Ex3,2' 090E 170Ex3,5'

CARG. APR. 060E 160Ex3,5' 070E 165Ex3,5

LASTRE, 0 090E 145Ex4,0' 100E 180Ex3,5 086E 155Ex3,5' 091E 160Ex3,4'



5.11 Información relativa a la maniobra5.11 Información relativa a la maniobra

Distintas disposiciones establecen la obligación y la necesidad de que el buque dispongade información clara y concisa sobre las características de maniobra y del propio buque.

En primer lugar, hacer referencia a la Regla 28.3 del Capítulo II/1 del SEVIMAR, por la quese dispone: "Para uso del capitán o del personal designado al efecto, habrá a bordoinformación, registrada en pruebas, acerca de los tiempos de parada del buque y de lascorrespondientes caídas de proa y distancias recorridas, y en el caso de buques de hélicesmultiples, los resultados de pruebas que permitan determinar la aptitud de éstos paranavegar y maniobrar con una o más hélices inactivas".

En segundo lugar el Apartado 10 de la Regla II/1 del Convenio Internacional sobre Normasde Formación, Titulación y Guardia para la Gente de Mar, 1978, donde se dispone elintercambio de información relativos a "los procedimientos de navegación, condicioneslocales y características del buque".

Finalmente, la ya mencionada Resolución A.601 (15) de la OMI, por la que se exige quehaya a bordo de buques de eslora igual o superior a 100 m, a disposición del personalencargado de la navegación del buque, información aportada por:

. tablilla de practicaje, cumplimentada por el capitán del buque, sin que seannecesarias pruebas especiales, que se mostrará al práctico cuando suba a bordo.La información contenida hace referencia a la condición del buque, respecto alequipo de carga, propulsión, maniobra, etc.


. tablón de gobierno, para uso general, que se cumplimenta durante las pruebasoficiales del buque, detallando las características de maniobra del buque.. cuadernillo de maniobra, que será cumplimentada durante las pruebas oficiales ypor el capitán durante la vida del buque, comprendiendo los datos del tablón degobierno y todos los datos posible sobre la maniobra (diagrama de maniobras).

A continuación se exponen los modelos oficiales para el conocimiento de sus contenidos:


Fig. 5.23 Procedimiento encadenado de las pruebas de mar

5.12 Pruebas de mar5.12 Pruebas de mar

El conjunto de las pruebas oficiales más habituales se realizan en la forma que se indica enla figura 5.23, si bien las ausentes pueden realizarse en otras ocasiones, en especial lasque puede hacer particularmente el capitán, con el afán de conocer mejor las característicasde maniobra de su buque.

Punto de giro 123123

6 Punto de giro (PG)6 Punto de giro (PG)

6.1 Aspectos conocidos del punto de giro6.1 Aspectos conocidos del punto de giro

Durante mucho tiempo, gran parte de los planteamientos teóricos de la maniobra sereferían a la posición que ocupaba el centro de gravedad del buque (c. de g.), tanto parala aplicación de las fuerzas existentes sobre el buque como a su evolución propia respectode aquellos. No obstante, la existencia del punto de giro ni era desconocido por los teóricosni se dejaba de referirse al mismo, simplemente servía para describir la curva tipo de laevolución descrita por dicho punto especial del buque (ver capítulo de evolución), no siendotenida en cuenta la verdadera dimensión e importancia que representa para cualquierestudio que quiera realizarse en la conducta y manejo de los buques.

Con dichos principios, se establecía, como regla general, que en un buque parado y sinarrancada, el PG no tenía una posición fija, pudiendo considerarse que no existía como tal,ya que un buque sin movimiento no tiene PG, al no existir giro, mientras que tan prontocomo sea aplicada una fuerza sobre el buque que le represente un cambio de la inerciainicial y un movimiento, el PG pasa a ocupar una posición, a determinar, en la cabezaopuesta a la que se aplique dicha fuerza. Es decir, si la fuerza es aplicada a Pp., como loes el efecto del timón o del propulsor, el PG se situa a Pr., y del mismo modo, una fuerzaaplicada a Pr., como la marcha atrás del buque, equivalente a un empuje que se aplicaraa Pr., representaría tener el PG a Pp.

Cuando el buque se mueve por efecto de la propulsión, la fuerza aplicada y la resistentetrabajan en direcciones opuestas, el equilibrio de las mismas que proporciona el movimientoconstante se alcanza cuando la fuerza resistente longitudinal alcanza un 25% de lapropulsora, luego, en términos aproximados, significa que, de manifestarse sólo la fuerzapropulsora, el PG del buque se encontraría en la misma roda del buque, pero que al teneruna fuerza resistente contraria a la primera, hace retroceder el PG un cuarto de eslora haciapopa, equivalente a decir que el PG se encuentra a 3/4 de (E) contados desde la popa o a

PG

CRL

+ + + +R proa

G

+ + +R popa

P t

P N


Fig. 6.1 Presiones hidrodinámicas sobre el buque en la evolución

1/4 (E) contado desde la proa. Del mismo modo, en la marcha atrás, el PG se sitúa en elplano longitudinal a 1/4 de eslora a partir de la popa hacia proa.No obstante, pocas veces se tenía en cuenta que el equilibrio entre la fuerza propulsora yla resistente del buque podían variar en función de las condiciones de una u otra, alconsiderar el tiempo transcurrido desde que el buque pasó la limpieza de la obra viva, loque con el paso del tiempo aumenta la resistencia a la marcha por suciedad del casco, olas pérdidas en la eficacia del propulsor por carencia del mantenimiento requerido oenvejecimiento del mismo.

Esas consideraciones han sido conocidas y admitidas hasta mediados de la década de los80 en que, a causa de las necesidades de maniobra de los grandes buques (VLCC), se(1)

logró profundizar en el conocimiento del buque y los condicionantes de maniobra, para unamejor determinación del punto y ser utilizado como un criterio riguroso de aplicación paranumerosos casos de maniobra, facilitando la idoneidad y la comprensión de la misma.

6.2 Fuerzas, presiones y parámetros en la evolución respecto del PG6.2 Fuerzas, presiones y parámetros en la evolución respecto del PG

Al estudiar los efectos del timón, se establecieron las componentes P y P de la resultantet r

presión normal P . La primera permitía al buque variar su proa, mientras que la segundaN

pasaba a ser un incremento de la fuerza resistente, y por ello un movimiento del PG haciapopa.

Por los conocimientos de la curva de evolución, se obtenía el ángulo de deriva (*) variablea lo largo de los períodos de maniobra y variable, hasta ser estable y constante en elperíodo uniforme, juntamente con el equilibrio de todas las fuerzas aplicadas resultantesde la evolución.

Ahora se deberá contar con los efectos que causan las presiones sobre la proa y costadosdel buque con su caída a una banda por efecto del timón (Fig. 6.1).


Como puede observarse en la figura, la caída de la popa a estribor (Er) determina uncostado de presión positiva en la banda contraria a la que se encuentra metido el timón,por ser la popa la que gira arrastrando todo el costado. A partir de este momento deberácuantificarse el reparto de las presiones soportadas por dicha banda, tanto a proa como apopa de la posición del PG.

En principio, se debe valorar la diferencia existente entre un buque de formas finas(E/M=9) con otro de formas llenas (E/M=5); es evidente que para una misma superficiede costado en la parte de popa del buque las presiones serán más elevadas a proa para elbuque de formas llenas que para el fino, por tener mucha más área sumergida a proa, quetambién podía aplicarse al caso de buque fuertemente aproado sean cuales fueran susformas. Dicha presión positiva creará la fuerza lateral sobre el casco, con un sentido deaplicación hacia la banda de metida del timón, que repartida a proa y popa de PG darán lasllamadas fuerzas resistentes de proa (F ) y de popa (A ). La F trabaja a favor del giro yR R R

puede aplicarse sin grandes errores en el punto medio entre el extremo de proa y lasituación estable de PG; mientras, la A trabaja en contra de la acción del timón y debe serR

vencida por la fuerza P componente de P , situando su aplicación en un punto queT N

aproximadamente coincide entre el extremo de popa y la posición longitudinal del centrode gravedad (G).

Cuanto menor es la fuerza A respecto a la F , mayor es el valor del ángulo de deriva (*),R R

proporcionando menores diámetros tácticos de la curva de evolución; en realidad, el ángulode deriva abre hasta unos 10E de caída del rumbo, y luego se estabiliza cuando la fuerzaA se hace constante, equilibrando el sistema de fuerzas. Por ello, los buques de formasR

llenas o sustancialmente aproados tienen menores diámetros de giro que los buques finos,siempre en función de la eslora del buque considerado, con velocidad de guiñada elevadaentre los 10E y los 90E de caída de la proa del buque. Una vez alcanzada la velocidadconstante del buque, el PG, inicialmente desplazado hacia popa por la aparición de la F ,R

vuelve hacia proa con una menor velocidad de giro, con lo que se alcanza el equilibriodefinitivo de las variables de la evolución.

Para completar el conocimiento de la maniobra de evolución del buque, se debe aclarar queel buque realmente no gira sobre el PG (punto interior en el volumen del buque), aunquea efectos de cualquier maniobra sí se tendrá en cuenta su posición, sino, como era deesperar, sobre un punto del casco del buque de la banda de caída que se separa de lavertical al PG en el mismo valor del ángulo de deriva por ser éste el de giro, llamado centrode resistencia lateral (CRL), punto sobre el que el buque gira utilizándolo como punto depalanca para efectuar la caída.

Lo expuesto en este apartado confirma la estrecha relación existente entre la situación dePG, la fuerza real de caída del timón (P ), las fuerzas F y A hidrodinámicas resultantes deT R R

las formas del buque y la capacidad del buque para la evolución en función del ángulo dederiva (*) y la posición del centro de presión lateral (CRL).

i '3/4(E&M)1/8(E%3M)

E '6(E&M)E%3M

E


(38)(38)

Finalmente, debe tenerse en cuenta que los parámetros indicados variarán según laexistencia de influencias y perturbaciones adicionales al buque, como son la navegaciónen aguas restringidas donde el aumento de la resistencia a la marcha significa undesplazamiento importante del PG hacia popa, con pequeños valores del ángulo de derivay mayores diámetros tácticos en todos los buques, o también, valores importantes delasiento del buque que alteran las áreas relativas de la obra viva sumergida a proa y popade la situación del PG.

6.3 Determinación analítica del punto de giro6.3 Determinación analítica del punto de giro

Si consideramos que estando el buque en reposo, con velocidad del buque igual a cero, elequilibrio de fuerzas parte de una situación de PG determinado por las dimensiones de laeslora (criterio de la posición longitudinal) y la manga del buque (criterio de la posicióntransversal resistente), el punto de giro alcanzaría un valor de (E-M). Si la velocidad sufreun incremento, el brazo de maniobra (B ) inicial (E-M) se reducirá a 3/4(E-M) a partir de laM

popa hacia proa. Por su parte, el brazo de la fuerza resistente lateral (B ) tendrá un valorFR

de 1/2(E-B ), que resuelto daría B = 1/8(E+3M).M FR

Aplicado al desarrollo de la curva de evolución, con el buque a plena velocidad y todo eltimón metido a la banda, el diámetro en el período uniforme expresado en función de laeslora del buque se obtendría:

a partir de la cual puede obtenerse la longitud de la curva por L = B.d, y * = E/L.180Eradianes, que para distintos valores de la relación E/M se reflejan en la tabla I.

Tabla 1Tabla 1. Parámetros de las curvas de evolución

E/M P.G. d L *

9 1/3E 4E 12,6E 14E

8 11/32E 3,8E 12E 15E

7 5/14E 3,6E 11,3E 16E

6 3/8E 3,3E 10,5E 17E

5 2/5E 3E 9,4E 19E

P

R

V = 0bh

Vto

P

R

++

++

PG

P

R

V = +bh

Vto

RPG

P

R

V = -bh

Vto

P

RPG

PPG

R


Fig. 6.2 Efecto del viento según posición del PG

El diámetro de giro en los primeros 90E es mayor que el correspondiente al períodouniforme, debido principalmente al efecto inicial del timón desplazando el PG hacia proa,por lo tanto, con una primera etapa a elevada velocidad, alto brazo de maniobra y unángulo de deriva (*) pequeño.

A su vez, la curva de evolución es mayor en carga que en la condición de lastre, en partedebido a la menor relación existente entre el área del timón y el área de la cuadernamaestra, así como al mayor momento y menor agua disponible bajo quilla en zonasrestringidas, provocando un menor ángulo de deriva (*), y por ello un mayor diámetro deevolución.

El efecto del oleaje y del viento dependerá de la disposición de las superestructuras,generalmente provocando mayor rapidez de caída de la proa hacia el viento y la popa a ladirección del oleaje.

Un brazo de maniobra corto, contado desde la mecha hasta el PG, proporciona una pobrerespuesta de gobierno, y cuando coincide con un momento importante de guiñada de laproa, aumenta la dificultad del buque en parar la caída. En cualquier caso una fuerteresistencia lateral en la amura permite obtener un giro de evolución más pequeño.

6.4 Aplicaciones de maniobra relacionadas con el PG6.4 Aplicaciones de maniobra relacionadas con el PG

Efecto del viento según la posición del PGEfecto del viento según la posición del PG (Fig. 6.2)

+ + +

PG PG


Fig. 6.3 Fuerzas transversales en el movimiento longitudinal

Según el movimiento, calados y asiento del buque, los centros dinámicos resistentes de laparte sumergida en el agua y de presión respecto a la obra muerta del buque por efecto delviento, al verse relacionados conjuntamente con la posición del punto de giro (PG),determinan una conducta del buque, a menudo distinta de la esperada.

Tal como se aprecia en la figura 6.2, en la posición de buque apopado y en reposo, elcentro de presión aerodinámica se encuentra situado hacia proa, mientras que el resistentehidrodinámico se sitúa a popa. Con el efecto del viento recibido por un costado crea unafuerza (P) a la que se opone otra (R) de sentido contrario, entre ellas debe encontrarse elPG sobre el que girará el buque.

Cuando el buque está animado de un movimiento avante proporcionado por la máquina opor una arrancada residual, los centros dinámicos se desplazan, el (P) a popa y el (R) haciaproa, mientras que el PG se sitúará más a proa, también entre ambos. Está por ver cuál delos dos centros de presión (P,R) se encuentra más a proa uno del otro, cuya determinacióndará asimismo un sentido de giro a una u otra banda.

Con arrancada atrás vuelve a suceder una situación similar a la anterior, en que los centrosde presión se ven desplazados, uno hacia proa (P) y otro muy hacia popa (R) y la posicióndel punto de giro aproximadamente a 1/4 de E a partir de la popa, en estos casos, la popasiempre caerá decididamente hacia barlovento, justificándose una de las reglas de oro dela maniobra, por la que en presencia de viento, en los buques con máquina atrás la popasiempre tiende hacia la dirección de donde sopla el viento.

Fuerzas transversales y el movimiento longitudinal del buqueFuerzas transversales y el movimiento longitudinal del buque (Fig. 6.3)


Cuando un buque se encuentra en reposo y se ve sometido a fuerzas tansversales por unode sus costados, por ejemplo la acción de dos remolcadores que trabajen empujando, éstasconseguirán desplazar el buque en una traslación más o menos paralela.

Una vez el buque adquiera una arrancada avante, surge el PG, situándose hacia proa delbuque; en esa situación, el remolcador que trabaja empujando sobre el casco a la altura delPG consigue un movimiento transversal neto equivalente a la fuerza aplicada, mientras queel remolcador de popa trabaja empujando con su fuerza aplicada, multiplicada por el brazocorrespondiente a la distancia transversal entre el punto de empuje y la situación de PG,proporcionando un par de giro que llevará la popa rápidamente a la banda contraria deempuje.

Del mismo modo, si el buque dispone de una arrancada atrás, el PG se sitúa a popa conun empuje netamente transversal por la acción del remolcador de popa, mientras que el deproa provoca una caída de la proa.

Estas sitúaciones, frecuentes cuando el buque no puede alcanzar un movimiento detraslación lateral y paralela, por ejemplo con ocasión de atracar o abarloar, y tiene laasistencia de los remolcadores para superar esa insuficiencia, en función de la posición delPG puede obtenerse desplazamientos paralelos del buque o sitúaciones de elevado riesgode impacto de una de las cabezas contra las obstrucciones o instalaciones, con la acciónerrónea de trabajo de uno de los remolcadores.

Hay que decir que cualquier tendencia en el movimiento longitudinal y transversal del buquees fácilmente detectable y cuantificable con la instalación a bordo de un Doppler, el cual,incluso antes de que sea apreciado por el ser humano, detectará la velocidad instantáneade desplazamiento, que deberá ser inmediatamente corregido por la alteración de lascircunstancias de trabajo de los remolcadores o el control de la arrancada avante o atrásque haya adquirido el buque, mediante el uso de las máquinas en sentido contrario.

Efecto de la acción del timón sobre la posición del PGEfecto de la acción del timón sobre la posición del PG

Cuando el buque parte de la posición de reposo, la fuerza propulsora longitudinal debevencer la inercia longitudinal del buque. Por su parte, la metida del timón a una de lasbandas, y la correspondiente presión lateral del timón (P ), crea una resultante lateral det

dirección opuesta en la proa del buque (F ). La fuerza del timón, al ejercerse en un extremoR

del buque, tiene un mayor brazo de fuerza, por lo que vence antes la inercia lateral, que lapropulsión la inercia longitudinal.

El centro de equilibrio de las fuerzas (PG) está directamente relacionado con el valor de larelación E/M, que para el supuesto de ser 8, el punto se sitúa a E/8 contando desde laproa, lo que equivale a decir que es su mejor situación al representar el mayor brazo.


A medida que la inercia longitudinal es vencida y la velocidad del buque aumenta, tambiénlo hace la resistencia hidrodinámica, alcanzando un valor del 25% de la fuerza depropulsión. Esta circunstancia hace que el PG se mueva proporcionalmente a dichamagnitud, es decir, 0,75(7E/8) = 21/32 de la eslora contada desde la popa.

Si se hacen cuantificaciones para distintos valores de la relación E/M, como resultado final,con el buque con arrancada avante, siempre se obtiene un resultado muy próximo a 1/3de la eslora hacia popa contado desde la proa, o lo que es igual, 2/3 de la eslora contadodesde la popa hacia la proa.

Cuando el PG tiende a un desplazamiento longitudinal hacia popa, significa una reduccióndel brazo de maniobra de la fuerza transversal del timón (P ), con una menor efectividad.t

Efecto del propulsor sobre la posición del PGEfecto del propulsor sobre la posición del PG

Ya es sabido que el giro de las hélices produce la presión lateral de las mismas (P ) con unl

efecto de caída de la popa en función del sentido de giro. Cuando la velocidad es avante,la posición del PG es la de ocupar un lugar en la zona de proa, hasta encontrar el equilibriocon la resistencia hidrodinámica.

Si en la situación anterior se invierte el sentido de la marcha, la presión lateral (P ) trabajal

con un mayor brazo de maniobra, lo que la hace más eficaz; sin embargo, a medida queel efecto del propulsor en máquina atrás vence la inercia longitudinal avante, el PG se sitúaen un lugar de la zona de popa y por tanto con un muy reducido brazo de maniobra, inclusoconsiderando el incremento del 10% que tiene la propia fuerza lateral (P ).l

La posición del PG, con el buque maniobrando con máquina atrás, dependerá del asientoy la velocidad sobre las aguas. Puede decirse que el efecto del calado sobre el PG esinverso en atrás, es decir, con asiento apopante (App) el buque navega bien con elpropulsor avante, siendo mejor un asiento aproante (Apr) cuando el propulsor vaya atrás.

Con el buque avante y con caída lateral de la proa, en el buque Apr. existe una relativa áreasumergida a Pr. del PG, lo que significa un empuje del PG hacia popa y una disminucióndel brazo de maniobra, todo ello incrementado con una menor efectividad de las hélices aldisponer de un calado menor.

En general, los buques aproados tienen una mayor dificualtad de gobierno (más tiempo parainiciar la caída y más tiempo para detenerla), mientras que, apopado, los efectos son todospositivos, aunque la curva de evolución es más grande debido al menor efecto de la débil


resistencia lateral (F ) de la amura y una fuerte resistencia lateral a popa del PG, que reduceR

el ángulo de deriva.

El valor del brazo de maniobra, para su aplicación a las fuerzas laterales del timón y de lashélices, es casi nulo, cuando el buque va atrás.

Cuando al buque, animado con una arrancada avante, se le aumenta súbitamente el númerode revoluciones, la inercia longitudinal se opone al incremento de la propulsión, ralentizandoel tiempo de respuesta del buque, por lo que el PG se ve empujado algo más a proa. Conel timón a la banda, ese incremento del brazo de maniobra representa una mayorefectividad de la metida, con una mayor velocidad de guiñada.

La inercia de guiñada y el PGLa inercia de guiñada y el PG

Cuando el buque parte de una posición de reposo, ya se vio que la inercia longitudinal eramás lenta en vencerse, mientras que cualquier variación de la proa (caída a una u otrabanda, sin hacer movimiento longitudinal) es fácilmente vencida por la acción de lascorrientes de expulsión sobre el timón.

Sin embargo, en los buques de vapor (turbinas) al ser el incremento de las revolucionesmucho más lento que en los buques de motor, el vencimiento de las inercias tiende aigualarse, e incluso a lograrse un control de la inercia longitudinal antes que de la inerciade guiñada.

Respecto al momento de giro, todo dependerá de la posición inicial en que se encuentreel PG, siempre relacionándolo con el brazo correspondiente. Así, con el buque con toda lamáquina atrás, con la caid normal de la proa a Er., para vencerlo debe ponerse toda avantey todo Br.; sin embargo con el PG muy a popa, el brazo de maniobra es muy pequeño y porello su eficacia.

Eficacia de las ayudas a la maniobra y la posición del PGEficacia de las ayudas a la maniobra y la posición del PG

El efecto del timón sobre el buque es el de apartar la popa de su trayectoria rectilínea, dadoque actúa en un extremo del buque (Pp) y con un brazo de maniobra en función de lasituación del PG; mientras que la acción de las hélices de maniobra, tanto a proa como apopa, lleva la cabeza donde estén instaladas transversalmente a la banda pretendida segúnel accionamiento aplicado. La situación/instalación de las hélices auxiliares de maniobradeben estar, más o menos, sobre la posición que ocupa el PG según el buque vaya avanteo atrás, siendo tanto más efectivas cuanto mayor sea el brazo de maniobra con quetrabajen, es decir, una hélice de maniobra de proa es más eficaz cuando el buque tienearrancada atrás y viceversa, mientras que movimientos transversales del buque seconsiguen aplicando la acción de las hélices de maniobra cuando el PG coincide con ella.

PG


Fig. 6.4 Situación y trabajo de los remolcadores

No obstante, cuando el buque tiene arrancada, el trabajo de las hélices de maniobradecrece sustancialmente, siendo siempre más eficaz el uso del timón.

Por su parte, la asistencia de los remolcadores para lograr un traslado lateral perpendiculara la línea proa-popa solo se consigue con el buque parado, trabajando a la altura de laposición del PG y en perfecta orientación de sus proas perpendicular a la eslora del buque.

Ya se vio en un apartado anterior que la posición perpendicular del remolcador con el buqueen movimiento es muy difícil de lograr, alcanzándose con procedimientos que mantengandicha posición respecto del buque, casi siempre recurriendo a las retenidas, lo más largasque sea posible (Fig. 6.4), dadas desde la popa al buque y manteniendo una proa biensujeta que no pueda deslizarse lateralmente. Cuando la aplicación de la fuerza dada por elremolcador no es perpendicular a la dirección y magnitud de su fuerza, siempre se podrádescomponer en un movimiento longitudinal y otro transversal, ambos, a menudoindeseados.

Respecto al uso de las anclas, cuando el buque, por efecto de la fuerza (F), se mueve haciapopa y la cadena va tesándose, el PG se desplaza del escobén hacia afuera del buque,lográndose la máxima separación cuando el buque no retrocede más hacia popa; en esemomento, el PG se encuentra en la superficie del agua en la vertical sobre el lugar en quedescansa el ancla, siendo su máximo barrido en el borneo. En cualquier otra posición, elPG se encuentra en una posición indeterminada entre el punto de contacto de la cadenaen el escobén y el mencionado punto anterior.

En cualquier acción de la máquina en atrás, mientras dicha fuerza no supere la capacidadde retención del ancla ni la carga de rotura de la cadena y siempre y cuando la intensidaddel viento no supere las posibilidades conocidas por el propulsor, podrá controlarse la popacon la fuerza lateral de las hélices, mientras que la proa lo es por la cadena.

PG PG'

0,20

0,30

1,00


Fig. 6.5 Manifestaciones detectadas sobre el buque

6.5 Aplicaciones de la posición del PG en maniobra avanzada6.5 Aplicaciones de la posición del PG en maniobra avanzada

Cuando el tamaño de los buques no requería grandes asistencias ni ayudas para la correctarealización de las maniobras, principalmente de atraque y desatraque, no eran tan evidentesni los efectos que las variables de la maniobra ejercían sobre el buque, ni tampoco lasnecesidades y atenciones que eran necesarias intervenir para su control. El aumentoexplosivo, casi repentino, acaecido en muy pocos años, de las dimensiones de los grandesbuques actúales, obliga a consideraciones específicas para controlar ciertas variables que,de otro modo, generarían una situación de riesgo, tanto para el buque como para lasinstalaciones existentes en sus proximidades. Tales variables son el control del movimientolongitudinal avante o atrás (control de la arrancada) y el movimiento transversal de lascabezas de maniobra.El problema de la arrancada es fácilmente comprensible, dadas la magnitud del elevadovalor de la masa del buque y la inercia correspondiente, agravada, además, con la escasaposibilidad, salvo casos de extrema urgencia, de tocar las máquinas un tiempo suficientepara vencer el movimiento longitudinal que se quiere controlar y a su vez, no provocarfuerzas laterales que alteren la orientación de las cabezas de maniobra.

Mientras, todo debe intentarse para su control, en cuanto a la, muchas veces indeseada,variación en la orientación de la proa, ya que el impacto ocasional del costado de este tipode buques con las instalaciones portuarias debe lograrse a la menor velocidad transversalposible, o en todo caso, a efectos de repartirlo en una mayor longitud de la eslora, con unaorientación de la proa paralela a la orientación del pantalán o costado de atraque delespacio disponible para el amarre.

Sea por la apreciación visual del órgano de la visión, como por el inmejorable proporcionadopor un equipo Doppler, a cualquier control del movimiento longitudinal o transversal se leopondrá una fuerza de sentido contrario y de magnitud superior a la que provoca dichomovimiento, por lo menos la suficiente para anular la inercia relacionada con el movimiento(Fig. 6.5).


La figura representa un buque de 300.000 tons de peso muerto, que en un momento dela maniobra de aproximación a un muelle sitúado por su costado de babor, asistido por dosremolcadores empujando de carnero por el costado de Er., se obtienen las siguienteslecturas en el equipo Doppler:

0,30 nudos hacia proa (longitudinal) 0,20 nudos de la proa a Er. (transversal)1,00 nudos de la popa a Br. (transversal).

La maniobra más acertada consistirá en el aprovechamiento de la situación de ataque delos remolcadores, relacionados constantemente con la situación que ocupe el PG.

La situación de los dos remolcadores no permite asegurar un trabajo que anule la arrancadaque adopta el buque, por lo cual la máquina del buque se empleará en paladas atrás quereduzcan dicho movimiento. El PG que con la arrancada se sitúaba en la parte de proa delbuque tenderá a pasar a una posición PG'.

Por su parte, la acción de los remolcadores será la de empujar algo más el remolcadorsitúado a proa e invertir a toda atrás el remolcador sitúado a popa.Es evidente que el apreciable valor de la caída transversal de la popa, en especial, eradebido a la arrancada avante que inicia el buque, que da un traslado del punto de girosituándolo a proa, proporcionando un brazo de maniobra importante para el remolcador depopa, cuya acción de empuje resultada mucho más eficaz.

La nueva situación del PG, ahora en PG', hace que la acción correctora del remolcador deproa no deba ser muy elevada ya que ahora trabaja con un envidiable brazo de maniobra,mientras el remolcador de popa trabaja sin brazo y por ello debe emplear toda su potenciaen atrás, lo que representa una complicación dado que la potencia en atrás puede ser muyinferior a la correspondiente avante (hasta un 50%).

Si el remolcador de popa se ve incapaz de retener la velocidad del movimiento transversalde la popa del buque, deberá darse una palada avante para intentar crear una arrancadacero o muy ligera avante, de forma que el remolcador de popa pueda trabajar con plenaeficacia. La necesidad parcial o total de las órdenes a máquinas vendrá dada por laproximidad del buque al atraque y la potencia de los remolcadores empleados.

La atención constante a las lecturas y tendencias que proporciona el equipo Doppler debeser constante, a fin de no provocar, con las acciones aplicadas, y efecto mayor, efectoscontrarios o pérdida total en el control del buque.

No cabe duda de que la apreción visual, frente a la obtenida por la aplicación de latecnología, hace más difícil alcanzar el mencionado control; sin embargo, la máxima


vigilancia, el control de distancias y la experiencia en la interpretación del movimientoaparente que adquiere el buque deben ser aplicados en su máxima eficacia, ya quecualquier demora en esas apreciaciones puede provocar averías importantes al buque y alas instalaciones, sin posibilidad de ser controladas a tiempo.

ac ' 2.T.v.sinR

FH '*.vd

2.Al.Ch

2

Efecto de los agentes externos sobre el buque 137137

(39)(39)

(40)(40)

7 Efecto de los agentes externos sobre el buque7 Efecto de los agentes externos sobre el buque

7.1 Efecto de la aceleración de Coriolis sobre el buque7.1 Efecto de la aceleración de Coriolis sobre el buque

Cualquier masa moviéndose sobre la superficie terrestre está sujeta a la llamada fuerza deCoriolis, debida a la rotación de la Tierra. Si las fuerzas opuestas son más pequeñas, lamasa será acelerada perpendicularmente a la dirección de su movimiento. En el hemisferioNorte, la aceleración de Coriolis está dirigida a la derecha.

Aunque el efecto de la fuerza de Coriolis sobre el buque no es muy grande, puede sersignificativo para grandes buques, como lo muestra que un buque de P.M. 100 KT, demanga 40 m, a velocidad de 14 nudos navegando en latitud 51EN, llegue a tener unafuerza transversal constante a estribor de 8,38 tons.

La fórmula de la aceleración de Coriolis está representada por la fórmula:

siendo .... omega la velocidad angular de la Tierra en radianes/seg. = 0,00007292 psi la latitud considerada v la velocidad del buque

Un buque de masa total (kgm) experimentará una fuerza lateral a estribor, cuyo valor seráa .m (newtons), incrementando la deriva lateral hasta que se equilibre con la resistenciac

hidrodinámica, cuyo valor es de:

en la que .... delta es la densidad del agua en kg/m3

v es la velocidad de deriva, C ... coeficiente resistencia lateral = 1d h

A es el área lateral sumergida.l

ac '*.vd

2.Al.C

2

y Vd '2.ac.m

*.Al

m ' *.E.M.C.CB

Vd ' 1,6.ac.M ' 0,01 2,336.v.M.sinR ' 0,01352 v.M

*a.vv2.Av.Ca

2'

*h.vd2.Al.Ch

2

Vd ' 0,035.Vv

Av

Al

Vd ' 0,058B 3.Av

Al


(41)(41)

(42)(42)

(43)(43)

(44)(44)

(45)(45)

(46)(46)

igualando las dos ecuacuaciones, tendremos:

Si el valor de la masa (m) es sustituida por el producto de:

y sustituido en la ecuación de la deriva (V ), para una latitud de 51,5 E Norte, es:d

lo que significará una deriva a estribor de 0,2376 m/s ó 0,46 nudos.

Si un planteamiento similar se hace respecto a la deriva que puede representar la accióndel viento sobre el buque, dicha acción de deriva tendrá que equilibrarse con la resistenciahidrodinámica que ofrece el agua:

y sustituyendo los valores de las densidades de ambos medios y aceptando que loscoeficientes de resistencia aerodinámico e hidrodinámico son sensiblemente iguales a 1,

Cuando la velocidad del viento en m/s es sustituida por el número correspondiente de laescala de Beaufort y además expresada en nudos, la ecuación para obtener la deriva debidaal viento es:

Naturalmente, las ecuaciones que cuantifican la deriva del buque debida al viento seránválidas mientras el viento esté soplando perpendicularmente al rumbo del buque; en casocontrario debería calcularse sus componentes longitudinal (variación de la velocidad delbuque) obtenida por el coseno del ángulo de incidencia y la correspondiente fuerza lateralobtenida de V por el seno de dicho ángulo.d

Vto


Fig. 7.1 Proa del buque y derrota por efecto del viento

Las fuerzas así ejercidas sobre el buque representan un factor de signo contrario según laintención de maniobra a realizar, a veces favorable si coinciden con el objetivo previsto, onegativo si por el contrario actúan en contra de nuestra voluntad. El aprovechamientoadecuado de uno u otro efecto hará que la maniobra resulte más segura y con menosesfuerzo utilizado, tanto humano como en equipos de asistencia a la maniobra.

7.2 Efecto del viento en la maniobra del buque7.2 Efecto del viento en la maniobra del buque

Por otra parte, independientemente de la deriva que la aceleración de Coriolis, en especialen maniobras de prevención de abordajes durante la navegación en mar abierta en que lavelocidad del buque es más elevada, y la deriva causada por el viento en cualquiercircunstancia, el viento produce fuerzas laterales en las cabezas de maniobra, resultantesde una fuerza lateral y un momento de giro, que pueden actúar en contra o a favor de lacaída de la proa por acción voluntaria del timón, según los casos que se consideren.

Los condicionantes son las relaciones existentes entre la velocidad del viento y la delbuque, la profundidad de agua y el calado del buque, la dirección relativa del viento, eltrimado del buque y el área lateral sumergida. No obstante, todos ellos están estrechamen-te relacionados con la situación del punto de giro (PG) y los brazos de maniobra que secrean respecto a los puntos de aplicación de las fuerzas, tal como se ha visto en el capítulocorrespondiente.

De este modo, con el buque en navegación y avante, con un viento recibido por la bandade estribor, con el PG se encuentra bien a proa, el buque tiende a orzar (llevar la proa haciael viento), corregido con timón de arribada (a la banda contraria de la del viento, babor),así, el buque efectúa una derrota que no coincide con la línea de crujía del buque sino conuna derrota desarrollada por la proyección de la eslora en un ángulo indeterminado (Fig.7.1).


Este comportamiento tiene especial importancia cuando el buque se encuentra navegandoen canales o pasos estrechos, dado el espacio transversal adicional que debe atender.Sin embargo, en buques con grandes superficies de apantallamiento al viento, como ocurrecon los car-carriers y además con asiento apopante, en las mismas condiciones de vientocitadas, se necesita aplicar timón a estribor ya que el buque responde de arribada. Laspruebas efectuadas en un buque de tales condiciones , a velocidad de maniobra de 4(23)

nudos y relación S/C =1,5, son los resultados que se muestran en las tablas siguientes:

Tabla 1Tabla 1. Ángulos de timón requeridos

V /V V /Vv b v b

4 6 8 10 4 6 8 10

VTO ABIERTO(E) ASIENTO APOPANTE AGUAS IGUALES

030 -3 -6 -10 -15 -2,5 -5 -8,5 -17

090 -0,5 -1 -2,5 -5 -3,5 -6 -9,5 -14

150 +1 +1 +2,5 +3,5 -0,5 -0,5 -1,5 -2

Siendo estos ángulo de timón los que correspondían al equilibrio entre el efecto del vientoy la acción del timón, por lo tanto para corregir adecuadamente debían meterse un númerosuperior de grados de timón.

Tabla 2Tabla 2. Ángulos de la proa y rumbo efectivo

V /V V /Vv b v b

4 6 8 10 4 6 8 10

VTO ABIERTO(E) ASIENTO APOPANTE AGUAS IGUALES

030 +0,5 +0,5 +1 +1,5 +0,5 +1 +2 +3

090 +1 +1,5 +3,5 +7,5 +1 +2 +3,5 +5

150 +0,5 +0,5 +1 +1,5 +0,5 +0,5 +0,5 +1

Estas diferencias de comportamiento han recomendado el estudio de las derivas de losbuques , en especial de los de mayor riesgo, por sus consecuencias. (Fig. 7.2 y(24)

R

R'

R

R'

DIRECCION DE

VIENTO Y MAR

DIRECCION DE

VIENTO Y MAR

AREA PREVISTA DE DERIVA CON LA

PROA A LOS RUMBOS INDICADOS



R

R'

R

R'

DIRECCION DE

VIENTO Y MAR

DIRECCION DE

VIENTO Y MAR






Fig. 7.2 VLCC, proa cilíndrica, lastre y cargado

Fig. 7.3 Idem. con dos hélices

siguientes), en las que no siempre los resultados obtenidos se corresponden con lasrespuestas esperadas, lo que evidencia la necesidad de su disponibilidad y conocimientopara su aplicación en consecuencia, especialmente cuando el buque se encuentra próximoa la costa y con la deriva prevista, hacia ella.

R

R'

R

R'

DIRECCION DE

VIENTO Y MARDIRECCION DE

VIENTO Y MAR






Fig. 7.4 VLCC, proa convencional, en lastre y cargado

Las características de la curva de evolución también resultan afectadas, ya que cayendoa sotavento se tendrá un mayor avance y una menor traslación lateral del diámetro,mientras que, iniciando la caída a ceñir, se dispondrá de un menor avance y una mayorelongación del diámetro de giro.

Mientras, con el buque atrás, al disponer el PG a popa, la respuesta del buque es siemprede arribada, es decir, la popa siempre al viento con decisión y sin lugar a dudas.

Según la orientación del viento respecto al rumbo del buque, representará un incrementoo una disminución de la velocidad del buque, mayormente manifiesta cuando el viento serecibe por la misma popa o por la misma proa, respectivamente.

En cualquier caso, el conocimiento más exacto que proporcionan los métodos de cálculode las fuerzas del viento vistas en el amarre permite determinar la evaluación de la situacióncreada, las consecuencias y las maniobras a ejercer para su completo control.

En caso contrario, será necesario pedir las ayudas externas que sean precisas, desde elprimer momento y sin demoras innecesarias, ya que el resultado final previsible es solocuestión de tiempo para que se consumen.

espigones

Cte


Fig. 7.5 Paso a distintas zonas de corriente

7.3 Efectos de la corriente en la maniobra del buque7.3 Efectos de la corriente en la maniobra del buque

Otro de los agentes externos que condicionan la maniobra es la corriente, cuyos efectosse manifestarán sobre el buque en dos aspectos bien definidos según sea la orientación dela proa respecto a la dirección de la corriente.

El vector de dirección e intensidad de la corriente combinada con el vector de velocidad yrumbo del buque proporcionarán una resultante de rumbo y velocidad que representará elmovimiento real del buque sobre el fondo.

En el caso de ser de direcciones opuestas, el buque tiene una velocidad menor en el valorde la intensidad de la corriente, mientras que, coincidiendo la corriente con el mismo rumbodel buque, éste se desplaza a la velocidad suma de las dos intensidades, en ambos casosen su referencia al fondo, ya que en superficie el buque es transportado por la masa deagua que se mueve en su dirección e intensidad.

No obstante, cuando el buque no se encuentra en navegación, especialmente en lacondición de fondeado, la recepción de la corriente al rumbo opuesto de la proa representaun efecto sobre la pala del timón que puede crear, de ser necesario para una acción deapartar la popa de otro, una presión normal de magnitud correspondiente a la velocidad dela corriente; en caso contrario, si bien también la recibe, la eficacia del timón es menor ypor ello la respuesta evasiva esperada.

La acción de la corriente genera, por tanto, una variación de la velocidad resultante y undesplazamiento total del mismo en la dirección de aquella, siendo importante suconsideración cuando la influencia cesa en alguna parte de la eslora del buque, por ejemplocuando se está pasando de una zona de corriente a otra abrigada (entrada en puertos, pasopor un hilero de corriente, de una a otra zona de corriente) (Fig. 7.5).

1

2

3

4

2

1

3 4 5

s 6


Fig. 7.6 Movimiento orbital y desplazamiento de la ola

7.4 Efecto del oleaje sobre la maniobra del buque7.4 Efecto del oleaje sobre la maniobra del buque

. Son distintos los efectos que las olas producen sobre el buque según su procedencia, deeste modo las olas de mar de fondo o de mar tendida solo provocan movimiento al(25)

buque sin desplazamiento salvo las propias por el movimiento orbital (Fig. 7.6 izq.) y conpequeños avances (Fig. 7.6 derecha) en su movimiento orbital en las olas cutas crestasrompen.

Es decir, en el primer caso las partículas de agua oscilan entre varios límites, hacia abajocuando se aproxima a la cresta (1), hacia adelante cuando pasa la ola (2), hacia abajocuando ha pasado (3) y hacia atrás cuando pasa el seno de la ola (4). En el segundo, sumovimiento orbital sigue la dirección de desplazamiento de la ola pero con muy pocoavance (s) en dicha dirección. Sin embargo, en estas últimas, la ola que rompe representauna gran masa de agua que es proyectada a considerable fuerza hacia adelante y haciaatrás de la cresta, siendo además más alta y profunda; no obstante, la ola de fondo, sirompe sobre el casco del buque, produce casi los mismos efectos que la ola rompiente. El radio de la órbita circular decrece con la profundidad, aproximándose a cero a unaprofundidad de agua igual a media longitud de la ola. En aguas someras las órbitas setransforman en formas elípticas reduciendo su velocidad y con ello, al mantenerseconstante el período, también disminuye la longitud de la ola, y al ser la misma energía, conolas más cortas se produce un incremento de la altura de olas.

. Cuando se producen en el seno de una corriente de la misma dirección, se incrementa lalongitud de la ola y disminuye su altura y viceversa en caso contrario, llegando en casosextremos a provocar la rompiente en las crestas. La corriente oblicua a la dirección de lasolas no manifiesta grandes alteraciones, mientras que una fuerte corriente perpendiculara las olas termina destruyéndolas.

. La longitud y la altura de la ola crecen con la velocidad del viento, pero cuando éstesupera los 10 nudos, la razón de incremento de la altura es mayor que la correspondientea la longitud; de esta manera, una sucesión de olas pueden alcanzar menos altura que lascorrespondientes de relación h/L de 1:10, sin romper en la cresta.


. Un grupo de olas se mueve solo a V/2 de las individuales; por ello, una misma ola no semantiene lo más alta del grupo, sino que las olas, pasando por un grupo, logran su máximaaltura en el centro, debido a que el frente de la ola desaparece gradualmente y transfieresu energía a las olas que le preceden.

. El que la máxima (h) de la ola se dé en el centro del grupo, aparenta ser una olaextralarga, con lo que se producen aparentes períodos de calma antes y después deaquella, siendo su frecuencia muy variable según el tipo de mar.

. Las olas que pasan de aguas profundas a someras aparecen ser más profundas y altas,rompiendo a continuación. Si la extensión de bajas sondas está limitada por tierra, seproduce mar confusa con senos peligrosos y olas rompientes. Un tiempo duro quepermanezca en aguas profundas puede recorrer cientos de millas sin alterar su dirección,mientras que si encuentra mares de distinta dirección, dará mar confusa .(26)

. Puede decirse que las mares de período corto o mar confusa son más peligrosas parabuques pequeños, mientras que mares de período largo lo son para buques de gran eslora.

. El golpe de las olas sobre el buque altera la orientación de las proas en buques pequeñosy en los grandes buques, sin asiento significativo, tiende a atravesarlos a ellas. Finalmente,se deben considerar los aspectos relacionados con la resistencia estructural del buquecuando este se encuentra con las crestas en las cabezas de maniobra o bien en sucesivossenos, con riesgo de arrufo y quebranto respectivamente, o por otro lado con olas recibidasde costado entrar en sincronismo con el balance producido o las olas recibidas por la proao por la popa pudiendo ser engullidos por ellas. En cualquiera de dichos casos, la alteraciónde la velocidad del buque puede romper con el sincronismo creado y pasar a una fase demenos riesgo, o bien un cambio de rumbo con el mismo efecto.

. La deriva en olas afecta al buque de gran tamaño en la condición de cargado contendencia a producir un avante cuando el buque tiene asiento aproante o apopante.

. La maniobra de ponerse a la capa en malos tiempos , y por tanto ponerse en seguridad(27)

respecto a las olas, consiste en poner la proa abierta al viento de 2 a 4 cuartas por laamura y ajustar la velocidad para mantener un mínimo de gobierno. El ángulo de aberturacon el viento dependerá de la estructura longitudinal, del cabeceo que se produzca, a lanaturaleza de carga y de la cubertada. La banda más adecuada para recibir el viento es lade babor, ya que la fuerza lateral de la hélice tiende a orzar y por ello evitar que el buquese atraviese a la mar. No obstante, podrá recibirse por estribor si con ello se provoca unabatimiento que conduzca al buque a zonas con menor tiempo.

. Otro procedimiento de capa es recibir el viento y mar a popa del través, lo que provocaun fuerte abatimiento, por ello solo admisible si se dispone de espacio suficiente para correrel temporal. Los pantocazos se reducen pero aumenta el balance, lo que obliga a disponer


de un gobierno suficiente para controlar las violentas guiñadas y prevenir el alcance de laola por popa, con peligro evidente para las hélices y el timón.

. Otra alternativa de pasar el mal tiempo es recibiéndolo por el través, procedimiento válidocuando el sincronismo puede controlarse por máquina, siendo desfavorable el granabatimiento que se produce, si bien puede ser menor que recibido con el viento por las 4/4.El balance será muy duro y casi nulo el longitudinal de cabeceo. Los buques que se hanquedado al garete, y en esas condiciones, adoptan una posición resultante con la fuerzasdel viento y la acción de la olas, en equilibrio con los aspectos relacionados con el asientoy el calado, sin sufrir grandes daños, a pesar de la virulencia soportada, como puede serel paso de un ciclón tropical.

. La maniobra de giro en mares gruesas debe hacerse en el momento adecuado. Si lasituación inicial es proa a la mar y se pretende caer al rumbo opuesto para correr eltemporal, el punto más delicado es tener la mar de través, no solo por la acción de las olas,sino para poder continuar la caída iniciada. Ya que las olas de mar gruesa van seguidas deotras de menor altura, para iniciar la caída es necesario esperar esos momentos de calmarelativa, o por lo menos que se llegue a la posición de mar atravesada en dicho momento.En la primera fase de la evolución no debe llevarse excesiva arrancada dado el riesgo defuertes pantocazos y cabezadas; sin embargo, una vez iniciada, debe completarse a lamayor rapidez. Lograda la caída y el rumbo opuesto, debe navegarse a la velocidadreducida que evite los peligrosos golpes sobre el timón.

. Para grandes buques se han previsto procedimientos de cálculo (cuantificación de lasfuerzas para el amarre) para determinar las fuerzas generadas por las olas cuando el buquese encuentra estático respecto al fondo, que por la misma razón pueden hacerseextensibles a la situación de buque fondeado para conocer las tensiones sobre el equipode fondeo.

Maniobra de fondeo 147147

8 Maniobra de fondeo8 Maniobra de fondeo

8.1 Maniobra de fondeo: definición8.1 Maniobra de fondeo: definición

La maniobra de fondeo está asociada a la intencionalidad de lograr la inmovilidad relativadel buque respecto al fondo, si bien los distintos parámetros variables que intervienen,como son el largo de cadena filada, la naturaleza del fondo o la magnitud de las fuerzasaplicadas sobre el buque procedentes de los agentes externos, causan a menudositúaciones críticas e inestables.

Fondear es la maniobra por la que el buque, haciendo uso del equipo e instalación defondeo, puede mantenerse en una posición relativamente estática respecto al fondo sinnecesidad de utilizar los equipos de propulsión o de gobierno.

Como toda maniobra, la de fondeo requerirá una estrategia y una planificación previas, unaejecución de acciones de maniobra y un procedimiento de comprobación y vigilanciaposteriores que garanticen el menor riesgo y la mejor eficacia en el objetivo que sepretende alcanzar.

8.2 Equipos que intervienen en la maniobra de fondeo8.2 Equipos que intervienen en la maniobra de fondeo

Una relación mínima de equipos y elementos estructurales del buque que pueden serutilizados en la maniobra de fondeo estará compuesta por:28

. Anclas . Molinete

. Escobenes . Barbotén

. Gatera de la cadena . Tambor

. Caja de cadenas . Ferodos

. Malla . Collarín del escobén

. Estopores (guillotina, husillo) . Guardainfantes

. Mordazas . Cabrestante

. Tapa de la gatera . Freno hidráulico


. Cadenas . Caja de cadenas

. Luces y marcas de fondeo . Contrete

. Grillete de arganeo o de entalingadura . Grillea de arganeo

. Embrague y freno de barbotén

8.3 Planificación de la maniobra de fondeo8.3 Planificación de la maniobra de fondeo

En la estrategia seleccionada para la maniobra de fondeo se tendrán en cuenta todas y cadauna de las condiciones y circunstancias propias y externas que puedan influir en larealización de la maniobra . Para la maniobra de fondeo, se tendrán en cuenta las2

siguientes:

. el número de anclas que se requieren y orden de utilización (cuál es la primera aser fondeada).. de ser una, la del costado elegido, bien por el movimiento relativo esperado delbuque, por su estado de mantenimiento y conservación o el largo de cadenadisponible.. el rumbo y la velocidad en la maniobra de aproximación, al considerar la derivay abatimiento creados por los agentes externos, siempre en base a los efectos, alos obstáculos o puntos críticos de la maniobra.. determinación de las distancias de seguridad en relación con el entorno, y paracada fase de la maniobra.. personal de la tripulación necesario para la manipulación y necesidades delequipo.. períodos críticos y plan de guardia de fondeo, etc

La maniobra del equipo de fondeo debe ser realizada por un oficial competente yexperimentado que pueda asumir ciertas decisiones en cualquier circunstancia durante lamaniobra .3

Para ello, es recomendable que antes de iniciar la propia maniobra de fondeo el oficialparticipe y reciba directamente las indicaciones del capitán. En estas condiciones no existeimprovisación y la maniobra siempre será bien ejecutada.

El uso de los simuladores de maniobra ha puesto de manifiesto numerosas deficiencias ymalas prácticas en la ejecución segura de las maniobras, entre ellas la del fondeo .4

La principal desviación se concreta en la carencia de una transmisión y evaluación desupuestos, previa al inicio de la maniobra, del capitán con el oficial responsable que asisteen el castillo de proa al equipo de fondeo. Es decir, en una gran mayoría, el oficialresponsable asignado a proa acude a la maniobra sin pasar por el puente, recibir


instrucciones directas del capitán, analizar la zona prevista de fondeo, conocer la naturalezadel fondo, el espacio disponible entre otros buques u obstáculos, el largo de cadena aquedar, el procedimiento de fondeo que se utilizará y los sistemas alternativos decomunicación en caso de fallos o averías en dicho sistema. En estas circunstancias, eloficial queda a expensas de las órdenes exclusivas que recibe del puente sin disponer demayores datos que le puedan servir de ayuda en caso de quedarse incomunicado o de malinterpretarlas debido al elevado ruido de funcionamiento del equipo u otras causas.

Cuando esto sucede, el capitán espera la mejor respuesta del oficial con acciones ajustadasa las necesidades del momento, que finalmente no siempre resultan ser las más adecuadas,al realizarlas sin el soporte del conocimiento de las numerosas variables que deberíanintegrarse en la decisión adoptada.

Este tipo de sitúaciones obliga a que el oficial responsable de la maniobra de proa esté alcorriente del procedimiento de maniobra que se utilizará para fondear, naturaleza de lasórdenes que recibirá en función del método seguido, intercambio de pareceres y criteriosante las sitúaciones críticas previsibles, conocimiento de las particularidades de la zona demaniobra, sistemas de comunicación a utilizar durante la maniobra, personal disponible paraejecutarla, maniobras alternativas que podrán ser utilizadas para los casos especiales eincluso las de emergencia que pudieran precisarse.

8.4 Aplicaciones del fondeo en distintas sitúaciones y circunstancias8.4 Aplicaciones del fondeo en distintas sitúaciones y circunstancias

El equipo de fondeo tiene una gran aplicación a buen número de sitúaciones de maniobra,unas consideradas clásicas y otras muy especiales, pero todas ellas con el denominadorcomún de proporcionar inestimable ayuda para la culminación de aquella, que de otro modosería imposible de llevar a cabo.

Las aplicaciones se incluirán en dos grupos según su propósito:

Grupo A) CON MÁQUINA. 1. Para aumentarPara aumentar el giro el giro, apoyándose en el fondo mediante el ancla del costado degiro y timón a la misma banda. Debe hacerse con poca arrancada y siempre quese confíe en la capacidad y eficacia del freno del molinete, así como el estadogeneral de todo el equipo de fondeo. Para garantizar la maniobra, también se tendráen cuenta la naturaleza y bondad del tenedero, en relación al tipo de ancla y sucapacidad de retención, unas veces para mantener su acción y otras para quepueda garrear sin faltar. 2. Ayuda eAyuda en las maniobras de atraquen las maniobras de atraque, con 1 o 2 anclas fondeadas, con antelacióny a distancia de la línea de atraque. La maniobra es complementada por accionesde máquina y timón, en base a principios dados en el caso anterior, si bien para

PF

a b


Fig. 8.1 Control de la proa

Fig. 8.2 Control de interacciones

esta maniobra se pretende que el ancla fondeada no garree en ningún momento,pues, de hacerlo, el barrido de la proa podría alcanzar la línea de atraque. Factoresa tener en cuenta son el punto donde dar fondo, la arrancada y el largo de cadenaa fondear en función de la sonda disponible y la distancia a la línea de atraque.3. Control de la proaControl de la proa, en circunstancias varias, como son: 3.1 Mantenerse proa al mal tiempoMantenerse proa al mal tiempo, teniendo las dos fondeadas y con

máquina avante suficiente para mantener la posición sobre ellas (Fig. 8.1).

3.2 RompRomper los efectos de interaccióner los efectos de interacción con las márgenes del canal,32

mediante la retención que resulta del garreo del ancla fondeada en la bandaen que se crean las fuerzas (Fig. 8.2).


Fig. 8.3 Otros usos

3.3 Con máquina atrásCon máquina atrás, en cuyo caso, el ancla garreando actúa ensustitución de un remolcador, manteniendo una determinada proa, que sepodrá cambiar a voluntad.

Grupo B) SIN MÁQUINA

4. MaMantenimiento de la posición relativa respecto al fondontenimiento de la posición relativa respecto al fondo conseguida por una omas anclas, lo que constituye el uso y objetivo mas frecuente del equipo. Otrasaprovechadas para mantener el buque costado a la margen en espera de mejora dela situación (Fig. 8.3).33

5. Uso en emerUso en emergenciasgencias, especialmente cuando el buque, carente de propulsión y/ode gobierno por avería u otra causa, se encuentra sometido a una deriva que leempuja o aproxima peligrosamente a la costa . Es por tanto una maniobra apurada34

para evitar el accidente de varada.

Es evidente que las aplicaciones del equipo de fondeo son siempre beneficiosas, aunquelamentablemente no siempre son utilizadas en el momento y circunstancias adecuadas,como así lo demuestran los numerosos casos en que se empleó tardíamente o fue relegadaa un segundo término, cuando en realidad hubiera sido lo mas convenientemente.

8.5 Fuerzas que intervienen en la maniobra de fondeo8.5 Fuerzas que intervienen en la maniobra de fondeo

Las fuerzas son (Fig. 8.4):. La fuerza (F) resultante de todas aquellas ejercidas por los agentes externos, porla cual el buque hará cabeza sobre el ancla. Los agentes externos de posibleinclusión son los debidos al viento, corriente, los provocados por el oleaje del

A C

T

T

F E

P

-P

T

T '"

"'

90-$

$

F'

$


Fig. 8.4 Descripción de fuerzas

viento actual o anterior y los de carácter extraordinario creados por los hielos a laderiva en su roce con el casco.. La fuerza (T') de resistencia sobre el fondo, opuesta al deslizamiento (garreo), queofrece el ancla y la cadena en su conjunto.. El peso de la cadena (P) que no descansa en el fondo, desde ese mismo eslabónhasta el que está sitúado en el primer punto de contacto en el escobén. . La fuerza (T) como resultado de la descomposición de la fuerza (F), sobre latangente de la cadena en el escobén y la vertical, que es justamente la tensión quese ejerce sobre el eslabón que descansa en él.

Dicho punto se considera el más crítico, por ser el que recibe toda la agresión del roce ysolicitudes de dirección variable, si bien, realmente, el lugar donde la cadena ejerce todoel esfuerzo es en los engranajes del barbotén, mordaza o estopor, según la fase demaniobra.

Los ángulos considerados son los formados por las tangentes a la cadena con la horizontal,uno en el arganeo del ancla descansando en el fondo (") y el otro en el escobén (ß).

Una vez el buque ha filado la longitud de cadena que previamente ha sido evaluada comonecesario para mantener la posición de fondeado, va siendo solicitado por los efectos delos agentes externos, estirando la cadena sobre el fondo hasta hacer cabeza sobre el anclafondeada. Si se ha logrado esta situación de forma brusca y rápida, como en el caso de queel buque mantuviera una arrancada atrás, la tensión sobre el escobén y sobre el fondo se

T )

sen(90&$)'

Tsen(90%")

'P

sen($&")

T )

(cos$)'

T(cos")

'P

sen($&")

T)' T(cos$cos"

F ' T(cos$

T ) 'F

cos"


(47)(47)

(48)(48)

(49)(49)

(50)(50)

(51)(51)

hacen superiores a las normales y el buque tiende, por la acción de reacción, a volver haciaproa, hasta que repetidos estos movimientos, finalmente adquiere una posición en quetodas las fuerzas mencionadas se encuentran en equilibrio. En dichas circunstancias puededecirse que es la más estática de las posibilidades longitudinales respecto al fondo, si bien,todavía pueden permanecer otros movimientos, como es el de borneo que no modifica lacuantificación de las fuerzas, y el de arfada causado por la presencia de olas que volveríana introducir un elemento perturbador en el equilibrio longitudinal alcanzado.

8.6 Procedimientos para la cuantificación de las fuerzas8.6 Procedimientos para la cuantificación de las fuerzas

Existen diversos métodos teóricos para la cuantificación de las fuerzas, siendo tres los quemejor determinan la condición de seguridad para mantener la situación de fondeo.

MÉTMÉTODOODO A: A: Procede del planteamiento clásico, que relaciona las tres fuerzasfundamentales (T, T' y F) y los dos ángulos básicos (",ß). Con el método sepretende garantizar, por la sola consideración de las fuerzas, que el ancla nogarreará mientras T'=F, condición de eficacia si se mantiene el valor del ángulo "= 0E.Demostración:

o lo que es lo mismo:

de donde:

y al ser:

sustituyendo:

De la última ecuación se deduce que la tensión sobre el ancla será mínima e igual a lafuerza F, cuando el denominador sea igual a 1 (valor máximo), sucediendo solo cuando elvalor de " es 0E; siendo máxima cuando " es 90E.

y ' a · cosh xa

y 'a2

(exa % e

&xa)

y

a

hl

C

E F

T

$

T ' y

x

Pu100m' 2,15(i2 , Puagua

'78

Pu


(52)(52)

Fig. 8.5 Curva catenaria de la cadena

(53)(53)

Si el ángulo " adquiere valor, la fuerza T' aumenta junto con la posibilidad de garrear,creándose una situación de riesgo al no existir un punto estático respecto al fondo.

Para lograr valores de T' que no superen en mucho el valor de la fuerza F sobre el escobén,el ángulo " debe ser lo mas pequeño posible, lo que en términos de maniobra significa lanecesidad de filar suficiente cadena, para que parte de ella descanse en el fondo, aunconsiderando incrementos de la fuerza F en condiciones metereológicas cambiantes, o lasque puedan resultar a causa del propio buque por alteración de sus calados iniciales(variación del desplazamiento por operaciones de lastre, carga, modificación del asiento,etc. y la consiguiente modificación de los efectos de los agentes externos presentes sobreel buque).

MÉTODOMÉTODO B:B: Este método se basa en el cálculo analítico que proporciona laaplicación física, al considerar que el comportamiento de la cadena y su perfil unavez fondeada, se aproxima en teoría, como constituyente de una cuerda catenaria,al que puede aplicársele su ecuación. Este procedimiento facilita la cuantificaciónde las fuerzas por cuanto, al partir de un planteamiento físico, permite suadaptación a los parámetros que en todo momento posee el buque, simplificandosu cálculo (Fig. 8.5).

Referida a un sistema cartesiano, se determina por:

En la que las ordenadas escalares (y,a) de la curva catenaria son las resultantes de dividirlas tensiones T y T' por el peso unitario de la cadena (P ), que a su vez se obtiene de lau

ecuación:

T ' P.y ' P(a%h) ' P l 2 % a 2 ' P l 2%( l 2&h 2

2h)2

T 'P2h

(l 2%h 2)

T )'P(a' P2h

(l 2&h 2)

cos$' l 2&h 2

l 2%h 2

f ' l(coth$ f ) 'l

sin$


(54)(54)

(55)(55)

(56)(56)

(57)(57)

(58)(58)

siendo "d" el diámetro de la cadena en cm.

Con este planteamiento, se obtiene:

y por tanto:

del mismo modo, se obtiene:

y finalmente:

Las variables que forman parte de las ecuaciones son siempre conocidas a bordo y, portanto, disponibles en el momento del cálculo, siendo las nuevas variables que ahoraaparecen:

l..... longitud de la cadena filada, contada desde el escobén al grillete de arganeo,h..... altura desde el punto de contacto de la cadena en el escobén hasta el fondo marino.

A diferencia del método anterior, en éste no se tiene en cuenta el valor del ángulo " alestar integrado en la propia determinación de la catenaria por sus ordenadas escalares,considerándose solo la cuantificación de las fuerzas por su configuración física.

Otro procedimiento de cálculo que tiene en consideración el valor del ángulo ß, es el queutiliza factores (f) y (f') que, multiplicados por el peso unitario de la cadena en el agua,proporciona los valores de las fuerzas (T') y (T) respectivamente.

Tales factores son obtenidos por las ecuaciones:

CE ' h/2((x % y)

sinß ' EM/CE


(59)(59)

(60)(60)

Este procedimiento de cálculo permite diseñar una tabla donde se encuentren los resultadospara cada situación de valor del ángulo ß y longitud de cadena. (tabla 1)

Tabla 1Tabla 1. . Valores según sonda y valor de beta.

SONDA ß=15E ß=20E ß=30E ß=40E ß=50E ß=60E(m)

l f f f f f f f' l f ' l f ' l f ' l f ' l f

10 76 283 294 57 156 166 38 65 75 28 33 43 22 18 28 18 10 20

20 152 567 587 114 312 332 75 130 150 55 66 86 43 36 56 36 20 40

30 228 850 881 171 468 498 112 194 224 83 99 128 65 54 84 54 30 60

40 227 624 663 150 259 299 110 131 171 86 72 112 72 40 80

50 187 324 374 138 164 214 107 90 140 90 49 100

60 224 388 448 165 197 256 129 108 168 108 59 120

70 193 229 299 150 126 196 126 69 140

Un procedimiento práctico para conocer el valor aproximado del ángulo ß, a efectos de suutilización en la cuantificación, siempre que no se dispongan de otros medios más técnicos,consiste en efectuar los siguientes pasos (Fig. 8.6):

1º.- Conocer la longitud del segmento de cadena CE, obtenido por la fórmula,

en la que:nn es el nº de eslabones contados visibles fuera del agua,xx es la longitud de 1 eslabón,yy es la separación entre 2 eslabones en un mismo plano (Fig. 8.7).

2º.- Determinar el valor de EM por la distancia comprendida desde el primer punto decontacto de la cadena en el escobén, hasta la flotación.

3º.- Aplicar:

C

E

M


Fig. 8.6 Cálculo de ß

Fig. 8.7 Sección cadena

MÉTODO C:MÉTODO C: Está basado, por una parte, en la influencia que las características del buque(formas : desplazamiento), obra viva (calado : efecto de la corriente) y obra muerta(superestructuras : efecto del viento) tienen sobre el escantillonado del equipamiento delbuque , relacionadas mediante el llamado numeral de equipo (EN), y por otra, el cálculo8

más exacto del valor de la fuerza (F) que hoy es posible obtener, como resultante de lasuma de todas las influencias de los agentes externos sobre el buque.

Son varios los procedimientos de cálculo de EN, si bien por el tipo de buque y en cadacaso, se podrán aplicar los siguientes:

EN ' D23 % 2MH %

A10

EN ' 1,1 (E ( M ( C)23

EN ' E (M % P)

f(vto) ' k 0,12487600

(V 2(S

f(vto) ' (Scasco sobre Cv% Sestructuras)(Pvto(sin1

f(cte) ' K ) 104,47600

(I 2c (Calado(Epp

f(cte) '5,705(Ssumergida(I 2(sin"

1,273 % sin"


(61)(61)

(62)(62)

(63)(63)

(64)(64)

(65)(65)

(66)(66)

(67)(67)

a) Para buques de gran tamaño:

siendo,D........ desplazamiento del buque en el calado veranoM........ la manga máxima del buqueH........ altura del francobordo (m), más la suma de las alturas en el centro de cada grupo de casetas que tengan un ancho superior a M/4.A........ Superficie en m sobre el calado de verano2

b) Para buques de tamaño medio:

siendo,E....... la eslora, M....... la manga, C....... el calado, referidas todas ellas al calado de verano.

c) Para buques de muy pequeño porte, se llegó a utilizar:

Para la cuantificación de la fuerza (F), se puede utilizar el procedimiento de cálculo utilizadoen el capítulo dedicado al amarre, la correspondiente al efecto del viento es:

u otro procedimiento:

mientras que el efecto de la corriente se calcula por:

o bien,

Los coeficientes K y K' se obtienen de las curvas y tablas mostradas para el procedimientode cálculo de amarras, para las distintas condiciones de carga.

PESOancla ' 3 EN AGARREancla ' K3 ( F

cadena ' K1 EN CARGAcadena ' K2(i2(44 & 0,08i

FUERZAmolinete ' K4(i2


(68)(68)

(69)(69)

(70)(70)

La suma de las fuerzas debidas al viento y a la corriente proporcionará la resultante (F). Deexistir oleaje se calcularía por los procedimientos descritos para los efectos de mar, y deestar presente la acción de los hielos, se considerarían fuerzas orientativas en adición.

Este método C permite el análisis comparado de las características reales que tiene elequipamiento de fondeo (anclas, cadena y molinete) con las fuerzas que deban soportar enun momento dado en función de la fuerza (F), que determine si podrán ser o no soportadaspor las respectivas cargas de rotura, pruebas de carga y agarres de estructuras del anclapor construcción y tipo.

Así, basados en los criterios de construcción naval, se tendrá:

Respecto al ancla,

Respecto a la cadena,

teniendo en cuenta que el coeficiente de seguridad aplicable a las cadenas es 2, esdecir,

CARGA ROTURA (CR) = CARGA TRABAJO (CT) * COEF. SEGURIDAD (CS)

Respecto al molinete,

El valor de los coeficientes empleados en las fórmulas son

Tabla 2Tabla 2. Coeficientes por calidad del acero

COEFICIENTE TIPO U TIPO U TIPO U TIPO U1 2 3 4

K 1,750 1,552 1,3751

K 0,7 1 1,4 22

K 1,75 1,83 1,92 23

K 4,25 4,754


8.7 Selección de criterios según los datos disponibles8.7 Selección de criterios según los datos disponibles

Es evidente que los métodos analizados en el apartado anterior tienen una ampliaaplicación, siempre y cuando se disponga de los parámetros para ello. Esta disponibilidadpuede no existir en un momento dado y para un buen número de buques, en especial,cuando el buque tiene unos cuantos años en su quilla; de ahí la necesidad de contar convarias alternativas de cálculo para llegar a cuantificar las tensiones en que puedeencontrarse el equipo de fondeo y las condiciones de seguridad del buque para dichamaniobra.

8.8 Influencia de la naturaleza del fondo con el tipo de equipamiento disponible8.8 Influencia de la naturaleza del fondo con el tipo de equipamiento disponible

La elección del fondeadero debe hacerse en virtud de las características de agarre del tipode ancla que equipe el buque, respecto a la naturaleza del fondo.

Se establecen distintas naturalezas del fondo según las materias allí depositadas; sinembargo una clasificación en tres categorías es suficiente para acotar el criterio deselección:

. Buen tenedero: los constituidos por fango duro, conchuela, arena fangosa y arenagruesa. Para este fondo, las anclas de tipo Hall asumen un agarre de cuatro vecessu peso, mientras que las AC-14 llegan hasta ocho veces el peso del ancla.. Un tenedero regular: los compuestos de arcilla, cascajo y arena fina. La eficaciade agarre de las anclas Hall es de tres veces su peso y para la AC-14 es de diez.. Un mal tenedero: el disponible básicamente por fango blando, piedra y coral. Laeficacia de retención de las anclas en dichos fondos, baja sensiblemente, siendode dos veces su peso en ambos tipos considerados.

No obstante, debe prestarse atención a las especificaciones de prueba que demuestre elfabricante del ancla a fin de asegurar la verdadera capacidad de agarre disponible.

Por otra parte, los fondos arcillosos, si bien retienen bien el ancla permitiendo que sus uñaspenetren en su lecho, una vez zarpada del fondo, retienen un gran contenido de arcillaprovocando sitúaciones anómalas en los casos en que debiera ser nuevamente utilizada,debido principalmente a la consolidación de dicha materia sobre la cruz, imposibilitando susvariaciones respecto a la caña del ancla en el ángulo de libertad según construcción (aprox.50E). Esta circunstancia provoca que, ante variaciones sustanciales de la proa del buquepor efecto de los agentes externos (borneo de 180E), la nueva solicitud del ancla no puedaagarrar en el fondo y el buque inicie una situación de garreo (Fig. 8.8).


Fig. 8.8 Aspecto crítico

Cuando se detecta o se sospecha dicha situación es preferible virar totalmente el ancla,reconocerla y limpiarla, despejándola de la presencia de arcilla y restos del fondo, de talmanera que, una vez en las condiciones idóneas, pueda ser fondeada con mayoresgarantías de éxito.

En cualquier circunstancia, cuando se levanta el fondeo, al venir el ancla a bordo porencima de la línea de flotación, el reconocimiento primero, y la limpieza posterior utilizandochorros de agua a presión, posibilitarán que, una vez estibada y durante su inmovilidadhasta su nueva utilización, se mantenga libre de apelmazamientos y lista para su uso encualquier momento. Este mismo cuidado debe tenerse durante la maniobra de levar, paraimpedir que los eslabones de la cadena lleven depósitos de material del fondo que, una vezen la caja de cadenas, causan una acumulación de lodos que luego será necesario eliminarcon baldeos. Por ello, el buque, durante la maniobra de virar, debe disponer en servicio laslíneas de baldeo a los escobenes, reduciendo el trabajo de la tripulación y aumentando lasbuenas condiciones de conservación del equipamiento.

8.98.9 Pérdidas de eficacia teórica de retención y sitúaciones críticas Pérdidas de eficacia teórica de retención y sitúaciones críticas generadas generadas

Si en el apartado anterior se hacía referencia a la pérdida de eficacia en la retención delancla al disminuir el juego de la cruz del ancla por depósitos de materia, ahora se analizarála pérdida de agarre cuando el ángulo " adquiere un valor distinto de cero.


Fig. 8.9 Pérdida de retención

Fig. 8.10 Agarre AC-14/"

Fundamentalmente, la base teórica se sustenta en la descomposición de la fuerza T'T' enotras dos, una en la vertical y otra en la dirección de las uñas, correspondiente ángulo 1de inclinación de la uñas con la caña del ancla (Fig. 8.9).

Como puede observarse, la capacidad de retención disminuye al aumentar el ángulo queforma la cadena con el fondo (ángulo "). Con ángulos de 5E, la pérdida es del 25%,mientras que alcanzando los 15E, la pérdida de agarre llega al 50%, si bien dichasvariaciones también dependen del tipo de ancla considerado, siendo para el modelo deancla AC-14 la que se indica en la figura 8.10.

8.10 Garreo voluntario8.10 Garreo voluntario

El aguante o retención del ancla es de unas 4 veces su peso, admitiéndose las pérdidasporcentuales de eficacia en función del ángulo " vistas anteriormente. Esta situación hacegarrear el ancla sobre el fondo cuando las fuerzas externas lo superan, si bien establecenuna tensión constante sobre la cadena. Esta retención mueve lentamente el PG hacia Pp.,


Fig. 8.11 Grados de libertad

mientras que antes se encontraba en el mismo escobén. Si esta situación es indeseada parael mantenimiento seguro del fondeo, en otras ocasiones se utiliza tal comportamiento conpropósitos bien definidos, como puede ser el mantenimiento de la proa sobre un arco decuadrante determinado, mientras el buque da atrás con su máquina o se deja llevar por suarrancada en la misma dirección. Para garantizar el garreo del ancla, el largo de cadena afilar será aquel que no permita a las uñas del ancla penetrar en el fondo, consiguiéndosecuando el ángulo " se mayor que el ángulo 1 de inclinación de las uñas respecto a la cañadel ancla, condición que se logra, normalmente, con largos de cadena de 1,5 veces ladistancia del escobén al fondo.

8.11 Comportamiento del buque fondeado8.11 Comportamiento del buque fondeado

El buque, fondeado con una sola de las anclas, se encuentra en equilibrio dinámico con suinercia y la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él. En el equilibrio estático, elancla debe ser capaz de resistir la fuerza (F=T'), la amura aguantar el peso de la catenariay la cadena, bien por su largo o por su peso, mantener la caña del ancla en un ángulo conla horizontal no superior a 8E.

El sistema, en su conjunto, debe ser elástico para absorber los movimientos a que se verásujeto, sin que se transmitan negativamente al ancla.

El movimiento de un buque al ancla está basado en oscilaciones de 6 grados de libertad,si bien quedan reducidos a 3, al no considerar el balance y agrupar los otros 5 en,movimiento vertical de la proa, movimiento de giro o borneo y el longitudinal de proa apopa y viceversa (Fig. 8.11).

El movimiento del buque está limitado (Fig. 8.11):

3

3'

3'' 11' 1''

2

2''

2'


Fig. 8.12 Areas de borneo

a) con la verticcon la vertical o arfadaal o arfada, al valor máximo de la altura de las olas, que si bien no afectala capacidad de agarre del ancla, siempre que el ángulo del arganeo con el fondo (") nosupere los 8E, si afecta a la tensión de la cadena en el escobén.

b) ccon la longitudinalon la longitudinal, modificará la longitud de cadena en contacto con el fondo y portanto el ángulo de la caña del ancla con el plano horizontal, mientras que quedará limitadoal equilibrio entre las fuerzas aplicadas sobre el buque procedentes de los agentes externosexistentes y la posición del centro de resistencia lateral (CRL).

c) con la horizontal o de borneocon la horizontal o de borneo, la zona de barrido de la eslora del buque fondeado es unvolumen desarrollado por la superficie de una corona elíptica de radios correspondientesa la máxima y mínima longitud y el movimiento vertical debido al oleaje, cuya influenciaestá determinada por un factor (k) relacionado por la altura de agua disponible (h), y portanto de la relación cadena/sonda, y el período de la ola (T ), por lo que, cuando el buque2

está fondeado en aguas profundas, a partir de h>2,5T el valor del factor es k=1 y la2

elipse se convierte en un círculo. Mientras, en aguas someras para h=16 m y T=20 sec.,el valor de k=3, con lo cual, el movimiento del buque hacia popa, siguiendo el orbital delas moléculas de agua generada por la ola, también sería de 3 veces la altura de la ola.

Con vientos entablados, el borneo tiene una elasticidad limitada a un sector de arco nosuperior de 60E de la dirección del viento, incrementando el período de oscilación con ellargo de cadena (relación l/h) y decreciendo con el aumento de la intensidad del viento.

8.12 Determinación del área de fondeo8.12 Determinación del área de fondeo

La planificación previa de la maniobra de fondeo y la elección del fondeadero sonrelativamente sencillas cuando no existen limitaciones ni obstáculos en la zona seleccionadapara fondear, ya que se elige la más apropiada en base al rumbo de aproximación y las


condiciones metereológicas existentes. Sin embargo, la determinación del lugar parafondear se complica cuando el fondeadero está ocupado por una elevada densidad de otrosbuques en la misma condición, circunstancia habitual en fondeaderos pertenecientes apuertos de alta congestión o, incluso, cuando el espacio disponible esté muy cerca de lacosta o veriles de sonda escasos.

En estos casos, debe evaluarse con cierta precisión el lugar exacto donde fondear, aefectos de fijar las distancias de seguridad remanentes con los otros buques y losmovimientos de borneo aleatorios de todos, incluido el del buque propio.

Estas circunstancias representan, por una parte, la toma de decisiones que debenadoptarse a medida que el buque se aproxima a la zona que considera aceptable parafondear, y por otra la evaluación correcta cuando se ha fondeado en ella, de forma quepueda enmendarse la posición si las distancias de seguridad fueran insuficientes.

Para ello se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones:

. Para los casos de proximidad a la costa y/o veriles insuficientesproximidad a la costa y/o veriles insuficientes, siemprecontando con una eficaz vigilancia de fondeo, el conocimiento de los límites de lacosta que representan el riesgo de varada y las características de la máquina delbuque para prepararse a evolucionar y obtener la respuesta esperada, la distanciade seguridad será la resultante de aplicar

d = V . tmín seg. deriva respuesta

en la que necesariamente deberá conocerse, previamente, el comportamiento delbuque a la deriva para las condiciones de tiempo consideradas, determinada por losdiagramas de maniobra.

. Para zonas de elevada congestión y obstáculoselevada congestión y obstáculos, la distancia de seguridad (d) deun buque a otro será determinada por, d = (k + 1) . E, en la que EE es la dimen-sión de la eslora del buque y kk es un coeficiente cuyo valor depende de variosfactores, entre ellos, la intensidad de la marejada que penetre en la rada o zona defondeo, la sonda al considerar los efectos multiplicadores de las fuerzas sobre elbuque (efecto aguas someras) y la cantidad de cadena a filar para prevenir elgarreo, la naturaleza del fondo y bondad del tenedero. Como puede observarse, elvalor del coeficiente kk es de valoración subjetiva que el buque debe tener conantelación a la maniobra pues, de no ser así, pueden crearse sitúaciones de peligropor abordaje, que más tarde serían dificilmente justicables ante el juez queinstruyera el caso.

Así las cosas, el fondeadero debe dividirse en triángulos equiláteros o retículas, de lado DD,cuyas áreas son (Fig. 8.13):

Vto

S ' h6(n&1)D 32

% 2[c % (k % 1)E]>


Fig. 8.13 Distribución del fondeadero

(71)(71)

ocupación por cada 3 buques, que tuvieran fondeadas sus anclas en los vértices deltriángulo, fuera obtenida por el siguiente procedimiento:

en la que nn es el número de buques hh es la altura de agua disponible cc es la longitud de cadena filada EE la eslora del buque.

8.13 Procedimiento de cálculo analítico para asegurar la situación de fondeado8.13 Procedimiento de cálculo analítico para asegurar la situación de fondeado

Si la tensión máxima de la cadena es su carga de trabajo (CT), existirá un ángulo ß límite,en la que ambas tensiones se igualarán. A partir de ese momento, si ßß aumenta, la tensiónTT disminuirá, en cuyo caso la cadena no faltará por el escobén; sin embargo, el ancla podrágarrear hasta que ßß alcance un valor ß'ß' en que T'T' tenga un valor igual a la capacidad deagarre. Mientras que, si a partir de ß'ß' el ángulo ßß aumenta, la capacidad de agarre superarála tensión horizontal ejercida y el buque no garreará. Por tanto los valores del ángulo ßßestán estrechamente relacionados con valores máximos y mínimos de la longitud de cadenalibre.

Si aumenta la intensidad y efectos de los agentes externos (viento, corriente, olas) sobreel buque, disminuye la flecha de la catenaria hasta formar una nueva, levantando cadenadel fondo y aumentando TT en el escobén, valor que debe ser siempre inferior al de su cargade trabajo (CT), lo que limita el número máximo de cadena a filar, y por otro lado, si elequilibrio requiere filar mas cadena que la empleada, la tensión T'T' tendrá una componentevertical que representará un riesgo de garreo.

lmax '

2 T(2hPu

& h 2 y coth ß2

'lmax

h

lmin '

2T )(2h

Pu

% h 2 y coth ß )

2'

lmin

h


(72)(72)

(73)(73)

Intencionadamente se incluyen los efectos de las olas sobre el buque, ya que tal influenciarepresenta una acción sobre el buque igual a la suma de las generadas por el viento ycorriente conjuntamente (ver el capítulo 12, correspondiente al amarre).

Despejando ll de la fórmula (55) y ll de la fórmula (56), ambas de este capítulo, semáxmáx mínmín

obtendrán los valores límites deseados que mantendrán la posición segura de fondeo, sinque el buque pueda garrear ni romper por el escobén.

Tales fórmulas quedan con la siguiente presentación:

Este planteamiento de cálculo permite tabular las longitudes máximas y mínimas de cadenay valores del ángulo ß para distintas sondas y naturaleza del fondo, todo ello en funciónde las características de agarre por modelo de ancla y para distintos desplazamientos, sibien para un buque dado solo le interesarán los suyos, lo que hace más fácil su confección.Finalmente, el diagrama de decisión para una situación dada de fondeo quedaríarepresentado, en la figura 8.14.

8.14 Relación sonda-calado y cadena a filar8.14 Relación sonda-calado y cadena a filar

Ya analizado en otro apartado anterior el criterio del largo de cadena a filar (criterio de lalongitud máxima y mínima), la práctica normal de la maniobra de fondeo, se ha realizadodurante muchos años bajo el criterio de 3 a 4 veces el fondo (sonda), sin embargo, estecriterio práctico puede generar errores graves, sino se actúaliza con las importantesinnovaciones que han sufrido los buques y la naturaleza de los materiales en uso hoy endía.

En primer lugar, se debe considerar el factor contribuyente que representa el peso de lacadena para el mantenimiento de la posición segura de fondeo, al intervenir en el equilibriode las fuerzas implicadas. Antaño, los materiales metalúrgicos estaban constituidos poraceros normales de mayor peso que los actúales de aceros especiales, mucho más ligerosy resistentes; de ahí que se haya perdido gran parte de la eficacia que era proporcionadapor el peso unitario de la cadena que, en todo caso, actúalmente deberá ser compensadopor un mayor largo de cadena filada. Gráficamente puede evaluarse dicha variación


Fig. 8.14 Diagrama para la decisión de fondeo

Fig. 8.15 Grilletes a fondear

analizando la gráfica de la figura 8.15, en la que para una misma sonda se requiere unnúmero superior de grilletes a fondear.

La curva de valor nn corresponde a cadenas de aceros normales, mientras que la curva n'n'lo es para aceros especiales.Si la retención del ancla depende del tipo y modelo, la cadena sólo lo es en una proporciónde 3/4 de su peso, lo que significa una menor capacidad para las nuevas aleaciones, y porello no siempre el filar más cadena será la maniobra adecuada, al ser el ancla la quefinalmente deba proporcionar el efecto esperado, dejando que la cadena por su mayorresistencia estructural actúe como amortiguador del movimiento del buque ante lossocollazos y estrechonazos.


No obstante lo dicho en este apartado, la relación sonda/calado va a tener una especialsignificancia cuando se aborde bajo los criterios de las aguas someras de existir corriente,ya que el factor bloqueo incrementará la fuerza FF sobre el buque y, por tanto, las tensionessobre el ancla y sobre la cadena. Puede adelantarse que, de darse dichas circunstancias,a menor relación sonda/calado, deberá filarse más cadena. (ver capít. Aguas Restringidas).

8.15 Maniobra para fondear8.15 Maniobra para fondear

Definido el plan de fonplan de fondeodeo y conocidas las variables que intervendrán durante la maniobra,se debe determinar la realización efectiva de la maniobra en sus distintas fases, desde suinicio hasta dar el listo de máquinas.

Fase de aproximaciónBásicamente, como en toda maniobra, se considerará el control del rumbo, de la velocidady las distancias de seguridad, tanto a otros buques que ya ocupen la zona del fondeadero,como a los accidentes geográficos, siempre en base a los conocimientos de maniobrabilidadobtenidos por los diagramas de maniobra y la respuesta del buque a las órdenes demáquina y timón.

RumboRumbo y v y velocidad de aproximaciónelocidad de aproximación. Se procederá al fondeadero a la velocidadmínima de gobierno, tal que pueda controlarse por propulsión y efecto del timón,el acceso al punto elegido para dar fondo. Para ello, también se tendrá en cuentala distancia de parada requerida, ya que el objetivo es llegar al punto designado,parado y prácticamente sin arrancada. De existir arrancada, deberá anularsecompletamente antes de dar fondodar fondo pues, en caso contrario, además de lastensiones propias se sumaría la necesaria para detener la inercia del buque,circunstancia que podría ser imposible de lograr sin poner en peligro el equipo defondeo en cualquiera de sus partes.

Respecto al rumbo de aproximación, siempre es preferible tener los agentesexternos por la proa, orientación que reduce los efectos sobre el buque y los hacemás fácilmente controlables. De existir más de un agente externo y si fueran dedirección e intensidad distintas, el mejor rumbo de aproximación coincide con elopuesto a la resultante de ambos. Cuando no se conocen los parámetros deaquellos, sirve para la toma de decisiones observar la proa que hacen otros buquesque ya se encuentren fondeados, si bien esta apreciación es sólo orientativa, yaque dependerá de las superficies que tengan expuestas cada uno de los buques acada elemento (obra viva a la corriente, obra muerta y superestructuras al viento),y en todos ellos, la configuración de las proas (cilíndricas, convencionales, debulbo).


Fase de preparación

PreparaciónPreparación de la maniobra de la maniobra. Si el tiempo lo permite, es decir, sin que el castillo deproa esté barrido por embarques de mar que pongan en precario la seguridad delos tripulantes que asistan a la maniobra, y a menos que concurra una situación deemergencia, la preparación del equipo de fondeo se hace con antelación, a fin dellegar al lugar donde se vaya a dar fondo, completamente preparado y listo parahacerlo.

En primer lugar se llama a los tripulantes que deban ejecutar la maniobra con losequipos, fundamentalmente, contramaestre y uno o dos tripulantes de cubierta(mozo o marinero) según las necesidades de operación y manipulación. De noche,estarán equipados con linternas de haz dirigido para alumbrarse en la oscuridad delcastillo de proa, a la vez que no perturban la visibilidad y vigilancia a los sitúadosen el puente.

En términos medios, preparar para fondear consiste en:

1. Pedir al departamento de máquinas o poner en servicio, la energía (vapor,electricidad, motores hidráulicos) que deba operar los elementos de potencia(molinete, cabrestante, maquinilla).2. Abrir los pañoles que contengan los equipos menudos para la maniobra, marcade fondeo y farol todo horizonte, lubricantes para los mecanismos, orinques. Si seutiliza sistema de megafonía, se instalan los equipos y tanto si son fijos comoportátiles (walky-talkies) se comprueba su funcionamiento con el puente.3. Se colocará la campana de proa o destrincará el badajo, se pondrá enfuncionamiento el molinete o cabrestante rodando a velocidades crecientes, efec-tuando las purgas necesarias (vapor) y engrasando los puntos dispuestos a tal fin,se abrirán los estopores y las tapas de las gateras a la caja de cadenas, secomprobará la eficacia del freno sobre los barbotenes, se zafarán las bozas ydestrincarán las anclas.4. A poder ser, cuando el buque se encuentre abrigado y al socaire de loselementos, libre de bandazos, pantocazos y cabezadas, o a la orden dada desde elpuente, se preparará el ancla que ha sido seleccionada para la maniobra. Para ello,se engrana el barbotén y se desvira lentamente unos eslabones a fin de comprobarque el ancla se despega de su estiba. Con ello, se ha conseguido verificar todo elfuncionamiento del equipo, restando solo preparar la maniobra según el procedi-miento de fondeo elegido.

Fase de dar fondo

Procedimientos para dar fondoProcedimientos para dar fondo


Si bien alguno de los métodos han sido forzados por las especiales característicasde los buques de gran tamaño, todos pueden ser utilizados en cualquier circunstan-cia y tipo de buque, ya que están basados en principios de máxima seguridad yeficacia, sin poner en peligro la integridad estructural del equipamiento y de laspersonas con ellos relacionados. En el mismo momento en que se dé fondo, debenmostrarse la marca de fondeo de día (según Regla 30 y Anexo I, apartado 6 delReglamento Internacional para prevenir Abordajes en la mar, bola negra de diámetrono inferior a 0,6 m., o de noche las luces blancas todo horizonte en proa y popa,según su eslora).

AA. Fondeaderos de poca sondaFondeaderos de poca sondaSe debe desvirar cadena hasta que el ancla queda a la pendura y medio grillete pordebajo de la línea de quilla, de tal forma que, en ninguna circunstancia, elmovimiento del buque o el arrastre del ancla, ésta impactará contra el casco.Después, hay que dejar la cadena sobre el freno y desengranar, dar fondoaguantando, en lo posible, la velocidad de salida con el freno. Cuando se ha filadoun largo de cadena inferior en uno o dos grilletes al teórico que le corresponda porla sonda, se aguanta sobre freno y se aguarda hasta que el buque haga cabez haga cabezaasobre el anclasobre el ancla, es decir que, solicitado por los efectos de los agentes externos hayaestirado la cadena sobre el fondo y forme una catenaria de trabajo, lo que viene asignificar, que la cadena deje de trabajar a pique (vertical) y tienda a llamar de largo(ligeramente). Si mantiene esta forma de trabajar sin que se observen variacionesde tensión que indiquen garreo, puede filarse por tramos el largo de cadena hastallegar al deseado.

Presenta las desventajas de que al filar a gran velocidad el freno no controlasuficientemente la salida de la cadena y esta se amontona sobre el ancla, perdiendoeficacia de retención y, en el peor de los casos, si el freno no logra ralentizar lavelocidad de salida, la cadena puede filarse por ojo.

BB. Fondear en grandes sondasFondear en grandes sondasEl dar fondo se efectúa desvirando siempre sobre molinete, por lo que el buquedebe permanecer parado respecto al fondo, pues existe una fase, cuando el anclabesa el fondo hasta que dispone de cadena depositada en el fondo, en quecualquier tensión sobre el sistema no tiene posibilidades de absorber las tensionesaplicadas, por lo que el sobreesfuerzo (molinete, escobén) puede ser superior a lacarga de rotura (CR) y faltar por el elemento más débil. Se desvira sobre molinetehasta llegar al grillete deseado.

C. Procedimiento para buques pequeños y poca sondaC. Procedimiento para buques pequeños y poca sondaEste procedimiento, aunque utilizado en épocas pasadas, es poco recomendable yaque consiste en fondear el ancla desde el escobén, presentando los riesgos delprocedimiento comentado en A, más la posibilidad de que, en su contacto con el


fondo, el ancla encuentre una roca o fondos duros y se produzca rotura que lainutilicen.

Culminación de la maniobraCulminación de la maniobra

Una vez fondeado el buque por cualquiera de los procedimientos citados, debemantenerse en observación para comprobar que efectivamente el sistema cumplecon su cometido y a plena eficacia. Llegado este momento, se procede a reducirel trabajo sobre el molinete dejando que trabaje sobre el estopor, además de sobreel freno. De existir dudas ante la naturaleza del tenedero o sobre el estado deconservación del equipo, es aconsejable orincar el ancla por un grillete de lacadena.

Alcanzada esta situación, el buque puede dar el listo de máquinas de no existirningún otro riesgo conocido, dadas las condiciones atmosféricas y del entorno, sibien, la guardia de mar fondeado implica una cierta disponibilidad inmediata de lasmáquinas si fuera necesaria (paso de buques próximos, cambios bruscos deltiempo, presencia de hielos, etc.)

Fase de mantenimiento de la situación

La situación de fondeo, tal como fue definida, es inestable y relativa respecto alentorno, con variables difícilmente controlables y equipos de resistencias limitadas;todo ello contribuye a que se deba efectuar un control regular y frecuente de lasituación y distancias, al mismo tiempo que se comprueba la eficacia de retencióny el trabajo adecuado del ancla y la cadena, mediante guardias casi permanentesen el castillo de proa .36

El procedimiento habitual en tiempos encalmados y posiciones abrigadas consisteen obtener buenas sitúaciones por marcaciones y distancias radar, tomadas apuntos visibles tanto de día como de noche (es aconsejable tomar siempre losmismos puntos de referencia), que permitan detectar variaciones sustanciales dela posición, distintas de los movimientos aceptados por el borneo, que indicangarreo.

Si durante las guardias de fondeo se observara un refrescamiento del viento o lapresencia de corrientes o mareas anormales, al variar las condiciones previstas enel planteamiento de la maniobra de fondeo, caben dos posibilidades: una en filarmás cadena si fuera posible por su disponibilidad o márgenes de distancia segurascon el entorno, o bien virar y aguantar el tiempo fuera en navegación de capa.

En casos extremos, puede fondearse la otra ancla y quedar sobre las dos siempreque la resultante sea más o menos constante en dirección (caso del próximo

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de donde, T

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1cos"


(74)(74)

(75)(75)

apartado), o tal como se indicaba en el apartado de aplicaciones del fondeo,mantener un control de la proa sobre las dos anclas con máquina avante. Encualquier circunstancia, estas maniobras de emergencia deben ser consideradaspreviamente y analizadas para su aplicación antes de ejecutarlas, pues siempreentraña un riesgo adicional que se deberá estar seguro de controlar.

8.16 Fondeo con más de un ancla8.16 Fondeo con más de un ancla

Tal como se adelantaba en el apartado de aplicaciones del fondeo según sitúaciones ycircunstancias, a menudo es necesario fondear más de un ancla a fin de potenciar losefectos de retención para mantener una determinada posición respecto al fondo y alentorno.

En cualquier caso, el objetivo siempre irá encaminado a que los esfuerzos sobre las anclassean lo menor posibles y no sean superiores a si estuvieran trabajando independientementeuna de otra.

En función de las aplicaciones en que se han utilizado, las maniobras en que intervienenmas de un ancla se analizan en los apartados siguientes:

FONDEAR LAS DOS POR LA PROAFONDEAR LAS DOS POR LA PROA

Se emplea cuando debe aguantarse un tiempo entablado en dirección, o bien cuando seatraca de popa entre otros buques en las mismas circunstancias (en batería) (Fig. 8.16).

Sea FC la fuerza resultante y opuesta a la resistencia R, ejercida por el Viento, corriente ymarejada, que soporta el buque que fondeó el ancla de estribor en el punto B y elancla de babor en el punto A, con distintos largos de cadena para cada una de las anclas,por lo que AC es distinto de BC.

En la condición de equilibrio los triángulos DEC y ECG, tenemos que:

Para que las dos anclas trabajasen por igual, los ángulos alfa y beta tienen que ser igualesy EC ser bisectriz del ángulo que forman las dos cadenas ACB. Por tanto:

por la que se pone en evidencia que las tensiones serán siempre superiores a F/2, salvocuando el ángulo alfa sea igual a cero, única condición por la que se conoce como

AB

C

ResultanteAgente Exterior

F

G

D$"

T T '

R

180-("+$)

Vto

enfilación

tierra

largo decadena

eslora

distancia cabos


Fig. 8.16 Teoría de las dos por la proa

Fig. 8.17 Maniobra de las dos por la proa

fondeadofondeado la las dos por la proas dos por la proa. Como es prácticamente imposible obtener un ángulo ceroentre las dos anclas para evitar que puedan enceparse y no quedar claras para ser viradas,al mismo tiempo que aumenta el valor de alfa también lo hacen proporcionalmente lastensiones, por lo que alfa deberá ser pequeño basado en la menor separación de las dosanclas, según la posibilidad de maniobra.

A efectos de la ejecución, la distancia de separación entre las dos anclas al ser fondeadas,son aceptadas dos posibilidades de maniobra:

En puertoEn puerto, un grillete.En aguas abiertas y tiempos durosEn aguas abiertas y tiempos duros, dos grilletes.

30E

60E

A Bd

M

C

n n


Fig. 8.18 Barbas de gato

En la maniobra completa (Fig. 8.17), se tendrá en cuenta un control de la arrancada(mínima de gobierno), control de rumbo (enfilaciones, otros buques) casi siempre en aguasabiertas a un rumbo perpendicular a la resultante de los agentes externos presentes,fondeando primero el ancla de barlovento o de afuera y recorridos la distancia deseparación (25 a 50 metros según el caso) y control de la arrancada atrás, a efectos de lacaída de la proa y el control de las distancias a los obstáculos o buques próximos.

Cuando la maniobra es para atracar de popa con las dos fondeadas por la proa, la distanciade separación a la línea de atraque será la compuesta por la suma de: la eslora del buque,el largo de cabos (casi siempre muy cortos) y el largo de cadena que sea necesario pararetener el buque sin que garreen.

8.17 Fondear a barbas de gato8.17 Fondear a barbas de gato

Es una variante de las dos por la proa, el ángulo de abertura entre las dos cadenasfondeadas es de 90E a 120E. Tal necesidad viene impuesta para garantizar la retenciónnecesaria para variaciones de tiempo previstas de 45 a 60E a cada banda de la proaseleccionada (Fig. 8.18).

En el caso de las dos por la proa, las tensiones en cada cadena eran superiores a F/2. Paraque el buque esté fondeado en buenas condiciones es necesario que cada ancla no aguantemás tensión que si estuviera sola. Para ello, F/2cosß deberá ser inferior a F, o sea que,cosß debe ser mayor de 0,5. Esta circunstancia solo se consigue cuando ß es menor de60E y por tanto, ángulo ACB menor de 120E.

Para que en los posibles borneos del buque las anclas no se encepen, la distancia entre ABserá, como mínimo, mayor al número de grilletes fondeados, aunque en teoría se tienenmenos, ya que no todos están descansando sobre el fondo.

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pida, al mismo tiempo que se hace firme la de fuera sin que llegue a faltar. En estascircunstancias, la retención del ancla de fuera, el efecto del timón y la arrancadaavante que se podrá mantener con paladas de máquina avante, la proa del buquecaerá hacia afuera.5.- Lograda una caída sustancial de la proa, sólo en función de la curva deevolución con máquina atrás y las condiciones de viento y corriente existentes, elbuque dará máquina atrás con el fin de meter la popa hacia la posición final. Lacadena de la segunda ancla fondeada no debe trabajar en ningún momento parapermitir que la proa pueda caer hacia la primera y por tanto la popa hacia el centro.Lograda una ligera arrancada atrás, se para la máquina.6.- La proa del buque se controla, a partir de dicha situación, principalmente conlas cadenas, aguantando o filando según convenga. Los largos límites de cadenaa filar en cada una de ellas serán de una longitud inferior a la que debe quedar elbuque una vez fondeado a barbas de gato, a fin de tener margen para controlar losobstáculos existentes por la popa (caso de maniobra a campo de boyas) osimplemente para no pasarnos en exceso. En caso de necesidad por excesivaarrancada atrás o de estar próximos a los largos finales de cadena, se dan paladasde máquina avante para impedir que falten o garreen.7.- Se igualarán los largos de cadena en las dos anclas y el buque, bajo lainfluencia de los agentes externos presentes, mantendrá una proa resultanteaguantado por las dos anclas.8.- Cuando la maniobra de fondear a barbas de gato sea parte de una maniobra deamarre a un campo de boyas, debe existir un control absoluto de distancias,complementado por maniobra de máquinas y timón.

8.18 Fondear a la entrante y a la vaciante8.18 Fondear a la entrante y a la vaciante

Esta es una maniobra que, si bien era frecuente años atrás, actúalmente ha perdido unacierta vigencia, al relacionarse con los avances en las instalaciones portuarias, planificación,gestión y optimización de la actividad marítima.

No obstante, es adecuada para estuarios y ríos, de dimensiones reducidas, sujetos a lasacciones cambiantes y periódicas de las mareas, y en todas aquellas circunstancias en queel borneo normal del buque deba limitarse ante la presencia de obstáculos costeros o deotro tipo, como son durante el borneo, la aproximación a la canal del paso angosto o a lasvías de circulación de un dispositivo de separación de tráfico.

El objetivo de la maniobra es lograr una posición del buque tal que, sea cual sea la direcciónde la corriente, quede retenido eficazmente por una de las anclas.

Los procedimientos para ejecutar la maniobra pueden ser de distinta índole, siendo los másaceptados, los que se exponen a continuación:

2 1

1 2

área de fondeo distancia de seguridad

distancia de seguridad



3

3

Cte


Fig. 8.20 Método 1

Procedimientos comunesProcedimientos comunes

1.- Determinar el número de grilletes necesarios para mantener la posición con una sola delas anclas. Además del cálculo de la fuerza FF en función de la intensidad de la corriente ylos posibles de viento, se considerará la sonda disponible.2.- Se determinarán la velocidad y el control de la arrancadala velocidad y el control de la arrancada en función de la intensidad dela corriente y su dirección (recibida de proa o de popa), y las distancias de seguridalas distancias de seguridaddlateraleslaterales mediante el rumbo de aproximación en base a las limitaciones existentes y a lasderivas previsibles.3.- Los largos de cadena fondeados se igualarán al finalizar la maniobra, en el número degrilletes determinados en el párrafo 1 de este procedimiento. Sin embargo, para lamaniobra, el número de grilletes a fondear en la primera ancla, sea cual sea el procedimien-to utilizado, será de 2 veces el número de grilletes a quedar, para que al finalizar quedecada una con el número de grilletes correcto.

11 MÉTODO, CORRIENTE RECIBIDA POR LA PROA MÉTODO, CORRIENTE RECIBIDA POR LA PROA (Fig. 8.20)RR

1.- Con el control del rumbo y de la arrancada, en este caso mínima de gobiernocorrespondiente a la conocida, incrementada con la intensidad de la corriente, se aproximaal punto donde fondear el ancla más a barlocorriente.2.- Como en todo caso de fondear, se debe parar máquina y solo dar las paladas avantepara mantener la proa deseada y llegar casi parado al punto deseado.3.- Llegados al primer punto hay que fondear una de las anclas, aunque es más adecuadohacerlo con la de la banda contraria a la margen más próxima o preocupante.

4.- Después hay que dejarse llevar por la corriente hacia popa, filando de la cadena segúnvaya pidiendo, de forma que no pierda la proa y se atraviese. Debe filarse hasta llegar alpunto donde fondear la segunda. Para no alcanzar una excesiva arrancada atrás, darpaladas de máquina avante que no llegen a anular la acción de la corriente.

4 3 5 2 1

área de fondeo


área de navegación

distancia deseguridad

Cte


Fig. 8.21 Método 2

5.- Por último, se debe dar fondo la segunda, dar avante superior a la intensidad de lacorriente para ganar barlocorriente, engranar y virar de la primera cadena, lascando de lasegunda hasta igualar las dos.

Este método permite un segundo procedimiento, consistente en fondear la segunda (ahoraprimera) cuando, en la aproximación hacia la primera (ahora segunda), se pasa por el puntoa sotacorriente. Se fila de la cadena de sotacorriente hasta que la proa alcanza el punto defondeo a barlocorriente. Se vira de la primera y se fila de la segunda hasta igualar las dos.La única condición de maniobra es que la de sotacorriente no debe trabajar en ningúnmomento hasta fondear la de barlocorriente, pues en caso contrario crearía un par de giroque llevaría al buque sobre una de las márgenes.

2º MÉTODO, CORRIENTE RECIBIDA POR LA POPA2º MÉTODO, CORRIENTE RECIBIDA POR LA POPA (Fig. 8.21)

Toda maniobra en que se reciban los agentes externos por la popa es de más difícilrealización y de mayor riesgo; por ello deberán extremarse las atenciones consideradas enel párrafo de los aspectos comunes.

1.- Se deberá fondear primero la de barlocorriente, llegando a una velocidad mínima, nosuperior a la impuesta por la corriente. El largo será el suficiente para hacer cabeza sobreel ancla sin que garree o falte.2.- El sentido del reviro deberá forzarse de forma que el buque lo haga a la misma bandaen que se fondeó la primera ancla. En caso contrario se crearían tensiones adicionales altrabajar la cadena por debajo del codaste o la quilla, con peligro de rotura.3.- Una vez revirado y proa a la corriente, se pasa a una situación semejante al primermétodo y la maniobra se puede ejecutar conforme a las indicaciones allí expuestas.

180E 360E


Fig. 8.22 Trabajo crítico de las cadenas

En cualquier caso, si durante la maniobra el buque tendiera a atravesarse a la corriente, sedejaría de filar, se aguantaría o sólo se dejaría ir eslabón a eslabón, de forma que el buquehiciera cabeza y llamara por la proa, pasando a la situación controlada.

8.19 Riesgos al fondear dos anclas8.19 Riesgos al fondear dos anclas

Los riesgos vienen dados por las condiciones en que se producen los borneos sucesivoscuando el buque no está amarrado por la popa. En tales circunstancias, el buque puedebornear a la buena o a la mala, es decir, si en el primer cambio de dirección de su proa lohace a una banda, con las perturbaciones posteriores sería necesario que lo hiciera a labanda contraria, a fin de enderezar el primer movimiento.

Cuando lo deseable no se cumple, las cadenas de las anclas fondeadas adquieren unaconfiguración que no solo complica o imposibilita virarlas para salir de la situación defondeado, sino que, por dicha posición entre ellas, disminuyen en mucho la eficacia en loscometidos asignados.

En esas condiciones, las cadenas pueden tener (Fig. 8.22):

. CruzCruz, cuando después de un giro de 180E las dos anclas están trabajando con lascadenas llamando por la banda contraria.. VueltaVuelta, cuando el buque después de un giro de 360E, las dos trabajan y por subanda.. ZancadillaZancadilla cuando sólo una de ellas trabaja, estando la otra por encima de laprimera. Ocurre cuando el buque ha tenido un giro de 360E.


Los procedimientos para salir de dichas sitúaciones siempre son complejos, de largaduración y con riesgo de accidente en los tripulantes que intervengan. Con el aumento deltamaño de los buques y por consiguiente el escantillonado del equipo, especialmente delas cadenas, la manipulación es insegura por cuanto la maniobra consiste en desengrilletaruna de ellas y pasarla en un camino inverso al que se encuentra hasta aclararla respectoa la otra, más tarde volver a engrilletarla y dejarlas trabajando normalmente para procederen su caso a virarlas. Por todo ello, contando la mayor disponibilidad de remolcadores enpuerto, es preferible su empleo para invertir el sentido del borneo hasta aclarar las cadenas,pero para ello deberá conocerse previamente cuál ha sido éste.

Observando las cadenas una respecto a la otra, cuando trabajan en cruz, la que queda pordebajo es la que indica el sentido de giro que debe darse, es decir, si la de estribor llamapor babor y está por debajo, debe hacer el reviro en el mismo sentido que el movimientode las agujas del reloj, mientras que de ser la de babor la que está por debajo, se le daráal buque el giro contrario.

Trabajando en vuelta y zancadilla, la que finalmente queda por encima de la otra antes demeterse en el agua es la del sentido de giro.

8.20 Uso del fondeo del ancla de popa 8.20 Uso del fondeo del ancla de popa

Fueron usadas tiempo atrás para prevenir la varada debida al viento y/o corrienteanclándolas fuera de la playa. Hoy son usadas por buques de muy determinadas líneas queoperan en costas difíciles y abiertas, en apoyo de las de proa para mantener una posiciónestable y realizar las operaciones de carga/descarga.

El uso del ancla de popa requiere buenos conocimientos del buque, en especial suslimitaciones de arrancada atrás que pudieran dañar seriamente timón y palas de la hélice,y de la costa, además de una enorme confianza en la maniobra a efectuar, que deberá serbien conocida por todos los oficiales.

La maniobra de fondear con el ancla de popa tiene por objetivo inmovilizar el buquemediante una "Y griega", es decir, las dos por la proa y la de popa; para ello, la maniobrase ejecutará:

1. Aproximación a la mínima de gobierno.2. El amarre se hará, si lo permite el espacio disponible, con la roda a barlovento,aproximándose desde la mar a babor del pretendido amarre.3. Hay que fondear las dos a barbas de gato y dar atrás lo suficiente, filando de lascadenas hasta dar fondo la de popa, o bien con tres enfilaciones, seguirlas con


máquina avante, dar fondo, atrás hasta el punto de partida, seguir otra enfilaciónhasta dar fondo la otra, dar atrás y fondear la de popa, virando luego hasta quedaren la situación de cruce de las tres marcaciones.4. A la salida de este amarre, la maniobra a efectuar es inversa a la de llegada.

Es, por tanto, una maniobra difícil, complicada y de riesgo para los equipos de gobierno ypropulsor, más frecuente para buques pequeños, que en muchas ocasiones (tipo barcazacon rampa de proa) usan el ancla de popa para mantener una posición perpendicular a lalínea de costa sobre la que soporta su proa para las operaciones de carga.

En sitúaciones de emergencia en buques varados, el ancla de popa actúa como refuerzoa la potencia atrás para salir de la varada.

Remolque de altura 183183

9 Remolque de altura9 Remolque de altura

9.1 Teoría del remolque9.1 Teoría del remolque

La acción de remolcar puede ser entendida como la asistencia que un buque proporcionaa otro artefacto flotante, bien sea aportándole propulsión (carencia o insuficiencia de lapropulsión propia), mejorando su evolución (reduciendo sus parámetros de maniobrabilidad)o provocando un desplazamiento del objeto remolcado que, por sí sólo, no sería capaz dehacer (movimientos laterales del buque).

Salvo muy pocas excepciones, tal como se verá a lo largo del capítulo, debe existir unvínculo de unión física entre el buque remolcador y el remolcado, función encomendada aestachas o alambres de remolque o combinación de ellos. En base a este planteamiento,el estudio del remolque incluirá los siguientes bloques:

. Conocimiento de la resistencia del remolcado

. Disponibilidad de la potencia del remolcador o cálculo de la necesaria

. Utilización de medios y equipos que relacionen ambos artefactos flotantes

. Método y procedimientos adecuados según las circunstancias y objetivos

. Conducta a seguir en las sitúaciones críticas del remolque

Cada uno de los citados bloques constituye una fuente inagotable de vías de resolución,últimamente más cercanas a planteamientos analíticos, mientras que y en todo caso, lasmaniobras de remolque siempre precisarán de una enorme aportación de conocimientos quesólo la experiencia de muchos años será capaz de presentar.

No obstante, como es habitual en el planteamiento de cualquier tema relacionado conmaniobra de buques, el ejercicio de remolcar se manifiesta con criterios específicos de lazona geográfica considerada, a menudo muy singulares y distintos de otros en igualescircunstancias; de ahí la riqueza existente en experiencias reales que son reflejo de lasdistintas aplicaciones que permite el tema.

EHP 'V 3.

3D 2

k

De EHP 'Rt.V(m/s)

75RESISTENCIA(Rt) '

EHP6,86V(NUDOS)

RESISTENCIA(buque) ' k.*.SC.V 1,825 siendo k ' 0,1392% 0,2582,68%E

y SC '


(77)(77)

(78)(78)

(79)(79)

9.2 Procedimientos para conocer la resistencia del remolcado9.2 Procedimientos para conocer la resistencia del remolcado

El grado de aplicación tecnológico existente hoy en día hace que a bordo de los buques sedisponga de una buena información respecto a las características resistentes que ofreceun objeto flotante, o que sean fácilmente calculables; sin embargo hay sitúaciones, comoen los casos de buques abandonados u otros pecios de difícil identificación, que deberánser remolcados trás una valoración lo más próxima posible a las reales, a fin de asegurarun remolque sin problemas insospechados.

Los planteamientos clásicos parten de datos conocidos por construcción del elemento,siendo el principal de ellos el aportado por el cálculo de la potencia efectiva de máquina(EHP) mínima para ser remolcado a la velocidad dada, obtenida por la fórmula delAlmirantazgo:

en la que:v es la velocidad que se quiere obtener D es el desplazamiento k el coeficiente propio del buque

Esta fórmula tiene el inconveniente de que previamente debe conocerse el valor delcoeficiente (k) específico para cada buque (curvas de potencia), no siempre disponible.

A partir del conocimiento de EHP y de (v) la resistencia ofrecida por el remolcado seobtiene de:

según la unidad utilizada para cuantificar la velocidad (v) del buque, si bien, la experienciademuestra que el valor de (R ) deberá ser corregido por un factor de 2 para buques de unat

hélice y de 2,5 en buques de hélices gemelas.

Cuando se trata de buques de formas finas, se emplea la fórmula dada por Froude:

en las que:*, la densidad del agua en que se remolcaS , la superficie mojada de la carenaC

V, la velocidad en metros por segundoE, la eslora del buque en metros.

RESISTENCIA(") '5,3.S.v 2.sin"0,2%0,3sin"


(80)(80)

Para ciertos objetos flotantes, de formas paralepípedas, en especial cuando son remolcadoscon un ángulo " de costado, la fórmula de posible utilización sería la conocida de Joesselaplicada en el timón, es decir:

considerando la velocidad expresada en nudos.

No obstante las anteriores consideraciones, el planteamiento más acertado a la resistenciareal del objeto remolcado será aquel que incluya la suma de las resistencia adicionales queel medio ambiente ejerce sobre el buque, todos ellos integrados en un sólo conjuntoarmonizado, incorporando todas las variables posibles. El estudio que mejor se ajusta a lasnecesidades prescritas, es el facilitado para el cálculo del amarre, bien para grandesbuques, bien para cualesquiera otros, empleando siempre las curvas de coeficientesadecuados. Con ellas, se podrían obtener las resistencias ofrecidas por el buque remolcado,teniendo en cuenta el efecto del viento, corriente y olas.

Mientras, la flota mercante de la Federación de Estados de la antigua Unión Soviética, degran tradición y con una enorme cantidad de remolcadores de altura, especialmentepreparados para asistir a sus barcos en las heladas aguas de los puertos del Ártico,consideran otros parámetros, en que la resistencia total, en todo remolque de altura,incluye:

R = R + R + R + R + R(T) (agua) (viento) (hélices) (cable) (olas)

La primera de las resistencias, la del agua, puede ser calculada por cualquiera de losprocedimientos presentados anteriormente. La resistencia ofrecida por el viento puedeobtenerse por el sistema presentado en el capítulo del amarre, o bien, aplicar:

R = (S + S )Presión . sen2(viento) casco lateral superestructuras viento

o bien,R = k.*.S .(V ± V ) /2 en kilos(viento) c vto b

2

en la que, k... varia de 0,82 para viento opuesto a 10 para valores de 2 = 30E. *... valores de la tabla de densidades empleadas en el cálculo de amarre. S .. en metros cuadradosc

Velocidades... en m/s

o también, empleando medidas inglesas, (libras/pie ):2

R = 0,004.S.v , S en pies cuadrados y (v) en nudos(viento) (area expuesta)2


En cuanto a la resistencia adicional que ofrecen las hélices, deben considerarse los casosde hélice parada bloqueada (sin giro), y cuando la hélice no está bloqueada (giralibremente).

En el primer caso, la resistencia adicional se calcula por: R = 2,1.V .d , empleando lashp2 2

unidades de nudos para la velocidad y metros para el diámetro de la hélice (d).

El incremento de potencia necesaria se obtiene de: P = d .V /65hp2 2

En el caso de hélices girando libremente, ofreciendo por ello una resistencia menor, seobtiene considerando que, R = 0,35.R .hg hp

Y la potencia adicional para vencer R , es P = d .V /340 .hg hg2 2

Por su lado, la resistencia del cable de remolque que se encuentra mojada en el agua, seobtiene de

R = l .d .v .10cable a c2 -3

en la que, l ... longitud total de cable en el agua, en metrosa

d ... diámetro del cable, en metrosc

v .... velocidad del buque en nudos

Por último, la resistencia adicional aportada por el oleaje (estado de la mar), se obtiene de:

R = k .*.S .v /2o o c2

en las que k adquiere los siguientes valores:o

Valores entre 0,1 y 0,2.10 ... para mar entre 1 y 2 de la escala Douglas-3

0,3 y 0,4.10 ... para mar entre 3 y 4 de la escala Douglas-3

0,5 y 0,6.10 ... para mar entre 5 y 6 de la escala Douglas-3

Si bien, para el caso de los grandes buques puede utilizarse el método proporcionado porel cálculo del amarre, por su mejor aproximación al considerar el tipo de buque.

9.3 Cálculo de la potencia requerida en el remolcador9.3 Cálculo de la potencia requerida en el remolcador

Si está relacionada con la potencia de máquinas, el BHP del remolcador será igual a lapotencia depositada en el remolcado (EHP), más la potencia que el remolcador necesita porsí mismo para desarrollar sin remolque la velocidad de remolque considerada, es decir:

BHP = EHP + BHP(total) (remolcado) (remolcador)

T ' 4660Nh

H.no bien T ' 5(1,9&H

d)

Nh

d.n

M.)v ' mT.*t


(81)(81)

(82)(82)

considerando que BHP es óptimo cuando emplea el 10% de su potencia total.(remolcador)(37)

No obstante la utilización de las unidades empleadas para identificar la potencia de lasmáquinas de un buque, no siempre son orientativas, ni bien interpretadas, de lasnecesidades reales de fuerza de un buque que actúe como remolcador.

Por dicha razón, se utiliza su equivalente en toneladas de tiro (T), obtenidas prácticamenteintercalando un dinamómetro en el cabo de remolque entre el remolcador y un punto fijo.En aproximación, y para buques de construcción y tipo remolcador, pueden obtenerse porlas siguientes fórmulas:

1º. Para buques mercantes y remolcadores sin especificar .. T = 1,3.BHP/100(tons)

2º. Para remolcadores con casco hidrocónico ............... T = BHP/61(tons)

3º. Para remolcadores equipados con tobera Kort ........... T = BHP/57(tons)

Utilizando criterios rusos, se muestran procedimientos de cálculo para el tiro de losremolcadores a partir de variables más complejas con la utilización de las característicasdel propulsor, a través de fórmulas como:

en las que,N = potencia hélice en HP = EHPh

H = paso de la hélice n = revoluciones hélice por minutoH/d= relación del paso de la hélice d = diámetro de la hélice

El empleo de la segunda fórmula es más indicado para 0,5 # H/d # 1,4.

En términos generales puede decirse que un remolcador tira o empuja, según su situación,de acuerdo a la ecuación del momento:

en la que,M = masa del buque-v= cambio de la velocidadT = tiro*t= tiempo


9.4 Aplicación de experiencias9.4 Aplicación de experiencias

En numerosas ocasiones, ante determinadas maniobras, en las que intervienen tipos debuque específicos, en zonas de características atmósfericas bien determinadas, y sobretodo por la repetitividad de las operaciones en circunstancias extremadamente delicadas,ciertas terminales y áreas portuarias analizan y cuantifican los parámetros de maniobra quemejor se ajustan a sus necesidades.

Las pautas aportadas por dichas experiencias pueden ser aplicadas directamente más tarde,o ser tratadas como puntos básicos de partida para otras circunstancias, estableciéndoseuna normalización en los criterios de maniobra.

Una de las experiencias que más aportaciones ha representado para la maniobra de grandesbuques para la determinación del tiro total de los remolcadores a utilizar es la experienciade Bantry Bay, realizada por la EMPA, inicialmente realizada con el buque "UNIVERSEIRELAND" de 312 KT de peso muerto.

Se establecieron los siguientes principios:. El tiro total necesario debe ser un 15% superior al que resulte de la suma de la resistencia del buque en el agua (parte sumergida) y la del viento (superestructuras). . Se determinaron dos velocidades de aproximación, según la distancia al muelle,

a) de 0,5 millas hasta 90 m. ..... v = de 15,2 a 7,6 metros por minuto.b) velocidad de atraque suave (con remolcadores trabajando hacia afuera)desde los 90 m. al muelle ........ v = inferior a 7,6 m. por minuto.

. Comprobación de la maniobra al ser ejecutada con remolcadores de tiro y respuesta en tiempo perfectamente conocidos.

Con los datos obtenidos se confeccionó la siguiente tabla de aplicaciones:

PESO MUERTO TIRO NECESARIO (TONS) Nº REMOLCADORES

50.000 60 2 x 30

100.000 80 4 x 20

150.000 95 4 x 25

200.000 105 4 x 27

250.000 115 4 x 29

300.000 120 4 x 31

500.000 150 4 x 38

S ' c.sinh (x/c) e y ' c.cosh (x/c)

y ' F/Pu , c ' Q/Pu , F 2 ' Q 2 % V 2 , V ' S.Pu

h 'FPu

&F 2 & (S.Pu)

2

Pu

Pu 'Pcad.lcad % Pcab.lcab

lcad.lcab


Fig. 9.1 Parámetros de la curva catenaria del remolque

(83)(83)

(84)(84)

(85)(85)

(86)(86)

9.5 Cálculo de parámetros sobre el equipo de remolque9.5 Cálculo de parámetros sobre el equipo de remolque

El procedimiento analítico más adecuado para el cálculo de los parámetros que se generane intervienen sobre el equipo que relaciona el buque remolcador con el remolcado es laconsideración de que dicho elemento forma una curva catenaria (Fig. 9.1).

La catenaria es una curva hiperbólica de longitud (S), que corresponde a la longitud delremolque, en la cual (S) es la mitad de la catenaria, (y) y (c) las ordenadas escalares, (F)la tensión aplicada, (Q) es la tensión en el punto tangente a la catenaria en la que (h) esmáxima, y (x) es la distancia mitad entre la popa del remolcador y el firme del remolcado.

Por resolución física:

A su vez:

En la que finalmente:

El valor de P está referido a cada 100 m del elemento que, de ser compuesto, sería:u

x ' c.ln(sec2 % tan2)S ' c.tan2y ' c.sec2

xS

'ln(sec2 % tan2)

tan2

&S1 ' k cd

(S&l)

f ' 0,61 (l & L)L

T '0,204 . P . l . L

l & L


(87)(87)

(88)(88)

(89)(89)

(90)(90)

Dicho cálculo es fácil de realizar a bordo, ya que todos los parámetros son bien conocidos,en que la fecha (h) de la catenaria representa el margen de seguridad y la flexibilidad delsistema, dentro de unos límites máximo y mínimo que interesa conocer, ya que dichoparámetro deberá estar constantemente relacionado con la sonda disponible, a efectos deevitar el enrocamiento del equipo y la puesta en peligro del conjunto del remolque.

Otro procedimiento para el cálculo de la fecha (h) está basado en el valor del ángulo 2,tangente a la curva catenaria estándar en el punto de aplicación de la fuerza F delremolcador.

En el que el valor del ángulo (2) se obtiene analíticamente despejando de la fórmulaanterior, al ser bien conocido el valor de la relación (x/S). A partir de ahí, con (2) y (x), seobtiene (c). Conocido (2,c) se obtiene (y), y finalmente conocidos (y,c) se conocerá (h).

Para calcular cuánto debe reducirse la longitud (S) del remolque al ser sustituida por cadenaen brazas (S ), se obtiene de la siguiente fórmula:1

en la que,c = mena del cable en pulgadasd = diámetro de la cadena en pulgadasS = longitud necesaria del cable por cálculol = el largo de cable disponiblek = coeficiente según la calidad del cable de acero, adoptando valores entre 0,11 y 0,13 para AAF y AAEF respectivamente, y 0,35 para cables 6x41.

Finalmente, de conocerse bien la distancia existente entre los dos puntos de apoyo delcable de remolque, uno sobre el buque remolcado y el otro en el buque remolcador, sepuede obtener el valor de la flecha de la catenaria y del tiro del remolcador en el gancho,con las siguientes fórmulas:

S 2 ' R 2hP

% h 2


(91)(91)

9.6 Composición y cálculo de la longitud del remolque9.6 Composición y cálculo de la longitud del remolque

La composición de la estacha de remolque puede ser muy variada, en función de loscriterios y necesidades de trabajo esperados; sin embargo, como criterio a considerar enlos casos de máxima necesidad, la que se recomienda para grandes buques del tipo(38)

ULCC y VLCC está constituida principalmente por:

. 1 cable de remolque principal de características 6x41 WS + IWRC (alma del cable de acero independiente), de diámetro superior a 52 mm. (76 mm. = 3"). Este cable se extiende desde el carrete o tambor de estiba de la maquinilla del remolcador.. 1 cabo sintético de unos 60 m de longitud, cuyo objetivo es absorber las cargas dinámicas, dando elasticidad al conjunto.. 1 cable engrilletado al sintético (pendant line) de unos 120 m de longitud, que sirve de fusible de seguridad para mantenimiento estructural del cable principal. El diámetro de este cable es similar al principal o ligeramente inferior.. 1 tramo de cadena de roce de unos 10 m de longitud mínima, que se hace firme en el buque remolcado, que salga hacia el exterior del buque una longitud mínima no inferior a 3 m a partir del punto de roce sobre guías o gateras.. Grilletes de unión y equipo complementario, dimensionados a las fuerzas a soportar según el tipo de buque, considerando un factor de seguridad de 5 para los cables, con una carga de rotura al menos 2 veces la del tiro que proporcione el remolcador.

Los citados elementos deben, a su vez, estar dimensionados a las características de loselementos de amarre, en especial a los equipos de cubierta para la sujección segura de lacadena, generalmente relacionados con el sistema de amarre a un solo punto, como elutilizado para las monoboyas.

Si bien la carga dinámica del sistema se soporta por longitudes de remolque muyimportantes, que en los buques antes considerados puede llegar a 1.500 m, y contandocon la composición también citada, para cada buque debe determinarse la longitud precisapara un remolque efectuado con seguridad.

El valor de (S) correspondiente a la mitad de la longitud del remolque total puede calcularsepor:

en la que,R = a la resistencia total conocida del buque (viento, corriente, etc.) en kgP = peso del remolque en kg


h = valor de la flecha catenaria deseada

Otros procedimientos están basados en grupos de curvas que relacionan el tiro delremolcador con el diámetro del cable (Fig. 9.2) o diámetro de la estacha (Fig. 9.3), queaportan un factor de seguridad (F.S.), que posteriormente es relacionado con el valor dela flecha catenaria (h) que se desea disponer, para entonces determinar el largo deremolque que deberá darse en el remolque, o viceversa (Fig. 9.4).

En cualquier caso, es muy frecuente la aplicación de la experiencia para determinar losparámetros que se quieren disponer en una operación de remolque, si bien, cada día es másnecesario la cuantificación y el conocimiento real de la situación que se va desarrollando,a fin de poder controlar preventivamente cualquier perturbación que surja.

9.7 Remolque en la mar con oleaje9.7 Remolque en la mar con oleaje

El criterio mantenido en los apartados anteriores es válido mientras se mantengan losvalores de resistencia del conjunto, calculados por los métodos también indicados; sinembargo, en alta mar, libre de cualquier socaire y en casi todas las operaciones deremolque, tanto el buque remolcador como el artefacto flotante remolcado van a sufrir losefectos de las olas, no sólo por la resistencia adicional que ya habrá sido incluido en latotal, sino por la manifestación de acercamiento y alejamiento que provocará entre ellos,y con ello, una variación muy significativa de la flecha (h), que en definitiva representa unavariabilidad del margen de seguridad, en función de la situación que el remolcador yremolcado ocupen en el seno de las olas en cada instante y respecto a la altura de lasmismas.

Asimismo, será un condicionante más considerar la influencia del movimiento orbital de laspartículas de agua sometida a la acción de las olas, en función de su período, altura,desplazamiento de los buques, y el valor de la aceleración, por todo lo cual, de nuevo sepuede producir una variación de la tensión aplicada en el remolque, con variaciones delvalor del tiro, y la consiguiente aparición de tirones, roturas o desperfectos en los puntosde amarre, principalmente. Estas manifestaciones pueden corregirse con sistemas deremolque que permitan una variación de la distancia entre buques igual a la mitad de laaltura de la ola.

Este nuevo planteamiento obliga a considerar que en la aproximación y el alejamiento delos puntos de contacto del sistema que constituya el remolque, la fecha de la catenaria sevea limitada a un valor límite mínimo, por debajo del cual el elemento (estacha, alambre,mixto, etc.) faltará irremisiblemente, al quedar anulado el efecto amortiguador y deseguridad que ofrecía.


Fig. 9.2 Relación del tiro con el diámetro del cable de remolque


Fig. 9.3 Relación del tiro con el diámetro de la estacha del remolque

)l ' n.l.T100CR


Fig. 9.4 Relación de la catenaria con el largo total del remolque

(92)(92)

El procedimiento para evaluar dicho límite se efectuará considerando todos aquellasvariaciones en longitud que el sistema de remolque comporte por su constitución física,entendido en su conjunto como el "margen disponible", mediante:

a) Alargamiento relativo Alargamiento relativo del cable de remolquedel cable de remolque por el tiro del remolcador, calculado

l ) ' T.lE.F

l )) ' l&L 'Pu.f.l

3T


(93)(93)

(94)(94)

siendo, (n) el coeficiente según la constitución física del remolque, con valores de

2......... para cables nuevos

4......... para cadenas con contrete

15........ para cabos vegetales

15 a 45... para cabos sintéticos (polipropilenos, nylon, etc.)

(l) el largo original del sistema de remolque

(T) el tiro constante del remolcador

(C ) la carga de rotura del elemento de menor resistenciaR

b) Deformación elásticaDeformación elástica (l'), calculada por,

en la que (T) y (l) ya son conocidos y (E) es el módulo de elasticidad del elemento, que porejemplo para cables de acero tiene un valor de 750.000 kg/cm , y (F) es la suma de las2

secciones de todos los alambres en centímetros cuadrados

c) La diferencia entre la longitud, en línea recta, de los puntos de amarre del cablede remolque en el remolcador y el remolcado (L) y el largo del cable de remolcadoarriado (l).

Por otro lado, se puede determinar el juego debido a las condiciones fijadas por el propioremolque, mediante las siguientes operaciones de cálculo:

1.- Al considerar el movimiento orbital y su influencia en los buques, por laecuación:

que entre otros objetivos, permite obtener la flecha y el tiro en el gancho delremolcador, al ser despejados de la ecuación.

2.- La diferencia entre el valor de la cuerda (separación entre puntos de firme) y lalongitud del remolque en el momento de la rotura del cable o elemento delremolcador:

l ) 'fmín.Pu.l

3Tmáx

l 'f.Pu.l

3T

l2 ' l & l1

)l ' n.l.T100CR

'1,75 . 500 . 10000

100 . 62500' 1,4 metros

l )) ' 3,36 . 4,7 . 5003 . 43700

' 0,06 mts.

l ) ' 14,7 . 4,7 . 5003 . 10000

' 1,16 m


(95)(95)

(96)(96)

(97)(97)

3.- La diferencia entre el valor de la cuerda y la longitud del remolque, ambos alvalor del tiro normal del remolcador:

4.- El valor final, por las condiciones del remolque, será la diferencia entre los dosvalores anteriores,

La experiencia demuestra, que con vistas a la seguridad del sistema, se debe tomar el T ,máx.

un 30% menor que la carga de rotura (C ), es decir, T = 0,7(C ).R máx R

Un ejemplo representativo de los planteamientos antes citados, podía aplicarse a unacondición dada de remolque en que los valores significativos son:

(f )=...3,36 m., (f )=...14,7 m., (l)=...500 m., (T )=...10 tons.mín normal normal

(n )=...1,75 , (C )=... 62.500 kg. , (P en agua)=...4,7 Kg.alargamiento R u

Solución

1º.- Cálculo del margen debido al alargamiento del cable de remolque, por la fórmula 16,

2º.- El tiro máximo en el gancho a la rotura del cable, teniendo en cuenta el 30% comoreserva de seguridad,

T = 0,7 C = 0,7 . 62500 = 43.700 Kgs.máx R

3º.- La flecha al romper el cable, fórmula 18,

4º.- El valor del segundo margen, con T = 10.000 kgs.,

)l % l1 ' 1,4 % 1,1 ' 2,5 m

F . V ' Wi . Cp

WeWi

WR


(102)(102)

Fig. 9.5 Potencias aplicadas en el buque

5º.- El valor real del margen de seguridad es,

l = 1,16 - 0,06 = 1,10 mts.1

6º.- El margen completo del cable de remolque, es:

Con las características del cable de remolque, la longitud de remolque dada, el tiro delremolcador en el gancho de 10 tons., y la flecha al tiro normal de 14,7 m, se obtiene unmargen de seguridad de 2,5 m, que será la altura de olas que se podrá soportar, es decirfuerza de la escala de Douglas correspondiente a 5-6.

9.8 Remolque realizado por buques, sin ser del tipo remolcador9.8 Remolque realizado por buques, sin ser del tipo remolcador

No siempre la maniobra de remolque es efectuada por buques especialmente preparadospara realizarlo, como es el caso de un buque de carga remolque a otro de su mismanaturaleza .(39)

El dato más importante a considerar es el conocimiento de las posibilidades de remolcarque tiene el que actúe como remolcador, en función de la fuerza de tiro.

La fórmula que facilita dicho dato es:

en la que según la figura 9.5,

Donde, W es la potencia efectiva, W es la potencia indicada, y W es la potenciae i R

resultante. Con ellas, es posible hallar el coeficiente del propulsor (C ), mediante el cocientep

W /W, que tiene un valor medio de 0,5 para todos los buques.R i

Un ejemplo práctico de la fuerza de tiro equivalente para un buque de 30.000 CV (BHP),a V = 10 nudos se obtendría:

F '30000 . 75(Kgm/seg) . 0,5

1852 . 103600

' 218.682 Kg ' 218,6 Tons

B A

FA 'WA . cA

VA

FA

F )

A

'VA

2

VR2

FA) '

FA

VA2VR

2 y también FB) '

FB

VB2VR

2


Fig. 9.6 Buques no remolcadores en operación de remolque

Si la suma de todos las resistencias a considerar, según las consideraciones habituales encualquier operación de remolque, es inferior al tiro equivalente del buque que actúa deremolcador, la maniobra será posible. No obstante, debe considerarse que siempre seráposible, al considerar que un remolcador de más de 15.000 CV de BHP desarrolla un tirode 168 tons; otro aspecto será considerar si el conjunto de la operación puede hacerse conseguridad, teniendo en cuenta los medios de que se dispone para realizar la maniobra deremolque, y la maniobrabilidad del que actúa como remolcador. Lo cierto es que siempreresulta una maniobra muy delicada, con muchas acciones preventivas, en especial en losefectos del propulsor sobre la resistencia del conjunto, no siendo extraño que falten unbuen número de veces, el sistema de unión entre ellos (estacha/cable de remolque), ya quela inercia del buque remolcador no puede detenerse con la misma facilidad que lo hace unbuque del tipo remolcador, provocando estrechonazos que superan la carga de rotura.

Otra maniobra a considerar entre buques que no sean del tipo remolcador pero empeñadosen una operación de remolque, estando el remolcado sin gobierno pero con máquina, esel cálculo de la velocidad del conjunto, deseando aprovechar, en ayuda del buque que actúacomo remolcador, la fuerza propulsora que dispone.

En base a la fórmula empleada para el cálculo de la fuerza que desarrolla un buque por supotencia de máquina a una velocidad dada, tendremos (Fig. 9.6):

Para el buque (A), y de forma similar para el buque (B), tendremos:

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GM 'Potencia en el eje (SHP ) · h · M

100 · D · FB


D ..... desplazamiento del buque remolcadoD ..... desplazamiento del buque remolcador1

V ..... velocidad del remolqueV ..... velocidad remolcador sin remolque1

9.9 Características básicas en remolcadores9.9 Características básicas en remolcadores

Aunque las características de los remolcadores, a fines de maniobra, vendrán impuestaspor aquellas que correspondan a las unidades disponibles en el puerto o zona de maniobra,y por tanto no serán seleccionables a voluntad del maniobrista, se debe reafirmar el criteriode control de la situación en base a las cualidades visibles o deseables de dicho tipo debuque, sobre todo cuando se tripula uno de ellos y no como receptor de su asistencia.

Dichas características son:1. El punto de aplicación de la fuerza o tiro del remolcador debe estar sitúado apopa del centro de flotación (C ) y lo más coincidente con el centro de resistenciaF

lateral (CRL).2. Equipado con propulsores que puedan operar en cortos períodos de tiempo depleno rendimiento de máquinas a cero empuje y viceversa.3. Desde hace mucho tiempo, control de las máquinas desde el puente.4. Gran capacidad de maniobra (maniobrabilidad).5. Disponer de un francobordo (F ) equivalente al 10% del valor de la manga.B

6. Gancho de remolque asegurado rígidamente y libre en un arco lateral de 180E.7. La prueba del empuje estático se realiza en sondas de unos 11 m, acoplando undinamómetro con escala en toneladas firme al muelle y un alambre de 30 a 200 m.según el espacio disponible y eslora del remolcador.8. Disponer de un GM de 0,6 obtenido por la fórmula siguiente:

siendo,h .... la distancia vertical del centro del esfuerzo al ganchoM .... valor de la manga medida en la línea de flotación

9.10 Consideraciones a tener en cuenta en todo tipo de remolques9.10 Consideraciones a tener en cuenta en todo tipo de remolques

Se capea un temporal con proa o popa a la mar. En todo caso, es admisible adoptarángulos de 10 a 20E por la aleta o por la amura. Con el aumento del ángulo de ataque,también aumenta la superficie expuesta a la marcha y con ello la resistencia al remolque.

Respecto a la maniobra, el remolcado no debe producir guiñadas importantes, o bien, éstastienen que ser mínimas. En los cambios de rumbo el remolcado debe maniobrar consuficiente antelación, metiendo ligeramente el timón a la banda contraria a la de caída del


remolcador durante breves momentos, para seguir más tarde poco a poco la evolución dela popa. Si el remolcado no estuviera tripulado, las mencionadas caídas deberíanconseguirse mediante la utilización de pies de gallo.

En los casos que se utilice un pie de gallo, la composición normal del remolque sería:

. dos tramos de cadena de igual longitud, entre 18 y 27 m, firmes al remolcado

. pie de gallo en los chicotes libres de las cadenas anteriores

. estacha de nylon de 120 m, entre 80 y 100 mm de diámetro

. cable de remolque principal entre 50 y 55 mm de diámetro firme al remolcador

La facilidad de caída de ambos buques respecto a la deseada o iniciada por el remolcador,que se muestra en la figura 9.7, por la cual, si se analiza la posición superior de la figura,tendremos que los momentos evolutivos de de ambos son, para el remolcador = P .GA,N

mientras que para el Remolcado = R.GB. En estos casos, el remolcador podrá caer a labanda deseada siempre y cuando su momento evolutivo sea superior al del remolcado. Serámuy difícil caer si ambos momentos evolutivos son idénticos y totalmente imposible de sersuperior el momento evolutivo del remolcado respecto al remolcador.

Respecto a la posición intermedia de la figura, el remolcado se ve imposibilitado para caerya que no tiene brazo de maniobra, mientras que el remolcador cae y se atraviesa al valorde la resistencia total del remolque, situación crítica de la operación de remolque.

En cuanto a la disposición de maniobra inferior, una ligera caída del remolcado a la bandacontraria a la que pretende iniciar el remolcador, ayuda a la caída del remolcador, que evitaquedar atravesado al tiro, mientras que, luego, el remolcado cae a la banda del remolcadorsin ningún problema, ayudado sustancialmente por el tiro de través que le ofrece elremolcador.Al determinar la longitud del elemento de remolque, deberá tenerse en cuenta que, a menorlargo, se produce una mejoría de la maniobrabilidad, mientras que a mayor longitud seconsigue un aumento de la seguridad al mejorar las características de la catenaria.

Criterios aplicables a los elementos de remolque compuestos establecen que para cablesde acero la proporción de cable/estacha sea de 5 veces el de cabo a iguales dimensiones.

Cuando se utiliza la cadena del buque remolcado, el criterio más aceptado en lacomposición del conjunto de remolque es de 80 m de cadena engrilletados a 270 m dealambre de diámetro no inferior a 2,5 veces el de la cadena (p.e.: cadena de 2" ... cablede 5").

Durante el período de remolque, el elemento sensible del sistema lo constituye el cabo deremolque, sea cual sea su constitución, obligando a una cuidadosa y permanente vigilancia

R

G

B

a

PN

RG a

PN

GB'

PN


Fig. 9.7 Posiciones correctas e incorrectas del remolcado respecto al remolcador

de las condiciones de trabajo, la identificación de alteraciones importantes en su estructura,aplicación de protecciones adecuadas a la agresión que sufran (tejas metálicas para evitarla abrasión, enfriamiento por chorros de agua, etc.), y aquellas otras que aseguren elmantenimiento del remolque sin la rotura de sus elementos.

9.11 Períodos críticos en las maniobras de remolque9.11 Períodos críticos en las maniobras de remolque

Las operaciones de remolque pueden comportar un elevado número de sitúaciones deriesgo para uno u otro buque, e incluso para ambos, dadas las dificultades representadaspor dos buques de características, comportamientos y respuestas distintas en el seno delas aguas y bajo la influencia de los agentes externos presentes.

Se han considerado como críticas las siguientes sitúaciones:. Cuando, en un momento dado, el elemento de remolque llama por el través delremolcador. En esta situación, existe un potencial peligro de vuelco para elremolcador, de manera súbita y con poco tiempo para una acción evasiva, a menosque el gancho dispare el chicote o la gaza de firme. El momento escorante devuelco también puede producirse por la distancia vertical entre el gancho y el puntode pivote del remolcador, complicándose la situación al considerar que el punto degiro no es estable y que el gancho recorre un sector circular. En este aspecto, debeincluirse el riesgo de vuelco cuando el remolque llame por el costado, siendo elpeso suficiente para provocar la pérdida de estabilidad transversal. Por todo ello esnecesario que la prevención de esta situación se consiga con una constantevigilancia del rumbo propio y la posición del remolcado respecto al remolcador, yque el remolque quede retenido o encajado en las guías o retenidas para quesiempre llame por la popa. Debe estar listo al disparo del gancho o a picar conhacha cuando surja el menor indicio de peligro de vuelco.


. El distinto efecto que el viento, la corriente o cualquier otro agente externopueden provocar en el remolcador y en el remolcado. Entrar en una zona decorriente, al considerar la hipotética diferencia de calados y la superficie de la obraviva de ambos buques, puede representar un aumento sustancial de las fuerzas ysu influencia de uno sobre el otro. Del mismo modo, debe considerarse el efectode las rachas de viento sobre las superficies distintas de las superestructuras delremolcado y del remolcador.

. Una situación crítica resultante de las consideraciones del punto anterior surgecuando el remolcado domina al remolcador, bien por remolques muy cortos, enespecial en la adpatación del remolque para la entrada en puerto, barras, ríos, etc.

. También como una variación importante de las condiciones de remolque cuandoel remolcado se ve condicionado por la influencia de los agentes externos, y no lossufre el remolcador, por las que existe una reducción importante de la velocidad,como la que produciría una avería en las máquinas en el remolcado durante unaoperación de remolque. En estos casos, el aumento de la resistencia es muyimportante haciendo peligrar la integridad del elemento de remolque, que encualquier momento, cuando sean superados los parámetros de seguridad delremolque, faltará.

. Guiñadas importantes del remolcado, que pueden provocar el riesgo mencionadode atravesarse al tiro del remolcador con el ya mencionado peligro de vuelco. Laprevención consiste en técnicas de maniobra de acortar o alargar el elemento deremolque según las condiciones iniciales, variar la condición de carga, tanto en eltrimado, en que un remolcado aproado puede ser incontrolado, como en eldesplazamiento, utilizar anclas flotantes por la popa del remolcado para afianzar laorientación de la proa, si bien se debe considerar el aumento de la resistencia portal elemento. En general, alterando la velocidad, ya que si las guiñadas sonprovocadas por la escora del remolcado, aquellas disminuyen al aumentar lavelocidad, mientras que si es por causa del trimado, disminuye la guiñada aldisminuir la velocidad. También se puede mejorar el efecto de la guiñada, frecuentea una misma banda, cambiando el punto o puntos de firme del elemento deremolque, a una posición más a popa del anterior punto de firme. Cuando es porel efecto del viento, colocando una vela a proa o popa que compense la tendenciade arribada o de orzada de la guiñada habitual. Si el buque es de dos hélices,frenando una para correguir la guiñada.

. Hundimiento súbito del buque remolcado, que puede arrastrar consigo al buqueremolcador. Es normal el remolque de buques accidentados por distintas causas,como el incendio (debilitación de los elementos estructurales) o por abordaje(condicionantes de inundaciones progresivas, fallo de elementos estancos, etc.),


fallo en los sistemas de achique del accidentado, incendio, etc. La prevenciónreside en un buen disparo del elemento de remolque cuando las tensiones superanunos márgenes de seguridad del sistema, o bien una extrema vigilancia que permitael uso expedito de picar a mano el elemento de remolque.

. Abordaje durante la operación de remolque, independientemente de cuál sea elbuque afectado o el cable de remolque, ya que siempre constituirá un aumento dela resistencia total del remolque y un riesgo adicional por hundimiento de uno delos dos. La prevención está en evitar el propio abordaje, ya que una vez producidolas consecuencias son imprevisibles en la magnitud y en la gravedad.

. Rotura accidental del elemento de remolque. Puede suceder por aumento de laresistencia del conjunto, o por degradación de las condiciones de remolque sobreel elemento. Estas últimas vienen por deficiencias en el cuidado y atención a losequipos, que por abrasión (roce del cabo con la estructura y formas límite de losbuques o sobre la barra holandesa, etc.), calentamiento e incluso incendio delelemento a causa del roce continuado y constante, el mal estado del elemento porestrechonazos anteriores y ocultos a la inspección ocular de las partes sensiblesdel elemento (almas, cordones, filásticas, etc.). La prevención consiste en virar odesvirar algo el elemento para evitar la incidencia del castigo que sufre en cualquiercondición sobre un mismo punto, haciendo que se reparta en una mayor longitudcon menor gravedad en el daño que se le va produciendo. También es aplicable alas cadenas en sus puntos de contacto en el escobén o guías, según los casos.

. Enrocamiento del elemento de remolque. Situación provocada por una flecha dela catenaria del remolque superior a la sonda disponible. En tales casos, elremolcador no consigue ganar avante, mientras que la arrancada del remolcado nopuede ser detenida en ningún caso, echándose sobre el remolcador inmovilizado,pasándole por ojo, es decir, abordándole. La prevención consiste en el control dela profundidad de agua disponible respecto a la flecha de la catenaria, controlandola separación de los buques implicados en el remolque, o bien, largar el remolquey salir rápidamente de la trayectoria del remolcado que se le echa encima.

9.12 Preparación para el remolque de altura9.12 Preparación para el remolque de altura

La seguridad del sistema se logra por la aplicación de los principios preventivos, cuandotodavía se puede enmendar todo, añadir, sustituir, replantear, etc., siendo preciso para elloque se tengan resentes las siguientes consideraciones:

a) Inspección del conjunto en cuanto a su estado y condiciones de navegabilidad,disposición del lastre adecuado con ausencia de superficies libres, equipamientoutilizable, protecciones y material complementario, disposición de las luces ymarcas que ambos deban exhibir en cumplimiento del Reglamento Internacional


para Prevenir los Abordajes, establecimiento y definición de las comunicacionesentre los buques, organización de las tripulaciones que deban montar guardia.

b) Las necesidades del equipo de remolque incluirán la propia estacha de remolque,las retenidas, bozas, viradores, gazas, gancho, grilletes de unión, dados, pies degallo, resguardos, estado de los cáncamos, cornamusas, bitas, peso adicional alremolque como anclotes, anclas y cadena, guardacabos, medias tejas, lona deprotección, productos engrasantes, estado de las maquinillas, molinete, chigres,iluminación del gancho y de la cubierta de remolque.

c) No existen dos remolques iguales; por tanto, es necesario que se estudie cadacaso por separado, si bien las experiencias siempre serán bien recibidas yoportunas, pero sin proporcionar un exceso de confianza que conduzca a la rutina.Hay que tener en cuenta las características del buque o artefacto a remolcar, susposibilidades de inundación y posterior hundimiento, provocando una especialatención a cualquier tipo de abertura (portillos, puertas, mangotes de ventilación,tambuchos), caja de cadenas, bodegas y otras que puedan representar la entradaintempestiva de agua. Disponibilidad de suficientes medios de achique y mediospara deterinar la sonda de agua embarcada en cualquier espacio del buque.

9.13 Procedimientos para dar el remolque 9.13 Procedimientos para dar el remolque

Muchas de las maniobras de remolque resultan fallidas, especialmente en su propio inicio,al resultar imposible establecer la comunicación física entre los buques, dadas lasdificultades en tender el remolque y mantenerlo, siendo por ello aconsejable seguir unprocedimiento seguro para hacerlo, que para buques tripulados consiste en las indicacionesdel cuadro y posterior detalle:

a) el buque a remolcar lanza la sisga al remolcador.b) el remolcador sujeta un virador a la sisga, que es cobrado por el remolcado.c) al chicote del virador a bordo del remolcador se le hace firme el pendant line o elemento de seguridad del sistema de un largo máximo de 120 m, con un grillete de unión. Cobrado por el remolcado, dicho chicote lo hará firme al chicote de cadena, con un mínimo de 10 m preparada para ello. Si fuera cadena del equipo de anclas del buque se habría desingrelletado el ancla.d) en el chicote del pendant line a bordo del remolcador se engrilleta, si fuera necesario el elemento elástico con un largo de estacha de nylon de 60 me) el chicote de la estacha de nylon se engrilleta al alambre principal de remolque.f) tanto el remolcado desvirando el largo de cadena necesario y haciéndolo firme por el freno, estopor y mordaza, como el remolcador desvirando el cable de remolque en el largo requerido por las circunstancias y condiciones previstas,


establecen la disposición definitiva en que se desarrollará la operación de remolque.g) como variante a los pasos dados en el procedimiento, la estacha de nylon puede quedar sujeta con retenidas ligeras por fuera del remolcador, de tal forma que se evite que descanse en el lecho marino. Cuando el remolcador templa el conjunto del remolque, las retenidas van faltando sucesivamente a medida que el remolcador progresa avante.

Cuadro de acciones a realizar

ACCIÓN REMOLCADO ACCIÓN REMOLCADOR

1 Da la sisga 2 Con la sisga da el virador conel pendant line

3 Cobra el virador y el 4 En chicote del pendant linependant line que hace engrilleta el cabo o calabrotefirme al chicote de cade-na con el largo suficiente

6 Se desvira el largo de 5 En el otro chicote del cala-cadena requerido brote hace firme el chicote

del alambre principal deremolque.

7 Se desvira el largo de cablesuficiente para el total calcu-lado.

9.14 Dar remolque en tiempos duros9.14 Dar remolque en tiempos duros

Las operaciones de remolque en tiempos duros presentan un buen número de probabilidadde que falten los sistema de remolque utilizados, debido a los fuertes estrechonazos, conel consiguiente riesgo para el remolcado de quedar a la deriva y, a veces, la imposibilidadde volver a establecer una permanente conexión entre ambos buques.

La prevención de perder el elemento de remolque puede conseguirse aumentando el largodel mismo, aumentando la flecha catenaria, el peso del conjunto o bien incrementando laresistencia del remolque por medio de mayores largos de cadena, todo ello dentro de laslimitaciones que puedan representar las características del remolcador, la sonda disponibley la potencia necesaria para mantener la maniobrabilidad. Otro aspecto importante esconseguir que la popa del remolcador no tenga alteraciones en el empuje de suspropulsores, sobre todo en mantener las hélices y el timón trabajando constantemente con

1

2 2 2

1

1agentesexternos

0 0

0

1

22

2

1 1


Fig. 9.8 Posición relativa de los buques

el flujo de agua suficiente, lo que en aguas movidas por oleaje, puede lograrse con unadecuado lastrado del remolcador.

Cuando se inicie el establecimiento de la conexión de ambos buques por medio delelemento de remolque, deberán tenerse en cuenta las posiciones relativas entre ellos y ladirección del viento dominante, según sean las circunstancias del momento, con lassiguientes consideraciones:

1.- En términos generales, cuando las condiciones de mar son muy duras, es mejor esperara que el tiempo mejore.

2.- Se tendrá en cuenta el tipo de buque, en lo referente a las características de lassuperestructuras y el efecto vela correspondiente.

3.- En lastre, se abate más que cargado, y el abatimiento puede ser considerablementediferente entre uno y otro buque.

4.- El remolcador se colocará a barlovento si está abatiendo menos que el otro, o asotavento si abate más, en cualquier caso en la misma cabeza del buque siniestrado.

5.- A mayor diferencia en el abatimiento entre los dos buques, menor será el tiempodisponible para completar y hacer firme el remolque (Fig. 9.8).

6.- Con abatimientos similares en ambos buques la aproximación puede hacerse a lamínima distancia por barlovento.

7.- Con abatimientos distintos, cabe tener en cuenta aproximaciones excesivas durante lasoperaciones del tendido, con especiales momentos de riesgo cuando es imposible moverla máquina o con el personal operando con el equipo en sitúaciones difíciles.


9.15 Equipos disponibles para efectuar el remolque9.15 Equipos disponibles para efectuar el remolque

Si bien el elemento fundamental es el propio remolque, sea cual sea su constitución porcabo o alambre, durante las operaciones de remolque deben disponer de un buen númerode equipamientos complementarios que permitan mantener las mejores condiciones detrabajo hasta su fin.

Son equipos a considerar las retenidas y bozas de la misma constitución del elementoprincipal, viradores, grilletes y giratorios, dados, pies de gallo, resguardos y protectores delremolque (guardacabos, lonas y arpilleras, camas de acero, grasas, etc.). Tramos decadena de igual longitud, puntos de firme reforzados (cáncamos, bitones, estopores).

En todo caso, los medios que se utilicen deben estar en perfecto estado de conservacióny adecuados a los esfuerzos a que serán sometidos durante el remolque. Normalmente esadmitido que la efectividad de un remolque es inversamente proporcional a la cantidad deequipo con escasa conservación.

También, después de su utilización precisan de un mantenimiento, con reconocimientocompleto, limpieza de suciedades con agua dulce y posterior engrase con lubrificantesrecomendados por el fabricante de los elementos, retirada de los afectados y dudosos, yestibándolos según su condición.

Maniobras de remolque en puerto 211211

10 Maniobras de remolque en puerto10 Maniobras de remolque en puerto

10.1 Justificación del uso de remolcadores en puerto10.1 Justificación del uso de remolcadores en puerto

Las características evolutivas de los buques son altamente insuficientes, en general cuandoexisten limitaciones de espacio en el área de maniobra, y también cuando debenencontrarse el movimiento de grandes masas y sus correspondientes inercias. Ya se vioextensamente con el estudio de los diagramas de maniobra que el buque necesita, por suspropios medios, grandes espacios libres tanto por su proa como por su través. Los puertosy sus dársenas de atraque pueden representar limitaciones muy importantes para losobjetivos de toda maniobra, en lo referente a su seguridad estructural en la prevención deimpactos con instalaciones fijas y en la necesidad de reducir los tiempos de maniobra a losmínimos precisos, si se aplican criterios de rentabilidad en la explotación del buque.

Los buques equipados con hélices de maniobra de proa y/o popa disponen de una ayudasustancial en la mejora de la maniobrabilidad evolutiva y llegar a ser autosuficientes parallevar a cabo un mayor número de maniobras, que estarían prohibidas a los buques quecarecieran de ellas; sin embargo, unos y otros, en función de sus dimensiones puedenverse privados, por insuficientes, de la asistencia necesaria para efectuar la maniobra enlos términos de seguridad y optimización, ya citados.

En cualquier caso, cuando pueda existir duda de la eficiencia, eficacia y suficiencia de losmedios propios, especiales o no, se recurre a la asistencia de los remolcadores y a suspeculiares formas de trabajo, distintas y bien definidas, siempre y cuando exista laadecuada comunicación para la ejecución de las acciones, a partir de órdenes claras yconcisas, que lleven a los objetivos deseados.

No obstante, la propia concepción de la maniobra debe considerar a los remolcadores comouna asistencia a las necesidades del buque para cubrir sus carencias de maniobrabilidad,considerando la posibilidad de que tal asistencia se interrumpa accidentalmente en

VtoCte


Fig. 10.1 Consecuencias de la banda de caída

cualquier momento de la maniobra, por lo que se tendrán previstas otras maniobrasalternativas, sustitutorias de los remolcadores.

10.2 Consideraciones para tomar remolque en puerto10.2 Consideraciones para tomar remolque en puerto

Siguiendo un procedimiento similar al señalado para el remolque de altura, se requiere laplanificación previa de las necesidades y usos que se dará al conjunto de remolcadores quese vayan a pedir para una maniobra dada.

En primer lugar será necesario conocer las fuerzas máximas que el buque sufrirá durantetoda la maniobra, es decir, los efectos de los agentes externos que previsiblementeafectarán al buque y su maniobra y, en función de ellos, el número y tiro total de losremolcadores a pedir. Puede darse el caso que, para una misma maniobra, según se pasela proa o la popa al conjunto de los elementos, requieran un número distinto deremolcadores, así como su tiro. Por ejemplo, el caso siguiente (Fig. 10.1): Para un buquede 300 KT que deba revirar 180E de su rumbo de entrada para poner su proa a la salida,con un viento atravesado al rumbo de aproximación y una corriente que abra su dirección80E (sentido directo) del viento.

De las dos posibles caídas, una a estribor pasando la popa por el viento y otra a baborpasando la proa al mismo, la segunda representa un efecto menor sobre el buque que enla primera, según puede observarse por los coeficientes que se obtienen para lacuantificación de los efectos, basados en el método obtenido del capítulo de amarre,independientemente de que para el mejor control que se obtiene del buque, sea siemprepreferible tener los agentes externos preponderantes por la proa (eficacia de la máquina enavante y del timón en esas circunstancias) que por la popa (resultado incierto de larespuesta del buque en atrás, poca eficacia del timón).


En segundo lugar, la distribución de los remolcadores está condicionada al número de ellosque deban intervenir, considerando siempre la libertad de movimientos de que deban dedisponer, evolución prevista (grandes o pequeñas caídas), cambio de trabajo (trabajo enavante o atrás) y los efectos que se quieran obtener (movimientos transversales,longitudinales, de aguante, etc.). En la determinación del lugar donde se deben situar losremolcadores, existe un fuerte condicionante relacionado con la resistencia estructural yla presión a la que serán sometidas ciertas partes del buque, en especial al ser empujadaspor el costado. Los buques de reciente construcción ya llevan en su costado la indicaciónexpresa de dónde deben ser aplicadas las fuerzas de un remolcador y, a veces, porexclusión, donde no son aconsejados efectuarlos. En cualquier caso, se pretende no causardaños innecesarios sobre partes menos resistentes por elementos resistentes internos nodiseñados para soportarlos. Esta distribución específica para un determinado buque, crealimitaciones en la elección de la situación deseada de aplicación de la asistencia de losremolcadores.

En tercer lugar, el sistema de remolque utilizado (americano o europeo), estrechamenterelacionado con la disposición de trabajo mencionada anteriormente. También en esteaspecto debe hacerse referencia a la disponibilidad en el buque, de puntos y sistemas defirme del remolque o bien de las retenidas, así como las condiciones en hacerlas posible,en general relacionadas con el estado de carga del buque, es decir, con el francobordodisponible. Muy especialmente estará condicionado por la amplitud y limitaciones delespacio de maniobra, ya que con la presencia de muertos, bajas sondas u obstrucciones,es muy difícil la libre maniobra del remolcador sobre estacha (sistema europeo), siendo máseficaces los que actúan en las aguas más proximas al buque como ocurre con el sistemaamericano (trabajando de carnero). También se recordará que, trabajando sobre estachade remolque, aunque esté completamente en banda, existe una cierta cantidad de tiroproporcionada por el peso de la estacha utilizada en la dirección de los chicotes de firme.

El criterio selectivo del método de firme a utilizar (con estacha de remolque o de carnero)se basará en los siguientes principios:

. De carnero: su mayor eficacia se obtiene cuando trabaja empujando, es decir, conla máquina avante, y por tanto cuando tiene que aguantar lo hace con máquinaatrás con la pérdida habitual de potencia y, por tanto, la no utilización de toda lafuerza en principio disponible. Por contra, el remolque sobre estacha siempretrabaja con el remolcador en avante, pudiendo alcanzar la totalidad del tiro por supotencia de máquinas.. De carnero: las necesidades de espacio disponible para maniobrar son menoresy próximas al buque, ya que no precisan del largo de estacha de remolque, por elloes un sistema muy utilizado en espacios reducidos, maniobra en ríos, dársenasportuarias pequeñas, etc. Con estacha de remolque, la disponibilidad del espaciode maniobra condicionará el largo del remolque.


. Sobre estacha de remolque: el remolcador debe pivotar sobre el punto de firmeefectuado en el buque remolcado, con lo que, según la orientación de su proa albuscar una nueva orientación, provoca fuerzas resultantes, no siempre deseadas,de carácter longitudinal o trasversal, difíciles de controlar. Esta manifestación esmenor en los remolcadores trabajando de carnero, aunque no totalmente eximidosde ello.. La estacha de remolque sufre toda la carga de tiro del remolcador, por lo que esmucho más fácil que falte cuando no trabaja a cargas soportables por constitución,creando sitúaciones difíciles para el buque asistido en la maniobra hasta que serestablece el vínculo de unión con una nueva estacha o el remolcador pasa atrabajar de carnero. Trabajando de carnero el tiro es soportado directamente porel costado del buque y solo en atrás se llega a trabajar sobre la amarra que le sujetaal buque; esta situación es delicada, si se tiene en cuenta la menor potencia demáquinas en atrás y la propia dificultad en reiniciar la acción de retención de llegara faltar la retenida.

En cualquier caso, sea cual sea el procedimiento de remolque en puerto utilizado, contandocon las ventajas y limitaciones que ambos presentan, la maniobra con remolcadoresdependerá de distintas variables, como son la fuerza aplicada (tiro), el tiempo total en quese ha ejecutado una orden, y muy especialmente, la proa o dirección en que se aplicandichas fuerzas ya que podrían manifestar efectos contrarios a los esperados; de ahí quecualquier orden transmitida debe ser dada previa comprobación de la proa que hace elremolcador en los casos en que se da solamente una orden de máquina, o bien asegurarque la acción pedida se ejecuta en la dirección correcta, con indicación de proa y fuerzaejercida.

10.3 Firme del remolque y sujección del remolcador10.3 Firme del remolque y sujección del remolcador

La seguridad de las operaciones de remolque en puerto dependerá de la fiabilidad en quese hayan efectuado las operaciones de firme de la estacha de remolque o la sujección delremolcador en su contacto con el buque.

Para el primer caso, si el firme del remolque en el remolcador es generalmente sobre elgancho, siempre pensando en el disparo rápido del mismo en los casos de emergenciaposibles (tiro escorante, alcance por el remolcado, riesgo de varada o abordaje inminentes),y cuando el cabo de remolque está dado por el buque a ser asistido en la maniobra, en elremolcado, el firme sobre la bita debe ser tal que no ceda cuando el remolcador trabaje aplena potencia, no creando socollazos, calentamiento por roces sobre los bitones o, encasos extremos, el zafado total del chicote a bordo del buque, con la pérdida total de laasistencia que se quería obtener. Para ello, el número de vueltas debe permitir su azocadosobre los bitones (mínimo 6 vueltas) y una ligada sobre las dos últimas para evitar el zafadodel conjunto. En cualquier caso, nunca se encapillará la gaza del chicote a bordo en uno


de los bitones, puesto que en el caso de necesitar el largado inmediato del remolque desdea bordo del remolcado, podría ser imposible, por la fuerza humana, desencapillarla con laprontitud que la situación requiriera.

Cuando por la composición del remolque dado, bien por su peso o mena, sea de difícilmanipulación, se preverá con antelación la bita donde hacerla firme, pensando la utilizaciónde los medios mecánicos y de fuerza que puedan utilizarse para suplir las carenciasmanuales. Siempre, de acuerdo con el plan de maniobra que se esté siguiendo, por el quese conocerán las necesidades posteriores (costado de atraque, número de amarras a dar,etc.), se priorizará la bita de firme del remolque que no precise variaciones en ningúnmomento de la maniobra que se efectúa, siendo bastante usual que, una vez el remolcadorha terminado su trabajo y al no ser requerida su presencia, largue el remolque sin esperarconsentimiento de la cabeza de maniobra, quedando largado mientras a bordo se realizanlas maniobras de amarre u otras, y solo al final se vira a bordo y normaliza el cabo deremolque empleado.

El costado para dar el remolque es generalmente la banda contraria a la de atraque, de talforma que el remolcador pueda mantener su costado en toda la duración de la maniobra,circunstancia que podría ocurrir de estar por el costado de adentro y verse condicionadopor el muelle u obstrucción; no obstante, en función de la planificación de la maniobra,puede ser necesario darlo por el costado de dentro, siempre que esté previsto largarlo enmomento oportuno para ponerse a trabajar según otro método (de carnero a otra posición,con estacha de remolque a carnero, etc.).

Referidos al trabajo a la americana o de carnero, el remolcador precisa tener su proa sujetaen corto, al buque que asiste, de tal manera que pueda efectuar sus acciones de empuje(avante), aguante (atrás) o aplicación de su fuerza en el sentido que precise, sin moversede la posición asignada, a menudo condición que justifica el uso de este procedimiento deremolque, al pretender reducir las distancias de maniobra en el entorno más próximo albuque.

Los condicionantes en el firme del remolque con este procedimiento son:

. la dificultad que puede existir cuando la altura del francobordo del buque esdemasiado grande y el cabo trabaja próximo a la vertical.. áreas de presión sobre el casco del buque, no especialmente preparados parasoportarlas.. en función de la distribución de las superestructuras y tipo del buque, puedesignificar el desplazamiento de parte del personal asignado a una maniobra, a lascajas de las cubiertas (próximas a las amuras y a las aletas), alejándolas de lasupervisión del oficial de maniobra o simplemente dividiendo el potencial humanoen grupos desconectados entre sí, en función a la distancia a recorrer y por tantoa las dimensiones del buque.

REMOLCADOR

BUQUE

REMOLCADOR

BUQUE BUQUE


Fig. 10.2 Firme del remolcador trabajando de carnero

. a su vez, llegado el momento de largar, puede no estar disponible el personal parahacerlo, momentos críticos en determinadas circunstancias, a menos que sedisponga de retén permanente (cosa bastante ilógica hoy en día, ante la reducciónde tripulación).. el remolcador precisa estar equipado con una defensa a proa de diseño yconstitución especialmente preparada para ese contacto permanente, sea cual seasu dirección de empuje, altamente resistente a los efectos abrasivos en su roce conel casco del buque que asiste.. tal como se muestra en la figura 10.2, el firme para el trabajo seguro delremolcador puede requerir más de un punto, y estos no estar disponibles o serinexistentes, lo que limita extraordinariamente la eficacia del trabajo a realizar. Siel uso de un solo cabo es adecuado para la acción de empujar lateralmente, con elbuque desplazándose longitudinalmente, el remolcador precisa asegurar el puntode empuje de la proa y, si la velocidad del conjunto es elevada, precisará de unaretenida a popa para poder mantener la orientación adecuada en un momento dadoy dedicar todo su fuerza al empuje y no, parte de ella, a conservar una determinadaproa.

10.4 Posición de los remolcadores10.4 Posición de los remolcadores

Individualmente (Fig. 10.3):(40)

1

23

4

5


Fig. 10.3 Acción individualizada

El nº 1 no es muy adecuado para el giro a Er., ya que proporciona una componentelongitudinal en avante que aumenta el diámetro de giro, siendo más adecuado cuantomenor sea la velocidad del buque y el remolcador pueda trabajar en un ámplio ángulo deataque en el costado del buque.

El nº 2 dando atrás actúa como la acción del ancla, reduciendo el diámetro de giro.

Si las caídas deben efectuarse a ambas bandas, la combinación de los remolcadores 1 y2, son buenas, creando además una disminución de la velocidad en la última fase deaproximación, previa al contacto con el atraque.

Los remolcadores 3 y 5, trabajando en las aletas del buque, son buenos para provocar girosa Er. y Br. respectivamente. Sin embargo, deberá tenerse muy en cuenta que, tanto unocomo el otro, al dar atrás, si bien provocan la caída de la proa hacia la banda contraria enque se encuentran trabajando, también producen una gran deriva, por lo que el espaciodisponible será un condicionante de la maniobra. También hay que considerar la acciónnegativa sobre dichos remolcadores de las corrientes de expulsión que sobre todo enmáquina atrás del buque puede incidir negativamente sobre la eficacia de cualquiera deellos sobre el buque.

La posición del remolcador nº 4, solo válido para barcazas y en muy pocos buquesmercantes y para ciertas condiciones de calado, al tener en cuenta la disposición en dichoextremo de las hélices y del timón que, si bien podrían quedar a salvo, no lo serían tantopor la propia eficacia y mantenimiento de la posición del remolcador al ser atacadodirectamente por las corrientes de expulsión de la hélice.

2

1


Fig. 10.4 Atraque con 1 remolcador y acción del buque

La posición acertada de un solo remolcador, juntamente con las acciones que pueda realizarel buque con su máquina y timón, puede resolver un buen número de sitúaciones deatraque y desatraque, ampliamente conocidas y llevadas a la práctica por los profesionalesde la mar, aplicables a buques de medio tonelaje.

Así, el atraque de un buque con un solo remolcador con viento de tierra se realiza conformea la figura 10.4, en la que la componente trasversal en la proa provocada por el viento escontrolada por la acción del remolcador en avante toda, mientras que la popa lo es por lafuerza lateral del timón como componente de la presión normal, con el buque en avante.Las componentes longitudinales de ambos deben ajustarse para que su resultante tenga elefecto deseado de poner el buque avante o atrás según convenga, a la vez que los efectosrestantes de las acciones transversales llevan el buque lateralmente hasta conseguir elcontacto con el atraque.

Cuando además se utiliza la ayuda de ciertas amarras todavía firmes a tierra, se obtienenmaniobras rápidas de desatraque, tanto con el procedimiento de remolque trabajando decarnero como bajo estacha de remolque, según se muestra en la figura 10.5, a la izquierday derecha respectivamente. Se alcanza con avante sobre spring hasta abrir el buque 45Econ el plano del atraque, a partir de lo cual, tanto el atrás del buque con el avante delremolcador, como solo el atrás del remolcador logran separar la proa del atraque y ponerlaorientada a la salida.

El uso de un solo remolcador para lograr solamente un movimiento lateral del buque selogra si la aplicación del tiro actúa directamente a la altura del punto de giro, controlándosesu posición por paladas avante y/o atrás, mientras el remolcador tira perpendicularmentehacia afuera (Fig. 10.6).

1

2

1

2

PG


Fig. 10.5 Uso complementario de cabos a tierra

Fig. 10.6 Maniobra en espacios reducidos

10.5 Acción conjunta de varios remolcadores10.5 Acción conjunta de varios remolcadores

El trabajo conjunto de dos remolcadores puede aportar una asistencia casi total a lacapacidad de maniobra de cualquier buque, solo sería cuestión de la cuantificación del tironecesario .(41)


Fig. 10.7 Efectos combinados con remolcadores

En el caso más extremo de que dos remolcadores deban asistir a un buque sin máquina nitimón, el efecto que consiguen es el que se muestra en la figura 10.7, por el que puedendarse movimientos de giro, longitudinales y trasversales.

No obstante, el efecto alcanzado será función de la aplicación de los brazos de fuerza deambos remolcadores al punto de giro del buque, por lo que para un movimiento regular ycontrolado deberá maniobrarse con extrema atención al número de revoluciones u órdenesde máquina que se apliquen a cada remolcador.

10.6 Maniobra con remolques abarloados10.6 Maniobra con remolques abarloados

Cuando el método de usar estacha de remolque por largo no es posible, debido a la faltade espacio en aguas limitadas lateralmente o por la proa (ríos, canales, en recodos, etc.),o bien por la práctica habitual en ciertas áreas marítimas, se usa el sistema de sitúar alremolcador abarloado al buque u objeto a remolcar, de tal forma que constituyan una solaunidad homogénea.

PG b

aFp

PN

PG b

aFp

PN

A Br. A Er.M

ev1' P

N. APG M

ev1' P

N. APG

Mev2' Fp . BPG &Mev2

' Fp . BPG


Fig. 10.8 Remolque abarloado sin máquina ni timón

(107)(107)

Para su estudio, se considerarán tres supuestos que se dan frecuentemente en la realidad,cuando se trata de remolcar gabarras o buques con limitaciones, tanto en su propulsióncomo en su gobierno, o con ambas a la vez.

1er. supuesto: Remolcado sin máquina ni timón1er. supuesto: Remolcado sin máquina ni timón (Fig. 10.8)

En este caso debe considerarse:. que el punto de giro (PG) del conjunto se encuentra sitúado en el punto de firmede un través real o imaginario, mínima distancia de aplicación del par de giro creadopor el empuje del remolcador. El vector B-PG constituirá el brazo de maniobra parael par de giro, mientras que su dirección, lo será en función de hacia donde seejerza la aplicación de la fuerza propulsora (F ).p

. el brazo de maniobra de aplicación a la fuerza creada por el timón del remolcador(P ) será A-PG, que siempre tendrá una dirección a la misma banda en que estéN

trabajando el timón.

Así, tendremos según sea la caída a una u otra banda:

El momento resultante será igual a la suma de sus efectos parciales.

En el caso de caída a babor, los dos momentos evolutivos son del mismo signo, por lo que,la caída a la banda contraria a la que se encuentra abarloado el remolcador siempre seráposible y de máxima eficacia. El momento será máximo con todo el timón y toda avantedelremolcador, y momento evolutivo mínimo, cuando el timón se encuentre a la vía y lamáquina despacio avante.

PGb

aFp

PN

PG b

aFp

PNF'p

c

F'p

c

&Mev3' Fp ) . CPG

siendo el valor del momento resultante :MevR

' Mev1% Mev2

& Mev3


Fig. 10.9 Remolcado con máquina y sin timón

(108)(108)

En el caso de caída a estribor, el momento evolutivo creado por la fuerza propulsora delremolcador tiene el signo contrario, con lo cual, el momento resultante será inferior alprimer caso de caída a babor, estableciéndose que la caída a la misma banda a la que seencuentra abarloado el remolcador, siempre será dificultosa y menor a la esperada. En estecaso, si F = 0, el momento evolutivo será máximo y solo dependiente del efecto delp

timón. También podría hacer se máximo el momento evolutivo resultante, si F fuerap

negativo, es decir, que invertirá el sentido de su propulsión; sin embargo, no es adecuadoya que el conjunto de remolque podría quedar sin la arrancada suficiente para crear lanecesaria presión normal del timón (P ).N

2º. supuesto: Remolcado con máquina y sin timón2º. supuesto: Remolcado con máquina y sin timón (Fig. 10.9)

En este caso, serán 3 los momentos evolutivos presentes. Dos de ellos coinciden con elsupuesto anterior y corresponden al buque remolcador, el tercero corre a cargo delmomento evolutivo creado por la fuerza propulsora (F ) del remolcado, cuyo brazo dep'

maniobra es el segmento C-PG.

La evolución del conjunto será posible siempre, cuando el valor del momento evolutivo Mev3

sea menor que la suma de los otros dos creados por el remolcador (para el caso de caídaa babor), o que el momento evolutivo de la fuerza propulsora del remolcador sea inferiora la suma de los otros dos (fuerza propulsora del remolcado más el momento evolutivo deltimón del remolcador).

Si se dieran las peores condiciones, debería anularse el efecto del momento negativo,según el caso, o invertirlo, haciéndolo negativo para que pasara a a ser un sumando

PGb

aFp

PN

PG ba

Fp

PN

P'N

d

P'N

d


Fig. 10.10 Remolcado con timón y sin máquina

positivo en el momento evolutivo resultante. En este caso, al existir siempre unapropulsión, el conjunto no perdería la velocidad necesario para mantener el gobierno.

3er. supuesto: Remolcado con timón y sin máquina3er. supuesto: Remolcado con timón y sin máquina (Fig. 10.10)

Para este caso, el momento evolutivo creado por la presión normal del timón del buqueremolcado siempre tiene un efecto positivo, con un brazo de maniobra D-PG, sea cual seala banda de caída que se pretenda iniciar, manteniéndose los mismos criterios, ya citadosen los dos supuestos anteriores, para el buque remolcador.

Por tanto, para una caída a babor, todos los momentos considerados son positivos,mientras que para la caída a estribor o misma banda en que se encuentra abarloado elremolcador, la suma de los momentos evolutivos de ambos buques debe ser superior almomento evolutivo negativo creado por la fuerza propulsora del remolcador. En casocontrario, deberá hacerse nulo dicho momento o positivo, invirtiendo la fuerza propulsora,si ello fuera posible.

En los remolques abarloados son poco recomendados los cabos de fibra sintética por suelevada elasticidad, provocando que el remolcador adquiera proas con tendencia a separarel conjunto de su banda, además de una considerable pérdida de empuje.

10.7 Remolque en línea y tándem de remolcados10.7 Remolque en línea y tándem de remolcados

Es el más peligroso de los remolques. El cabo de remolque principal se da al primerremolcado y se pasa a la bita de firme. El segundo cabo de remolque pasa sobre el primerremolcado hasta llegar al segundo remolcado. En esas condiciones cualquier variación delas posiciones de los remolcados puede significar un riesgo para la seguridad del conjunto,además de la mayor abrasión que sufre el segundo remolque en su contacto con el primer

REMOLCADOR

REMOLCADOR


Fig. 10.11 Tándem de remolcados

remolcado; por ello, el cuidado de los componentes del remolque debe ser extremado,principalmente con la adecuada protección a la abrasión (Fig. 10.11).

10.8 Remolque en línea y tándem de remolcadores10.8 Remolque en línea y tándem de remolcadores

En estos casos el alambre de remolque aportado por el remolcador principal se engrilletaen la proa del segundo remolcador, cuyo remolque es engrilletado en la unidad remolcada.El remolcador más grande está colocado entre el remolcador principal y el remolcado .(42)

El tándem de dos remolcadores, uno por cada banda, aunque no muy usual, se empleacuando no interesa tanto la velocidad como el control del rumbo (Fig. 10.12).

10.9 Maniobras asistidas por remolcadores10.9 Maniobras asistidas por remolcadores

Si bien cualquier tipo de maniobra representa una aplicación de conocimientos yexperiencias, en la que su realización dependerá del punto de vista del maniobrista y laevaluación continuada de la misma, lo más importante es su culminación en el menortiempo y con el menor riesgo, tanto para el buque como para el entorno en que se mueve.Por ello, una maniobra podrá realizarse de varias formas según quien la ejecute, siemprey cuando se cumplan los requisitos antes mencionados. No obstante, algunas maniobrastienen una solución reconocida y aceptada por la mayoría de los marinos, ya que ha

P 2º Remolcador Remolcado


Fig. 10.12 Tándem de remolcadores

Fig. 10.13 Popa adentro y un solo remolcador

demostrado su bondad y eficacia en su realización. Alguna de ellas se comentan acontinuación:


Fig. 10.14 Popa adentro, viento de afuera y un solo remolcador

Fig. 10.15 Reviro, un remolcador, viento y corriente

a) Popa primero, un remolcador (Fig. 10.13)

En estos casos es necesario el remolcador a popa para el control de dicha cabeza llevándolahacia el atraque, y una vez conseguida la posición próxima, paralela y parado del buque,ponerse a empujar hasta llevarlo a besar al atraque.

b) Popa primero, viento de fuera, un remolcador (Fig. 10.14)

En estos casos es necesario el uso del ancla de fuera para mantener el control de la proa,mientras que la popa es llevada y contralada por el remolcador hecho firme en esa cabezade maniobra.

c) Reviro, un remolcador, con viento y corriente (Fig. 10.15)


Fig. 10.16 Giro de la popa al viento

Fig. 10.17 Giro de popa con dos remolcadores

En este supuesto, debe aprovecharse el efecto de los agentes externos sobre el buque,utilizando la asistencia del remolcador en mantener el control de la cabeza de maniobra quelo necesite, según el sentido de giro del buque respecto al viento o corriente (el másdominante). El remolcador trabajando de carnero, firme a proa, tiene que mantener dichacabeza con máquina atrás para crear un punto de giro del buque sitúado a proa, mientrasla popa cae por la acción de los agentes externos.

d) Caso anterior con giro contrario (Fig. 10.16)

En este caso, el remolcador puede sitúarse a popa a la europea, tanto para mantenerlacomo para tirar de ella hacia el viento, siendo la proa la que caerá en consecuencia.


Fig. 10.18 Movimiento atrás asistido por remolcadores

e) Giro con dos remolcadores (Fig. 10.17)

Esta maniobra es la aplicación de los dos casos anteriores, en que la falta de acción de losagentes externos, ahora ausentes, es cubierta por uno de los remolcadores, mientras elotro continúa con su misión de ayudar en la caída de su cabeza.

f) Movimiento de un gran buque, popa primero (Fig. 10.18)

Con la situación de los remolcadores que se muestra en la figura, el de popa consigue elmovimiento atrás del buque, los remolcadores sitúados a proa, uno por cada banda, puedenmantener la orientación de dicha cabeza sin que tenga caídas indeseadas a una u otrabanda de la derrota atrás que sigue.

La posición del remolcador a popa, trabajando de carnero se sitúará en la banda desotavento correspondiente a fin de correguir el abatimiento de la popa por la acción delviento, mejorando el tiro del remolcador que a popa tira del conjunto.

Una variante de esta maniobra, si el desplazamiento del buque no es excesivo y puede sersuficiente el tiro del remolcador de popa, es la sustitución de los dos remolcadores de proapor uno solo, en posición de carnero, empujando o dando atrás según convenga para elcontrol de la proa (Fig. 10.19).


Fig. 10.19 Maniobra anterior con un remolcador a proa

Maniobra en aguas restringidas 231231

Fig. 11.1 Distancias condicionantes.

11 Maniobra en aguas restringidas11 Maniobra en aguas restringidas

11.1 Definición de aguas restringidas11.1 Definición de aguas restringidas

Se considera como de aguas restringidas, aquella zona de navegación que representa unalimitación espacial para la maniobra del buque, tanto en superficie como en sonda. Portanto, son condicionantes para la maniobra la relación entre manga del buque (M ) y lab

manga del canal navegable (M ), (también, la distancia de paso existente entre dosc

buques), y entre la obra viva (O ) y el fondo (f ), en especial la altura de agua disponiblev m

bajo quilla (S/C) (Fig. 11.1).

Si bien la expresión aguas restringidas, en términos generales, puede tener una definiciónclara y concreta, siempre deberá considerarse bajo un carácter relativo, en función de lascaracterísticas dimensionales del buque, es decir, para unas mismas condiciones dadas deaguas restringidas, siempre lo será más para un buque de mayor tamaño que para unbuque menor, considerando sus formas y las dimensiones de eslora, manga y calado,respectivas.


Haciendo referencia a la definición proporcionada por la Regla 3 del vigente ReglamentoInternacional para Prevenir Abordajes en la mar de 1983 (RIPA) y posteriores enmiendasal mismo, en que la expresión buque restringido por su calado corresponde, "al buque depropulsión mecánica que, por razón de su calado, en relación con la profundidad y laanchura disponibles de agua navegable, tiene muy restringida su capacidad de apartarsede la derrota que está siguiendo". La incorporación del término referente a la anchura serealizó por enmienda aprobada en la A.626, en vigor desde el 19.11.89.

No obstante, a efectos puramente de maniobra, al margen de lo citado en el mencionadoReglamento, la condición de aguas restringidas puede aplicarse a cualquier tipo de buque,sea cual sea la naturaleza de sus medios de propulsión.

Independientemente de la aplicación que pueda resultar de una u otra definición, cuandoun buque navega en una zona de aguas restringidas, sufre una serie de efectos, más omenos detectables que condicionan fuertemente su maniobra, y/o representan unaalteración/variación importante a las condiciones de navegación anterior.

La expresión aguas restringidas puede ser sustituida por la de aguas someras, por la quetambién es conocida, ya que ambas representan una carencia de espacio, que deberá seridentificada por la relación sonda/calado (S/C), o por las distancias a los accidentesmarítimos, tanto en superficie (límites visibles de tierra), como de bajo de ella (la distanciaen cualquier dirección a perfiles del fondo o márgenes laterales).

Aun contando con las definiciones dadas anteriormente, cuando se analizan las causas dedeterminados accidentes acaecidos durante la maniobra o navegación libre de un buque,los técnicos marítimos no siempre están totalmente de acuerdo en la cuantificación de lasdistancias determinantes de una zona de aguas restringidas, por lo que debe recurrirse ala jurisprudencia existente.

En este sentido, para que una zona de navegación pueda ser incluida en la categoría decanal o paso angosto, se necesita la opinión generalizada de los marinos que la frecuentany conocen sus limitaciones, lo que impone su utilización, a la vez, que el asesoramiento detécnicos y profesionales marítimos que puedan relacionar otras causas con los efectosmanifestados.

Así, un paso o canal angosto no está definido por un ancho preciso, sino que requierediversas matizaciones para su concrección, al verse relacionados con factores como elancho del canal, la profundidad de agua disponible, el tamaño de los buques que lofrecuentan, otros buques que puedan ser habituales en la zona (pesquerías), la configura-ción del canal, la existencia de peligros para la navegación (naufragios, remolinos decorriente o hileros, etc.), la visibilidad en porcentaje a lo largo del año y en generalcualquier circunstancia que, siendo normal en la zona, pueda representar un peligro parala seguridad de la navegación, al verse condicionada la capacidad para la maniobra.


Ejemplo de ello, anchos disponibles de 100 m entre muelles y boyas ya lo constituye,mientras que pasos de ancho de 2 millas también lo son en función del ancho del canaldisponible. En estas circunstancias, un canal angosto en toda su longitud, o un pasoangosto como zona de estrechamiento en un punto de la navegación limitado por sondao márgenes, puede implicar a cualquier tipo de buque y condición. Para los mismosfenómenos citados, un paso o canal angosto puede resultar, en términos relativos,suficiente y seguro para la navegación de un buque, independientemente de susdimensiones, mientras puede representar un enorme riesgo cuando coincidan dos buquesal mismo tiempo, a menos que se observen conductas especiales.

El Estuario del Támesis fue declarado como canal angosto en el caso del abordaje del"British Tenacity" en 1.963; del mismo modo, el ancho disponible en el River Mersey almuelle Trafalgar en el caso del "Empire Brent" en 1.948.

11.2 Efectos detectables en el buque11.2 Efectos detectables en el buque

Cuando un buque navega en una zona de aguas someras sufre diversas perturbaciones quecondicionan su libertad de maniobra con grave riesgo de accidente marítimo, como son elabordaje y la varada, todo ello motivado por una importante pérdida de maniobrabilidad,pérdida de velocidad, variación de calados y del asiento, fenómenos de interacción, y otrasmanifestaciones de menor importancia, principalmente resultantes del aumento sustancialde las vibraciones.

Como se irá demostrando en los siguientes apartados de este capítulo, existen unoscondicionantes internos del buque y otros externos al mismo que, en su conjunto, haránmás o menos detectables los efectos perturbadores.

Entre los condicionantes internos, que pueden ser modificados a voluntad, destacan lavelocidad y el asiento, mientras que, solo muy circunstancialmente, también lo será elcalado. Como condicionantes internos invariables tendremos los que proporcionan lasformas de buque, en especial la eslora y la manga.

Los condicionantes externos, todos ellos variables si bien previsibles, son la sonda de aguadisponible, la distancia de las formas del buque a las márgenes y fondo, y las distanciaslaterales de paso con otro/s buque.

Es evidente por ello, como primer acercamiento al tratamiento que deberá dársele al tema,que la seguridad de la maniobra en esas circunstancias dependerá de unas accionesrequeridas, basadas en unas técnicas de maniobra precisas, que necesariamente deberánejecutarse con la suficiente antelación, antes de que los efectos no puedan ser controladospor los medios de maniobra del buque, ejercidas sobre los condicionantes variables, tantointernos como externos al buque.


Fig. 11.2 Esquema teórico de las aguas restringidas

En síntesis, el estudio del tema puede resumirse en un diagrama de bloques que reunetodos los aspectos que serán tratados posteriormente (Fig. 11.2).

11.3 Asiento dinámico (squat)11.3 Asiento dinámico (squat)

El principio fundamental de la hidrodinámica, enunciado por D. Bernoulli, indica que en unlíquido en movimiento la energía total por unidad de masa permanece constante. Según

" ' P % *v 2

2% *gh


(109)(109)

ello, la suma algebraica de la presión, la energía cinética y la energía potencial por unidadde volumen tiene el mismo valor en dos puntos cualesquiera de la vena líquida,representada en la siguiente expresión:

Para una misma condición dada, siendo alfa constante, las únicas variables de la igualdadserán la presión y la velocidad, lo cual significa que cuando aumenta una la otra deberá sermenor y viceversa.

Su aplicación al buque navegando en zona de poca sonda o poca agua bajo quilla implicaque con el aumento de la velocidad del buque disminuirá la presión que, referenciada a laque soporta la quilla, se traduce en una pérdida de la sustentación que recibe el buque, ypor ello una pérdida de flotabilidad y una inmersión. Teniendo en cuenta la ecuación deBernoulli, la velocidad crecerá con el cuadrado de su valor, y cuanto mayor sea ésta muchomayor será la inmersión que sufrirá el buque, es decir, bajo el punto de vista prevencionis-ta, si reducimos la velocidad a la mitad, la inmersión quedará reducida a la cuarta parte.

El efecto es más notorio cuanto menor sea la cantidad de agua disponible bajo quilla, alrepresentar un mayor grado de bloqueo del buque en el seno de la vena líquida, o cuandoel buque tiene grandes dimensiones, relacionadas con sus formas llenas (C altos, del ordenB

de 0,8 y 0,9, como les ocurre a los buques tanque), y a su vez con las grandes esloras,puesto que la inmersión no es paralela (por igual), sino que además se produciránalteraciones (a o a ) que darán una variación del asiento (A o A ), que, partiendo depr pp apr app

una condición de calados dada y la magnitud y signo del efecto, tendrá una mayorinfluencia en la cabeza del buque afectada, llegándose en grandes buques a valores de 1,0a 1,5 m.

También puede manifestarse esta respuesta del buque, aunque con valores menores alserlo también la velocidad, estando el buque parado respecto al fondo, como por ejemplo,en situación de buque atracado, fondeado, amarrado a muertos, etc., de existir unmovimiento del agua a consecuencia de corrientes de mar, río o marea. Este tipo deinmersión tiene una especial relevancia durante las operaciones de carga al completar uncargamento por calados (caso de productos a granel, como minerales, granos, líquidos,etc.), pues la lectura de los calados corresponde, debido a la inmersión, a un desplaza-miento del buque mayor al real, con lo que éste siempre carga menos toneladas que lascalculadas, al llegar antes a las marcas, siendo motivo de reclamaciones posteríores,cuando, en el puerto de descarga, el buque, no encontrándose sometido a los mencionadosefectos, cala menos y se corresponde con el desplazamiento real en aguas quietas.

Al efecto de la inmersión del buque por estas causas se le llama asiento dinámico o squat,y en realidad ocurre siempre que el buque entra en movimiento relativo respecto a las

SQUAT(m) ' I 'CB

30(S2

23(V 2,08

CB 'Vs

E.M.C


(110)(110)

(111)(111)

aguas, si bien es particularmente peligroso cuando lo hace en aguas poco profundas eimpulsado por sus máquinas, por el riesgo de tocar fondo y el embarracancamiento.

Uno de los accidentes más recientes fue el ocurrido por el "Queen Elizabeth 2" a las43

21:58 el 7 de agosto de 1.992 durante la travesía de Nueva Inglaterra (EE.UU.) a NuevaYork. Dicho buque, navegando a la elevada velocidad de 24 nudos, tocó el fondo marino,produciéndose una vía de agua en su casco, por rotura, abolladuras y desgarro de su forroen más de un tercio de su eslora. El coste total, incluyendo la pérdida de ingresos, fue de20 millones de libras.

Tanto el práctico como el capitán del buque habían supuesto un apopamiento de 0,60 m;sin embargo el cálculo posteríor al accidente dio valores muy superíores, y por tanto elmargen de seguridad previsto para una navegación segura era nefastamente negativo. Nofue solo ésta la causa del accidente, pero sí la que dependía exclusivamente de la velocidaddel buque en una zona de aguas restingidas, y por tanto, una de las variables internas delbuque que podía ser controlada a voluntad, de haberse analizado con más rigor y exactitudlas circunstancias del caso.

11.4 Cuantificación del asiento dinámico11.4 Cuantificación del asiento dinámico

El estudio más experimentado y atrayente, por la sencillez de su presentación y la facilidadde aplicación a todo tipo de buque, para intentar llegar a cuantificar el valor de la inmersiónparalela o de la cabeza predominante , se basa en las formas del buque y su relación con44

la sección del canal que transita.

Se distinguen varias condiciones de aguas restringidas según el grado de confinamientoque sufre el buque. Hay que tener en cuenta canales o pasos angostos con limitaciones ensonda y distancias laterales conforme a M /M <4, "condición confinada"; canales o zonasC b

de navegación con limitación importante en sonda, pero distancias laterales relativamentegrandes conforme a M /M <8, condición "canales medios"; Condición de "aguas abiertas"C b

cuando la única limitación la ofrece la sonda, ya que la relación M /M es ilimitada (Fig.C b

11.3).

La fórmula aplicable a toda condición y buque es:

en la que: V es la velocidad del buque en nudos,C corresponde al oeficiente de bloque, obtenido porB

S2 'AS

AW

Mc

Mb

C b

S c

SQUAT ' 6(CB(V 2

100


(112)(112)

Fig. 11.3 Sección transversal del buque en el canal.

(113)(113)

el factor S se obtiene de2

siendo, A y A los que se obtienen de la fig. 3 según:S W

A = M .C , A = M .S , A = (A - A ) , yS b b C C C W C S

FACTOR DE BLOQUEO (F ) = A /A B S C

Por otra parte, para la aplicación práctica, el cálculo del valor máximo del squat,considerando las tres condiciones de restricción, se obtiene de la siguiente fórmula:

en la que el coeficiente (k) adquiere, según la condición de restricción, los siguientesvalores:

2 ............. para la condición confinada1,5 ...... para la condición canales medios1 ..... para la condición de aguas abiertas

11.5 Ancho y profundidad influenciables11.5 Ancho y profundidad influenciables

Hasta aquí se ha hecho referencia a las aguas someras sin limitaciones a los parámetrosde su propia definición, sin embargo, es evidente que existirá un paso de una condición de

ANCHOinfluenciable ' 7,7 % 45(1&Cf)2

SONDAinfluenciable ' 4,96 % 52,68(1&Cf)2


(114)(114)

(115)(115)

aguas libres sin fenómenos negativos a la maniobra del buque y otra a partir de la cual elbuque empezará a detectarlos en las varias manifestaciones anunciadas.

Después de numerosas experiencias prácticas se ha llegado a la conclusión de que, enreferencia a la distancia por el costado válida para relaciones S/C comprendidas entre 1,10y 1,40, la distancia mínima de seguridad se obtiene de aplicar la siguiente fórmula al valorde la manga máxima del buque

puede aceptarse sin gran error, para sitúaciones en que se desconozca el valor delcoeficiente de la flotación (C ):f

C = 2C /3 + 1/3f B

Haciendo referencia a la sonda a partir de cuya reducción es influencia en el comporta-miento de maniobra del buque, en función de su relación sonda/calado:

con las mismas consideraciones efectuadas anteríormente para el valor del coeficientesuperficial.

Cuando el buque se encuentre dentro de valores inferíores a los calculados, tanto para elancho como para el calado influenciables, sufrirá un aumento de la resistencia a la marcha,una disminución de la velocidad y el incremento del squat.

Tabla 1Tabla 1. . Valores influenciables

TIPO DE BUQUE C C A SB f influe.

en M en S/Cb

influe.

VLCC .825 .883 8,32 5,68PETROLEROS/OBO .800 .866 8,51 5,91CARGUEROS .700 .800 9,50 7,07PASAJE .625 .750 10,51 8,25CONTENEDORES .550 .700 11,75 9,70REMOLCADORES .500 .663 12,81 10,94

Vc ' gh ' 3,13 h


(116)(116)

Fig. 11.4 Alteración cabezas debido a velocidad crítica.

11.6 Velocidad crítica11.6 Velocidad crítica

Si tal como se dicho anteríormente, el efecto squat aparece siempre que las aguas tienenun movimiento relativo respecto al buque (velocidad del buque por su propulsión, velocidaddel agua por corriente de cualquier naturaleza), por pequeño que sea el valor de lavelocidad relativa se creará una inmersión paralela; sin embargo, a partir de una velocidaddada, llamada velocidad crítica, el aumento de los calados no es uniforme, con preponde-rancia de una cabeza sobre la otra en función de sus formas (C ).B

Es decir, a partir de una velocidad mayor obtenida de,

en la que "h" es la sonda, la inmersión deja de ser paralela, manifestándose un asientoaproante para buques de formas llenas (elevado C ) o un asiento apopante para buquesB

finos (C bajos) y, en ambos casos, la consecuente emersión de las cabezas opuestasB

según suceso (Fig. 11.4).

Ante las exigencias operativas del buque, por un lado, de poder utilizar la máxima velocidaddel buque para una zona de aguas restringidas y, por otro, de hacerlo disponiendo siemprede las suficientes garantías de seguridad, dadas las condiciones límite de tales circunstan-cias, se han aportado distintos procedimientos para la cuantificación más exacta de la45

velocidad límite, también llamada velocidad de saturación, a partir de la cual el buque dejade ser controlable.

V ' k(2

gh


(117)(117)

Fig. 11.5 Factor velocidad saturación

La velocidad límite más aceptada está calculada por:

obteniéndose el factor k de la curva (Fig. 11.5).

De los que:h = Sección canal/manga canal, F = Sección buque/sección canal,B

V = en m/s

Además, la influencia del squat en los buques, sea cual sea de las mencionadas, se veagravada, en especial en buques de elevada velocidad, por el tren de olas Kelvin ,46

causadas por los costados del buque en su paso por las aguas, cuyas características (Fig.11.6) son de ser casi paralelas a los costados de la amura, además de olas trasversalescasi perpendiculares a la dirección del buque y que siguen al buque aproximadamente a lamisma velocidad de éste.

Son las mencionadas olas trasversales, que siguen al buque por su popa, las que puedensumarse a los efectos del squat (principalmente en buques de alta velocidad y formasfinas), cuando la coincidencia de un seno del tren de olas Kelvin lo hace con la zona depopa, en cuya circunstancia la proa parece encaramarse en la cresta de la ola que provoca,


Fig. 11.6 Características de tren de olas Kelvin.

mientras la popa se encuentra en una zona de depresión creada por la ola trasversal, conuna mayor inmersión de la misma. Este sincronismo de la eslora del buque con un múltiplode la longitud de onda de la ola también crea una velocidad crítica, distinta a la que estabarelacionada con la altura de agua disponible bajo quilla, pero que deberá tenerse en cuentaen relaciones S/C muy pequeñas por el riesgo que significa cualquier inmersión, adicionalal squat, que pueda sufrir una de las cabezas del buque, al aumentar considerablementeel riesgo de contacto con el fondo (Fig. 11.7)

11.7 Gráficos y tablas para calcular el máximo squat11.7 Gráficos y tablas para calcular el máximo squat

En la figura 11.8, se obtiene el squat en metros para distintas condiciones de velocidad (V)y características del buque (C ) en aguas restringidas solo por la sonda, válido para relaciónB

S/C entre 1,10 a 1,20.


Fig. 11. 7 Aumento de calado por efecto de las olas Kelvin.

Fig. 11.8 Squat para aguas libres


Fig. 11.9 Squat para canales restringidos

En la figura 11.9, se obtiene el squat para la condición de canales fuertemente restringidos,para factores de bloqueo entre 0,06 a 0,30.

El nomograma de la figura 11.10, es el más completo, por cuanto determina la inmersión47

de cada una de las cabezas, según corresponda. El promedio de las dos proporciona elsquat en aguas paralelas. Su empleo es adecuado en aguas someras, sin limitacioneslaterales.


Fig. 11.10 Nomograma de Squat


11.8 Aumento de los parámetros de maniobra en aguas someras11.8 Aumento de los parámetros de maniobra en aguas someras

Cuando el buque entra en una zona de aguas someras, las características de las olascambian. La ola formada a una velocidad dada, en aguas someras, tiene una mayor longitudde onda que la creada a la misma velocidad en aguas profundas. La resistencia del buqueaumenta mas rápidamente en cuanto lo hace la velocidad.

En términos de maniobrabilidad, referidos a los parámetros de evolución, se detectarán lossiguientes efectos:

. Para una curva de evolución con diámetro entre 3 y 4 esloras, en aguas someraspuede multiplicarse por 2 en S/C = 1,10. Debe relacionarse con la formación deun menor ángulo de deriva (*).. Aumento del avance, también por disminuir el ángulo de deriva.. En parada de emergencia, al aumentar la masa virtual (ver Apartado ...) por aguaarrastrada, se multiplica la distancia de parada y por tanto los tiempos necesaríospara hacerlo. Suele ser un 25% mayor.. Imposibilidad de dar atrás toda en la mayoría de los casos, sobre todo en zona decorriente, ya que tiende a atravesarse a ella, con el aumento del riesgo de abordajecon tráfico próximo en ambos sentidos.. Los cambios de asiento, por efecto del squat, modifican la curva de evolución,como también lo provoca la disminución importante de la velocidad, llegando aperder un 40% de la velocidad inicial.. Si en un VLCC, en una condición de S/C = 4 se requieren unos 5,5 minutos paracaer 90E, con parámetros de evolución0 de 1000 m en avance y 360 m en trasladolateral, si variamos la relación S/C a 1,2 los tiempos aumentan a 8 minutos con unavance de 1200 m y un traslado lateral de 555 m, lo que representa un recorridoy elongación de la curva mayores.

En términos de maniobrabilidad, referidos a los parámetros de gobierno, se detectarán lossiguientes efectos:

. Se requieren mayores ángulos de timón para lograr los mismas características degobierno.. También el gobierno se ve afectado negativamente por los cambios de asientodebidos al squat, y a la disminución de la velocidad, tal como le ocurría a lacapacidad de evolución.. Mantener la velocidad equivale a una mayor inestabilidad, un aumento de lasguiñadas y a una pérdida de gobierno.. Un aumento de la velocidad incrementa las fuerzas de interacción, generamayores olas a popa, aumenta la turbulencia, y todo ello hace que las líneas deagua que atacan el timón no sean las adecuadas.. De los parámetros obtenidos en la maniobra de Kempf, el ángulo de rebase derumbo es de 8 a 10E en condiciones normales, mientras que en aguas somerassufre un aumento del 50% (entre 12 y 15E), aumentando a medida que disminuyela relación S/C.


Otras manifestaciones detectables en el buque son . Disminución del cabeceo y del balance, debido al efecto cojín que los amortigua.. Aumento de vibraciones, debidos al incremento de flujos turbulentos sobre el casco.

11.9 Fenómenos de interacción con obstáculos laterales11.9 Fenómenos de interacción con obstáculos laterales

Un efecto similar de bloqueo y la aparición de interferencias suceden cuando el buque pasamás próximo a una sola margen (estático) o al costado de otro buque en movimiento(dinámico).

Un buque no limitado por calado u obstrucciones laterales no crea turbulencias significati-vas, por cuanto, aun siendo creadas, los efectos laterales se anulan por simetría y el squatno importa en aguas profundas.

Si un buque tiene una determinada eslora (E) y navega a una velocidad dada (V ), lasb

partículas de agua que surca ven perturbado su equilibrío con un recorrido más largodebido a las formas curvas del buque; por lo tanto deben incrementar localmente suvelocidad y, por el principio de Bernouilli, una disminución de la presión. Por ello, laspartículas que pasan por la quilla crean el asiento dinámico, mientras que las que bordeanlateralmente el casco generan zonas de presión variable.

Además, si se considera que el agua está constituida por laminares, las sitúadas a proa delbuque estarán regularmente espaciadas, luego, al ser alcanzadas son comprimidas por laproa, y más tarde, con las formas de los codastes de popa, expandidas. En ese intervaloson destacables distintos flujos de agua y zonas particulares en los costados del casco delbuque (Fig. 11.11).

Todo ello puede aprovecharse para evidenciar la variabilidad de la fricción, a través delcoeficiente C y las turbulencias a popa en la zona del timón, que le resta eficacia.F

Por otra parte, navegando el buque en aguas restringidas, con limitación por márgeneslaterales y el buque sitúado en asimetría respecto a ellas, los mencionados flujos se vencomprimidos por la margen más próxima representando un aumento de la velocidad y undescenso de la presión a proa, y con una disminución de la velocidad y un incremento dela presión a popa.

No obstante, las aguas, al no estar limitadas en altura, aumentan su nivel por encima delnormal, si son referenciadas a las dos márgenes, representan zonas de mayor o menor


Fig. 11.11 Laminares y turbulencias en costado del buque

presión en uno u otro costado, creando desequilibríos en el reparto de fuerzas aplicadas(Fig. 11.12).

Como puede observarse, a proa se crea una zona de alta presión en el costado máspróximo a la margen (Br) que la formada a popa, cuya resultante representa un empuje dela proa hacia fuera (Er.). A este fenómeno se le reconoce por varias expresiones, si bienlas de "efecto del fondo", y "oler fondo" son las más extendidas. Es evidente que, al versela proa forzada hacia la margen más alejada, se produce un acercamiento de la popa a lamargen más próxima, con riesgo evidente de impacto en dicha parte del buque.

Por su parte, el importante descenso de la presión, resultante de considerar el efecto enambos costados y a sus márgenes respectivas, crea una fuerza lateral que lleva al buquehacia la margen más próxima. A este fenómeno se le reconoce por la expresión "efecto desucción".


Fig. 11.12 Zonas de presión laterales

Si este fenómeno de repulsión de las cabezas extremas, con ganancia sustancial de la proa,y de atracción del resto, es válido para canales con márgenes verticales, también sucedecuando las márgenes tienen inclinación, son irregulares o presentan alteracionesimportantes en sus perfiles. Son sitúaciones similares: el paso del buque cerca de otro quese encuentra atracado, o el paso por una construcción portuaria (pier, muelle). Elplanteamiento general sufre pequeñas variaciones, cuando el buque pasa a otro ensituación de fondeado, ya que este último no permanece estático por disponer de dosgrados de libertad relativos.

Los efectos del fondo y de succión son muy fuertes con fondos escarpados, y débiles confondos suaves o bajos.

11.1011.10 Maniobras generales para prevenir los efectos de las aguas someras sobr Maniobras generales para prevenir los efectos de las aguas someras sobreeel buqueel buque

En canales angostos, con cualesquiera de las limitaciones mencionadas, deberán seguirse


los siguientes principios de maniobra:

1. Navegar a velocidad menor que la velocidad crítica.2. Navegar a menor velocidad que la máxima posible en el canal.3. Mantener en reserva una potencia de máquina para incrementar la eficacia del timón según necesidad.4. Cerca de la margen, si se produce interacción, timón a la margen y, si es necesarío, aumento de las revoluciones.5. Especial cuidado cuando se entra en canal procediendo de una zona de mayor sonda.6. Especial cuidado cuando se entra en el canal alcanzando a otro buque.7. Recordar que, en aguas someras, existe un incremento de la masa virtual del buque con una menor respuesta del timón y mayor dificultad para detener el buque.8. Empleo de técnicas de maniobra tales como atención máquinas desde un principio, puesta en servicio de los servomotores, máxima atención al sistema de fondeo, control exhaustivo y continuado de la sonda, comprobación anticipada, en las cartas, del lecho marino, control de la posición del buque en el canal, uso de las hélices de maniobra de las cabezas en apoyo del timón, control de las revoluciones ante variaciones por influencia de las turbulencias sobre el buque.9. Posición correcta en el canal, utilizando arcos de visión, enfilaciones, control de distancias laterales.10. En recodos de un canal, anticipación a la caída, al giro y a la aparición de los efectos de interacción, conocimiento del sentido de la corriente y uso positivo del amortiguamiento en el giro.11. Control de la guiñada, buenos timoneles de servicio, guardia permanente al telégrafo.12. Cálculo de la longitud de las olas Kelvin formadas por el buque y su relación con el posible sincronismo con la eslora.13. Análisis anticipado para los casos previstos de encuentro con otro buque en un estrechamiento del canal.14. Uso de remolcadores para asistencia en recodos y maniobras en sitúaciones extremas (pérdida de gobierno por presencia inesperada de las interacciones).

11.11 Maniobras específicas en aguas someras11.11 Maniobras específicas en aguas someras

En primer lugar, se debe hacer referencia a la preocupación existente sobre el fenómenode las interacciones sobre los buques cuando navegan en aguas muy limitadas de una zonanavegable, sobre todo cuando el aumento dimensional de los buques y su velocidad puedenser inadecuados para determinadas zonas, donde en épocas anteríores era seguro hacerlocon total normalidad.


Tal tipo de interés es lógico que se produzca en zonas de navegación marítima de altadensidad de tráfico, y por ello cabe esperar que sus conclusiones sean aplicables a otraszonas en sitúaciones análogas.

Una de ellas es el estudio realizado para el río Elba y en especial para la parte próxima al48

puerto de Hamburgo donde el ancho del río, que se mantenía en los 500 m, quedafinalmente reducido a 250 m.

Por una parte, se calcularon distintos valores del squat para un VLCC de M= 50 m, C=12,75 m, V = 11'h

1º. Navegando en un ancho del canal de 400 m de ancho y una S= 16 m, el squat

fue de 0,88 m.2º. Cuando el ancho del canal se reduce a 300 m, el valor del squat aumenta a 1,11 m.3º. Con el ancho del canal en 250 m el squat es máximo, alcanzando 1,29 m.

Por otra, una situación de coincidencia de dos buques en un canal reduce considerablemente la superficie de la sección en ese punto, potenciando la situación de aguas someras ya existentes. En esas circunstancias, consideran do la presencia en la zona angosta de 250 m de ancho, del buque anteríor con otro buque de características M = 45 m y C = 10,70 m, también con V=11'.B B

4º. El valor del squat del primero pasa de los 1,29 m a 2,02 m.5º. Aumento de los "efectos del fondo y de succión".6º. Incremento de la inestabilidad de rumbo, tanto en una situación de rumbos opuestos como de alcance.

Hasta entonces, la maniobra preventiva o reductora de los efectos negativos consistía enuna reducción significativa de la velocidad. A partir del estudio, se aportó un nuevo criteríode paso seguro por dichas zonas angostas cuando coincidían con otros buques.

Los buques que pasaran al mismo tiempo por un angostamiento del canal, deberíanmantener :

A. Una distancia entre ellos no inferíor a 2 veces la manga del buque mayor.B. Una distancia no menor de 1,5 veces la manga del buque mayor, a la margen del canal más próximo.

El estudio sigue con valiosas referencias a la corriente de marea producida por la pleamar,que para el río Elba invierte 4 45 desde su estuarío hasta su llegada al puerto deh m

Hamburgo, lo que representa una ola de marea que se mueve a 13,4 nudos. Para laseguridad de los buques con problemas de calado, hace necesarío que inicien la subidaentre 1 y 2 horas antes de iniciarse la entrante (prevista una velocidad media de 11 nudos

V '

2,0830I

S22/3CB


(118)(118)

por el buque), para llegar a la zona mas angosta con el máximo de calado y moviéndosecon la corriente de marea.

Finalmente, el uso de la fórmula (2) permite obtener la velocidad que deberá mantener unbuque para asegurar que se mantenga constante el valor del squat previamente aceptada.

Una vez más es evidente que hoy en día estamos en disposición de poder cuantificar, conmucha aproximación, cualquier necesidad impuesta por problemas de maniobra, sean deltipo que sean.

11.12 Maniobras del buque en canales11.12 Maniobras del buque en canales

El efecto del fondo provoca una decidida caída de la proa hacia la margen alejada, mientrasel resto del buque sufre un desplazamiento lateral debido al efecto de succión. En esoscasos, la tendencia del buque es a mantener la caída iniciada, a pesar de meter el timón ala banda de dentro para compensar la guiñada .49

La corriente es fuerte en la curva exteríor del canal y allí pueden crearse turbulencias ycontra corientes (eddies).

Con corriente de proa la velocidad efectiva del buque es menor, pero con corriente a favorrequerirá menos máquina.

Si la corriente es de proa, la mejor posición para iniciar el giro es desde la mediania delcanal, o algo metido hacia la curva exteríor. Se evitará cerrar el buque a la curva interíorpor el riesgo que entraña la acción de la corriente en una sola de las cabezas (popa, en estecaso), pues provoca que el buque se atraviese a la corriente y vare la proa en dicha margeninteríor. Si no se puede evitar la proximidad a la curva interíor, la caída se realizará con muypoco timón a la banda de giro, dejando que el resto de la caída sea debida a la acción dela corriente sobre el codaste y el costado interíor al giro (Fig. 11.13).

Si el buque se cierra a la curva exteríor del recodo, también existe el riesgo de atraversarsepor la acción de la corriente, si bien el buque sigue mas fácilmente los flujos laminares dela misma, y por otra parte puede controlarse mejor con timón a la banda contraria al giro,contrarrestando la caída esperada de la proa (Fig. 11.14).

No obstante, esta técnica es muy delicada de hacer, sobre todo cuando las interaccionesy/o la corriente existentes son muy fuertes, ya que debe acertarse desde el primer


Fig. 11.13 Buque cerrado a la curva interior

momento con el grado de timón a meter, puesto que una vez aparecidos los efectos, si seha metido poco timón, el buque puede perder toda posibilidad de controlar su proa, y si hametido demasiado, el buque quedará varado en la curva exteríor.Debe recordarse que, depreverse la aproximación de otro buque al opuesto, el buque con la corriente de proa debefacilitar el paso seguro del otro buque y esperar que haya pasado.

Cuando un buque se acerque a un recodo del canal debe conocerse la influencia de losagentes externos en esa zona de navegación, cuya comprobación se hará poniendo eltimón a la vía para apreciar mejor cualquier tendencia de guiñada, independiente del timón.Con esta apreciación, se inicia la caída a la banda necesaria, realizado con tiempo suficientey lentamente, sin brusquedades ni buscando caídas rápidas si no son necesarias. En cuantoa la velocidad, es más fácil aumentar la velocidad a disminuirla, así como aumentar elángulo de metida o aumentar el tiro del remolcador.

Para los casos de navegación en canales sin recodos pero con alteraciones en el perfil desus márgenes, también son aplicables las técnicas de maniobra citadas anteríormente, esdecir, la preferencia de navegar por el centro del canal, sea cual sea el ancho que en cadamomento se disponga, ya que de no mantener dicha posición, en el momento de producirseel desequilibrío al entrar en un ensanchamiento, la proa tenderá a separarse de la bandapróxima y varar a la banda más alejada (Fig. 11.15)

Una de las técnicas para asegurar la navegación en la media del canal es la de sectores oespejo (Fig. 11.16), por la que un observador verá idénticos sectores laterales de lasmárgenes si está sitúado en la línea media del canal, o de distinta cuantificación si seencuentra fuera de ella.

medianíade la canal

Posición correcta


Fig. 11.14 Buque cerrado a la curva exterior

Fig. 11.15 Ensanchamiento del canal

" " " "

Posición incorrecta Posición correcta


Fig. 11.16 Técnica de los sectores de espejo.

11.13 Interacción con otros buques11.13 Interacción con otros buques

Deberemos considerar el tipo de la interacción que podrá ser de dos tipos, estática odinámica, según sea producida por el buque cuando pasa muy próximo a otro que no seencuentre en navegación (fondeado, firme a muertos, amarrado a instalaciones fijas), o biense encuentre en navegación, respectivamente.

La diferencia entre uno y otro caso es la casi nula posibilidad del buque que no está ennavegación, de actúar por su cuenta en el primer caso, mientras que, en el segundo, ambosbuques podrán realizar la maniobra preventiva que controle los efectos de las interaccionesproducidas por los dos buques, si bien deberá apreciarse la acción según ocurra en unasituación de alcance, en situación de buques con rumbos opuestos, o alcance entre buquede muy distinto tamaño, ya que el período total de interacciones será distinto en uno u otrocaso o solo será uno el que reciba todas las manifestaciones de la interacción.

Casos de paso a buques que no estén en navegación.

- Paso a un buque amarrado a instalaciones fijas (Fig. 11.17).

En estos casos, especialmente cuando las amarras del buque (B) atracado no estáncompletamente tesas, el paso de un buque (A) en sus proximidades le provoca un

B

A - 1A - 2

2

22

11

1


Fig. 11.17 Paso a buque amarrado

movimiento de giro alternativo a sus cabezas con grave riesgo de rotura para los elementosde amarre.

En la primera posición (1), la presión positiva que se crea en la proa de (A) en su amura deBr. empuja las aguas sobre el codaste de Er de (B) haciendo que la proa de (B) caiga a Er.con estrechonazo sobre las estachas de dicha cabeza.

En la posición (2), la presión negativa del costado de Br. del buque (A) crea una succióndel buque (B), que se ve separado del muelle en toda su eslora, con peligro, no solo parasus amarras, sino también para las operaciones de carga y descarga en cuanto a loselementos de estiba utilizados (brazos de carga, grúas, pórticos, planchas de embarco,etc.).

En la posición (3) de nuevo la presión positiva relativa creada por el costado de Br. en lazona de popa incide en el (B) empujando su proa sobre el muelle, con la consiguienteseparación de la popa y el estrechonozado sobre sus amarras.

A su vez, desde el momento en que el buque amarrado entra dentro de la acción de las olasKelvin, sufrirá un empuje longitudinal de corrida en su eslora, cuya dirección dependerá desu orientación respecto al buque que pasa, que pondrá en peligro los springs y largoscorrespondientes.

Las maniobras preventivas consisten:

B

A

1

2

3

2

3


Fig. 11.18 Paso a buques fondeados

1. Control de velocidad a la mínima necesaria para causar efectos que noprovoquen sitúaciones de riesgo a los buques amarrados. Cálculo previo para unbuque dado.2. Control de la distancia a otros buques amarrados, sobre todo cuando lasamarras están en banda (rotura de amaras, cadena), 3. Control anticipado de las interacciones en cualesquiera de las fases delencuentro con dichos buques, considerando la condición en que se produce.

Bajo el punto del buque afectado por el paso de otros:

1. Control anticipado de las interacciones a sufrir.2. Mantenimiento de un amarre seguro, con reforzamiento del amarre. Guardia de

amarras.3. Parar operaciones carga y descarga con antelación.

- Paso a un buque fondeado (Fig. 11.18).

En estos casos la cabeza del buque fondeado que más sufrirá los efectos de la interacciónserá la popa ya que está libre de cualquier sujección, mientras la proa se encuentrarelativamente condicionada a la acción de retención que le proporciona el ancla y cadenatendidas en el fondo. Cuanto menos trabaje la cadena, o sea llamando a pique, más podrámanifestar los efectos de interacción.

B

A

B

A B A

B

A

B

A

1 2 34 5


Fig. 11.19 Interacciones en situación de alcance

Las maniobras preventivas del buque (A) serán similares a las enunciadas para el caso debuque amarrado; sin embargo, para esta situación, la popa podrá verse con mayor facilidaddentro de la proyección de la derrota del (A) con incremento del riesgo de abordaje.

Respecto a las acciones de maniobra de (B):

1. Guardia permanente de fondeo con especial atención al paso de otros buques.2. Situación de fondeo lo más alejada posible de la canal navegable.3. Tesar (virar) la cadena para aumentar la distancia por popa para un buque quese acerque por esa zona.4. Desvirar de la cadena (si ésta está trabajando) para aumentar la distancia porproa para un buque que se acerque por esa parte.5. Dar paladas de máquina avante o atrás para conseguir los mismos efectosanteríores, de aumentar o disminuir las distancias con la trayectoria del buque quese acerca.6. Con antelación, dar las pitadas previstas en el R.I.P.A. para casos de incerti-dumbre o duda.7. Recordar siempre que la popa del fondeado tiende hacia el buque que pasa

- Buques de similar tamaño en situación de alcance (Fig. 11.19).

En la posición (1), la presión positiva del buque (A) en su amura de Br. crea un empuje dela popa de (B) hacia Br. Al mismo tiempo, existe un aumento de la velocidad de las


partículas de agua entre la proa del (A) y la popa del (B), con lo cual, la proa del (A) tenderáa caer a Br. en esa área de menor presión. Consecuentemente, la proa del (B) y la popa del(A) caen a Er.

En la posición (2), la presión positiva ejercida por la proa del (A) crea una fuerza transversalde alejamiento del buque (B), mientras la parte de popa del (B) en una zona de menorpresión tiende a caer a Er, y por tanto la proa a Br.El buque (A) continua con las condiciones y tendencias de variación de sus cabezas queen la posición (1).

En la posición (3), buques por el través, la acción de su presión positiva de ambas proascausa su violenta separación hacia afuera, o sea, buque (A) caída a Er. y el buque (B) caídade su proa a Br. Al mismo tiempo, a causa del máximo efecto en la disminución de lapresión en la zona de agua entre sus costados, se crea un acercamiento mutuo. Sus popas,por la caída de sus proas hacia afuera, caerán hacia dentro.

En la posición (4), el buque (B) pasa a tener el rol de perturbador del buque (A), en unasituación de efectos similares a los mencionados para la posición (2).

En la posición (5) puede decirse lo mismo que para la posición (1).

Las maniobras preventivas del riesgo de abordaje entre ambos buques serán aquellas quelogren el control con suficiente antelación, oponiéndose en sentido contrarío a los efectosque se inician en un momento dado.

Naturalmente, la mejor prevención es la elección y el mantenimiento de una distancia deseguridad de paso, que en todo momento minimice cualquier efecto de interacción,haciendo posible cualquier corección con tiempo y espacio de maniobra suficientes.

- Buques de distinto tamaño en situación de alcance (Fig. 11.20).

Cuando el tamaño de los buques es significativamente distinto, todos los efectos deinteracción tienen mayor incidencia sobre el buque de menores dimensiones.

Así, las distintas posiciones por las que pasa el buque (A, remolcador) al ser buque queadelanta al (B), representa la adopción continuada de maniobras, tanto de máquina comode timón, para controlar su derrota.

En la figura se indican las fuerzas y momentos de interacción, las fuerzas y momentoscreados por el timón para contrarrestar las primeras, y la potencia de máquinas necesariapara mantener la trayectoria sin entrar en contacto con el buque alcanzado.

P P P P P

1 2 3


Fig. 11.20 Alcance en buques de distinto tamaño

Fig. 11.21 Buques a rumbos opuestos

En cualquier caso, el control de la distancia segura de paso dará la seguridad aladelantamiento, al mismo tiempo que la velocidad relativa entre ellos, cuanto menor sea,menores efectos de interacción provocará.

- Buques en situación de rumbos opuestos (Fig. 11.21).


En estos casos, el tiempo total de efectos y de riesgo es mucho menor al ser la velocidadrelativa muy elevada. No obstante, hay una mayor brusquedad en la aparición de las interacciones, lo que obligaa un control anticipado de los efectos.

En la posición (1) aparece una caída brusca de las proas hacia afuera con riesgo decontacto de sus popas.

En la posición (2) fuerte atracción lateral de sus costados.

En la posición (3) pocos y significativos efectos, ya que la presión positiva de sus popas,que tenderían a separarse una de otra, puede verse anulada por la todavía presión negativa(que cada vez lo es menos por el ensanchamiento que significan las curvas de los codastes)existente en las aguas entre ambos buques.

11.14 Cálculo analítico de los efectos de interacción11.14 Cálculo analítico de los efectos de interacción

Cualquier situación de las mencionadas en este capítulo representa una perturbación de lamaniobra que se seguía, cualquier alteración de la misma podría significar una pérdida decontrol sobre el buque, y ello traducirse en un abordaje o una varada, más los dañosprovocados a los otros buques que pudieran estar afectados por nuestra proximidad.

Es evidente que no solo es necesarío conocer en qué medida y signo puede estar afectadoal buque durante su navegación en aguas restringidas por calado o/y limitaciones laterales,sino también cuáles son las magnitudes de tales fuerzas y momentos, con el fin de quepuedan ser comparadas con las que podemos realmente anteponerles con nuestros mediosde abordo (máquina y timón, hélices de maniobra, remolcadores, resistencia de amarras,resistencia de la cadena y retención del ancla, etc.). De ser preciso, si de la comparaciónentre unos y otros el resultado es incierto o negativo para unas condiciones y circunstan-cias dadas, será preciso emplear técnicas preventivas que hagan controlable la situación,siempre relacionadas con la disminución de la velocidad y el aumento de las distancias,siempre que una y otra sean posibles de variar.

Siguiendo el criterío general de la maniobra moderna, en la que prácticamente todo puedeser cuantificado, en una aproximación válida para las circunstancias en que se desarrollala navegación comercial, existe un estudio ampliamente conocido que permite el cálculoanalítico de las fuerzas y momentos que se generan en el término general de lasinteracciones buque-buque, y que, seleccionados convenientemente según los casos queaporta, pueden ser aplicados positivamente a casos de maniobra en aguas confinadaslateralmente. El mencionado estudio aporta unas fórmulas generales que se ven modificadas porcoeficientes específicos para cada uno de los efectos, considerando como tales las fuerzas

X ' 0,5(CX(*(M(C(V2

Y ' 0,5(CY(*(M(C(V2

N ' 0,5(CN(*(M(C 2(V 2

FYprI'

YI

2%

MI

Epp

y FYppI'

YI

2&

MI

Epp

APr%APp

2'

CI(Epp

100y APr&APp '

CT(Epp

100


(119)(119)

(120)(120)

(121)(121)

(122)(122)

(123)(123)

longitudinales (C ), fuerzas transversales (C ), momento de giro (C ), squat medio (C ) yX Y N A

alteraciones del asiento (C ).T

La fórmulas generales utilizadas para el cálculo de las fuerzas longitudinales y transversalesson:

Para la fuerza longitudinal,

Para la fuerza transversal,

en ambos casos, la velocidad, en nudos, es la relativa entre los dos buques.

Para el cálculo del momento de giro en el centro del buque, se utiliza

Los coeficientes C , C , C para unos supuestos específicos se obtienen de las gráficas delx y N

Anexo III.Con el procedimiento empleado en el cálculo del amarre, es posible pasar, de una fuerzatransversal y un momento de giro, a dos fuerzas laterales aplicadas a cada una de lascabezas del buque, con el fin de simplificar el tratamiento que deberá anteponérseles parasu control, tales como tiro de remolcadores, hélices de maniobra, estachas con efecto detraveses, e incluso el ángulo de timón necesarío para una P opuesta a la fuerza trasversalt

de proa. Obteniéndose

Mientras, para el cálculo del squat medio y del trimado, ambos expresados en porcentaje

siendo I y I , la inmersión de cada cabezaPr Pp

Los resultados adimensionales permiten comparaciones sin que los resultados se veanafectados por el tamaño de los buques referidos.

En las tablas siguientes se indica la cuantificación que para distintas sitúaciones, seobtienen según los valores de los coeficientes, y las velocidades utilizadas en las pruebas,lo que puede ser utilizado como valoración aproximada de los efectos que se producensobre los buques.


Tabla 2Tabla 2.. Valores estándar para fuerzas y momentos a velocidades dadas

B E C = 0,5 C = 1,0 C = 3,0

U L

Q R

UE

S

O

A

X Y N

F en Tons. F en tons. F en tons.

6' 8' 10' 6' 8' 10' 6' 8' 10'

A 140 35 62 97 70 124 194 4180 7429 11610

B 167 48 85 133 96 170 266 6129 10892 10723

C 30,5 - -- -- 11,4 20,3 31,7 269 478 747

D 30,5 - -- -- 10,6 18,7 29,3 281 500 781

P 167 - -- -- 96 170 266 6129 10892 10723

Tabla 3Tabla 3.. Velocidad empleada según modelos y S/C

MODELO CALADO RELACIÓN S/C

1,2 1,5 2,0 3,0

A 7,0 5,3 5,9 6,8 8,4

B 9,0 6,0 6,7 7,7 9,5

C 2,91 3,4 3,8 4,4 5,4

D 2,38 3,1 3,4 4,0 4,9

P 9,0 6,0 6,7 7,7 9,5

Amarre de los buques 263263

12 Amarre de los buques12 Amarre de los buques

12.1 Funciones de las amarras12.1 Funciones de las amarras

La función básica de las amarras es la de mantener sujeto al buque en la posición asignada,con el mínimo de libertad en su movimiento, de tal manera que pueda asegurar su posiciónestática respecto a puntos fijos de tierra o del fondo.

Sin embargo, las amarras tienen funciones complementarias en cualquier circunstancia enque el buque deba adquirir una relación de contacto externo con otro buque o tierra.

En el primer caso, las amarras son utilizadas como elementos de unión en operaciones deremolque, como vínculo externo que relaciona ambos buques.

En el segundo caso, las amarras establecen el primer contacto con tierra cuando el buquese encuentra a una razonable distancia de ella y, a partir de entonces, el trabajo de lasamarras, junto con otras asistencias (remolcadores, hélices de maniobra) llevarán al buquehasta dejarlo en su posición previa o definitiva.

Para cada uso, existirá una amarra que se ajuste mejor a las necesidades de trabajo parala que será solicitada, lo cual determina la elección previa.

12.2 Características de las amarras12.2 Características de las amarras

Las características de las amarras se corresponden a la naturaleza de su procedencia yconstitución. Pueden agruparse en tres grandes bloques: fibras naturales, sintéticas ymetálicas.

a) FibFibras naturalesras naturales. Si bien cada día es menor su disponibilidad, todavía sonutilizadas en ciertas aplicaciones, aprovechando las ventajas que proporciona.


Ventajas: coste bajo inicial; son bien conocidas por los marinos, aportan uncomportamiento noble si no se ven sometidas a cargas de trabajo alternativas y decorta duración, flotan cuando están secas, moderada resistencia a la abrasión,escaso alargamiento cuando están sometidas a cargas de trabajo, ruido caracterís-tico antes de faltar, no funden con el calor.Desventajas: muy vulnerables a las acciones del sol, calor, productos químicos,absorben agua, aumenta su peso y se incrementa la dificultad en la manipulación,tienen una vida corta y elevado coste de mantenimiento, a igualdad de resistenciacon otras fibras requieren mayor número de personas para su manipulación segura.

b) Fibras sintéticasFibras sintéticas. Ocupan un primerísimo lugar en el grado de utilización, aunquedepende de la fibra considerada, entre ellas el nylon, terileno, polipropileno.Ventajas: alta resistencia a los agentes químicos, buena resistencia a la abrasión,no se ven afectadas por la influencia del calor, tienen una larga vida. El nylon y elpolipropileno flotan, en especial este último, funden a razonables temperaturascomo el nylon y el terileno. El polipropileno tiene un coste más bajo que los otrosdos.Desventajas: tienen un coste inicial alto, elevados alargamientos (salvo el terileno).

c) Fibras metálicasFibras metálicas. Los cables son utilizados para determinadas configuraciones(esprines), y especialmente en los equipos de trabajo a tensión constante.Ventajas: bajo coste, larga vida, casi nulo alargamiento, excelente resistencia a laabrasión, no absorben agua, resistentes a los productos químicos.Desventajas: no flota, poca resistencia a los estrechonazos, requieren elevadomantenimiento (en especial a la corrosión), precisan un número elevado depersonas para su manejo.

Para iguales cargas de rotura, las amarras de fibra sintética poseen diámetros inferiores quea de fibra natural. Si se precisa de una resistencia a la rotura (CR) de 86 tons., losdiámetros comparativos según, la constitución de la fibra, son:

Tabla 1Tabla 1. Características comparadas

MATERIAL DE LA AMARRA DIÁMETRO (mm) MENA (PULG.)

NYLON 72 9

POLIESTER 80 10

POLIPROPILENO 88 11

MANILA SUPERIOR 112 14

CABLE DE ACERO M635 36 4,5

Q 'Ce

2 l s

2Ea


(124)(124)

Las amarras de fibra sintética bajo el mismo esfuerzo de tracción se alargan unas dos vecesmás que las de fibra natural. No dan indicio de rotura hasta que están a punto de hacerlo.En general, las amarras de fibra sintética están más indicadas para buques pequeños y demediano tonelaje, o para buques que no precisen mantener una posición muy estricta ylimitada en el atraque (no para buques tanque conectados a brazos de carga con limitadavariación de la orientación horizontal).

Respecto a los cables, el límite de elasticidad es el punto a partir de la cual la relaciónalargamiento/esfuerzo deja de ser proporcional, por encima del mismo, el cable quedapermanentemente deformado; mientras el alargamiento en los cables llega al 1,5%, enamarras de nylon puede alcanzar el 30%. Los cables con alma de fibra son más fáciles demanipular y trabajar sobre bitas, cabirones, etc., mientras que los cables con alma de aceroson más indicados para chigres con tambor de depósito, resistiendo mejor el efecto deaplastamiento.

Las amarras mixtas (sintética + cable) no son recomendadas, si bien cuando se utilicen,la longitud del largo de sintético será de 11 m y una carga de rotura superíor en un 25%al del cable al cual se relaciona.

Para una misma disposición en un amarre, el efecto de elasticidad sobre ellas se distribuye,en un supuesto de 100 tons. de retención total, en:

cable.... 47 tons., polipropileno.... 2 tons., nylon.... 1 ton.

A igualdad de tamaño y diámetro, al doblar la longitud de la estacha, la resistenciasoportada se divide por dos. La fatiga de estrepada (tirón) o trabajo absorbido se calculapor:

en la que "Ce" es la carga límite elástica, "l" la longitud considerada, "s" la mena de laestacha en mm., y "Ea" el módulo de elasticidad.Con ella, se puede observar que aumentando la longitud del cable, también aumenta eltrabajo absorbido, y por tanto la eficacia de la amarra.

Si una estacha de diámetro 300 mm proporciona 50 tons., otra de 200 mm aporta la mitad(25 tons).

12.3 Selección de la amarra requerida y su número12.3 Selección de la amarra requerida y su número

Si bien el número de amarras que deben equipar un buque viene determinado por elnumeral de equipo (EN), es habitual que se vean incrementadas hasta el doble de las


mismas. Para grandes buques (EN 14.600) la Sociedad de Clasificación Bureau Veritasindica un número de 21 amarras de 200 m de longitud cada una, con una carga de rotura(CR) no inferíor a 75 tons. No es prudente equipar el buque con amarras de CR superíoral que le corresponda por su EN, ya que podrían arrancar el equipo de cubierta dispuestopara su firme.

En términos generales, para eslora inferíor a 90 m no hay requisitos procedentes por suclasificación, la suma de toda la resistencia de los cabos no será inferíor a la CR de lacadena de las anclas, el cable de remolque no será inferíor al 40% de la CR de la cadenadel ancla, la fuerza de tracción de los chigres de cada costado no será inferíor a 1,5 la CRde los cabos exigidos, el freno de los chigres debe empezar a ceder al llegar al 50% de laCR del cabo cuando se encuentre en la primera capa de estiba en el tambor.

Para buques de gran desplazamiento o la máxima rigidez en el atraque, son más adecuadoslos cables de acero, ya que presentan la menor elasticidad, disponen de mayor resistenciaa la rotura, y por su menor diámetro permiten su arrollamiento en carretes. No obstante,los primeros cabos que deben darse durante la maniobra de atraque son los de fibrasintética, al ser más elásticas y mejor retención del movimiento de traslación del buque.

En cuanto al número de amarras requerido para un amarre seguro depende mucho delcriterío de los responsables, tanto de a bordo por parte del capitán u oficial de guardia,como ajenos al buque, como son el práctico, mooring master, o resultante del método yprocedimiento de amarre que siga una determinada terminal, de tipo convencional, seaislands, monoboya, jetties, etc. Porcentajes de utilización por método de amarre puede ser:

Tabla 2Tabla 2. Porcentaje en tipos de amarre

TIPO DE AMARRE

PM BUQUE COSTA- CAMPO MONO- POPA MUER-DO BOYAS BOYA MUELLE TOS

10 KT A 25 KT 85% 10% - 2% 3%

25 KT A 60 KT 70% 15% 3% 2% 10%

MAYOR A 60 KT 52% 35% 8% - 5%

Siendo el método de atraque, y por tanto de amarre, el de costado, el número de amarrasy su distribución respecto al atraque, para buques petroleros y para bulkcarriers, son:


Tabla 3. Tabla 3. Número de amarras por tonelaje

TIPO LARG TRAV ESPR ESPR TRAV LARG TOTALPROA PROA PROA POPA POPA POPA

B/T <20 KT 3 1 2 2 2 3 13

20 - 40 KT 3 2 2 2 2 3 14

40 - 60 KT 3 2 2 2 2 3 14

> 60 KT 4 2 2 2 2 3 15

BULK < 20KT 3 1 1 1 0 3 9

20 - 40 KT 3 1 1 1 0 3 9

> 40 KT 3 2 2 2 1 3 13

En determinadas terminales que reciben grandes buques, conforme a las disposiciones allíestablecidas (Ras Tanura), se indica el número de cables a dar en función del peso muertodel buque; para los buques con amarras de fibra y de cable, estas se utilizarán para unamisma finalidad de largos, través o esprines. En condiciones metereológicas adversas, losbuques mayormente equipados con cables tienen príoridad de atraque sobre los de fibrasintética que deberán fondear hasta la mejoría de las condiciones ambientales. Si estosúltimos estuvieran ya atracados, pararán las operaciones de carga, desconectarán losbrazos de acople y permanecerán en esas condiciones hasta que mejore el tiempo. Encualquier caso se prohibe el uso de amarras de nylon.

En otras (Kharg), además de disposiciones y número similares, se hace referencia a lascondiciones atmosféricas límites, por ejemplo, fuerza del viento de 35 nudos en cualquierdirección, fuerza del viento entre 25 a 30 nudos con ángulos de incidencia de 45º enrelación a la dirección del atraque, viento de 20 nudos en conjunción con olas de más de1 m, viento de más de 20 nudos con ángulos de 45º o fuerza del viento superíor a 25nudos para aquellos buques que necesiten ciabogar para atracar en la parte interna de lospantalanes.

12.4 Fuerzas que deben soportar las amarras12.4 Fuerzas que deben soportar las amarras

Las amarras deberán soportar el movimiento del buque, desde el primer momento que sedan a tierra para llevar el buque al atraque, crear el movimiento necesarío para moverlo en

Sv ' Ssin2 Sh ' Scos2

Rl ' Scos2cos2 Rt ' Scos2sin2


(125)(125)

(126)(126)

el atraque hasta posicionarlo en el segmento asignado y, posteríormente, mientras dure suestancia en el atraque, los que sean motivados por los agentes externos al actúar sobre elbuque, principalmente a causa del viento, corriente, oleaje, interacciones por el pasopróximo de otros buques, mareas, cambios bruscos de calado y hielos a la deriva.

No obstante, las fuerzas generadas sobre los buques variarán sustancialmente de uno aotro buque en función, no solo de los parámetros influyentes que se verán posteríormentepor naturaleza de las superestructuras y calado, sino también por la configuración de laproa, ya que según la misma alteran el flujo del viento con generación de fuerzas desucción que se desarrollan alrededor de las proas de tipo cilíndrico y ángulos de incidenciadel viento, comprendidas entre los 40 y 100º, no significativas en los buques con proa deconfiguración convencional.

Por otro lado, el resultado de la retención que ejerce una amarra no vendrá solamente dadopor la carga de rotura (CR) que puede soportar, sino por la resultante que proporcione laorientación de la misma respecto a los puntos de firme en tierra y de salida del buque,correspondiendo a la diagonal del paralepípedo que la contiene, con notables pérdidas deeficacia respecto a la teórica amarra pura que alcanzaría la mencionada CR propia porconstitución de la amarra.

La eficacia de las amarras, según lo dicho anteríormente, depende de los ángulos verticaly horizontal en los que se descomponga la acometida de la amarra (Fig. 12.1).

En el plano vertical se obtendrá:

mientras que en el plano horizontal:

en las que el valor "S" corresponde a la carga de rotura (CR) de la amarra.

. Se mejora la eficacia de la retención, bajando el punto de amarra a bordo para hacer más pequeño el ángulo vertical.. También, alejando el punto de amarre en tierra, hasta lograr valores del ángulo inferíores a 25E, si a 30 m. se requieren 8 estachas, a 60 m solo precisan 2 estachas.. Aumentando la longitud del cabo, siguiendo el principio de que al aumentar al doble su longitud, se divide por 2 la resistencia que debe de soportar.

2

2


Fig. 12.1 Retención resultante de cada amarra

Fig. 12.2 Distribución de las amarras

. Los esprines deben tener una dirección de acometida, lo más paralelo posible al eje longitudinal para que el ángulo de abertura sea muy pequeño, aportando el máximo de eficacia.

En cuanto a la distribución de las amarras por grupos, la capacidad de retención delconjunto se tiende a pasar de un sistema tradicional de largos y esprines a otro sistema deamarre en que las estachas sujeten al buque en su misma eslora, mediante el uso detraveses y esprines, (Fig. 12.2).

25E

15E15E

10E

15E15E

10E

25E


Fig. 12.3 Disposición de amarras según instalaciones portuarias

Con el método tradicional de los grupos A y B, efectuado en un muelle típico, lascapacidades de retención son:

a) Capacidad a la resistencia transversal,A = 2A.sen30E.cos30º = 0,87A

b) Capacidad a la resitencia longitudinal,B = 1B.cos30E + 1A.cos30E.cos30E = 0,87B + 0,75A

Con el nuevo método, los ángulos de acometida no deben superar los 15E respecto a lahorizontal ni 25E respecto a la vertical.

Con el amarre en la propia eslora, en atraques especiales, las capacidades de retenciónpasan a ser:

a) Capacidad de resistencia transversal, C = 2Cb) Capacidad de resistencia longitudinal, B = 1B

Es evidente el notable aumento de la retención cuando el buque es retenido en su mismaeslora; sin embargo, solo es posible para amarres y buques específicos, en cuyasinstalaciones se hayan previsto las características de los buques que deban acoger, talescomo pantalanes, jetties, duques de alba, etc. Mientras, en las instalaciones portuarias sinespecial intencionalidad, válidas para todo tipo de buque de tonelajes medios, tal tipo deamarre resulta imposible de llevar a cabo, ya que los puntos de amarre sobre muelle estánmuy próximos al nivel del mar y, por tanto, las amarras adquieren importantes inclinacionessuperíores a las requeridas (Fig. 12.3).

P P

Fx

Fy

Mxy

Epp

Epp2

Epp2

p r


Fig. 12.4 Efecto de los agentes externos

12.5 Efectos de los agentes externos sobre las amarras12.5 Efectos de los agentes externos sobre las amarras

El efecto del viento sobre el buque puede descomponerse en una fuerza longitudinal y otratransversal, siendo los parámetros influyentes, el área expuesta y el ángulo de ataquerespecto a la línea proa-popa. La aplicación de ambas fuerzas determina un momento degiro, cuyo sentido dependerá del punto de aplicación sobre el buque, según cabeza y giro.

Por su parte, los efectos de la corriente son del mismo tenor que los producidos por elviento, si bien presentan una mayor dificultad en su cuantificación, al intervenir un tercercondicionante, que es la relación S/C existente en el momento considerado.

El efecto de las olas, hasta hoy poco considerado al tratarse de puertos abrigados a la mar,adquiere una nueva preponderancia al realizarse operaciones de carga en mar abierto,alejadas de socaires de la costa, que generalmente deben corregirse considerando laelasticidad de las amarras y la provisión de defensas especiales (Fig. 12.4).

La importante acción de los hielos en movimiento sobre el buque es de muy difícildeterminación, si bien en los límites aceptables de hielo disperso, el control del amarreseguro puede lograrse con esprines adicionales.

En cuanto a la cuantificación de las fuerzas que puede soportar un determinado método deamarre, el planteamiento aceptado como clásico ha sido incrementado cuando se ha tratadodel amarre seguro de los grandes buques, en los que cualquier acción sobre ellos, losefectos se ven multiplicados por causa del aumento sustancial de las superficies expuestasy las dificultades que representan para su control.


Así, mientras un estudio realizado en el año 1967 establecía unas condiciones de tiempo(1)

a soportar por cualquier tipo de buque, tales como: V = 33', I = 2,5' con ángulos detocte

incidencia no superíores a los 5E desde la proa o desde la popa, otro posteríor ,(2)

aumentaba las condiciones de diseño a velocidades del viento a 60' en cualquier dirección,I = 3' en la dirección Pr-Pp, o bien 2' si la dirección de la corriente abría 10E de la proacte

o de la popa, o bien 0,75' cuando la corriente ejerciera el máximo efecto sobre el buque,siempre en los tres supuestos con una relación S/C de 1,1, en ausencia de olas.

12.6 Características del equipo de fuerza relacionadas con las amarras12.6 Características del equipo de fuerza relacionadas con las amarras

Las cargas a soportar por las amarras no deben superar el 55% de la carga de rotura delos cables (55%CR), siempre bajo el supuesto de su buen estado, conservación,mantenimiento y estiba adecuada, la disponibilidad simétrica e idónea de los puntos deamarre en las cubiertas de maniobra y número suficiente de alavantes, guías, poliángulos,gateras, etc.

Las maquinillas de maniobra tendrán una carga de trabajo no superíor al 33% de la cargade rotura (CR) del cable, siendo la velocidad de carga en la primera capa de 1,5 m/s, perosiempre superíor a 0,5 m/s, la carga mínima del freno será del 60% de la CR del cable,debiendo lascar antes de faltar si fuera superada. El número de capas disminuye lacapacidad de aguante; puede decirse que si para una capa la capacidad es de 100%, al aumentar el número de capas a 5, la capacidad de retención se reduce al 70%.

El radio de los guiacabos será como mínimo 10 veces el diámetro del cable que conduce,mientras que para guías Panamá el radio aumenta a 12 veces el diámetro.

Sin embargo, un amarre seguro no solo dependerá del buque, sus amarras y equipamiento,sino también de las condiciones que presenten las instalaciones portuarias que debanacogerlas, por las que de ser deficientes representarían los puntos débiles de la seguridadestacionaria del buque, destacando de ellas las siguientes:

. Número suficiente de norays, bolardos, ganchos de amarre. Evitar sobrecargas por número excesivo de amarras sobre ellos.. Puntos de amarre en tierra separados entre 15 a 20 m para buques de tipo medio y de 35 a 50 m para grandes buques.. Los duques distanciados a distancias no superíores al 40% ni inferíor al 25% de la eslora de los buques que puedan recibir.. Disponibilidad de defensas portuarias de acuerdo con las dimensiones de los buques y las condiciones de tiempo que son habituales en la zona considerada.


12.7 Procedimiento para el cálculo de las fuerzas sobre el buque12.7 Procedimiento para el cálculo de las fuerzas sobre el buque

Las necesidades de amarre de un buque no pueden estar supeditadas solamente al criterío,más o menos razonado del profesional, sino al resultado de un estudio riguroso quecuantifique realmente las fuerzas que las amarras deberán soportar bajo los supuestos dela acción de los agentes externos que intervengan, por predicción o medición puntuales,durante el atraque y permanencia en puerto. No son extraños aquellos casos en que a partirde una condición de amarre dada se incrementa el número de amarras según el criterío deloficial de guardia, mientras que en otras, cuando la intensidad de los elementos semanifiesta con toda su virulencia, empiezan a faltar amarras poniendo en peligro laseguridad del buque, requiriendo en esos momentos el máximo de esfuerzo humano, nosiempre disponible según la hora del día en que suceda, para poder controlar una situaciónextremadamente difícil.

El procedimiento más adecuado, que garantice la seguridad del buque amarrado desde elmismo momento de su atraque, consiste en el conocimiento a priori de las fuerzas a quepodrá verse sometido el buque, en base a un supuesto de fuerzas sobre el buque que secorresponda con los máximos que se relacionen con la zona que ocupe el buque.

El método de cálculo se basa en el mencionado estudio realizado por The British ResearchAssociation en 1.967 aplicable a los buques con superestructuras habituales en aquellosdías y por tanto también válidos a los actúales que presenten tal diseño y, por otra parte,también de la misma procedencia, aunque 15 años más tarde, aplicable a los grandesbuques del tipo VLCC (Very Large Crude Carrier) que por sus especiales característicasprecisan de un tratamiento de cálculo específico.

La importancia de los métodos radica en la posibilidad de ser aprovechados, no solo parasu aplicación en el amarre, sino también a cualquier caso en que se ejerzan efectosexternos sobre el buque procedentes de los agentes metereológicos y de mar, por ello,válidos para los parámetros de fondeo, en maniobras de remolque, en atraques para laacción de las hélices de maniobra y las de propulsión, etc., pudiendo decir que, a partir deeste momento, todo tipo de maniobra podrá cuantificarse en cuanto a las variables externasy por ello se tendrán criteríos que anteponer para el completo control de las mismas,llegando a poder justificar las acciones emprendidas, incluso aquellas que aconsejen noiniciar una maniobra, ante la seguridad de no disponer de los suficientes elementos pararealizarla con seguridad. No obstante, si bien el cálculo es específico para cada buque, lacuantificación de las fuerzas sobre el buque que aportan los métodos, no deben tomarsecomo totalmente exactos, si bien representan una excelente aproximación.

12.7.1 Método aplicable a buques no especiales12.7.1 Método aplicable a buques no especiales

Para el cálculo de la fuerza resultante del viento, se aplica:

Fv ' Cv.Al.Vv2

Fxv ' Fv.cos$ Fyv ' Fv.sin$

Mv ' Cmv.Epp.Al.Vv2


(127)(127)

(128)(128)

(129)(129)

en la que C se obtiene de las curvas que aporta el método (Fig. 12.5 y 12.6), para dosv

tipos de superestructuras, puente en el centro o puente a popa. A es el área lateral proyectada, en la condición de carga (lastre o cargado), l

medidos en pies cuadrados V es la velocidad del viento en nudosv

F viene dado en libras (dividiendo por 2.240 se obtienen toneladas)v

Si F es la fuerza que representa la acción del viento sobre el buque, el paso siguiente esv

obtener su descomposición en una fuerza longitudinal en el sentido de la eslora y unafuerza lateral en el sentido de la manga.

Para ello, en primer lugar se tiene en cuenta la relación existente entre la dirección delviento (ángulo alfa) y la dirección de la fuerza resultante (ángulo beta). El ángulo resultantese obtiene en las figuras 12.7 y 12.8.

Con la fuerza resultante F y el ángulo de aplicación beta se podrán obtener la fuerzav

longitudinal (F ) y transversal (F ):xv yv

La fuerza resultante, al no ser aplicada en el centro de gravedad del buque, creará unmomento de giro en el buque con un efecto de incremento de la fuerza en una de lascabezas y una disminución en la otra. El momento de giro se calcula por:

en la que C es el coeficiente del momento, para dos condiciones de carga obtenible enmv

las figuras 12.9 y 12.10, según la situación de las superestructuras. E es la eslora entre perpendiculares del buque medida en pies.pp

M viene dado en libras/pie.v

El signo que aporta el coeficiente (C ) debe ser interpretado en el sentido de giro de lasmv

agujas del reloj cuando es positivo y negativo en el caso contrarío.

Finalmente, el valor de (M ) se dividirá por la distancia de aplicación que corresponda av

cada cabeza (E ± dC ), obteniéndose los valores a sumar o restar a la fuerza transversalF

media aplicada a cada cabeza por igual (F /2).yv


Fig. 12.5 Coeficiente (C ) para superestructura en el centrov


Fig. 12.6 Coeficiente (C ) para superestructuras a Popav


Fig. 12.7 Ángulo beta para superestructura en el medio

Fig. 12.8 Ángulo beta para superestructuras a popa


Fig. 12.9 Coeficiente (C ) para superestructuras en el centromv


Fig. 12.10 Coeficiente (C ) para superestructuras a popamv

Fc ' Cc .EF .C. fc .Ic2

Fxc ' Fc.cos$ Fyc ' Fc.sin$

Mc ' Cmc. EF2. C. Ic

2. fc


(130)(130)

(131)(131)

(132)(132)

Respecto al efecto de la corriente sobre el buque, el planteamiento de cálculo es similar,adecuándose los parámetros del buque que son afectados bajo la línea de flotación, porello, las fórmulas de aplicación son las siguientes:

en la que C es el coeficiente de la fuerza resultante por la corriente (Fig. 12.11).c

E es la eslora en la línea de flotación, en pies.F

C es el calado buque, en pies. f es el factor de corrección por la relación S/C, (Fig. 12.12).c

I es la intensidad de la corriente, en nudos.c

F es la fuerza resultante producida por la corriente, en libras.c

Para ello, en primer lugar se tiene en cuenta la relación existente entre la dirección de lacorriente (ángulo alfa) y la dirección de la fuerza resultante (ángulo beta). El ánguloresultante se obtiene en la figura 12.13.

Con la fuerza resultante F y el ángulo de aplicación beta se podrán obtener la fuerzac

longitudinal (F ) y transversal (F ):xc yc

La fuerza resultante, al no ser aplicada en el centro de gravedad del buque, creará unmomento de giro en el buque con un efecto de incremento de la fuerza en una de lascabezas y una disminución en la otra. El momento de giro se calcula por:

en la que C es el coeficiente del momento, obtenido en la figura 12.14.mc

M viene dado en libras/pie.c

El signo que aporta el coeficiente (C ) debe ser interpretado en el sentido de giro de lasmc

agujas del reloj cuando es positivo y negativo en el caso contrarío.

Finalmente, el valor de (M ) se dividirá por la distancia de aplicación que corresponda ac

cada cabeza (E + - dC ), obteniéndose los valores a sumar o restar a la fuerza transversalF

media aplicada a cada cabeza por igual (F /2).yc


Fig. 12.11 Coeficiente de la fuerza resultante de la corriente


Fig. 12.12 Factor de corrección por relación S/C

Fig. 12.13 Ángulo beta como dirección de la fuerza resultante


Fig. 12.14 Coeficiente del momento resultante por corriente

P P

Fx

Eep

Epp2

Epp2

Fypp Fypr

p r


Fig. 12.15 Representación de las fuerzas sobre el buque

La cuantificación final de las fuerzas conjuntas del viento y de la corriente sobre el buquepuede resumirse en una tabla de resultados y su aplicación al buque en una fuerzalongitudinal y una fuerza trasversal en cada cabeza (Fig. 12.15).

Tabla 1Tabla 1. Resumen de la cuantificación de fuerzas

FUERZA CALCULADA A PROA A POPA LONGIT.

Transv. fuerza vto.

Transv. momento vto.

Longit. fuerza vto.

Transv. fuerza cte.

Transv. momento cte.

Longit. fuerza cte.

Totales .............

Vv10' Vvh

(10/h)1/7


(133)(133)

12.7.2 Método aplicable a buques de gran desplazamiento12.7.2 Método aplicable a buques de gran desplazamiento

Se incluyeron otras consideraciones en el nuevo método, necesarias para su aplicación alos buques de gran desplazamiento del tipo VLCC.

En primer lugar se tuvieron en cuenta las alteraciones en el flujo provocado por el viento,según la forma de la proa del buque, con un cambio significativo en el valor del coeficientede la fuerza longitudinal, en especial para un buque en lastre. Se generaban grandes fuerzasde succión alrededor de las proas cilíndricas y para ángulos de incidencia de vientocomprendidos entre 40E y 100E.

Se normalizó la velocidad del viento equivalente a 10 m, por lo que cualquier medición auna elevación diferente, la velocidad debe ser calculada por:

Se aportaron coeficientes de corriente para diversas relaciones de S/C, ajustadas a lascaracterísticas de gran calado que muestran dichos buques en la realidad.

La velocidad de la corriente debe ser ajustada a un gradiente vertical medio, en función delporcentaje del calado del buque en el que se conoce su intensidad y también por la relaciónde S/C en la que se encuentra el buque. El valor del coeficiente corrector "k" se obtienede la figura 12.16.

Se tuvo en cuenta el valor de la densidad del agente perturbador (aire, agua) en unidades(Kg.s /m , equivalente métrico de 32,2 lb/p , que constituye la definición de ingeniería de2) 4 3

densidad en el sistema gravitacional inglés.

Tabla 2Tabla 2. Densidades del medio según temperaturas.

TEMPERATURAS

MEDIO 0E C 10E C 20E C 30E C 40E C

AIRE 0,1335 0,1288 0,1248 O,1193 0,1146

AGUA DULCE 102,21 102,05 101,79 101,42

AGUA SALAD 104,84 104,68 104,47 104,16

Fxv ' Cxv.(kv

7.600).Vv

2.At Fxc ' Cxc.(kc

7.600).Vc

2.C.Epp

Fyv ' Cxv.(kv

7.600).Vv

2.Al Fyc ' Cyc.(kc

7.600).Vc

2.C.Epp

Mxyv ' Cxyv.(kv

7.600).Vv

2.Al.Epp Mxyc ' Cxyc.(kc

7.600).Vc

2.C.Epp2


Fig. 12.16 Factor K de corrección a la intensidad de la corriente

(134)(134)

(135)(135)

(136)(136)

El método de cálculo de las fuerzas externas sobre el buque se puede conseguir por ladeterminación de dos fuerzas (longitudinal y transversal) y el momento de una fuerza, obien, por tres fuerzas (1 longitudinal y 2 transversales aplicadas cada una en una cabezade maniobra).

Las ecuaciones para el primer procedimiento, para los efectos del viento y la corriente son:

Viento Corriente

Fypr'

Fy

2%

Mxy

Epp

Fypp'

Fy

2&

Mxy

Epp

Fxv ' Cxv.(kv

7.600).Vv

2.At Fxc ' Cxc.(kc

7.600).Vc

2.C.Epp

Fyprv' Cyprv.(

kv

7.600).Vv

2.Al Fyprc' Cyprc.(

kc

7.600).Vc

2.C.Epp

Fyppv' Cypp v.(

kv

7.600).Vv

2.Al Fyppc' Cypp c.(

kc

7.600).Vc

2.C.Epp

Fy ' Fypr % Fypp Fypp ' Fy & Fypr

Mxy ' Fypr.E2

& Fypp.E2

' Fypr.E2

& (Fy & Fypr).E2

2Mxy ' E.Fypr & E.Fy % E.Fypr ' 2.E.Fypr & E.Fy

Fypr 'Fy

2%

Mxy

E(demostrado)

Fypr 'Fy

2%

Mxy

E'

Cy.kv

7600.V 2.Al

2%

Cxy.kv

7600.V 2.Al.E

E

Fypr '

Cy.kv

7600.V 2.Al % 2.Cxy.

kv

7600.V 2.Al

2'

Cy % 2.Cxy

2.V 2.A

kv

7600

para que cumpla Cypr 'Cy

2% Cxy


(137)(137)

(138)(138)

(139)(139)

(140)(140)

La diferencia básica del segundo procedimiento radica en la forma en que se aplican albuque la fuerza lateral y el momento de giro, desarrollando fuerzas laterales en lasperpendiculares de proa y popa, en sustitución de la fuerza lateral que anteríormenteactúaba en la intersección de las líneas centrales, pasando por el planteamiento intermedio,de que el valor de las fuerzas laterales aplicadas en las perpendiculares de las cabezas es:

hasta llegar a las fórmulas definitivas del segundo procedimiento:

Viento Corriente

consiguiéndose por la siguiente demostración:


Siempre que se cumpla la última condición, el método del segundo procedimiento será igualal citado como primer procedimiento.

Finalmente, las variables contenidas en las ecuaciones correspondiente a las dimensionesy características de los buques implicados (VLCC) deben constar en tablas para su rápiday cómoda disponibilidad, ejemplo de un modelo, podría ser el siguiente:

Tabla 3Tabla 3. Características y dimensiones principales de VLCC

P.M. Et Epp M D C Al At Al AtC C

KTons m m m m x 10 m3 2

150 280 268 53,5M.C. 14,7 2,5 1,2 4,9 1,2

Last 3,8 5,5 1,8 1,9 0,4

280 342 325 53,2M.C. 22,3 3,2 1,1 6,8 1,2

Last 9,4 7,4 1,9 2,5 0,6

400 362 350 70,5M.C. 21,8 3,2 1,3 7,5 1,6

Last 8,6 8,1 2,4 2,6 0,8

500 408 390 71,1M.C. 23,9 4,8 2,1 10,4 2,5

Last 7,8 11,1 3,5 4,1 1,1

Para el cálculo de las fuerzas provocadas por el viento y la corriente, siguiendo el métodode las tres fuerzas, se aplicarán las ecuaciones citadas para estos fenómenos, en losnúmeros 138, 139 y 140. Los coeficientes de aplicación correspondientes se obtienen apartir de las gráficas que se aportan en el método original contenidos en la guía yrecomendaciones para el amarre seguro de los VLCC, publicado por la OCMIF, es decir, loscoeficientes:(C ), (C y C ), (C ), (C y C ), que referidos a los efectos de la corriente estánxv yprv yppv xc yprc yppc

relacionadas a distintos valores de S/C (Gráficos del Anexo I).

En todo caso, el ángulo de incidencia del agente externo considerado debe contarse a partirde la proa (0E) hacia popa en una u otra banda (180E).

Del análisis de las curvas que aportan los coeficientes, es curíoso observar que los efectosque manifiestan sobre el buque no siempre son los esperados, en especial en la direcciónen que se aplica la fuerza longitudinal debida al viento en proa cilíndricas, o en ambas proasbajo el efecto de la corriente, ya que cambia de signo repetidamente, lo que indica fuerzaslongitudinales avante y otras atrás, no lógicas.

S(f) ' ( A

f 5)&B/f4

.m 2.s

S(f) ' 23,9.y.m0.expy 2(f&fo)

2

0,0085.[y(f&fo) % 0,042]m 2.s

F ' 2.g.E.k.S(f).R 2(f).df


(142)(142)

(143)(143)

(144)(144)

12.8 Cálculo de las fuerzas producidas por oleaje12.8 Cálculo de las fuerzas producidas por oleaje

Las fuerzas generadas por el oleaje sobre los buques son muy difíciles de cuantificar, porlo que la mayoría de los métodos de cálculo para las amarras supone al buque abrigado delas olas y suficientemente controladas por la retención de las amarras establecidas para elviento y la corriente. No obstante, las consecuencias de la deriva de grandes buquessometidos al oleaje cuando se encuentran estacionaríos (averiados) en mar abierta, condujoa una serie de estudios con el objetivo de conocer, lo mejor posible, tales efectos. Elestudio principal fue llevado a cabo por compañías miembros de la OCIMF, el InstitutoNorteamericano de Marina Mercante (AIMS), la Unión Internacional de Salvamento (ISU)y el Instituto Nacional Marítimo Británico (NMI), que culminó con un informe exhaustivo .(3)

En el estudio se utilizó el espectro oceánico para aguas profundas recomendado por ladoceava ITTC, aplicable cuando la sonda sea mayor a los 40 m., expresada por laecuación:

en la que (f) es la frecuencia en hercios y A y B son constantes.

y el espectro costero de crestado corto según el conocido Darbyshire Coastal WaterFormulation, que considera un fetch de viento de 100 millas náuticas, aplicable en aguaspoco profundas con sonda inferíor a los 40 m, expresada por la ecuación:

donde "y" es una función dependiente del fetch de viento y m y f son funciones de "y"o o

y de la velocidad del viento.

Las energías desarrolladas por dichos espectros en distintos estados del mar se representanen la figura 12.17.

De acuerdo con la linealización de la teoría de las olas, un mar irregular puede ser descritocomo una superposición lineal de olas regulares, y las fuerzas de deriva medias en este marirregular pueden obtenerse superponiendo las fuerzas asociadas con cada una de lascomponentes espectrales. La fórmula de superposición es:

donde "g" es la aceleración de la gravedad, "d" es la densidad del agua, E la eslora delbuque, S(f) la densidad espectral de las olas.

Fm ' g.E.R 2.f.A 2


(145)(145)

Fig. 12.17 Espectro de los estados de la mar

La fuerza media de una ola regular de amplitud "A" y frecuencia "f", es:

Fxo ' Xo Fypro 'Yo

2%

Mo

Epp

Fyppo 'Yo

2&

Mo

Epp


(146)(146)

Del estudio se obtuvieron las siguientes conclusiones:

. El sentido de las fuerzas X y Y , así como el sentido del momento de giro M , dependeo o o

del ángulo de incidencia de las olas sobre el buque y de la magnitud de sus característicasprincipales.. Las fuerzas de deriva generadas por las olas varían en función de su frecuencia yamplitud, es decir, en función de su período y altura.. En general, las fuerzas y momentos de deriva inducidos por las olas son más grandes queaquellas y aquellos inducidos por los vientos correspondientes al estado de la mar encuestión.. Las fuerzas longitudinales (X ), medidas sobre los modelos amarrados, se dirigieron haciao

proa en la mayoría de las condiciones de los modelos de una sola hélice.. La forma de las curvas de los momentos y de las fuerzas de deriva, calculadasanalíticamente, estuvieron en concordancia, tanto en olas regulares, como en lasirregulares.. Se puede decir, de manera razonable, que las concordancias entre las fuerzas y losmomentos calculados y los medidos experimentalmente, son buenas. Desde luego, que talconcordancia se da mejor en determinados ángulos de incidencia que en otros.. El sentido de la pequeña fuerza longitudinal producida por las mares de través obtenidade forma experimental, no coincide con el obtenido analíticamente. Se tomará como válidoel experimental.. En términos generales, pueden utilizarse los datos experimentales para calcular las fuerzasgeneradas por las olas sobre un buque amarrado.Los mencionados valores de X 0 y M0, Y 0 se obtienen de la gráfica del Anexo II.

12.8.1 Método de cálculo de las fuerzas generadas por el oleaje12.8.1 Método de cálculo de las fuerzas generadas por el oleaje

El método empleado para el cálculo de las fuerzas generadas por el oleaje es similar alplanteamiento expresado por las ecuaciones incluidas en el nE 137, es decir:

Estas ecuaciones así deducidas darán el valor de la fuerza lateral del oleaje en lasperpendiculares de proa y popa, y la fuerza longitudinal correspondiente. Respecto a lasgráficas que se incluyen en el método mencionado, los ángulos de incidencia se cuentana partir de la proa en el sentido contrarío al de las agujas del reloj, es decir, se dan valorespara ángulos correspondientes al costado de Br. de 0E a 180E, distinto del sistemaempleado para el viento y la corriente en sentido directo, de allí que deba prestarse laatención en la aplicación de los signos a cada fuerza o momento, cambiando el signocuando se reciban por el costado de Er.


Fig. 12.18 Relación altura de las olas/velocidad del viento

Fig. 12.19 Relación período de las olas/velocidad del viento


Para un mismo buque, el conocimiento de los efectos que pueden producir las fuerzas delos tres agentes externos (viento, corriente y oleaje) representará la posibilidad de adopciónde acciones correctoras y de prevención, cuando en un momento dado sea necesarío suaplicación a cualesquiera de las circunstancias que envuelven todo tipo de maniobra(fondeo, remolque, amarre).

El cuadro resumen deberá incluir las fuerzas a los ángulos de incidencia de máximo efecto,o cada un cierto número de grados, ejemplo del mismo podría consistir en:

Peso muerto (P.M.): ..... Condición carga : .....Velocidad viento : ..... Intensidad corriente: .....

ÁNGULO INCIDENCIA DEL ELEMENTO

FUERZA 0E 30E 60E 90E 120E 150E 180E

Fxv

Fyprv

Fyppv

Fxc

Fyprc

Fyppc

Fxo

Fypro

Fyppo

La cuantificación de las fuerzas externas sobre el buque en relación al amarre permiteelaborar el cálculo de la capacidad de retención de una determinada disposición.

En ella deben considerarse todos los parámetros que aportan las amarras, desde sus largoscomo los ángulos de acometida hasta su firme en tierra (Fig. 12.20), en el que "l " es lae

longitud externa del cable, "l " la longitud interna, "l " la longitud verdadera considerandoi v

el ángulo de acometida, "L" la longitud total de la amarra, "H" es la diferencia de alturaentre los firmes en tierra y a bordo,

2ly H

Dolphinde amarre

Traveses

"

"

le

li

Dolphinde amarre

Plataformade carga

Springs

H 2le


Fig. 12.20 Disposición y parámetros de las amarras

El tipeo para preparar el cálculo definitivo de la retención de los grupos de amarras de unadisposición, puede ser válida la que se presenta a continuación:

CARACTERÍSTICA DE CADA AMARRA DE UNA DISPOSICIÓN

NE " l H 2 L cos2 cos" cos"/L cos "/Le2

1

2

TOTAL

3

4

5

6

TOTAL

Ry ' 0,55CR.j ( cos2"

L). Lc

cos"c

.cos2c

Nom Ry ' 0,55CR.N EFICACIA 'Nom Ry

Ry

Rx ' 0,55CR.cos".cos2 Nom Rx ' 0,55CR.N


(147)(147)

(148)(148)

(149)(149)

El primer total de la tabla corresponde a la suma de todos las amarras de un mismo grupoen la misma cabeza (2 en el ejemplo), las amarras 3 y 4 corresponden a los esprines deproa y popa respectivamente (se ha supuesto 1 en cada cabeza de maniobra), y las amarras5 y 6 son las representantes de las amarras dadas a popa (2 en el ejemplo), que sontotalizadas.

La distribución de las tensiones entre las diversas amarras de una disposición viene dadaen función de la geometría de toda la disposición, no pudiendo ser estudiada la retenciónde forma individual, sino en conjunto.

En el caso de la retención lateral, la tensión desarrollada por cualquier amarra esproporcional a cos(alfa)/L, donde alfa es el ángulo horizontal formado por una amarra y elverdadero través. La componente de esta tensión efectiva en resistir a la fuerza lateral esproporcional a cos (alfa)/L.2

En toda disposición de amarre existirá una amarra por grupo, llamada crítica, quecorresponde a la que trabaja en las mejores condiciones con bajos valores de (alfa) y L. Laeficacia de cualquier amarra en retener un esfuerzo dado está relacionada con la geometríade la amarra crítica. Es detectada por el cálculo por tener el más alto valor de cos(alfa)/L.

Mientras que una pequeña pretensión en necesaria para eliminar el seno en su tendido, sudesigual aplicación o poca vigilancia al respecto, hacen nulos sus beneficios en el conjuntodel amarre.

La retención lateral se obtendrá de las siguientes ecuaciones:

La capacidad de retención nominal de las amarras y la eficacia de la disposición es:

En cuanto a la retención longitudinal, las ecuaciones a utilizar son:

La capacidad de retención de la amarra crítica se obtiene aplicándola sola a dicha amarra.

En disposiciones cuyas inclinaciones verticales sean superíores a 25E, se mejora laprecisión en el cálculo de la retención empleando la siguiente ecuación:

Ry ' 0,55CR.j ( cos2".cos22

L.

Lc

cos"c.cos2c

)

Amarra crítica 'cos".cos2

Lmás elevado

N 'Máxima fuerza a anular por grupo

Efectividad de la retención


(150)(150)

(151)(151)

(152)(152)

En la anterior ecuación, la amarra crítica es la que posee el valor más alto de:

Finalmente, el número de estachas (N) en la disposición de amarre, tanto para la retencióntransversal como la longitudinal, se obtiene de la ecuación:

12.9 Definición de un plan de amarre12.9 Definición de un plan de amarre

El plan de amarre, específico para cada buque, deberá contener diversas partes, por las queen su conjunto pueda abarcarse todas las posibilidades de acaecimientos normales einesperados, por la que se deba ejecutarse acciones precisas por la tripulación de guardiadurante la permanencia del buque en el atraque.

La primera parte incluye la propia definición de las necesidades al atraque, en las que sehabrán considerado las fuerzas a soportar dadas las condiciones meteorológicas presentesy previstas en las próximas horas/días. Esta parte define el amarre seguro en condicionesconocidas.

Una segunda parte debe incluir las maniobras de emergencia que podrán sucederse antesitúaciones inesperadas o extraordinarias, que puedan afectar a la seguridad del buque, alas que se aportarán soluciones lógicas o especiales, y que serán conocidas por todos losresponsables de cubierta.

Otra parte se dedicará a las instrucciones que debe recibir y ejecutar la gente de cubiertacon responsabilidad de guardia, en especial la de cabos, con un listado de acciones yoperaciones concreto y exhaustivo, de las que se espera un cumplimiento puntual y unaesmerada atención por parte de los interesados.De esta parte, tendrán copia, no solo los marineros interesados sino también el contra-maestre, y por supuesto el oficial de guardia para su seguimiento en un momento dado.

Finalmente, se tendrá disponible un plan de mantenimiento de todo el equipo de amarre,desde engrase, presión, movimiento, cuidados, etc. que puedan requerir las maquinillas,


chigres, tensores, etc., que equipen el buque en cada cabeza de maniobra y cajas decubierta. La fiabilidad de su buen funcionamiento será garantía de la seguridad del amarre.

La totalidad del plan de amarre estará disponible para su consulta por los oficiales deguardia y personal de cubierta, y posiblemente deba distribuirse una copia al personal detierra, si así fuera exigido.

Defensas portuarias y ayudas al atraque 299299

13 Defensas portuarias13 Defensas portuarias

13.1 Necesidad de las defensas portuarias13.1 Necesidad de las defensas portuarias

La maniobra de atraque de los buques se realiza en un medio difícil que impone diversoscondicionantes a la seguridad de buque, no siempre previsiblemente evitables, que finalizanen un contacto, más o menos violento, con los límites estáticos y rígidos que constituyenlos muelles de las instalaciones portuarias. Al ser el buque un elemento deformable, elimpacto puede ocasionar serias averías al casco en el área de contacto.

Cuando la velocidad de aproximación al atraque se interpreta demasiado elevada, o bienel buque no se aproxima paralelo al muelle, en cuyo caso repartiría el impacto en una grancantidad de superficie de su costado con previsión de pocos daños, en los buques depequeño porte, la tripulación hace uso de las defensas de mano, siempre dispuestas paraeste fin, y se intentan colocar en lo que se vislumbran puntos de primer contacto, si bienla resultante del movimiento del buque hace que no siempre se logre tal objetivo, o aun enel mejor de los supuestos, de lograrlo, la respuesta de las defensas de mano resultaninsuficientes para tan siquiera amortiguar el golpe y la planchas de costado correspondien-tes se ven castigadas (deformadas).

Por otro lado, aun con ausencia de impactos en la maniobra de atraque, durante lapermanencia amarrado, el buque está sujeto al movimiento de las olas sobre él yconstantemente choca contra su costado de tierra, sufriendo con ello nuevas agresionesa la continuidad de sus planchas.

En ambos casos, dinámica y estáticamente, el buque debe verse protegido de esosindeseados contactos, a efectos de asegurar la ausencia de averías en sus planchas y uncierto orgullo de sus oficiales en relación a la suerte de sus maniobras de atraque, siendotodo ello evitable con una correcta disposición y distribución de defensas portuarias, asícomo, la disponibilidad de aquellas que, por su tipo y características, sean más oportunasa las condiciones marítimas de la zona del puerto.

e '&V2

V1

mt0

t2

Fv.*t ' mx2

x0

F.*x

impulso P ' mt3

t0

F.*t


(153)(153)

(154)(154)

13.2 Proceso de impacto. Relación con la defensa13.2 Proceso de impacto. Relación con la defensa

Cuando un cuerpo choca con otro se produce una pérdida de energía (calor y deformación)y la velocidad de rebote es menor que la inicial . El comportamiento del impacto depende(53)

de la elasticidad de los cuerpos o recuperación de la forma original. La relación entre esasdos velocidades (e) es el llamado coeficiente de restitución,

dándose tres posibles resultados, que sea igual a 1, en cuyo caso el impacto es elásticosin pérdida de energía, que sea igual a cero, dando un impacto plástico con pérdida máximade energía, y que tenga una valor intermedio, dando un impacto imperfectamente elástico.

Los diagramas representativos de los diferentes tipos de impacto, según el valor de "e",relacionados con la fuerza de reacción de la defensa sobre el casco (F), la velocidad delimpacto (V), el recorrido de la defensa (X) y la potencia de reacción (F.V), se representanen la figura 13.1.

En cualquier caso deberán cumplir que:

Serán variables de las fuerzas resultantes: la masa del buque, su maniobrabilidad, lasuperficie expuesta al viento, la sumergida y expuesta a la corriente, la distancia al muelle,la oceanografía del atraque, la maniobra efectuada y los equipos disponibles para ella, eltipo de defensa instalada en el atraque, el coeficiente de seguridad adoptado para atracarsin averías, el ángulo que forme la dirección Pr-Pp con el atraque, la posición del c. de g.(G) respecto a la línea de contacto, la profundidad de agua bajo quilla, las característicaselásticas del casco, de las defensas y de los elementos estructurales del muelle, la masade agua aprisionada entre el buque y el muelle, la masa hidrodinámica en muelle abierto,la forma del casco y su curvatura, la velocidad de aproximación al atraque, etc.

En cualquier caso, las variables que dependan del buque deberán ser controladas desde elmismo, mientras que las externas deberán servir como referencia de selección en relacióna las circunstancias más favorables o desfavorables que puedan presentarse para unadeterminada maniobra. Estos criterios sirven para la clasificación de buques mejor dotadospara la maniobra y puertos más aceptados, en función de las maniobras a efectuar y su


Fig. 13.1 Diagramas de impacto según el coeficiente "e"

relación con los agentes externos que puedan afectar al buque desde su entrada hasta susalida de puerto.

m.u0.rsin( & m.k 2.T0 ' m(k % r 2)T2

T2 'u0.rsin( & k .T0

k 2 % r 2

W ' 1/2mu0 % 1/2mk 2w02 & 1/2m(k 2 % r 2)ww2

2

W ' 1/2mu02 k 2 % r 2cos2(

k 2 % r 2% mu0w0

rk 2sin(k 2 % r 2

% 1/2mw02 k 2r 2

k 2 % r 2

G

m

r

t 0

w0

µ 0

Gr

t 2

w2<µ


(155)(155)

(156)(156)

(157)(157)

(158)(158)

Fig. 13.2 Impacto en los tiempos t y t0 2

Desde el primer contacto del buque con la defensa (t ) hasta el tiempo (t ) al producirse el0 2

máximo recorrido de la defensa (Fig. 13.2), su respuesta analítica cumple:

y la velocidad angular en t ,2

El trabajo desarrollado por la defensa entre los tiempos t y t , es:0 2

y sustituyendo,

en las que, k ... radio de giro, m ... masa del buque, mk .. momento de inercia del buque2

u ... velocidad transversal, w ... velocidad angular en t y t0 0 2

t ... instante del contacto, t ... instante del máximo recorrido defensa0 2

r ... radio de giro del impacto, gamma ... ángulo vector velocidad mu .. es el índice de rozamiento, g ... el ángulo de reacción defensa

Si el impacto solo es de traslación sin rotación, w = 0, y los dos últimos términos de la0

igualdad se anulan, mientras que, si el impacto solo es de rotación sin traslación, u = 0,0

y los dos primeros términos de la igualdad se anulan.

P ' mt3

t0

F.*t ' mu3 & mu0

P.a ' m.k 2.T3 & m.k 2.T0

u3 ' u0 % P/m T3 ' T0 %P.a

m.k 2v3 ' &e.v0

u3 & T3.b > u0 % T0.a


(159)(159)

(160)(160)

(161)(161)

(162)(162)

13.3 Movimiento del buque después del primer impacto13.3 Movimiento del buque después del primer impacto

La elasticidad del sistema es igual a la capacidad para devolver en el período t -t , la2 3

energía acumulada en el período t -t , si como se ha visto, la mayor fuerza es la reacción0 2

de la defensa durante t -t , el impulso (P) de la reacción es igual al cambio del momento0 3

lineal del buque,

y por la misma razón, ese impulso debe ser igual al cambio del momento angular del buque,

las anteriores ecuaciones dan,

que sustituido convenientemente darían los valores de u y W , definiendo el movimiento3 3

del buque después del primer impacto a partir de su movimiento anteríor en función delcoeficiente de restitución, punto de contacto y radio de giro del buque (k).

Después de ese impacto, se produce otro posteríor en el extremo opuesto al primero, quepodrá ser más violento, si

siendo "b" la distancia de G al punto del segundo impacto, y "a" la distancia de G al primerimpacto. Si los dos puntos están a igual distancia de G, el segundo impacto será mayor queel primero, si la distancia a G es mayor que el radio de giro (k).

También el segundo impacto será mayor que el primero si u aumenta, y el primer impacto0

mayor que el segundo si w disminuye. Esta última condición hace peligrosa la maniobra0

de aproximación y virar hacia el muelle, aunque al aumentar la resistencia hará disminuiralgo w .0

13.4 Influencia de la masa hidrodinámica13.4 Influencia de la masa hidrodinámica

Las fuerzas de inercia no se oponen a la velocidad, sino a su cambio. En el atraque, lavelocidad es muy pequeña, la resistencia también lo es, pero en cambio el paso de lavelocidad inicial al de impacto es muy rápido, haciendo las fuerzas de inercia muy grandes.

F ' m.*u/*t % j *(mw.uw)/*t ± R

F ' CM.m.*u/*t ± R

CM ' 1 %2 caladobuque

mangabuque


(163)(163)

(164)(164)

(165)(165)

Fig. 13.3 Coeficiente n y n1 2

Si "m" y "u" son la masa y velocidad del buque respectivamente, y m y u son la masaw w

y velocidad de las partículas de agua, respectivamente, "R" la resistencia por viscosidady turbulencia y "F" la fuerza para el cambio de velocidad, se tendrá:

aplicando el signo + para acelerar y el - para desacelerar.

La velocidad de las partículas de agua depende de su posición respecto al buque, una partede ella se encuentra integrada a la masa del buque y se mueve a su velocidad. En realidad,dichas partículas se mueven en dirección opuesta al buque. La masa de agua integrada albuque es la masa hidrodinámica.

El factor de masa C es el que multiplicado por "m" da la masa virtual, lo que simplifica laM

ecuación anteríor a:

Por su parte, C se obtiene de:M

Para otros , la masa de agua hidrodinámica (m') se obtiene al multiplicarla por unos(54)

coeficientes n función de la relación manga/calado, y n función de la relación C/S, ambos1 2

obtenibles por sus correspondientes curvas (Fig. 13.3).


Fig. 13.4 Energías absorbidas por diversas causas

13.5 Energía absorbida por la escora en el impacto y otras causas13.5 Energía absorbida por la escora en el impacto y otras causas

Si el punto de impacto buque-defensa está a distinta altura de G, algo de la energía cinéticase absorberá al escorar el buque (Fig. 13.4). Aunque ese valor es muy pequeño si secompara con el absorbido por una buena defensa de goma (1/10). También se produce unefecto retardador por el ascenso del agua comprimida entre el muelle y el buque.

Otra parte de la energía es consumida por vibraciones, y disipadas en forma de calor.

Del mismo modo, la energía absorbida por deformación elástica del casco (Fig. 13.5), salvoen el caso de deformación permanente por flexión.

En dicha figura se observan la deformación elástica del casco del área de choque porcompresión y la flexión que sufre el casco en toda la longitud de su eje elástico,considerándose los casos de una compresión longitudinal en toda la parte recta del casco,sobre dos puntos de apoyo alejados, la proa o popa puntualmente (duques), y sobre unpunto de apoyo en el costado curvo central.

a) Compresión zona choque b) En dos puntos de apoyo

elásticaeje eje

elástica

c) Con Proa o Popa d) Con un costado curvo

eje

elástica eje

G

r=2ku30E

w=0,80mu²2

G

r=2k u

70Ew=0,30mu²

2

G

r=2k u

90Ew=0,20mu²

2

G

r=2ku

50Ew=0,50mu²

2

a)

b)

c)

d)muelle

u velocidadaproximación


Fig. 13.5 Energía absorbida por deformación elástica del buque

Fig. 13.6 Componente tangencial de velocidad

13.6 Importancia de la componente tangencial de velocidad13.6 Importancia de la componente tangencial de velocidad

La componente de la velocidad normal a la superficie de atraque es la llamada velocidad deaproximación o transversal (Fig. 13.6).

E 'M2

.v 2

P.s ' M(v12 & v2

2)


(166)(166)

(167)(167)

En las aproximaciones a) y b), aun siendo pequeña la velocidad de aproximación, lacantidad de energía absorbida por la defensa es mayor.

La reacción (W) de una defensa es una cantidad vectorial cuya dirección depende de ladirección de la velocidad del buque.

Para controlar esas magnitudes, es necesarío conocer la velocidad de aproximación de dospuntos del buque, su velocidad paralela al atraque y la distancia del punto de contacto alpunto de gravedad G.

A dicho fin, se han determinado tablas donde se establecen valores de la velocidad deaproximación en m/s, según condiciones metereológicas y de mar, en función deldesplazamiento del buque, un ejemplo de las cuales se describe a continuación:

CONDICIÓN APROXIMAC. < 3 KT < 10 KT > 10 KT

Fuerte Difícil 0,83 0,66 0,5

Fuerte Favorable 0,66 0,5 0,33

Moderada Moderada 0,5 0,33 0,25

Protegido Difícil 0,33 0,25 0,2

Protegido Favorable 0,25 0,2 0,1

13.7 Fuerzas condicionantes en el atraque13.7 Fuerzas condicionantes en el atraque

Entre ellas cabe destacar:. Cantidad de energía (E) del buque en atraque, dada por:

en la que M es la masa del buque más la masa hidrodinámica.

. La cantidad de energía en frenado, dada por:

en la que "s" es el recorrido, "P" la fuerza de la amarra, v y v son las velocidades antes y al frenado.1 2

A ' mx2

x1

F.*s

Máximo recorrido ymax ' v m

c(1 %d 2/r 2)

Empuje del buque Pmax ' c.ymax ' v m.c1 % d 2/r 2

Valor de la energía Amax 'Pmax.ymax

2'

m.v 2

2(1 % d 2/r 2)


(168)(168)

(169)(169)

. La cantidad de energía de amortiguación de la defensa, dada por:

en la "A" es el área encerrada por la curva esfuerzo-recorrido, x y x los espacios.1 2

La velocidad de atraque varía según el tipo de buque en cuanto a su masa y característicasde maniobrabilidad, apreciándose anteríormente entre 01 y 1,0 m/s.

En un impacto con el muelle sin defensas y macizo, el planteamiento es:

en las que m ... es la masa del buque, r ... es el radio de giro v ... es la velocidad transversal, d ... distancia del impacto a G c ... constante elástica del buque

La constante elástica "c" adquiere valores variables según el tipo de construcción empleadaen el buque, siendo consideradas de tipo "A" para buques con cuadernas transversales yde tipo "B" con cuadernas longitudinales, con lo que se obtienen los siguientes valores:

TIPO DE CARGA TIPO A) Tn/m TIPO B) Tn/m2 2

Uniforme en gran superficie 40 20

Lineal sobre una horizontal 80 100

Lineal sobre una vertical 400 30

13.8 Influencia de las olas sobre el buque en amarre13.8 Influencia de las olas sobre el buque en amarre

Los movimientos de un buque amarrado a un muelle son completamente irregulares encualquier circunstancia. Son distintos son los condicionantes de su comportamiento, porejemplo, el período, longitud y altura de la ola, profundidad de agua, posición del buque


respecto a la dirección de las olas, estructura abierta o cerrada del muelle, amarras tensaso en banda, etc.

Los recorridos de oscilación del buque y fuerzas sobre amarras y defensas son pequeñossi las defensas tienen una constante elástica pequeña y las amarras en banda (buque librees igual a menor movimiento). En un sistema rígido de defensas puede crearse unfenómeno de resonancia con rotura de amarras si está en la cresta, y alejamiento oacercamiento al muelle si está en el seno.

Con olas recibidas transversalmente, si el muelle es reflejante, se forma un senoinmediatamente delante de ella. Si el muelle está cimentado sobre pilotes o abierta, o biena gran distancia, para pequeñas longitudes de onda, el buque puede sitúarse en un nudode oscilación con fuertes oscilaciones. Para evitar la resonancia, el período de oscilacióndel buque en el sistema amarras/defensas, debe ser distinto del período de la ola.

13.9 Elementos constitutivos13.9 Elementos constitutivos

El acero aventaja a la madera y al hormigón en capacidad de trabajo a flexión y acompresión. La madera es mejor en cuanto a flexibilidad. La resistencia a la abrasión esmáxima para el acero y mínima para la madera. Los elementos de hormigón se destruyencon la flexión. Para la conservación de los elementos, el hormigón no necesita ninguna, elacero en cuanto a la corrosión y la madera muchos contra la abrasión.

Tabla resumen de cualidades

Flexión Compresión Flexibil. Abrasión Conservac

Hormigón M B M R B

Madera R R B M M

Hierro/ac B B R B R

No obstante, con la aceptación de la goma como constituyente principal de las defensas,éstas proporcionan gran elasticidad, resistencia a la abrasión, duración, dureza, pocadeformación y mantenimiento de las formas originales, además de resistir temperaturasextremas desde +80E a -25E.

Las formas más apropiadas son las secciones rectangulares, cuadradas o circulares, biensean macizas o huecas. Las huecas resultan ser más blandas, actúando las fuerzas de


Fig. 13.7 Esquema de la defensa Raykin

presión-deformación poco a poco, aumentando mucho, proporcionalmente hasta el cierredel agujero, siendo más blandas en sus extremos. Las rectangulares son más duras que lasredondas. La capacidad de las defensas de goma es aproximadamente entre 1/4 y 1/8 dela fuerza por el recorrido efectuado.

Las fuerzas que actúan axialmente a compresión solo absorben las de dirección de su eje,con valores entre 50 y 90 Kg/cm . Por dicha razón, también debe pensarse en esfuerzos2

cortantes que pueden tener un valor de 11,2 Kg/cm .2

Las defensas que actúan frente a esfuerzos de compresión y cortantes pueden ser laRaykin, formadas por varíos elementos goma-metal en forma de "V" (Fig. 13.7).

Las curvas de eficacia entre distintos tipos de defensas de goma bajo los parámetros defuerza-compresión se detallan en la gráfica de la figura 13.8.

13.10 Tipos de defensas13.10 Tipos de defensas

1. De muelles de aceroDe muelles de acero

Generalmente protegidas contra la corrosión, precisan de un buen engrase y estanqueidad.Los topes pueden ser muelles helicoidales, resortes amortiguadores, de disco y de anillo.Son sustituidos por los de goma, ya que son más pequeños y de mayor recorrido. Lostopes constituidos a base de muelles, como los de goma a compresión, tienen la desventajade solo absorber las energías en la dirección axial.


Fig. 13.8 Curvas de eficacia en defensas de goma

2. De topes hidráulicos y neumáticosDe topes hidráulicos y neumáticos

Trabajan por aceite, aire o combinación de los dos.

El primero lo compone: cilindro, émbolo, 2 válvulas y depósito compensador. La presiónlímite es función de la velocidad con que el aceite circula a través de la válvula,aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad en que se desplaza el émbolo,o sea, la velocidad del buque. La absorción de fuerza del tope es proporcional a la seccióntransversal del émbolo. Se regula el trabajo de la defensa por la válvula de admisión delaceite.

Como desventaja, se considera el hecho de que a mayores velocidades de choque deescaso recorrido, aparecen grandes reacciones. Cuanto mayor es la velocidad, más duroes el tope. No es adecuada para buques pequeños. Sin embargo, son buenas para absorbergran energía, con gran amortiguamiento de choque, en una superficie relativamentepequeña.

3. Defensas colgantesDefensas colgantes

De goma: son usadas auxiliarmente del tipo cubiertas de vehículos apoyadas sobre unacara. Cuando se utilizan para absorber grandes energías se les coloca un núcleo de maderaformando un rodillo solicitado radialmente. Están suspendidas por fuertes cables.


Otras, en composición de defensas cuadradas de goma como base, y defensas redondassobre las primeras. Otros tubos huecos suspendidos verticalmente, en guirnaldas o endiagonal, o composición de ellas. Se colocan en las cabezas salientes del muelle, en formascurvas. En las terminales, pueden ir revestidas de madera.

De madera y ramaje: formadas por haz de rodillos, creando un cilindro alrededor del núcleo,atado con alambres. Son bastante elásticas. Su absorción es mayor para el primer impactoque para los siguientes, ya que tarda en recuperar su forma primitiva.

4. Pilotes de fricción, de rozamientoPilotes de fricción, de rozamiento

Su función es la de proteger los pilotes de muelles viejos o en mal estado. Puedenpresentar cierta inclinación para ser desmontadas sin daños de cimentación del muelle,quedando los buques separados del atraque. Se aprovecha como bolardos, prolongándosepor encima del muelle. Sirven para un atraque suave del buque, disminuyendo rozamientos.Se clavan en el fondo y con varíos puntos de sujección.

Los de rozamiento son colocados verticalmente, siendo solicitados a compresión,rozamiento y abrasión.

5. Pilotes de defensa. Vigas de rozamientoPilotes de defensa. Vigas de rozamiento

Pensado para piers, se distingue de los anteríores por su longitud de apoyo y absorción porflexión. El pilote de defensa está apoyado elásticamente en su parte superíor. La distanciaentre pilotes es de 3 a 5 m. Ofrecen una superficie blanda entre el buque y la defensa. Paraevitar la renovación total, se clavan tablones especiales llamados de fricción. Se apoyanelásticamente en tacos de goma y unidos rígidamente. Los pilotes tienen la ventaja detransmitir al terreno el empuje del buque y no sobre la obra del muelle.En otras, pueden estar apoyadas sobre defensas Raykin para soportar los esfuerzos decompresión-cortadura.

Las vigas de rozamiento se componen de bastidores metálicos revestidos de madera y defricción, todo ello apoyado sobre tacos de regular o irregular distribución, según los efectosesperados (axial, cortante, compresión), logrando capacidades de trabajo muy elevadas.

6. Defensas flotantesDefensas flotantes

Las más sencillas son a base de troncos a flote de 50 a 70 cm de grueso, unidos conestribos, ganchos, grilletes, anillos. Todos soportan los choques del buque en la mismalínea de flotación y por ello son adecuados a cascos lisos. No son adecuados a la altura de


las amuras y de los codastes, por las curvaturas de esas zonas. Son muy válidas parasolicitudes paralelas al muelle (entrada en exclusas).Las de tipo balsa la forma un bastidor de madera de formas cuadradas o redondas, conríostras transversales y elementos estáticos interpuestos. Son blandas al impacto.

7. Defensas de gravedadDefensas de gravedad

Son grandes masas que cuelgan por la parte inferíor del tablero del muelle, que en repososobresalen del borde del mismo. Al atracar, esas masas se desplazan hacia atrás y segúntipo, hacia arriba. La absorción de energía es el producto del peso por el recorrido verticaldel centro de gravedad. Se sitúan para aguas bajas sobre el nivel de las mismas y paraaguas altas bajo ellas. Por su peso son muy difíciles de colocar. Tienen alta capacidad detrabajo con una gran robustez. Si se encuentran muy juntas varias defensas de gravedad,pueden actúar a la vez si se asocian a defensas flotantes.

Otras defensas de gravedad las constituyen con un contrapeso, usuándolas en muros demuelle (quedan en trabajo dentro de oquedades, adaptando diversas formas), duques dealba, de campana.

13.11 Contradicciones en una defensa13.11 Contradicciones en una defensa

En términos generales, la abundancia de tipos de defensa y estructuras de muelle hace queno exista una única solución, por ello deben ponderarse todas las circunstancias.

Todas coinciden en que deben tener una gran capacidad de absorber energía, tengan untrazado simple, resistan fuerzas tangenciales y no se dañen. Sin embargo, hay dosfunciones que deben considerarse bajo el punto de vista del marino, una al atraque, y otra,una vez atracados.

La cantidad de energía que una defensa es capaz de absorber depende, no solo de lamagnitud reacción-recorrido, sino también del recorrido-fuerza (Fig. 13.9). Aunque ambasdefensas alcanzan el mismo recorrido en su reacción sobre el casco, la blanda de tipo IIabsorbe solo una pequeña fracción de la dura de tipo I.

Para el atraque, son mejores las defensas de tipo I (defensas retráctiles y Raykin) quedesde el comienzo dan la máxima reacción compatible con la resistencia del casco.

Una vez amarrados, son mejores las defensas de tipo II, que reduzcan la tensión sobre delas amarras y el movimiento del buque sujeto a la acción de las olas (tubular de goma,colgantes, etc.).


Fig. 13.9 Respuestas según tipo de defensa

Lo mismo puede decirse de la proyección de las defensas desde el muelle, en cuanto a lanecesidad de recorrido necesario, y a la elasticidad del buque amarrado, inconveniente alatraque.

13.12 Ayudas al atraque13.12 Ayudas al atraque

La seguridad, el aumento del tamaño de los buques, los avances en la tecnologíaelectrónica, una nueva conciencia de la importancia económica del mantenimiento de unabuena superficie del casco, la necesidad de efectuar reajustes radicales en las técnicas demaniobra del buque durante su aproximación final al muelle debido al tiempo tan largo derespuesta entre las órdenes y la reacción, y la limitada capacidad de los humanos parapercibir con precisión, sin ayuda, las velocidades y desaceleraciones asociadas con estasmaniobras relativamente lentas, todas ellas han contribuido a la evolución de una nuevaespecie de precisos sistemas auxiliares de atraque para su empleo en pantalanes,monoboyas o incluso en fondeaderos.

Un VLCC totalmente cargado (350 KT) moviéndose a un velocidad de 9 m/min. tendrá unaenorme fuerza viva, que en caso de impactar con las instalaciones portuarias podría darcomo resultado averías muy importantes y costosas, tanto para el buque como para elatraque. Teóricamente, el buque debería reducir la velocidad de acuerdo con un plan deatraque durante su aproximación hasta quedar paralelo al muelle, momento en que losremolcadores pueden llevarlo transversalmente hasta besar el muelle.


Para la ayuda al atraque de grandes buques o buques especiales con especial riesgo, en losque la velocidad de aproximación y las variaciones de las cabezas de maniobra son losmayores condicionantes para el atraque seguro, se han desarrollado un cierto número desistemas que indican la distancia del buque y la velocidad de acercamiento lateral a la líneade amarre, basadas en tres métodos diferentes.

. Señales subacuáticas de sonar.

. Señales aéreas ultrasónicas.

. Transmisiones de radar sobre el agua.

Los dos primeros no dan demasiada fiabilidad, dada la turbulencia causada por las hélicesdel buque y remolcadores, además de las reflexiones indeseadas, mientras que lasultrasónicas tienen un alcance limitado y son propensas a interferencias en las señales.

El tercer sistema emplea equipos de radar de medición de distancia/velocidad que calculade modo simultáneo las distancias desde la proa y la popa del buque por modulación defrecuencia y las velocidades por variación obtenida del efecto Doppler. La adquisición dela señal del radar se hace directamente desde el casco de un buque que se aproxima y lainformación calculada se presenta al buque por equipos de presentación visual reguladospor ordenador. Estos incluyen imágenes luminosas numéricas o pares de luces de trescolores que vigilan la combinación de distancia/velocidad e indican inmediatamente que lavelocidad de acercamiento es correcta, luz verde, demasiado rápida luz ambar, o peligrosacon luz roja.

Los dos radares se encuentran instalados en cabinas estancas presurizadas, sitúadas enla línea del muelle. Su construcción cumple con todas las reglas clasificadas de la zona, ylas mediciones no se ven afectadas por los movimientos secundaríos del buque o por laturbulencia u obstrucciones subacuáticas. La vigilancia contínua de la posición de amarrese puede efectuar durante las operaciones de carga o descarga para medir movimientos endirección proa-popa con exactitudes de hasta 0,01 nudos, por lo que el fallo de una amarraque origine movimiento del buque, se puede utilizar para iniciar un sistema de alarma queinterrumpa automáticamente las operaciones de carga (Fig. 13.10).La aproximación al canal puede estar servida por un tercer cabezal de radiofrecuencia,dando información de aproximación hasta una distancia que depende de las característicasfísicas del blanco, habitualmente de unos 3 km, en que el cabezal de radiofrecuenciacontiene un sistema integral de avistamiento, que permite que el estrecho haz de radiaciónde microondas pueda alinearse precisamente sobre el puente del buque durante suaproximación. La determinación de la posición se consigue por regulación azimutalengranada y un mecanismo de inclinación.

Las gamas de velocidades tienen de 0 a 10 nudos y de 0 a 5 nudos para aproximación acanal, y de 0 a 50 cm/s y 0 a 25 cm/s para la fase de atraque, llegando a detectar y medirmovimientos tan pequeños como 20 cm/min.


Fig. 13.10 Sistema auxiliar para la aproximación

Otro sistema de ayuda para las aproximaciones a gran distancia, funciona sobre zonas deluz visuales desde una luz sectorial tricolor, calculada por ordenador, instalada en tierra.

El concepto básico es una luz tipo proyector de barrido con un haz estrecho de luz blancaflanqueada por un haz rojo por un lado y otro verde en el otro. Si se varía la velocidad degiro del proyector, de acuerdo con un programa predeterminado, el buque que siga esteperfil teórico de velocidad de precisión quedará siempre dentro del arco del haz blanco,teniendo en cuenta no solo las variaciones de velocidad requeridas, sino también lageometría de la derrota del buque en relación con la localización del sistema. El ángulo debarrido abarca la derrota desde el punto en que el buque comienza su aproximación ytermina en la posición de parada frente al muelle (Fig. 13.11).

Inicialmente se establece un contacto de VHF y la luz gira automáticamente a la posiciónde arranque; mientras, el buque ajusta su velocidad de entrada, el sistema selecciona elprograma transversal específico, en el que se tienen en cuenta el tipo de buque, lascaracterísticas de maniobra, las condiciones metereológicas, la corriente de marea, la rutaprevista de aproximación y destino, así como las preferencias individuales.

A partir de entonces, si durante la aproximación la velocidad respecto a tierra se hacemayor que la velocidad transversal seleccionada, se verá que la luz brilla con destellos


Fig. 13.11 Sistema para control de la velocidad

blancos y rojos, a medida que aumenta la velocidad; en la misma proporción lo hace larelación de la luz roja con la luz blanca, hasta llegar a verse constantemente roja, indicandola necesidad de reducir la velocidad hasta que se vea de nuevo una luz blanca uniforme.

De igual forma, los destellos verdes indicarán una velocidad inferíor a la programada.

Este sistema, que utiliza una intensidad de luz fija de 40.000 candelas, aportando alcancessectoriales de color de 3 a 10 millas de día y de noche, respectivamente, puede utilizarsepara mejorar la velocidad y seguridad de los buques que vayan a abarloar (ship to ship) ya monoboyas, aportando definición en distancia de hasta 23 m al amarre con exactitudesde 15 cm y resolución de la velocidad a 0,15 m/s.

La conjugación de varíos de los sistemas entre sí permite la presentación visual alfanuméri-ca, con indicación de la distancia, variación de la distancia, error en el rumbo (desviacióndel rumbo de la derrota deseada) y distancia de separación de la derrota.

Maniobras 319319

14 Maniobras14 Maniobras

14.1 Planteamiento esquemático de la maniobra14.1 Planteamiento esquemático de la maniobra

La realización de una maniobra representa la aplicación de unos conocimientos a un entornoespecífico, en donde intervienen numerosas variables de parámetros difícilmentecuantificables, dado su orden errático, acaecido en períodos de tiempo muy cortos. Nopueden dejarse al azar, o a verlas venir, todas aquellas acciones a llevar a cabo para unacorrecta y segura maniobra, puesto que lo que no haya sido previsto requeriráimprovisaciones, a veces coherentes, en otras atropelladas, siempre sin poder precisar lasuerte o el resultado final.

Las maniobras deben planificarse con antelación suficiente, considerando loscondicionantes que son impuestos por terceras personas cuando asignan al buque unespacio de atraque, siempre relacionada con unas instalaciones terrestres, lascorrespondientes limitaciones espaciales que comporta y las características de laorganización portuaria implicada. Con estas constantes, el buque debe disponer de un plande maniobra que se ajuste, en los mínimos detalles, a lo que se espera realizar, sin que porello, y a pesar de todo, deje de mantenerse una puerta abierta a ciertas respuestas que sonfruto de la experiencia profesional para cubrir las lagunas que la maniobra vaya mostrando,aunque estas deban ser mínimas.

Tampoco debe olvidarse que toda maniobra puede tener varias soluciones según elplanteamiento inicial desarrollado, ello en base al punto de vista de quién lo haya diseñado,por lo que, en cualquier caso, el objetivo es la realización de la maniobra, ejecutada en elmenor tiempo y con la mayor seguridad, tanto para el buque propio como los ajenos y delentorno donde se lleva a cabo.

El esquema que sigue es el seguimiento de consideraciones que todo oficial debería realizarpara el planteamiento previo de cualquier maniobra que, sin ser exhaustivo, integra losaspectos más importantes directamente relacionados con la acción a realizar.

Maniobras 321321

La preparación del plan de maniobra aportará el conocimiento previo de los equipos quedeberán disponerse para uso posteríor, la gente necesaria para realizarlo, la disposiciónprevia de las defensas en complemento de las disponibles en el atraque, las previsiones deutilización de las máquinas, la propia duración de la maniobra, con la asistencia deremolcadores, su situación en el buque y método de firmes, identificación de los puntosmás significativos y críticos a salvar, la seguridad de utilizar las anclas o su preparaciónpara casos de emergencia y, en general, todas aquellas necesidades que por la singularidaddel buque deban considerarse.

El plan de maniobra incluirá las maniobras posibles que son consideradas normales, enunión de las posibilidades del buque y de las asistencias disponibles. De todas ellas, seelegirá aquella que represente menos dificultades, menos movimientos de máquinas, menosasistencia, menos tiempo y mayor seguridad ante imprevistos. Una vez iniciada solo debecambiar en casos de alteración significativa de las circunstancias y condiciones, lo quepuede significar una adaptación de los parámetros al nuevo planteamiento o cambiarradicalmente, si todavía se está a tiempo, a otra de las maniobras alternativas queanteríormente se habían valorado; de ahí la importancia de tener estudiadas otrasposibilidades de actúación.

Las maniobras de emergencia no solo incluirán la determinación de qué aspectos conllevana dicha situación, sino también su desarrollo a partir de un momento dado, por ejemplo lasque resulten de averías inesperadas en el propulsor, en el equipo de cadenas, la rotura deremolques, etc. que interrumpen súbitamente la continuidad de la maniobra y que precisande una respuesta inmediata que vuelva a poner la situación bajo control.

Las situaciones de emergencia pueden determinarse cuando en la etapa de la definición delplan de maniobra se van considerando las hipótesis de acaecimiento que sean posibles,como la rotura de la cadena haciendo reviro sobre ella, fallo de timón al paso por el abradel puerto, faltar el remolque de popa cuando aguanta su caída al muelle, caída de personaal agua en los puntos críticos de menor espacio de maniobra o de mayor velocidad, etc.

El conocimiento previo de las maniobras, tanto de la definitiva como de las alternativas, ylas de emergencia, constituyen en su conjunto un índice de valoración para pedir lasasistencias de maniobra necesarias, que quedarán plenamente justificadas por lo razonadasy lógicas, mientras que, en caso contrarío, siempre queda la duda de saber si se estámaniobrando por rutina o por criteríos que no son los puramente técnicos.

La fase más significativa de la maniobra de atraque es la de aproximación, tanto a mayordistancia para instalaciones abiertas (pantalanes), como la menor en la etapa final de lamisma. El factor condicionante será la velocidad en que se efectúa dicha aproximación, enespecial al ser relacionada con el desplazamiento del buque y las características derespuesta de sus máquinas.


La velocidad de aproximación, en términos generales, debe coincidir con la mínima degobierno, es decir, la que se consigue por velocidad de arrancada, menor que la velocidadaportada por la inferíor orden de máquina avante, con paladas avante suficiente, encualquier caso, para aportar suficiente agua a la pala del timón y crear el imprescindible parevolutivo. La condición mínima de gobierno imprime un carácter de hacer las cosas sinprisas, con tranquilidad y teniendo siempre la situación bajo control. Una velocidadaceptable en dicha fase para buques de hasta tamaños medios es aproximadamente de 2nudos (60 m/min), mientras que velocidades inferíores requerirán la asistencia longitudinalde remolcador. El control de las velocidades, en especial para grandes buques, debehacerse por equipo Doppler, sitúaciones radar o demoras, referencias a objetossignificativos próximos, etc. Debe recordarse que es mejor varias velocidades cortasadquiridas por máquina que una elevada que luego deba ser reducida con la inversión delpropulsor, del mismo modo que es preferible llegar casi parado a 1 eslora del atraque ydesde allí iniciar la maniobra de aproximación final, si bien, siempre que la acción de losagentes externos no representen una variación de las condiciones alcanzadas.

El control de las distancias es una consecuencia del control de velocidades, puesto queaquellas deben ser previstas en función de las distancias disponibles por la proa y por elcostado de maniobra previsto. No obstante, la presencia de obstáculos adicionales , comoson boyas, muertos, bajas sondas, configuraciones especiales del atraque o la presenciade otros buques, no son siempre producto de una velocidad de aproximación como tal, sinodel giro, caída o variación de las cabezas hacia ellos. La definición previa de la distancia quese considera segura según el tipo de obstáculos facilitará la toma de decisiones conantelación suficiente a la propia situación de aproximación excesiva, y es evidente queprecisa de esa determinación, ya que cada observador tendrá una valoración distinta deltérmino distancia segura o mínima, a veces influyendo tan solo la proximidad delobservador al objeto crítico, como sucede con la valoración que obtiene el oficial que estáen el puente de a otro a proa a popa respecto a un bote, una boya o el perfil del muelle.

El conocimiento completo y exhaustivo que se tenga de la maniobrabilidad del buque, enbase a las pruebas realizadas a príori, supondrá la posibilidad de usar un mayor número deopciones, con un mayor número de respuestas positivas en el comportamiento del buquea la maniobra.

Finalmente, los planteamientos de la maniobra no son válidos para cualquier buque, sinopara el propio, es decir, que una maniobra puede no ser oportuna para otro buque desimilares características, aunque sea dirigido por la misma persona en períodos distintos,ya que, aun siendo parecidas las respuestas, nunca serán iguales y por tanto el resultadoesperado, como tampoco lo serán las condiciones de tiempo presentes, ni las personas queintervengan, ni la hora del día en que se realizan, siendo, todos ellos, un factor más de lavariabilidad de los aspectos que intervienen en la maniobra.

A B 3/4 1/2 1/4

1

2

3

4

Maniobras 323323

Fig. 14.1 Atraque por el costado de Br.

14.2 Maniobras tipo14.2 Maniobras tipo

Con este apartado se quiere presentar la solución a ciertas maniobras que puedenconsiderarse clásicas, al ser las más conocidas entre los profesionales de la mar.

Pueden definirse como clásicas ya que fueron y son realizadas por el tipo de buques quese encuentran incluidos en la definición de pequeños y medios (hasta unos 125 m de esloray 5 KT de P.M.), ya que si bien en teoría son aplicables a todo tipo de buque y condición,cuando se refiere al tamaño del buque pierden su bondad y resultan prohibidas para ellos,dadas las limitaciones de detener totalmente su arrancada, trabajar con poco riesgohaciendo cabeza sobre las amarras o disponer de arcos de su evolución, pequeños al serproducto de las dimensiones de la eslora.

A su vez pueden definirse como maniobras tipo, ya que en teoría deberían tener el mismoresultado, fueran cuales fuesen las características del buque considerado.

Para la exposición de las maniobras, se considerará que el giro de la hélice es a la derechaen avante. El atraque se divide en 4 partes, cuyos extremos coinciden con la longitud deatraque disponible.

14.2.1 Buques de 1 hélice, atraque babor y estribor al muelle14.2.1 Buques de 1 hélice, atraque babor y estribor al muelle (Fig. 14.1)

A B 3/4 1/2 1/4

1

2

3

4


Fig. 14.2 Atraque por el costado de Er.

a) En la posición (1) el buque navegará a la velocidad mínima de gobierno, derecho a unpunto sitúado a E/4 a popa del límite en que deba quedar la proa del buque, con un rumbode aproximación que coincida con un ángulo de abertura respecto al muelle de unas doscuartas (20E a 25E).En la posición (2), aproximadamente a la distancia de 1 eslora del muelle, máquina mediaatrás y timón todo a estribor (Er).En la posición (3), en las mismas condiciones a las ordenadas en la posición anteríor, elbuque está cayendo a estribor por efecto del timón y la presión lateral de las palas de lahélice (las dos actúan en el mismo sentido), y disminuyendo la velocidad avante.En la posición (4), se debe parar máquinas, una vez ha perdido toda su arrancada avantey antes de que inicie la arrancada atrás. En estas circunstancias, el buque se encuentraparado, paralelo y próximo al atraque.

b) El atraque estribor al muelle (Fig. 14.2) se realiza de la siguiente manera:En la posición (1), el buque navega a la velocidad mínima de gobierno, derecho a la mitaddel atraque disponible y con un rumbo de aproximación que coincida con un ángulo deabertura de 1 cuarta o el mínimo posible (ausencia de obstáculos a popa del punto B).En la posición (2), palada avante, timón todo a babor (Br) e inmeditamente para y mediaatrás.En la posición (3), siguen las mismas órdenes dadas en (2), el buque cayendo a babor porel efecto del timón con menor intensidad por el efecto contrarío de la presión lateral de laspalas de la hélice.En la posición (4), para máquinas cuando ha quedado sin arrancada o antes, si la presiónlateral de la hélice es superíor a la acción del timón. Buque parado, próximo y paralelo.

A B 3/4 1/2 1/4

1

23

4

Maniobras 325325

Fig. 14.3 Alternativa de atraque Er. al muelle

La maniobra de atraque por el costado de estribor es más compleja por la posibleobstrucción en el sentido de la aproximación, en la magnitud de la manga de otro buqueque esté atracado, y por la acción, en direcciones opuestas, del timón y la presión lateralde la hélice.

c) Cuando, por cualquier circunstancia, la aproximación no puede hacerse con un ángulopequeño de aproximación al atraque, la maniobra puede consistir en detener la arrancadadel buque en una posición (3) pasada del atraque y con proa hacia afuera. A partir de ella,hay que dar atrás poca con el timón a babor para que la acción de la presión lateral de lahélice y algo de efecto por la acción del timón, lleve el buque a la posición (4) parado,paralelo y pròximo al muelle (Fig. 14.3).

d) Para un buque de dos hélices, atraque por cualquier banda.Tanto para una como otra banda de atraque, la maniobra consistirá en:En la posición (1) el buque navega a la velocidad mínima de gobierno, derecho a la mitaddel atraque disponible y con un rumbo de aproximación que coincida con un ángulo deabertura entre 1 y 1,5 cuartas.En la posición (2) a la distancia de 1 eslora por la proa, atrás media el motor de afuera yparado el de dentro, timón afuera de 10 a 15E.En la posición (3), siguen las mismas órdenes dadas en (2), con el buque cayendo a labanda de fuera por el par creado por el propulsor de la misma banda, ayudado por el timón.En la posición (4), para máquinas cuando ha quedado sin arrancada. Buque parado,próximo y paralelo.

A B1/2

3

2

1

A B1/2

3

2

1

A B1/4 E

4

3

2

1

Vto

A B 1/4 E

4 35

2

1


Fig. 14.4 Buque de dos hélices para cualquier banda

Fig. 14.5 Atraque Br. y Er. al muelle

14.2.2 Maniobras de atraque con viento14.2.2 Maniobras de atraque con viento

a) Viento perpendicular procedente de tierraa) Viento perpendicular procedente de tierra (Fig. 14.5)

Maniobras 327327

Fig. 14.6 Situación al fondear ancla de afuera

Al contar en estas maniobra con un viento que producirá un abatimiento al buque contendencia a desplazarlo hacia la mar, la ejecución de la maniobra debe hacerse a un muelleimaginarío que se encuentra hacia el interíor de tierra en una distancia que dependerá dela intensidad del viento y de la superficie de apantallamiento de las superestructuras delbuque.En la posición (1), velocidad mínima de gobierno, teniendo en cuenta la reducción develocidad que proporciona el viento de proa. La proa se orienta a una posición muyatrasada,como el punto más a popa final, lo que equivaldría a poner proa a un punto delmuelle imaginarío sitúado a 0,75 E a popa de la posición final. El ángulo de aproximaciónrespecto al muelle, de 1 a 1,5 cuartas que la misma maniobra sin viento.En la posición (2), atrás poca, todo timón afuera.En la posición (3), lograda la máxima aproximación al muelle se darán los primeros cabosde proa a tierra, sin que trabajen para permitir que la popa pueda seguir cayendo a la bandade dentro.En la posición (4) el buque se encontrará paralelo y próximo al muelle; sin embargo,abatiendo a sotavento, por lo que la maniobra de dar cabos a popa debe ser rápida, y encuanto estén encapillados en tierra virar de proa y popa para llevar el buque al muelle.Si esta posición no se alcanza debido a la fuerte intensidad del viento, puede ser necesaríopasar la proa, posición (5), y luego dar atrás poca de forma que la popa tienda al viento(hacia tierra, lo suficiente para dar los cabos de popa y cobrar de los de proa.

En esta maniobra no es adecuado, salvo necesidad, poder fondear el ancla de fuera, ya quecualquier abatimiento que se produzca lleva al buque sobre la cadena, trabajando pordebajo del branque o pantoque (Fig. 14.6).

A B

E/4

3

2

4

1

A' B'

E/4

3

2

4

1


Fig. 14.7 Atraque con viento de la mar, para cualquier banda.

b) Viento perpendicular de la marb) Viento perpendicular de la mar (Fig. 14.7)

El atraque en estas condiciones es similar al mencionado en la condición de sin viento,según la banda de atraque considerada, con la diferencia en este caso, de que dado quese sufrirá un abatimiento hacia tierra; el muelle de maniobra será uno imaginarío que seencuentre avanzado en la mar una distancia de E/4, de tal forma que la posición finalcorresponda a la deseada, ligeramente separada del atraque.

Debe aprovecharse la fuerza del timón, pues con el PG a proa, cuando atraque por estriborla presión lateral de la hélice se opone a la caída de la popa, mientras que el atraque porbabor se suman, y por otro lado, existe siempre el riesgo que estando el buque parado sinalcanzar la posición final, el PG sitúado a popa hará que, en ambos casos, la popa busqueel viento, y por tanto la proa siempre hacia el muelle, circunstancia no deseada.

La distancia del muelle imaginarío será tanto mayor cuanto más lo sea la intensidad delviento y la lentitud de los equipos disponibles a bordo para el trabajo con las amarras, sibien esta maniobra siempre tiene un cierto riesgo en el control de las distancia de seguridadpara no impactar con fuerza sobre el muelle, por lo que las defensas de mano, y, muyespecialmente, la distribución y tipo de las defensas portuarias serán un condicionanteimportante para la seguridad de la maniobra.

A B

3

2

4

1

A' B'

3

4 Vto

2

1

Maniobras 329329

Fig. 14.8 Viento paralelo al muelle, recibido por proa

c) Viento paralelo al atraque recibido por la proa para ambas bandasc) Viento paralelo al atraque recibido por la proa para ambas bandas (Fig. 14.8)

El planteamiento de maniobra es similar a la mencionada para los mismos casos sin viento,si bien la proa se pondrá a un punto más a proa del espacio destinado para el atraque, conlos mismos ángulos respecto al muelle referidos para la maniobra sin viento.

La posición (4) debe alcanzarse completamente paralelo, o bien algo pasada la proa alviento, es decir, recibido por el costado de atraque, ya que con el atrás residual que pudierapermanecer, la popa iría siempre al viento y la proa hacia tierra. Por dicha circunstancia,antes de quedar totalmente sin arrancada avante y parado, puede darse una palada avantecon timón hacia fuera. Si la popa se aproxima demasiado al muelle, también deberá darseuna palada avante, esta vez con timón adentro.

d) Atraques con viento paralelo al muelle, recibido por la popad) Atraques con viento paralelo al muelle, recibido por la popa

Es la orientación más difícil del viento respecto del buque, ya que no solo aumenta laarrancada del buque avante, con problemas si existen limitaciones de espacio por la proa,sino que, al dar atrás, el ángulo de la proa respecto a la línea de atraque debe ser lo máspequeña posible, pues de otro modo siempre la proa hacia tierra, condición que solo selogra si el buque navega a un rumbo lo más paralelo posible para recibir el viento por lamisma popa y, en todo caso, siempre es más adecuado que reciba el viento por la aleta deafuera por ser los daños de proa de menor cuantía que los de popa, si llega a tocar elmuelle. La proa del buque, para atraque por cualquier banda a un punto muy a popa de lasituación final que deba quedar.

e) Atraque con viento recibido por las amuras o aletas, para cualquier bandae) Atraque con viento recibido por las amuras o aletas, para cualquier banda

Para todos los casos se considerará la situación del muelle imaginarío ya citado para lasmaniobras con viento perpendicular de tierra o de la mar, según se reciban por la aleta oamura de tierra o de la mar.

A B C


Fig. 14.9 Enmienda de ataque por maniobra de cabos

El rumbo de aproximación coincidirá con aquel que proporcione mejor control de la proacuando por acción de la presión lateral de la hélice pueda llevar la proa o popa hacia elmuelle, del mismo modo que los ángulos de incidencia respecto a la línea de atraque.

No obstante lo dicho, siempre es preferible los vientos recibidos a proa del través que losque soplen a popa del mismo, con especial atención a los recibidos por la aleta de afuera,obligando a la adopción de un muelle imaginarío más hacia afuera que en cualquiera otracondición, ya que la respuesta del buque no es la más conveniente, además de que sepodrá controlar mejor la proa en uno u otro sentido, con la acción avante de la máquina yel efecto del timón que siempre la obedecerá.

14.3 Otras maniobras de atraque14.3 Otras maniobras de atraque

En este grupo se incluyen las maniobras que son más habituales, en las que por necesidado por imposibilidad, tanto por su realización como por la seguridad añadida queproporcionan, solo se pueden usar los equipos del buque dispuestos para la maniobra, enespecial el equipo de anclas, sin contar todavía con la asistencia de remolcadores.

a) Enmienda de atraque. Maniobra de cabosa) Enmienda de atraque. Maniobra de cabos (Fig. 14.9)

Si no hay ningún obstáculo que impida en movimiento longitudinal continuo (ausencia deA), las amarras se aligerarán al mínimo necesarío (dos largos y 1 esprin en cada cabeza)para que la tripulación no deba atender un número excesivo de cabos que pudiera ralentizarla maniobra a causa de un elevado control de los mismos.

Maniobras 331331

Los cabos de proa se encapillarán lo más a proa posible, si no llegan a la posicióndefinitiva, en función de la distancia a moverse, mientras que los de popa también lo serán,pero menos, debido a la necesidad de tener cabos que puedan retener una excesivaarrancada avante una vez iniciado el movimiento longitudinal hacia proa.

Si el desplazamiento del buque y la naturaleza y tipo de las defensas lo permiten, al virarde los largos de proa y del espring de popa para iniciar el movimiento, también podrá darseuna palada avante con el timón a la vía (si se dispone de máquina). Debe contarse con unaresistencia importante por el roce del buque sobre las defensas y la necesaria lentitud enla realización de la enmendada, en especial cuando el buque no dispone de máquina paracubrir los aspectos críticos, como es la separación de una cabeza más que la otra o larotura accidental de alguna estacha por un exceso de arrancada.

A medida de que las amarras van dejando de trabajar en el sentido de la virada, se vancambiando de bolardo hasta que, encapillados en los definitivos, el movimiento longitudinalse ralentiza suavemente para que no se tenga que detener el buque de forma súbita, conriesgo para los cabos.

Si la distancia a correr es mucha, puede intentarse la separación paralela del buquerespecto al atraque y dar una palada avante; sin embargo, no se largarán todos los cabosde ninguna cabeza a fin de tener puntos de sujección dados en tierra, para casos denecesidad y la definitiva vuelta al atraque definitivo.

También se puede requerir la enmendada hacia popa, siendo realizada de forma similar ala dicha para el movimiento hacia proa, con especial cuidado de que la popa no se metasobre el muelle, por lo que si bien los largos de popa trabajarán virando de ellos; es muyimportante la virada del esprin de proa que tendería a llevar la popa hacia fuera, mientrasque la retención con los largos de proa detendría la inercia del movimiento iniciado atrás.

b) Atraque con viento de la mar, utilizando el equipo de anclasb) Atraque con viento de la mar, utilizando el equipo de anclas

Esta maniobra es muy habitual en las fases finales de la aproximación a tierra ya queproporciona retención en una cabeza de maniobra que no dispone de otros métodos decontrol, salvo los buques equipados con hélices de maniobra a proa.

El supuesto en este caso, es el de quedar atracado babor al muelle para la descarga por larampa de popa, por un buque de todo a popa y en la condición de lastre en las condicionesespaciales que se observan en el esquema (Fig. 14.10), con limitación a proa.

Con el viento recibido por el costado de estribor (de afuera), y para mayor seguridad dada,la limitación del espacio disponible para colocar el buque, puede suponerse una línea de

5

2

4

3

1


Fig. 14.10 Atraque con uso de anclas

atraque imaginaría que coincidiera con la prolongación del martillo en el sentido del atraque,controlando la proa con el ancla de estribor y la popa con cabos al ángulo de martillo,dados por babor, una vez a su alcance.

En la posición (1), a unos 125 m del atraque real, con velocidad mínima de gobierno, seda fondo estribor, poniendo el timón a estribor y parando toda máquina. Con esa acción,el buque tenderá a caer a estribor, mientras se sigue filando de la cadena de estribor hastaque se llega a la posición siguiente. El largo de cadena corresponderá, como mucho, a ladistancia que quedaría la proa del buque atracado en el muelle imaginarío y correspondientea la sonda disponible.

Posición (2), el buque empieza a hacer cabeza sobre el ancla fondeada, cayendo a estriborcon más rapidez. Si la arrancada es mucha o la cadena trabajase demasiado se dará lamáquina atrás necesaria, pero no demasiado para detener la caída de la proa que estárealizando el buque, ya que, de iniciar arancada atrás, la popa tendería al viento perdiendolo ganado.

En la posición (3), la popa del buque sigue cayendo a babor. La distancia al ángulo delmuelle no tendría que ser preocupante, dado el arco de movimiento que describe la proadel buque con alejamiento hacia proa; sin embargo, de ser necesarío siempre se dispondráde la máquina en avante poca y timón adentro para el control de la seguridad de popa. Endicha posición se intentará dar los cabos de popa al ángulo del muelle, que si son cortos

Maniobras 333333

se podrán pasar a las bitas y lascar sobre ellas lo que pidan cuando la popa pase el travésdel bolardo en que están encapilladas.

A partir de la posición anteríor y hasta la posición (4) se podrá ir filando de la cadena parair acercando la proa al muelle y dar un esprin y un largo en esa cabeza. Si la proximidadde la popa al muelle lo permite, se lanzará una sisga a popa para dar un esprin, con lo cualel control de distancias, tanto a proa como a popa, para cualquier movimiento longitudinalque el buque adoptara, quedaría asegurado, mientras que el control del abatimientotransversal del buque sobre el atraque se controla con el ancla de estribor y los cabos dela popa que llaman de codera.

La posición (5) es de puro trámite en correr el buque sobre cabos hasta llevar la popa alalcance de la rampa de popa. Los cabos de popa llamando de codera y la cadena deestribor se deberán dejar trabajando ligeramente, de forma que, de existir bandazos por lamar recibida por estribor, no castiguen el costado de babor sobre las defensas.

c) Atraque en dársenas con espacio limitadoc) Atraque en dársenas con espacio limitado

Atraque estribor al muelle de un buque de eslora 200 m y manga 40 m, sin ayuda deremolcadores ni hélices de maniobra (Fig. 14.11).

En primer lugar debe definirse la maniobra a realizar.

. Es evidente que el espacio disponible para revirar, casi 270E, precisa hacerlosobre el ancla de babor.. El punto donde dar fondo será aquel, que no solo permita el reviro por control dedistancias de las cabezas de maniobra en su proyección de barrido, librando elespigón y las bajas sondas.. El rumbo de aproximación de entrada, para que las sucesivas posiciones delbuque sean posibles. Dicho rumbo estará relacionado con el punto que se quierealcanzar dentro de la dársena. La manga del buque en su proyección entre puntaspuede condicionar dicho rumbo.

Para el punto de fondeo, se intentará localizarlo en un área que quede a proa del través desu escobén, de forma que, de ser posible, llame ligeramente de largo para facilitar lamaniobra de salida.

La proyección de la manga del buque sobre el rumbo de entrada, dejando una distancia deseguridad por ambas bandas para librar las puntas del abra, corta el área de fondeoseleccionada como posible. A partir de la determinación donde es posible fondear, se defineun punto que dista del atraque una distancia suficiente como para que en su trabajo, el

6

5

4

3

2

1

A

0 40 100 200 m

MUELLECOMERCIAL


Fig. 14.11 Atraque en dársenas limitadas

ancla disponga del largo para no garrear cuando se vea sometida a la tensión del revirosobre ella. Este punto queda concretado a una distancia de unos 125 m, que cuantifica ellargo de cadena más el correspondiente por la sonda, menos la distancia que el arco debarrido de la proa quiere mantenerse al muelle. Con este punto y el radio que retiene laproa se comprueban los barridos de la popa para confirmar libran de tierra.

De confirmarse todos los supuestos, ha quedado definida la maniobra a ejecutar, de la quesalen los parámetros a controlar que serán conocidos por los oficiales de cada cabeza. Aproa, respecto al largo de cadena máximo a filar, distancia de seguridad a proa respecto

Maniobras 335335

a la vertical sobre el atraque, a popa las distancias de seguridad, tanto en las puntas deentrada como en los barridos posteriores de la popa.

Se darán las instrucciones del orden de cabos a dar, en principio dos largos a proa cuandopase en su barrido haciendo cabeza sobre el ancla de babor, luego el esprin de proa ycuando se pueda los largos de popa y el esprin.

14.4 Maniobras de desatraque14.4 Maniobras de desatraque

Serán función de las medidas que se hayan considerado en la maniobra de atraque, esdecir, ayuda adicional de anclas, coderas, hélices de maniobra, remolcadores, etc. Además,se tendrán en cuenta las direcciones que dan los agentes externos externos y, en todocaso, la dirección de la salida respecto a la proa que mantiene en el atraque.

Hay que tener en cuenta los efectos de las máquinas avante y atrás y los del timón en cadauna de ellas. Si hay viento, debe aprovecharlo positivamente para ayudar en las caídas yla separación de la popa respecto a la línea de atraque. Sin embargo, con corriente siempreserá delicado si separa la proa y mete la popa al atraque con daños al equipo propulsor ytimón.

La más delicada de las maniobras es con el buque atracado por babor con viento de afuera,en la que la acción de la máquina atrás, sus efectos y la acción del viento se sumarán yllevan la popa al muelle con violencia.

Con vientos que se reciban por la popa o por la aleta, debe abrirse la popa hasta tener elviento por el costado de dentro, de esta forma se abre más y con el atrás no hay caídasinesperadas. Con viento duro de afuera, puede requerirse remolcadores, si fuerainsuficiente la acción de virar el largo de proa pivotando sobre el cabos de esprin.

Con dos hélices, para abrir la popa sobre cabos de proa, la de fuera se pondrá avante yparada la de dentro. Cuando deba dar atrás, la de dentro atrás más que la de fuera o bienatrás las dos.

La maniobra de desatraque puede ser tan laboríosa como la de entrada, sin embargo si estaúltima se realizó pensando en ello, la salida será mucho más cómoda, sin riesgosadicionales por un deficiente planteamiento del plan de maniobra de salida.

El objetivo de la maniobra es dejar el buque libre del atraque, en una posición donde puedapemanecer seguro el tiempo necesarío para que las acciones del timón y la hélice seanefectivas, manteniendo el control del buque.


a) Desatraque, atracado estribor al muellea) Desatraque, atracado estribor al muelle

Sin viento ni corriente, se deja el esprin de proa y través a popa en banda. Se dan paladasavante y el timón todo a estribor. Cuando el buque hace el máximo de cabeza sobre elesprin, se da máquina atrás con timón al medio, al ceder se larga el esprin mientras todavíase aguanta el cabo de popa hasta que el buque abra lo suficiente (parado y separado delmuelle, larga de popa, avante poca, previa parada del atrás anteríor.

b) Desatraque, atracado babor al muelleb) Desatraque, atracado babor al muelle

También sin viento ni corriente, se deja solo el esprin de proa, se da muy poca avante contodo el timón a babor. Cuando la popa abrió suficiente, se pone timón al medio, atrásmedia, larga esprin cuando cede. Al estar bien separado del muelle, para máquina, timóna estribor y avante poca, gobernando de salida.

c) Desatraque con corriente de proac) Desatraque con corriente de proa

Se deja un largo a proa, se pone el timón a la banda de fuera con lo cual el buque se separadel muelle; conseguida la separación necesaria, se larga el cabo y se da avante poca. Si hayancla fondeada, se vira despacio para llevar al buque por igual hacia afuera.

d) Desatraque con corriente de popad) Desatraque con corriente de popa

Se deja el esprin de proa y el través a popa, que se van lascando a medida que vayanpidiendo, sobre todo el través de popa, ayudando si fuera necesarío con timón a la bandade afuera, e incluso una palada atrás para aliviar el esfuerzo del esprin. Cuando estásuficientemente separado, se larga todo y se da avante de salida.

e) Desatraque con viento de afuerae) Desatraque con viento de afuera

Se deja esprin de proa, que se tendrá dado por la amura del costado de afuera que se dejafirme, se da avante muy poca con timón todo a la banda de tierra hasta separar la popa,lo suficiente para dar atrás media. Cuando se consiga la arrancada, se larga a proa y allibrar se para y da avante de salida.

f) Desatraque con viento de tierraf) Desatraque con viento de tierra

Maniobras 337337

Se dejan traveses en las cabezas y, al separarse del atraque, se largan. Libre de obstáculosse da avante.

g) Desatraque de boyas de amarre (muertos)g) Desatraque de boyas de amarre (muertos)

Con viento de proa, se larga todo de la boya de popa, usando el timón a la banda de salida,separado y libre de la boya de proa, se larga todo y avante poca. Si el viento es de popa,se larga primero de la boya de proa.

Maniobras especiales 339339

15 Maniobras especiales15 Maniobras especiales

15.1 Maniobra de aproximación buque-buque15.1 Maniobra de aproximación buque-buque

Si bien la maniobra de aproximación a otro buque para realizar operaciones de carga odescarga no es totalmente extraña al marino, sí debe decirse que durante mucho tiempofue usada casi con exclusividad por los buques de la armada en sus largos periplos por losmares del mundo; no obstante, el cambio significativo sufrido por los buques en cuanto alincremento de su tamaño, y la circunstancia de poder acceder a los puertos habitualesdebidos a sus dimensiones y al aumento considerable de su calado, obligaron a la adopciónde procedimientos por los cuales dichos buques trasferían, en todo o en parte, su carga aotros buques menores, efectuando las operaciones en plena navegación en mar abierta,aunque con ciertas limitaciones.

Las limitaciones vienen dadas por el riesgo que entraña la navegación continuada de dosbuques de gran tamaño en mar abierta y de las propias operaciones que se realizanteniendo en cuenta su carácter de peligrosidad por la inflamabilidad de los productos.

La maniobra presenta su elevado grado de dificultad al considerar las características demaniobrabilidad de dichos buques y la ausencia de asistencia externa de tipo remolcadores,por ello ciertas instituciones han realizado estudios que en forma de manual llegan almarino para su utilización en dichos casos .(55)

La maniobra resulta más difícil si uno de los buques se encuentra fondeado, ya que elcontrol de su proa está supeditado al grado de movimiento que le imprime el borneo porefecto de los agentes externos, por ello la maniobra más aceptada es el abarloamiento conambos buques navegando.

El abarloamiento se caracteriza por el uso intermedio de defensas flotantes de diseño ycaracterísticas especiales, cuyas dimensiones son aproximadamente de 6,5 m de largo x3,3 m de diámetro, es decir, que los costados de ambos buques quedarán separados a esa


distancia de 3,3 m, sin contar la compresión que puedan sufrir durante el establecimientodel contacto y la navegación posterior. Dichas defensas se hacen firmes al costado deestribor del buque más grande flotando en la línea de flotación de ambos, o bien en elcostado de babor del menor (si es ese el que las dispone) por lo que con este punto de girotransversal el efecto de balance debe ser prácticamente nulo para los costados rectossumergidos o de la obra muerta no puedan entrar en contacto.

La zona marítima del encuentro debe ser acordada por ambos buques teniendo en cuentalas condiciones metereológicas presentes y futuras durante las operaciones, lo que permitedefinir el rumbo de corrida, y la previsión de sondas disponibles en dicha derrota.

Durante la aproximación y amarre y más tarde, finalizadas las operaciones, el desamarrey separación de ambos, son las fases críticas de la maniobra por la posibilidad degeneración de interacciones entre ellos, con el problema añadido que ello representa,siendo condicionantes en estos casos la distancia de separación, la masa, velocidad ycaracterísticas dinámicas de los buques y el efecto de los agentes externos sobre ambos.

Una vez acordada la operación de buque-buque, se considerarán las siguientes variablespara la definición de la maniobra idónea a efectuar:

. el giro de las hélices de ambos buques en conocimiento de sus respuestas.

. posición y tamaño de los timones, a efectos de su eficacia y capacidad.

. características de los propulsores, en cuanto a tiempo de respuesta (motor/vapor)

. francobordo y calado de ambos buques, uno para efecto de deriva y otro para efecto de la corriente y sonda necesaria.. previsión del tiempo, horas de la marea, estado de la mar.. posición de los puntos de amarre en ambos buques.

Al inicio de la maniobra, el buque mayor (salvo otros acuerdos) pone su proa a un rumbotal que reciba el viento reinante entre 18 a 24E por la amura de babor, con lo que crea unsocaire importante para recibir al menor por su costado de estribor. La velocidad debesuperar en medio nudo la velocidad segura de mínima de gobierno, por lo que velocidadesde 4,5 nudos son muy aceptadas. Velocidades más elevadas crean mayor riesgo deinteracción entre los buques. El tiempo para conseguir esas condiciones puede durar másde una hora, pero es muy importante garantizarlas en bien de la maniobra de aproximación.

El menor se aproximará a una velocidad de 5 a 6 nudos, desde una posición distante 1,5millas por la aleta de estribor del mayor (Fig. 15.1). El tiempo de aproximación tambiénpuede ser de más de una hora, pero sirve para comprobar las condiciones reales de laaproximación y las respuestas de uno y otro buque, regulación de las revoluciones ycontrol de las distancias. Cuando ambos buques se encuentran a 0,5 millas por la popa y0,15 millas de separación lateral, el control de las interacciones debe ser completo ysuficiente para tomar la adopción de maniobras alternativas evasivas o de emergencia,

0,5

1,5

V =6B1

V =6B2

V =4,5A


Fig. 15.1 Maniobra de aproximación (distancias y rumbos)

posterior a esas distancias, las soluciones serán muy difíciles de ejecutar sin poner losbuques en peligro. La distancias de separación por control de la distancia de alejamientoy ángulo de marcación pueden obtenerse por la tabla 1 y esquema de la figura 15.2.

Cuando la proa del menor entra en la zona de olas de proa del mayor (olas Kelvin), se estácruzando la línea de alta presión de la aleta del mayor y la baja presión situada a proa deella. Dichas presiones crean un momento de giro y su efecto dependerá de estas presiones,según la relación existente con la posición relativa del PG del menor. Mientras la línea estéa proa del PG el efecto de llevar la proa del menor hacia el mayor es relativamente pequeñoque podrá ser corregido con poco ángulo de timón a estribor. Sin embargo, cuando lapresión actúa a popa del PG, todas las fuerzas actúan en el mismo lado del brazo demaniobra (timón, presión lateral, momento de giro) requerirá mucha más metida de timón,con mayor desplazamiento del buque a babor.

A partir del momento en que el menor se encuentra dentro de la zona de bajas presioneso negativas, deben efectuarse los mayores controles de la velocidad y la distancia deseparación de ambos costados, que deberán encontrarse separados a un cable. Navegaren dichas circunstancias da una apariencia de que ambas proas tienden a caer haciaadentro, por lo que tal acaecimiento solo puede comprobarse con el control absoluto de ladistancia de separación y de las velocidades, sin acciones de timón injustificadas.

separación

demora

buque receptor

distancia

punto de referencia

marcaciónbuque a ser

aligerado


Fig. 15.2 Esquema de medición distancias

Tabla 1Tabla 1. Distancia de paso en metros, por distancia y ángulo

ÁNGULO MARCACIÓN (E)

DIST 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

0,35 56 67 78 89 100 111 122 133 144 155 166 176

0,40 64 76 89 102 114 127 140 152 165 177 189 202

0,45 72 86 100 115 129 143 157 171 185 199 213 227

0,50 80 96 111 127 143 159 174 190 206 221 237 252

0,55 88 105 123 140 157 175 192 209 226 243 260 277

0,60 96 115 134 153 172 190 209 228 247 265 284 302

0,65 104 124 145 165 186 206 227 247 267 288 308 328

0,70 112 134 156 178 200 222 244 266 288 310 331 353

0,75 120 143 167 191 215 238 262 285 309 332 355 378

0,80 128 153 178 204 229 254 279 304 329 354 379 403

0,85 136 162 189 216 243 270 297 323 350 376 402 428

0,90 144 172 201 229 257 286 314 342 370 398 426 454

0,95 151 182 212 242 272 302 331 361 391 420 450 479

1,0 159 191 223 255 286 317 349 380 411 442 473 504

Si la proa del menor entra a popa de la línea de presión, se creará una tendencia de llevarla proa hacia afuera, lo que deberá ser corregido por algo de timón a babor (adentro),


existiendo el riesgo de que, si es mucho, pueda terminar en la zona de baja presión y llevarcon más intensidad la proa del menor hacia el mayor, que entonces debería ser controladopor metida del timón a estribor.

La distancia de separación debe disminuirse lentamente con pequeñas caídas del menor,hasta quedar dentro de la ola de proa del mayor, lo que viene a significar estar en plenazona de bajas presiones, evidenciándose por la turbulencia que se crea en el aguacontenida entre ambos y por la separación del costado de las defensas por efecto de lasucción.

La misma interacción están sufriendo ambos buques con aproximación por efecto venturiy un incremento de la resistencia, lo que debe ser corregido con un ligero aumento de lasrevoluciones para mantener la posición. Al estar a unos 15 m, el menor adopta una metidade timón de 5 a 7E a babor hasta lograr el contacto con la defensa de proa, momento quese aprovecha (antes o durante) para dar los primeros cabos de amarre y asegurar elabarloamiento de proa sin que sean muy rígidas para posibilitar el atraque de la popa, queen todo caso se puede lograr con un poco de timón a estribor y un ligero aumento de lasrevoluciones del menor. Logrado el total abarloamiento, se asegura la posición con elnúmero de estachas acordado y se centra el buque de forma que queden enfrentados losmanifolds de ambos buques.

El progreso de las operaciones puede hacerse en navegación con sincronismo de lasvelocidades de ambos buques, o si el tiempo lo permite, fondear en condiciones seguras.

La maniobra de desabarloamiento y separación definitiva de ambos buques, estando ennavegación, puede realizarse aprovechando la existencia de viento, recibiéndolo por lamisma proa a efectos de crear un flujo de fuerza entre ambos costados con tendenciaseparatoria, ayudados por la virada de un cabo de través o de espring a popa de tal formaque la proa se vea impulsada hacia afuera, siempre y cuando la proa del menor esté fuerade la zona de bajas presiones, siendo también de ayuda la metida de 10 a 15E de timónafuera (estribor) para ayudar la separación de las proas. No obstante una vez lograda lacaída, el timón debe ponerse adentro (babor) y palada avante del menor, suficientes, paraseparar la popa del mayor. Lograda también la separación de popa, levantar el timón yponer menos máquina.

Cuando la separación de ambos es de unos 10 m, debe incrementarse muy lentamente eldiferencial existente de las velocidades, de tal forma que no se creen interacciones desucción importantes. La separación seguirá haciéndose lentamente hasta lograr unadistancia sustancial y pueda meterse timón hacia afuera sin riesgo para los buques.

Es evidente que la maniobra solo será posible de existir una buena comunicación entre losbuques para ajustar rumbos y velocidades, y la disponibilidad, en ambos, de expertostimoneles. Buena coordinación en el tendido de cabos y establecimiento de señales


Fig. 15.3 Esquema de una monoboya

acordadas para caso de emergencia para abortar la maniobra iniciada, generalmente por elbuque menor.

15.2 Maniobra de amarre a monoboya15.2 Maniobra de amarre a monoboya

15.2.1 Maniobra de aproximación15.2.1 Maniobra de aproximación

Desde mediados de 1.960, las monoboyas para operaciones con hidrocarburos hanproliferado en los centros productores, ya que sin grandes problemas, si bien con grandesatenciones, pueden recibir todo tipo de tamaño de grandes buques con una relativa sencillamaniobra de amarre (Fig. 15.3).

Independientemente de las operaciones con la carga que más tarde se efectuarán en ella,la maniobra de aproximación es la fase más compleja, ya que no difícil, consistente enllegar casi a tocar la monoboya, haciendo firme la amarra especialmente dispuesta paradicho fin.

Monoboya

Boyarínde la amarra


Fig. 15.4 Rumbo de aproximación a la monoboya

La fase de aproximación debe estar suficientemente bien planificada para que un buque dedichas dimensiones no tenga que tocar sus máquinas en la última etapa de amarre, ya que,como es sabido, cualquier tipo de arrancada es de difícil control. Por dicha razón secalculará la deriva que pueda resultar de los agentes externos presentes, marcando unrumbo que coincida lo más aproximadamente con la situación de la monoboya o en todocaso, con aquel que la sitúe por la banda que coincida con el mismo giro de las hélices enatrás, es decir, dejándola por babor para un buque de paso de la hélice a la derecha, o porestribor para la hélice de paso a la izquierda. Con este procedimiento se intenta prever lasituación anómala, de que el buque deba dar atrás para detener una arrancada residual, lapresión lateral de las hélices no pueda llevar la proa sobre la monoboya (Fig. 15.4).

Un buen procedimiento para la elección del rumbo de aproximación consiste en adoptaraquel que tuvo el buque estando fondeado, o bien si entra directamente, observar ladirección a la cual flotan los boyarines de las mangueras de carga, aunque esto puede sererróneo si se tiene en cuenta el calado del buque y la influencia de la corriente sobre unosy otro.

No obstante, es muy necesarío disponer a bordo de un equipo Doppler para lacuantificación de la velocidad proa-popa y la lateral de sus cabezas, que haga el buquesobre el fondo. La velocidad de aproximación será la mínima de gobierno para las últimas5 esloras del buque; cuando queden unos 200 m para alcanzar la monoboya ya se podrácobrar a bordo el virador que lleva la cadena de la amarra, debiendo el buque quedardetenido totalmente a 30 m de la monoboya.

En función de las terminales, la maniobra puede ser asistida por dos remolcadores (comomínimo) y necesariamente por uno sitúado en la popa, que permanecerá durante todo el


Fig. 15.5 Disposición del amarre a monoboya

período de amarre a la monoboya, tirando ligeramente hacia popa para que el buque no seeche encima de la monoboya en cualquier circunstancia. El remolcador de popa emplea unconstante movimiento de la hélice en atrás (8 a 10 r.p.m.).

Dada la distancia existente desde el puente al castillo de proa en esos buques, la maniobrase efectua desde esa cabeza de maniobra, manteniendo la comunicación con el puente porlos sistemas internos o de VHF.

La cadena de la amarra se hace firme a bordo por mordazas o estopores especiales del tipoSmit (Fig. 15.5).

Las características de la amarra que se recibe a bordo, que será doble para buques de másde 150 KT, lo constituye un tramo de cadena de unos 12 m de longitud y de 76 mm dediámetro (3") que deberá hacerse firme a los estopores dispuestos para dichosescantollinados de cadena, sitúados lo más cerca posible de la línea central del buque a nomás de 2 o 3 metros de ella. Todo el sistema de la amarra debe poder soportar una cargade trabajo de 250 tons., con una carga mínima de rotura de 472 tons.


Fig. 15.6 Amarre a la monoboya sobre bitas

El virador de la amarra está compuesto por un cable corto de 36,5 mm de diámetro, uncabo de polipropileno de 150 a 180 m de largo y 80 mm de diámetro y la rabiza a la quese relaciona el boyarín.

Las bitas que en caso necesarío pudieran utilizarse para el firme de las amarras no estaránentre 6 a 9 m de las gateras centrales o alavantes para P.M. menores de 100 KT y entre9 y 12 m para buques de P.M. superíores a 100 KT. A su vez, dichas bitas tendrán unaaltura de los bitones suficiente para acoger 6 vueltas del cabo de nylon de 128 mm dediámetro (16" de mena) (Fig. 15.6).

15.3 Maniobras del buque para el salvamento de personas en el agua15.3 Maniobras del buque para el salvamento de personas en el agua

15.3.1 Principios básicos15.3.1 Principios básicos

La urgente necesidad de recuperar, en el menor tiempo posible, las personas que porcualquier causa se encuentren en el agua, a efectos de prevenir la aparición de la


hipotermia, aun en aguas no excesivamente frías, obliga a la ejecución de maniobras delbuque que sean lo más rápidas y eficaces para lograr dicho objetivo.

La triste realidad, cuando una persona cae del buque a la mar, es que resulta en extremodifícil lograr su rescate por varias razones:

a) Salvo equipos que la hagan más detectable, una persona es muy difícil de servista desde el buque, aun pasando muy cerca de ella. La búsqueda de la personase realiza básicamente por detección visual, bien sea directamente o a través deequipos potenciadores, como son los prismáticos.

En el primer caso, la capacidad fisológica del ojo humano le permite descubrir unobjeto que pueda ser abarcado dentro de un ángulo de 2 minutos de arco (2'), loque equivale a decir que una cabeza humana de aproximadamente 20 cm. dediámetro, solo puede ser vista a 345 m de distancia. Si consideramos, además, quela persona en el agua se ve afectada por la influencia de las olas y la altura de lasmismas, un náufrago sólo podrá ser avistado durante el tiempo que permanezca enla cresta de la ola o en las pendientes de la misma que sean visibles por elobservador, y siempre dentro de un arco de horizonte que corresponda al campode visión transversal de 30E.

De utilizar prismáticos de tipo normalizado 7x50 de visión nocturna, en los que elfactor 7 es el poder de aumento en equilibrio entre el peso del equipo y la fatiga delojo, mientras que 50 corresponde al diámetro de las lentes del objetivo enmilímetros, proporcionando la imagen justa al tamaño de la pupila dilatada enextremo para percibir la mayor recepción de luz, y en las que ambos no dependende la abertura angular que se limita a 7E, el alcance se extiende a una distancia de2400 m, obtenidos como resultado de multiplicar 345x7, a expensas de sacrificarlos 30E de visión, por los 7E del equipo.

b) Las maniobras habituales de acción inmediata ofrecen tiempos de ejecuciónsuperiores a la autonomía de los equipos de que se dispone para la permanentevisualización de la persona, o sus proximidades.

Por ejemplo, las señales fumígenas flotantes asociadas a los aros salvavidas, segúnlas pruebas de homologación, deberán funcionar durante un tiempo no inferíor a15 minutos.Los cohetes lanzabengalas con paracaídas deben mantener una permanencia en elaire no inferíor a 45 segundos. La autonomía de su luz en las bengalas de manoserá de 1 minuto.Los silbatos de los chalecos salvavidas han de tener un alcance audible de 0,2millas. Los medios de detección pasivos, como los materiales reflectantes de losequipos flotantes, deben tener un alcance visual de 0,2 millas. La luz de loschalecos salvavidas un alcance, con prismáticos, de 0,5 millas de noche.


c) Los tiempos a emplear en dichas maniobras son muy largos para que el náufragopueda sobrevivir a temperaturas del agua frías ante efectos de la hipotermia, si nose está equipado con trajes de inmersión u otras ayudas térmicas.

Una persona, caída a la mar e hipotéticamente equipada con traje de supervivenciano intrínsecamente aislante, podrá mantener sus condiciones vitales desupervivencia un tiempo no inferior a 1 hora. En cambio, si la temperatura del aguaes tan solo de 2EC, difícilmente aguantará los 45 minutos, sin padecer lahipotermia.

En cualquier caso, una situación de búsqueda y rescate para recuperar una persona quehaya caído a la mar crea una total movilización de la tripulación y en algunos casos precisade la asistencia de otros buques que puedan encontrarse en la zona del accidente, portanto, serán varias las etapas a cubrir y muchas las acciones organizativas a considerar.

En primer lugar será preciso que exista una detección del hecho del accidente, es decir, nopodrán iniciarse las medidas necesarias para salvar a la persona caída a la mar, a menosque alguien vea la caída, o note a faltar su presencia en el buque, todo lo cual, en funcióndel tiempo trascurrido, permite que el accidente sea clasificado bajo tres posiblessoluciones: de actuación inmediata, de actuación diferida y la situación de personadesaparecida. Si bien las respuestas serán de variada índole, como por ejemplo, lasnecesarias a la más idónea detección o la preparación de los medios de rescate pararecuperarla a bordo, sin olvidar los equipos y acciones de carácter médico y de primerosauxilios, las que se tratarán en este capítulo son las relacionadas con la maniobra delbuque.

Lo que también parece ampliamente aceptado son las maniobras de máquina que, con elfin de evitar que las hélices puedan alcanzar a la persona, puedan ordenarse en losprimeros instantes del suceso , ya que hoy se consideran innecesarias por su ineficacia,es decir, la orden de parar máquinas en el momento de la detección, aun suponiendo queocurriera en el extremo de proa, no tiene ninguna eficacia si se tiene en cuenta el tiemponecesarío para alcanzar el telégrafo, dar la orden, ser atendida por el oficial de máquinas,lograr detener el régimen de revoluciones de aquel instante y otros retrasos intermedios einevitables, todo ello si es comparado con el dato de que un buque de 200 m de esloranavegando a 15 nudos de velocidad recorre su propia eslora cada 24 segundos, tiempomuy inferior al necesario individualmente por cada uno de los aspectos parciales citados.

15.3.2 Acciones relacionadas con la maniobra15.3.2 Acciones relacionadas con la maniobra

Los objetivos previstos en la maniobra, basada en la acción del timón y del propulsor paraconseguir cambios de rumbo y variar la velocidad inicial, se ejecutan para situar al buqueen la posición más ventajosa y próxima a la persona situada en el agua, de tal forma quetambién se vean reducidos los tiempos empleados para la búsqueda (detección) y


recuperación, siempre más adecuadas a las condiciones y circunstancias del momento. Eneste sentido, cada buque deberá tener muy en cuenta sus condiciones de maniobrabilidad,obtenidas previamente mediante las pruebas de evolución y registradas en los correspon-dientes diagramas de maniobra, todo ello, para distintas condiciones de carga, asiento,escora, agentes externos, aguas someras, estado de la visibilidad, presencia o no de otrosbuques en sus proximidades, y cualesquiera otras circunstancias que pudieran representarun condicionante negativo al salvamento.

Las maniobras para lograr dicho objetivo, tanto por su eficacia como por aceptacióngeneralizada por todos los buques, son:

. EvoluciónEvolución simple simple, también llamada de Anderson, o maniobra de 270E es unamaniobra propicia para buques de gran velocidad, mejor en buques de más de unahélice y poco diámetro táctico, que permite llevar al buque, de una forma rápida,al lugar de la caída. Consiste en meter timón a la banda a la que se percibió la caídaa la mar, y mantenerlo en esa posición hasta variar el rumbo inicial en 250E, encuyo momento se pone el timón a la vía y se inicia la maniobra de parada. Al ponerel timón a la vía, el buque sigue cayendo a causa de la inercia de guiñada,lográndose los 270E, lo que debe coincidir con la presencia de la persona en elagua, justamente por la proa. La velocidad inicial habrá caído a un 60% con lametida de todo el timón a la banda, y luego más fácil de anular por una maniobrade parada de emergencia. Es decir, esta maniobra corresponde a una curva deevolución normal que se interrumpe con la mencionada caída de la proa.

Esta curva tiene los siguientes parámetros (Fig. 15.7):- Alejamiento, el avance de la curva de evolución debida a la acción del timón.- Separación máxima, la correspondiente al diámetro táctico de la curva.- Tiempo empleado, entre 7 y 10 minutos, en función del tipo de buque y su condición de carga.

. Evolución dobleEvolución doble: variante de la anterior, es adecuada para condiciones de buenavisibilidad, consistente en meter todo el timón a la misma banda de caída delaccidentado, hasta lograr el rumbo opuesto del inicial (± 180E), que se seguirá enunas esloras, cayendo de nuevo con todo el timón a la misma banda de la primeracaída hasta lograr el rumbo inicial que se seguirá con la velocidad de máquina parapoder parar totalmente en el punto de caída de la persona. El número de esloras dellargo posterior a la primera caída dependerá del número de esloras necesarias paraparar el buque, después de efectuado el segundo.

Los parámetros de la maniobra para esta curva son (Fig. 15.8):- Alejamiento a proa, el avance de la curva de evolución.

0E

250E


Fig. 15.7 Maniobra de Anderson

Fig. 15.8 Evolución doble

- Alejamiento a popa, el valor del avance en la 2ª evolución, más las esloras de parada a la velocidad final con la proa de nuevo al rumbo inicial.- Separación máxima, la correspondiente al diámetro táctico de la curva.- Tiempo empleado, unos 10 minutos más el tiempo de parada a la velocidad final al concluir la 2ª evolución, según tipo de buque y su condición de carga.

20E

60E

0E


Fig. 15.9 Curva de Williamson

Con dos metidas completas de timón a la banda, la velocidad con que se realiza la mayorparte de la segunda caída es sustancialmente menor, y por tanto, también la curva deevolución correspondientemente descrita, por lo que es muy posible que el náufrago nosalga por la misma proa, sino más o menos separado por dentro de la curva descrita, o sea,abierto por la proa en la misma banda en que cayó al agua.

. EvoEvolución de Williansonlución de Willianson: similar a la curva de Boutakow, es adecuada para lamayoría de buques y cuando existe una condición de visibilidad reducida, oscuridado mal tiempo, circunstancias que hagan presumir la pérdida de contacto visual conla persona caída. Consiste en meter el timón a la banda donde se produjo la caída,manteniéndolo hasta lograr una variación del rumbo de 60E del inicial, momento enque se cambia el timón a todo a la banda contraria, manteniéndolo así hasta quela proa haga 20E para alcanzar el rumbo opuesto inicial, en que se pondrá a la víae iniciándose la maniobra de parada, mientras el buque sigue cayendo debido a lainercia de guiñada hasta alcanzar el rumbo opuesto, en que se adoptan medidas deparada al punto de caída.

Los parámetros de la maniobra, para esta curva, son (Fig. 15.9):- Alejamiento a proa, el avance de las curvas de evolución por los dos cambios de timón. Para buques de gran tamaño puede alcanzar 1 milla.

0E

240E

20E


Fig. 15.10 Evolución de Scharnow

- Separación máxima lateral, el diámetro táctico de la curva, una media milla.- Tiempo empleado, unos 17 minutos.

Como puede observarse en la figura, serán necesarias correcciones del rumbo final próximoal opuesto, según sean las condiciones de carga del buque, ya que de otro modo lasdesviaciones pueden ser importantes, y resultar baldías cualquiera de las tentativas paradetectar al náufrago.

. EvolucEvolución de Scharnowión de Scharnow: adecuada para todo tipo de buque que pretenda llegaren el menor tiempo posible al rumbo opuesto en un punto de la derrota anteríorantes de conocerse el suceso. Consiste en meter todo el timón a la banda de caídamás rápida, manteniéndola hasta lograr una variación de 240E con el rumbo inicial,en cuyo momento se mete el timón a la banda opuesta, manteniéndola hasta queel buque haga una proa en 20E inferíor al rumbo opuesto inicial, momento en quese pondrá a la vía, hasta lograr que por la inercia de guiñada se alcance totalmenteel rumbo opuesto al primitivo, al que se gobernará con la máxima vigilancia enespera de encontrarse con el náufrago.


Los parámetros de la maniobra para esta curva son (Fig. 15.10):- Alejamiento, el avance de la curva de evolución debida a la acción del timón.- Separación máxima, la correspondiente al diámetro táctico de la curva.- Tiempo empleado, alrededor de 10 minutos para encontrarse navegando al opuesto sobre la estela inicial, en función del tipo de buque y su condición de carga.

15.4 Selección de la maniobra según situación15.4 Selección de la maniobra según situación

El análisis para la selección de la maniobra óptima a realizar dependerá fundamentalmentedel tiempo que haya trascurrido desde la detección de la persona al agua.

A. Si el conocimiento de la caída de la persona a la mar ocurre al mismo tiempo en que esdetectada, se tendrá una situación de acción inmediata, como son los casos en que elpropio oficial de guardia en el puente observa la caída de la persona e inmediatamentepuede iniciar la maniobra.

De las maniobras a considerar, la evolución de Anderson permitirá al buque regresar másrápido al lugar o datum. La evolución de Williamson requerirá más tiempo y alejarátemporalmente al buque del lugar del accidente. La evolución de Scharnow no es adecuadaen este caso, pues la persona en el agua quedaría por la popa, con el buque alejándose deella.

Si las condiciones de maniobra se ajustan a las necesidades y parámetros de la evoluciónde Anderson, se efectuará ésta, mientras que de ser un buque de evolución y respuestaslentas, aun en perjuicio del mayor tiempo necesarío para realizarla, se haría la evolución deAnderson. En cualquier caso, la distancia y tiempo de parada, será siempre uncondicionante de la maniobra para no pasarse del datum.

B. Si el conocimiento de la caída a la mar ha sufrido una cierta demora, tiempo transcurridoentre la caída y la notificación al centro neurálgico de maniobra, en términos no superíoresa 4 minutos, considerando que en ese tiempo el buque puede haber navegado alrededorde 1 milla, la maniobra más adecuada, en relación a las disponibles, se hará con lassiguientes consideraciones: la maniobra de Anderson no es adecuada a esta situación, lamaniobra de Williamson permitirá que el buque navegue con seguridad hacia el lugar delaccidente, reduciendo la velocidad sólo cuando alcance el punto de comienzo de lamaniobra, a fin de permitir una reducción mayor del tiempo empleado. La evolución deScharnow será posible si el tiempo de la detección es superíor al necesarío para recorreruna milla.

C. Cuando la notificación del accidente supera con seguridad el necesarío para que elbuque haya recorrido más de una milla, o bien no se conozca el tiempo transcurrido desde


la caída, la maniobra más eficaz es la evolución de Scharnow, con un datum sitúado en laposición estimada en el último momento en que tal persona fue vista a bordo.

Tanto las evoluciones de Williamson y de Scharnow vuelven a poner el buque en su estela,pero esta última recupera el rumbo opuesto en un punto a popa, varias veces el valor dela eslora, que en buques de gran tamaño puede representar una reducción de casi dosmillas.

La tabla resumen es la que se indica a continuación:

Tabla 1Tabla 1. Resumen de las acciones de maniobra

TIPO EVOLUCIÓN ANDERSON WILLIAMSON SCHARNOW

Actúación inmediata B R M

Actuación diferida M B R

Desaparición persona M R - B B

Maniobra en hielos 357357

16 Maniobra en hielos16 Maniobra en hielos

16.1 Características de la navegación en zonas polares16.1 Características de la navegación en zonas polares

La navegación en aguas frecuentadas por hielos, no es exclusiva de las zonas polares yaque pueden darse en ríos navegables procedentes de tierra adentro con intenso fríocontinental (Elba, San Lorenzo, etc.), si bien, donde se hacen especialmente característicasocurren en latitudes bien al norte, estén o no dentro del círculo polar correspondiente.

La navegación en dichas aguas va a verse caracterizada por una serie de circunstanciasmuy distintas al resto de la navegación marítima, unas debidas a factores internos y otrasa factores externos al buque.

Los aspectos internos estarán relacionados con necesidades específicas de la tripulación,acondicionamiento de equipos, procedimientos de maniobra particulares, ayudas a lanavegación, técnicas puntuales y precauciones especiales de amplio espectro.

Los aspectos externos a considerar están relacionados con la metereología presente, muycambiante en cortos períodos de tiempo, la presencia de nieblas densas, bajastemperaturas, vientos fuertes, y muy especialmente la presencia de hielos flotantes comomayor condicionante para la maniobra segura de los buques.

Dichas circunstancias producirán una disminución de la seguridad general, con posibilidadde daños estructurales al buque, a los equipos, daños físicos a la tripulación, disminuciónde la estabilidad del buque por aporte de peso adicional en las superestructuras.

Todo ello lleva la necesidad de uso de buques especiales o con importantes modificacionespara mejorar las posibilidades de permanencia en dichas zonas y aumentar la seguridad delos mismos y sus tripulaciones, lo que no siempre se logra dadas las extremas condicionesen que se desarrolla dicha navegación y las numerosas variables que intervienen, algunasde las cuales con gran imposibilidad de conocer su verdadera cuantificación.


16.2 Identificación del hielo presente16.2 Identificación del hielo presente

Una de las principales necesidades del oficial de guardia es identificar la clase, tipo ynaturaleza del hielo en el que debe maniobrar, ya que, en función de su espesor oprocedencia, representará un mayor o menor condicionante para ejecutar la maniobra conseguridad sin producir daños al buque.

Algunos de los términos que identifican al hielo por su tamaño son:. Berg, cuando presentan un frente igual o mayor de 30 m.. Bergy Bit, cuando se muestran de 6 a 30 m.. Growler, si tienen de 2 a 6 m.. Brash, si son menores a 2 m.

Mientras que, por su cantidad, expresada en décimas partes del total libre, son:. Mar abierto, presencia de hielos en menos de 1/10.. Hielo disperso, entre 1/10 y 5/10 de hielo.. Hielo interrumpido, cuando se presenta entre 5/10 y 8/10.. Hielo cerrado, cuando se muestra entre 8/10 y 10/10 con agua.. Hielo consolidado, cuando se extiende en los 10/10 sin presencia de agua.

Por la extensión, también reciben otras denominaciones, como son:. Témpanos, cuando tienen una extensión menor de 2 m.. Bloques, si tienen de 2 a 10 m.. Montículos (pequeños de 10 a 200 m, medianos de 200 a 1000 m, y grandes de 1000 a 5 millas).. Campos, cuando la extensión supera las 5 millas.

Por su situación próxima a la costa se le denomina fast-ice, formado en bahías, golfos yfiordos y cuando se forma en alta mar pack-ice. Tanto unos como otros de disgregan ydesaparecen por efecto de la radiación solar, acción de las olas, del viento y el grado dehumedad presente en el aire, ya que si es baja produce elevada evaporación y si es elevadase forman charcos sobre la superficie del hielo, que al ser más oscuros aumentan el calorabsorbido y el efecto disgregador.

La congelación del agua marina se forma a temperaturas del agua inferíores a los 0º C,según el grado de la salinidad presente, siendo frecuente la temperatura de -4E C parainiciarse, primero con una ligera apariencia oleosa, más tarde gelatinosa y finalmentecristalizada en una capa fina de hielo, adquiriendo espesores de 7 a 10 cm en las primeras24 horas, y se incrementa, tanto en superficie por el aporte de los rociones y la nievecaída, como bajo la superficie por aumento de los grosores de continuar la temperatura delagua, con un incremento anual de 2 a 2,5 m, llegando a espesores aproximados a los 4 mpasados 3 o 4 años de vida.


Fig. 16.1 Diagrama de asiento de hielo en superficie

Otro dato importante es el conocimiento aproximado que presenta el hielo en función dela temperatura ambiente, lo cual es aportado por la escala de Moh, en la que se indica quea t = 0E C tiene un valor de 2, a t = - 10E C alcanza un valor de 4, y a t = - 25E C llegaa un valor de 6. Estos valores dicen poco a menos que se comparen con durezas demateriales conocidos, en las que el acero tiene un valor de 5,5, y el vidrío de 1,5.

Sin embargo, los problemas asociados a la navegación por zonas polares, no solo provienende la presencia de hielo a flote, sino del hielo que se deposita en las superestructuras porefecto de los rociones de agua, el efecto del viento y las bajas temperaturas. Muestra deello, en función de la temperatura del agua de mar, la del aire y distintas intensidades delviento clasificadas por la escala Beaufort se puede predecir la cantidad de hielo formadoen las superestructuras (Fig. 16.1).


16.3 Características del buque para maniobrar en hielo16.3 Características del buque para maniobrar en hielo

El análisis de las características de los buques permite obtener por comparación ynecesidad, las que deben disponer los buques especialmente preparados para la maniobraen aguas con presencia de hielo .(56)

. EsloraEslora. Cuanto mayor es la eslora del buque más dificultad tiene en realizar evoluciones(caídas de la proa) a una u otra banda, del mismo modo que las propias dimensiones de lacurva de evolución están directamente relacionadas con la dimensión de la eslora. Tienemayor importancia cuando debe seguirse el canal abierto por un rompehielos o el que abreel convoy. A más eslora también mayor proyección de las dimensiones extremas del buque,similar al estudiado en el desarrollo completo de la curva de evolución y del rabeo de lapopa.

. TamañoTamaño. Un gran buque desplaza más y tiene mayor masa, lo que, a efectos de maniobra,representa una mayor dificultad en detener la arrancada o disminuir la velocidad,especialmente necesaria en esta navegación ante la súbita aparición por la proa de hieloscon riesgo por su grosor o tamaño.

. HélicesHélices. Las hélices constituyen, en todo buque, el elemento más delicado y sensible. enespecial cuando hay riesgo de aspirar en su área de influencia objetos flotantes, y el hielolo es, por ello, su mejor protección se consigue apartándolas de dicha posibilidad, aunquenunca se consiga en su totalidad. Las prácticas más habituales son disponerlas en la líneade crujía (una en el centro mejor que dos gemelas), lo más profundas posible, lo másalejadas de los límites que ofrecen los costados del buque (buques de mayor manga). Porotro lado, sabiendo que a pesar de todo sus corrientes de aspiración cogerán hielo, lashélices deben estar construidas especialmente para dicho cometido con aceros (mejor queel bronce habituales) y con protección en las puntas de las palas (extremos de mayor riesgopor rotura, deformaciones, mellas, pérdida).

. TimónTimón. Sus características para el hielo tienen un razonamiento similar al indicado paralas hélices, si bien con menos riesgo para el hielo que proceda de la proa y mucho máselevado cuando el buque debe dar atrás (hielo viniendo desde la popa); por ello, cuantomás profundamente colocado mejor, y más eficaz si está en la proyección de las corrientesde expulsión de las hélices.

. PotPotencia de máquinasencia de máquinas. Es fundamental para aportar aceleraciones y desaceleraciones albuque en espacios de tiempo muy cortos, tanto para machetear el hielo como paraprotegerse de los impactos violentos. Los rompehielos que actúan como remolcadoresdesarrollan su máxima potencia a pequeñas velocidades cuando así lo requiere la presenciade hielos. Uno de los más modernos remolcadores de bandera rusa (1987), el "Mudyug",tiene una potencia de 7000 KW que puede dar 12 nudos rompiendo un hielo de espesorde 1,2 m, sin riesgo.


. MangaManga. Un buque, de coeficiente de bloque bajo, ofrece menos resistencia al avance queotro mangudo cuando se siguen rumbos más o menos rectilíneos, y por tanto su aplicaciónen la maniobra en hielos es adecuada cuando ocupa una posición secundaria siguiendoaguas de otros que abren el paso por su proa. Sin embargo, las hélices en dichos barcosestán más expuestas a ser golpeadas por la acción de los hielos.

. SecSección transversal del buqueción transversal del buque. Las formas llenas de los buques mercantes preparadaspara los máximos coeficientes de estiba son hoy en día de tipo prácticamente cuadradascon pequeñas curvas de pantoque; sin embargo, para la navegación en hielos y el riesgoque estos representan, teniendo en cuenta sus formas sumergidas de difícil determinación"a príori", aconsejan formas de la obra viva más redondeadas que se alejen del planotangente en la línea de flotación. En la obra muerta también deben evitarse proyeccionesexternas de las amuras u otras, para evitar el contacto con formaciones de hielo elevadasal pasar próximas a ellas.

. CalCaladoado. Si bien es una condición de carga, el lastre podrá solucionar las necesidades deprotección que requieren las hélices y el timón; no obstante, cabe relacionar lasnecesidades de calado menor cuando se buscan pasos entre el hielo, a menudo másfrecuentes pegados a la zona costera, lo que significa menor disponibilidad de sonda.

. Modificaciones especialesModificaciones especiales. La más importante, en cuanto al impacto con los hielos, es eldiseño de la proa en buques nuevos o el reforzamiento sustancial de la roda y bulbo,codastes y toda la línea de flotación en una zona superíor e inferíor a ella, entre 1 a 1,5metros de ancho.

Pensando en las necesidades de navegación, la disponibilidad de puestos de observaciónelevados (cofas) con excelentes protecciones contra los rigores ambientales para acogera los vigías que siempre son necesaríos para otear entre los hielos en búsqueda de lospasos posibles. Dichos puestos también pueden sitúarse en cubierta magistral y en losalerones si éstos no llegan a las bandas. Los vidríos de las ventanas, portillos de lospuestos de vigilancia deben disponer de calefacción interna para mantenerlos en lasmejores formas para la observación y vigilancia exteríor.La maniobra del buque podrá hacerse desde el mayor número de puestos posible de formaque la respuesta que requiera el buque pueda ejecutarse inmediatamente (alerones,magistral, vigía), mejor contando con mando directo a máquinas para reducir el tiempo derespuesta.

Las instalaciones externas que conduzcan fluidos deben protegerse bajo tubo, conaislamientos y drenajes para evitar el congelamiento, los circuitos contra incendios debenser secos en su recorrido exteríor.

Para las maniobras de salir de retenciones laterales del hielo (aprisionamientos) los buquesrompehielos están equipados con bombas de lastre rápido que en un minuto pueda escorarel buque de una banda a otra mientras las máquinas logran el avante o atrás necesarío.


Fig. 16.2 Aislamiento en unidades CLo

Cuando esto no es posible con los medios del buque debe contarse con el empleo deexplosivos que rompan el hielo a sotavento del buque. La variación rápida del asientotambién puede representar una ayuda adicional para salir de sitúaciones apuradas.

La calidad de las substancias de engrase y lubricación deben ser elegidas para el trabajoen esas condiciones de bajas temperaturas. Idéntico planteamiento debe hacerse para lasbaterías eléctricas y cualquier elemento que esté expuesto al ambiente exteríor.

La necesidad de retener el menor peso de hielo en las superestructuras obliga a eliminar enlo posible el mayor número de estays y obenques, por ello de palos, o bien disponer deanticongelantes o vapor para retirar las acumulaciones excesivas que pongan en peligro laestabilidad del buque.

. Equipamiento personal Equipamiento personal. Si bien el tipo y cantidad mínimas de las protecciones indicadaspara la supervivencia están reguladas por el SOLAS/74, los buques deben equipar lasprotecciones que requieran según la navegación o zonas que frecuenten, como son lasaguas árticas. Las ropas de protección que deban soportar las bajas temperaturas debenusarlas bajo criteríos de protección basadas en unidades CLo que equivale a cada uno a0,155 EC.m .W . Para la selección de la protección adecuada relacionada con la2 -1

temperatura a soportar, puede recurrir al uso de tablas que indican el número de unidadesCLo a utilizar (Fig. 16.2).

En cualquier caso, las ropas más utilizadas son las que proporcionan protección a lacabeza, cuello, manos y pies, y con muy especial atención a los ojos, ya que el cegante


Fig. 16.3 Influencia del viento sobre personas inactivas

brillo de los hielos atentan continuamente la visión de las personas que atienden lavigilancia exteríor del buque, por ello deben darse gafas con vidríos filtrantes de tipo solar.

La influencia del viento tiene una gran incidencia sobre las personas que se encuentran bajosus efectos, significando una incidencia, inicialmente imputable al confort y más tarderelacionado con verdaderas manifestaciones sobre la persona inactiva de guardia (Fig.16.3).


El buque debe equiparse con cabos y guías de seguridad en las cubiertas expuestas,adecuación de las cubiertas con procedimientos antideslizantes, etc. de forma que laspersonas se vean más expuestos a las caídas, evitando sobre todo las que puedan ser ala mar.

Sin embargo, independientemente de las protecciones personales usadas, la mejorprevención de cualquier anomalía de carácter personal es la distribución de las guardiasexternas, reduciéndolas en su duración, organizando relevos en tiempos no superíores a30 minutos y proporcionando a dichas personas, alimentación adecuada, rica en calorías.

. Ayudas Ayudas sofisticadassofisticadas. Generalmente aportadas por la disponibilidad de un helicóptero conbase en el propio buque que, además de facilitar la comunicación con el exteríor y otrosbuques en caso de necesidad, son utilizados para realizar exploraciones a gran distanciadel buque en la búsqueda de los pasos más adecuados, facilitando la maniobra del buquepor la zona de menor riesgo y aguas libres.

Debe recordarse en todo instante navegando por aguas con presencia de hielos, que lamenor distancia entre dos puntos no es la línea recta que los une, sino aquella que muestramenores espesores de hielo, menos densidad de ellos y más pasos con agua libre y que engeneral conduzcan a zonas en el mismo sentido, siendo aceptado que no deben seguirsepasos que impliquen realizar cambios de rumbo superíores a 45E, ya que podría terminarserealizando vueltas redondas al cabo de poco tiempo.

Exteríormente son apreciadas las ayudas a la navegación que permitan asegurar la posicióngeográfica del buque, ya que el compás se ve sometido a fuertes alteraciones del rumbo,directamente proporcionales a la latitud alcanzada.

16.4 Navegación en convoy en zona de hielos16.4 Navegación en convoy en zona de hielos

La navegación en convoy se caracteriza por realizarse en rigurosa columna de un buquedetrás de otro. Cuando el convoy se realiza bajo la asistencia de un buque especializadorompehielos, éste se coloca en cabeza de la columna a 1 cable de distancia del que lesigue, abriendo camino y buscando el mejor camino para el convoy. Si se dispone de dosrompehielos, uno actúa como si estuviera solo y el otro se adelanta hasta una distancia de1 milla para la búsqueda anticipada del paso más conveniente. Si se dispone de varíosrompehielos se hacen grupos de buques con un rompehielos en cada cabeza de grupo yuno de ellos actúa a distancia como en el caso de dos (Fig. 16.4).

La separación entre buques nunca debe ser superíor a 1,5 cables, en especial cuando senavega en hielo cerrado (8/10).

200 yardas

2000 yardas

500 yardas

un rompehielos

dos rompehielos

tres o más rompehielos


Fig. 16.4 Navegación en convoy entre hielos

Los buques que siguen al rompehielos que abre el paso deben sitúarse en razón a su mejordisponibilidad y adecuación para la navegación a la que se enfrentan, con lo cual, losbuques menos dotados se benefician del paso previo de otros y en caso de verse retenidosno entorpecen la maniobra de los mejores. Si fuera preciso podría quedar detenido por loshielos mientras el resto del convoy situado a su proa sigue su navegación hasta encontraraguas libres de hielos, a partir de cuyo momento el rompehielos podrá regresar para asistiral retenido por el hielo.

16.5 Maniobras en hielos16.5 Maniobras en hielos

. Se evitarán las maniobras que puedan representar el impacto del hielo en partes del cascodistintas de la proa como parte más protegida del buque. Cuando deba aproarse al hielo,la velocidad será tan baja como sea posible, si bien no superíor a 2 o 3 nudos con hieloduro y de 4 a 5 nudos en hielo blando. Se dispondrá de vigilancia permanente hacia lascorrientes de aspiración de la hélice que pueda conducir masa de hielo importante pararepresentar un riesgo para la integridad de aquella; dicha vigilancia debe avisar cuando seintuya dicha circunstancia para detener rápidamente las revoluciones de la hélice antes deque entren en contacto una y otro. Este peligro es extremo cuando la cantidad de hielopresente es superíor a 8/10 (cerrado).

Vto Vto

De delante a atrás De atrás a delante


Fig. 16.5 Maniobra del rompehielos para abrir paso a retenidos

. Cuando un buque o la totalidad del convoy queda retenido en los hielos, se inicia lamaniobra de abrirle de nuevo el paso seguro a aguas libres o la senda abierta para lanavegación.La maniobra del rompehielos consiste en pasar al buque retenido por el hielo por su bandade sotavento, pasando cerca de su popa (hélice) para dejarla libre y volver a ponerse encabeza abriendo camino (Fig. 16.5).

Cuando se trata de abrir paso a un grupo de buques atrapados por el hielo, la maniobra essimilar a la indicada, si bien, en función de la naturaleza y densidad del hielo a proa en ladirección de avance, el rompehielos puede iniciar el liberamiento desde la popa del conjuntoo desde la proa con liberamientos individualizados.

campo de hielo

pasador

hueco

enlace

amarre

muerto


Fig. 16.6 Amarre de buques en el hielo

. Las maniobras de remolque en hielo hacen más compleja y difícil la maniobra queindependientemente tienen por sí solas. El condicionante mayor es la imposibilidad de trabajar el remolque con largos apreciablesde cabo, dadas las necesidades de cambio frecuente de rumbo y el nulo efecto quecausaría la catenaria del remolque sobre la superficie del hielo. Por todo ello, lascaracterísticas son de remolque en corto lo que incrementa el peligro de abordaje entre losbuques implicados. El método de apoyar la proa del remolcado en la popa del que actúa como remolcador esviable siempre que se proteja convenientemente la superficie de apoyo, aunque siempre conriesgo evidente de daños en dichas partes de ambos buques por efecto de la fricción.El uso de las cadenas es adecuado para aportar el peso necesarío al remolque, inclusofacilitando una cierta catenaria, con largos de 50 a 100 m.El remolcado ayudará en lo posible a la maniobra con el equipo de propulsión o de gobiernoque mantenga activo.Cuando se navega en convoy y se dispone de un solo rompehielos, la actuación comoremolcador la hará el buque que se encuentre a proa del necesitado por la avería.

. Las maniobras de atraque y amarre en hielos, más que difíciles en sí mismas, lo son amenudo para la propia determinación de esos espacios, ya que todo parece confundirse conla superficie helada. Las operaciones de carga y descarga se realizan sobre la superficie dehielo próximo, aprovechando las condiciones de cierre lateral existente, siendo el amarreo sujección estacionaria del buque en esos momentos el que se obtiene de enterrar en elhielo estacas fijadas por seno a las gazas de las estachas (Fig. 16.6).

La aproximación de bloques de hielo por el costado libre requiere la maniobra dealejamiento y remolque por medio de los botes de abordo, antes de que se consoliden enesa banda. Muchas operaciones de carga deben interrumpirse antes de quedar finalizadasante el peligro de quedar aprisionados por el hielo.


16.6 Comunicación entre buques en navegaciones árticas16.6 Comunicación entre buques en navegaciones árticas

El sistema de comunicaciones ha mejorado notablemente en los últimos años en base a lautilización del VHF, que permite la comunicación directa, especialmente cuando se conocela identidad del destinatarío, sin posibilidad de errores.

No obstante, el Código Internacional de Señales (CIS) sigue plenamente vigente y en él seencuentran un número de señales que cuando son efectuadas en la navegación entrehielos, cambian su significado habitual por otro con aplicación a las necesidades demaniobra en esas aguas.

Se detallan las principales:

WM .... Empieza la ayuda rompehielos. Mantengan la guardia contínua para señales visuales, acústicas y de fonía.WO .... La ayuda rompehielos ha terminado.

A ..... De avante.B ..... Aumente distancia entre buques.H ..... Invierta sus máquinas.G ..... Voy avante, siga mis aguas.J ..... No siga mis aguas.K ..... Señal del rompehielos para que escuchen radio.L ..... Pare inmediatamente su buque.N ..... Pare sus máquinas.P ..... Disminuya velocidad.Q ..... Acorte distancia entre buques.Y ..... Listo para recoger o largar remolque.4 ..... Pare estoy rodeado de hielos.5 ..... Atención.

Mantienen su significado las señales de una letra: E, I, S, M.

Simuladores de maniobra 369369

17 Simuladores de maniobra17 Simuladores de maniobra

17.1 Justificación de los mismos17.1 Justificación de los mismos

La propia definición de los simuladores puede conducir a su justificación, entendiéndoloscomo el conjunto de equipos (hardware), o el equipo que reune un número de ellos, quedistintas tecnologías aportan para presentar ficticiamente, sitúaciones que se aproximanlo más posible a la realidad del comportamiento de los buques, de forma que los alumnospuedan ejercitarse en la resolución de problemas y sitúaciones que les presenta el programa(software) seleccionado. Sus objetivos son, por tanto, la formación, el adriestramiento yla investigación. Su ventaja principal es que el ejercicio se desarrolla sin el agobio y elestrés que el riesgo de la realidad pudiera ejercer sobre él, y además, el usuarío puedecorreguir "in situ", las respuestas equivocadas o mal interpretadas en un feed-backcontinuo (interactividad).

La simulación de maniobra presenta complejos problemas dada la propia diversidad derespuestas que un buque muestra respecto a otro, relacionadas con las varibales queintervienen y condicionan toda maniobra, como son el calado, peso muerto, las distanciasal entorno, agua disponible bajo quilla, estado atmosférico y de la mar, rumbo y velocidad,etc. Un simulador de buque que pueda disponer de máquina atrás es totalmente diferentea otro con movimiento avante.

Por otro lado, no es posible aplicar la tecnología ya desarrollada en programas desimuladores aéreos, salvo las básicas de control de tráfico, sistemas de navegación oesquemas de conducta, sin olvidar que puede resultar imposible, ya que un avión no vahacia atrás o fondea en un fluido.

Sin embargo, no todo el beneficio que puede obtenerse de un simulador está orientado ala propia manipulación de mandos y obtención respuestas a sitúaciones, sino a la detecciónde comportamientos de los profesionales que conllevan una componente de riesgo por larelación directa con el factor humano, de desigual e imprevisible respuesta, lo que permitereconducir las conductas y eliminar las inadecuadas.


17.2 Factor humano aplicado a los simuladores17.2 Factor humano aplicado a los simuladores

Los alumnos que utilizan por primera vez un simulador de maniobras tienen respuestasdistintas a las distintas sitúaciones creadas por sus instructores, todas ellas relacionadasestrechamente con el factor humano, unas procedentes de sus conocimientos sobre lapropia maniobra y otros por hábitos y rutinas adquiridos en sus vivencias profesionales, delas que no siempre puede decirse que hayan sido las más adecuadas o las mejores.

a) Una buena parte no solicitan suficiente información sobre las variables que se estánincluyendo en la simulación, no comprueban las características de las luces que ven conlas cartas y libros de faros, no obtienen partes metereológicos, no consideran lascaracterísticas de buque en maniobra, ni el asiento dinámico que comporta al navegar enaguas someras, no tienen un plan de comprobación de las demoras o no las obtienen porel clásico ploteo radar.

b) Otros, no esperan recibir de los responsables,detalle de rumbos, distancias y velocidadpara cada guardia o ejercicio, no disponen de criteríos para los límites aceptables endesviaciones de rumbo, ni tampoco tienen idea de la derrota posteríor, ni como reconocerlas desviaciones de derrota y que deben hacer si sobrepasan el marco de la normalidad, sinconocer suficientemente los deberes de cada participante ni el procedimiento en lascomunicaciones internas.

c) Como consecuencia de los dos subapartados anteríores, se provocan fallos apreciativosen la velocidad, errores en la comprobación previsible de altura de marea, no compruebala posición de los buques, muestra confusión en la identificación de las boyas, no empleaun método de información claro a sus responsables que elimine ambigüedades ante riesgosde abordaje, tiene dificultades en determinar la posición del buque y por tanto de conocerel espacio disponible para la maniobra, tiene dificultades en evaluar y discernir entre datoscontradictoríos de dos informaciones de navegación sin comprobar la validez de ambos.

En función de los anteríores y otros criteríos de evaluación, las industrias de la electrónicay de la computerización crearon, desde 1965, modelos de simulación para cubrir lasnecesidades más extremas, cubriendo las lagunas que la tecnología y la construcción navalvuelcan con profusión, desarrollándose una epoca de simulación, que ha representado unaexcelente aportación para un sector o actividad, la marítima, que ha cambiado rápida ysustancialmente de sus históricos planteamientos, sin menoscabo de un sinfin departicularidades que le son innatas al marino civil, sea cual sea el grado de tecnicismos queutilice, que en su conjunto hace de esta profesión un mundo bien diferenciado del quepueda desarrollarse en cualquier otra parte, que en palabras de Gumersindo Azcárate,político español, decía: "el surco que el buque de guerra abre en la mar, para los ojos delcuerpo, en cuanto pasa se borra y cierra, mas para los ojos del espíritu, es un camino que


queda abierto a los buques mercantes que detrás vienen, y el surco que abren es el caminopor donde pasa la civilización y la cultura de unos pueblos a otros".

17.3 Evolución de los simuladores17.3 Evolución de los simuladores

a) Presentación a escala de sitúaciones de maniobra, usando modelos en dársenas o lagos.El mayor problema es que los conocimientos no son transcritos en tiempo real, salvocuando se analizan los datos gráficos.

El primer simulador de maniobra con plena y propia identificación en este campo loconstituyó el Centro de Formación y de Investigación Marítima de Port Revel , instalado(58)

en un lago artifical cerca de Grenoble (Francia), remodelándolo para reproducir lascondiciones de navegación real.

Para obtener una correcta reproducción de los efectos debidos a las olas, corrientes yviento, así como las fuerzas creadas por hélices y timones, se adoptó la escala de 1:25para todas las dimensiones lineales. En dicha escala, la zona navegable representaba unárea de 3x2 millas náuticas.

Se instalaron diferentes tipos de amarra, muelles abiertos y cerrados, islas artificiales,campo de boyas y monoboyas. Se diseñaron diferentes derrotas de boyas y canales, tantopara aguas profundas y someras, a diferentes anchos y largos de canal. Se le dotó de ungenerador de olas capaz de producirlas a varíos períodos a alturas, limitadas al máximoteórico de 6 m, aportadas por olas de 24 cm en la escala real. Se añadió un generador decorriente. El conjunto se equipó con enfilaciones en tierra y una torre de observación.Todas esas condiciones permitían, no solo la especialización de los profesionales, sino elestudio de futuras condiciones de navegabilidad en puertos y zonas de futura realización.

El Centro de Port Revel también ha sido usado para el ajuste de las derrotas de los modelosmatemáticos o para reproducir el comportamiento de maniobrabilidad en la realidad,disponiendo de sistemas de ploteo de las derotas reales de los modelos en el lago.

El sistema de medición y procesamiento está a cargo de un teodolito de alta precisión conresolución de 1,25 milésimas de grado, colocado a una altura sobre el nivel de las aguasde 17 m que, mediante un haz de rayos infra-rojos sigue una lámpara colocada en un puntodeterminado en el modelo, con error medio de 10 cm, equivalente a 2,5 m para el prototiporeal.

El buque está equipado con varíos instrumentos de medida cuyas lecturas son transmitidaspor radio, detallando rumbos, velocidad de giro, ángulo de timón utilizado, velocidad por


máquina, acción de las hélices de maniobra, velodidad de deriva y velocidad aparente delviento.

Los resultados obtenidos, proporcionan la derrota seguida por el buque, las órdenesejecutadas y toda la información adicional que se ha recibido, que luego puede ser tratadoen un programa interactivo para pasarlo a cartas de navegación de gran escala.

La actividad formativa en aguas someras permite al alumno sentir, prever y controlar losefectos y fenómenos que se manifiestan sobre el buque y las acciones por medio del timóny el control de la velocidad.

Los modelos a escala del Port Revel lograban los siguientes objetivos: demostraciónpráctica de los principios fundamentales de la maniobra, familiarización con las condicioneslímite del buque y las del ofical maniobrista, maniobras de atraque y desatraque con o sincorriente, maniobras de giro y caída con o sin oleaje/oleaje, navegación en canales, fondeoy maniobra con anclas, sitúaciones de tráfico, etc.

b) Simuladores gobernados totalmente por computadora, con presentación nocturna deayudas a la navegación y completadas con presentaciones diurnas y color.

En este grupo se incluyen los simuladores tipo CAORF (Computer Aided OperationsResearch Facility), ampliamente distribuidos por Europa y Estados Unidos de Norteamérica,en el año 1976, como culminación de los avances en ese diseño de equipos iniciados en1967, cuyas aportaciones finales significaban: proyección a todo color de las imágenesexteríores, poder visualizar el tráfico de 6 buques en el escenarío proyectado, disponer dela posibilidad de maniobrar de noche y de día, disponer de un campo visual de 240E enazimut y 24E en vertical, moverse físicamente en las dimensiones de un puente realequipado con instrumentos reales no simulados, trabajar con radar de hasta 40 ecos a lavez.

Los simuladores computerizados crean una ilusión óptica de que el buque se está moviendoya que sus imágenes son en color y más complejas que las generadas en blanco y negrade una pantalla de ordenador. El aspecto todavía no desarrollado en dicha época era lainclusión de efectos de las interacciones entre buques o con las márgenes y el uso deanclas en maniobra y en emergencias. El simulador empieza como un modelo matemáticoderivado. La mejora e inclusión de la maniobrabilidad es producida por el esfuerzo denumerosos prácticos, quienes a base de horas van perfilando el modelo y modificándolohasta obtener, bajo su experiencia, el más próximo a la respuesta real.

Un programa de maniobrabilidad debe tener una introducción general a las característicasde maniobrabilidad del buque, maniobras básicas en las curvas de maniobrabilidad y lamaniobra de Willianson para demostrar la gobernabilidad, maniobra para ofrecer el socaire


Fig. 17.1 Disposición de un completo simulador de maniobra

a embarcaciones o personas en el agua, maniobras en situación de cruce o abordaje (comobuque obligado o no), con la importancia de la vuelta en redondo, maniobra de embarquede práctico en todo tiempo y mar, maniobras en canales angostos, maniobra de parada yvelocidad mínima para conservar el rumbo, uso de remolcadores en las maniobras,respuesta en fallos en la propulsión, comunicaciones técnicas, fónicas, luces, radio, etc.,todo ello de forma progresiva a los conocimientos adquiridos. Finalmente se han idoincluyendo puestos para detectar el error humano, con errores en la observación y laadición de equipos como el indicador Doppler, ARPA, plotters, sonidos de los motorespropulsores, vibraciones al puente, visualización del balance y escora, presencia de hielos,efecto de deriva por el oleaje, amarra, variaciones de inestabilidad direccional, velocidadeslaterales, control por revoluciones y adición de las masas añadidas, resbalamiento de lahélice y su carga de trabajo, cambios de velocidad por el control de las máquinas y delgobierno y la respuesta del equipo de gobierno electro-hidráulico, y todas aquellas vivenciasque siendo tratadas en la simulación para la formación de los profesionales de la mar,aplicándolas a un mayor número de sitúaciones, tipo de buques y próximas a la respuestareal no simulada (Fig. 17.1).


Fig. 17.2 Secciones principales del simulador

17.4 Análisis general de un prototipo de simulador17.4 Análisis general de un prototipo de simulador

Lo componen 5 secciones principales, sección puente, exposición visual, computadora,monitor y montaje, y grabación (Fig. 17.2).

La sección puente está compuesta por timón, piloto automático, repetidor, radar PPI,control de máquinas, corredera, anemómetro, indicador de timón, indicador velocidad decaída, consola para ploteado de ecos.

La sección visual por pantallas en ángulo limitado a los espacios disponibles, proyecciónincluida la cubierta desde el centro del puente, relacionando tipo de buque y condicióncarga, otro proyección superíor de horizonte, cielo y nubes, relacionando la visión a cadacostado según el giro del buque, efecto olas en la proa.

La computadora, recoge el movimiento de la propia maniobra y la de los otros buques,almacena los datos, tanto en movimientos relativos como verdaderos.


Fig. 17.3 Programa de maniobrabilidad

El montaje y monitores llevado a cabo con consolas que dan la maniobra del buque y elmovimiento de los objetos, de la mar, viento, corriente, mareas y olas, su revisión, elmovimiento de los otros buques, control de las distancias de máxima aproximación ytiempo para ello, datos de tamaño y superficie adecuadas de timón, forma del casco ycaracterísticas de maniobrabilidad de un grupo de buques.

La grabación es efectuada en discos para intervenir las operaciones y movimiento de losbuques, propio y ajenos) y sus maniobras simuladas.

El programa de maniobrabilidad (Fig. 17.3) se basa en la ecuación de movimiento, yaanalizada

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Fig. 17.5 Partes de un simulador para investigación

17.5 Simuladores de maniobra aplicables a la investigación17.5 Simuladores de maniobra aplicables a la investigación

Los simuladores con objetivos de aplicación a la investigación deben integrar 4 partes biendiferencias entre sí, (Fig. 17.5) los cuales son:


El módulo principal lo compone el modelo matemático y la representación visual de lainformación facilitada, y la introducción de sitúaciones de respuesta humanas.

El módulo de características estáticas está representado por la cuantificación y ladeterminación como datos de aquella información referente a las condiciones de entornogeográficas y físicas ambientales que condicionarán la respuesta y aplicación en lossupuestos investigados, entre ellos la consideración del tiro de los remolcadores disponiblessi los hubiera.

El módulo de las características activas o dinámicas representa la introducción de lasvariables de operación que son aportadas mediante órdenes de maniobra o la acción deelementos conocidos, mientras se ven condicionadas por la influencia de parámetros dedifícil cuantificación por cuanto están relacionadas con el factor humano que interviene enla realización de la maniobra u operación.

Un módulo de información procedente de las características de maniobrabilidad y respuestadel buque sobre el que se realiza el análisis, y de la posición geográfica que el buque vaalcanzando a medida que se avanza en la simulación.

La conjunción ordenada y lógica de la información aportada al sistema y la obtenida enrespuesta por el equipo permite obtener distintas opciones para elección, que deben seranalizadas sucesivamente, en base a la modificación de conductas humanas, del buque ode ambos, de tal forma que en consecuencia se pueda realizar una investigación profundasin dejar cabos sueltos que pudieran desdibujar el objetivo perseguido de la optimizaciónde una maniobra, sea cual sea la aplicación con la que pueda estar relacionada.

17.6 Aplicaciones a la investigación17.6 Aplicaciones a la investigación

A. Una aplicación de la simulación fue realizada en la búsqueda de la eficacia de maniobraentre un petrolero VLCC (V=15') y un porta-contenedor CNT (V'=25') (a la vista uno deotro) en una situación de cruce y relacionada con la Regla 17 (a) del RIPA.

La distancia a que maniobra el buque que debe seguir a rumbo es a 4 millas en amboscasos, dentro de los límites teóricos de 2 a 5 millas , lo que definía la maniobra, no solo(58)

según el tipo de buque relacionado, sino también otras variables, principalmente la opinióngeneral de que el buque que debe maniobrar de no hacerlo a 6 millas ya se consideraba quefallaba en tomar la apropiada acción, independientemente del tipo de buque.

La magnitud de la maniobra, sin embargo, aun efectuándola a 4 millas era de 25E para elCNT y de 55E para el VLCC, lo que representaba una mayor maniobra para ese último. Secomprueba que las curvas de evolución óptimas a diferentes velocidades a máxima


velocidad de caída, y con ángulos de 5E y 25E, para el buque CNT obtenía solo un 25%más de la distancia mínima de paso deseada, mientras que para el VLCC solo obtenía el50% de la deseada, lo que demostraba que el VLCC hacía una maniobra mucho máscerrada a la óptima, requeriendo caídas de 75E para alcanzar la distancia de pasoseleccionada.

La distancia de paso resultante es el resultado de las decisiones del oficial de guardia, enfunción del momento en que la inicia y la magnitud de la misma. Se comprobaron enfunción de la magnitud de la maniobra realizada, obteniéndose que el VLCC u otros buquessimilares, cuando debían mantener su rumbo y velocidad (según el RIPA), si llegaba el casode aplicar la Regla 17 A)II, debían maniobrar con su buque a distancias próximas a 6 millas,lo que podía representar conflictos o imposibilidad en muchos casos.

B. Las aplicaciones de un simulador de maniobra permitieron diseñar las modificaciones queeran necesarias para permitir el paso seguro de dos buques al mismo tiempo en el pasoangosto de Gaillard Cut en el Canal de Panamá, que en su inicio tenía un ancho de canalde unos 150 m con varíos recodos que dificultaban la navegación en dicha zona, enespecial para los grandes buques que pudieran coincidir al mismo tiempo con rumbosopuestos.

El procedimiento de estudio consistió en incorporar los datos y características de losbuques que debían considerarse como condicionantes de riesgo, analizados bajo lamaniobra y control de personas expertas en dichos buques, inclusión de los datos del canalen la zona considerada.

Se continuó con la comparación de los datos que aportaba el simulador y los que sedisponían como reales por la experiencia práctica de los prácticos en auqella zona, lo quepermitía hacer revisiones constantes de las necesidades y las desviaciones detectadas.En base a las dos fases anteríores, se establecieron las líneas maestras que debían marcarla filosofía de seguridad aplicable a la zona considerada, con distancias de paso,velocidades, distancias a las márgenes, sondas, interaciones, etc.

Con los criteríos obtenidos anteríormente, se diseñaron las alternativas posibles en eldiseño que debían constituir las modificaciones a realizar en la zona del canal, analizándosela conducta de los buques en cada una de las posibilidades de forma que pudieran reducirseel número de opciones a las más óptimas, menores esfuerzos rectificadores de los perfilesde la costa, lo que conducía a limitar más las posibles soluciones.

Finalmente, la fase de determinación entre un número muy reducido de posibilidades condecisión sobre la mejor.


Las necesidades de los buques, asociadas a los requisitos de menor coste y mayorrentabilidad-eficacia, permiten, a través de los simuladores de maniobra, optmizar losresultados, previéndolos con la antelación necesaria antes de causar costes innecesaríos,que más tarde nunca serían modificados por el coste añadido resultante.

C. Otra aplicación del empleo de la simulación avanzada se ha realizado en numerosasocasiones con el propósito de diseñar nuevas instalaciones portuarias (terminales deproductos específicos) para recibir buques de especial consideración por sus característicasde maniobrabilidad, condicionadas por la configuración de sus superestructuras (LNG, carcarriers, etc.), como lo fue en su día la determinación de los accesos al puerto deEemshaven en Holanda, así como la propia maniobra en la dársena de atraque, y lasmaniobras de emergencia que cabría considerar para la seguridad de las maniobras, puertoe instalaciones.

El estudio de las corrientes y vientos dominantes, sus intensidades y direcciones, lascaracterísticas de los nuevos buques que efectuarían el transporte, y las influencias yefectos que los primeros producirían sobre los segundos, condujo a la modificación delcanal de entrada en los tramos que debían realizarse cambios de rumbo significativos, enlas que, la anchura de canal disponible resultaba insuficiente para las dimensiones dedichos buques.

Se modificó el canal de entrada para que resultaran rumbos de aproximación con menorriesgo en la caída, al considerar las influencias de los agentes externos previamenteanalizados.

Se establecieron dos zonas de fondeo para casos de emergencia, uno en la aproximacióna gran distancia y otro en las proximidades exteríores del puerto para seguridad de losbuques que abandonaran precipitadamente las instalaciones en caso de emergencia,determinándose las condiciones de tiempo límites para efectuar maniobras, y las ayudasa la navegación para aproximación en cualquier condición de visibilidad.

Bibliografía seleccionada 383383

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Anexos 391391

AnexosAnexos

Anexos 393393

AnexoAnexo I. Gráficos para la obtención de los coeficientes de I. Gráficos para la obtención de los coeficientes de viento y corrienteviento y corriente

Anexos 395395

Anexos 397397

Anexos 399399

Anexos 401401

Anexo II. Gráficos para la obtención de los coeficientes de olasAnexo II. Gráficos para la obtención de los coeficientes de olas

Anexos 403403

Anexos 405405

Anexos 407407

AnexoAnexo III. Gráficos para la obtención de los coeficientes para el cálculo dIII. Gráficos para la obtención de los coeficientes para el cálculo deelas interaccioneslas interacciones

Anexos 409409

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