6 Módulo II -c) Dimensionamiento de los espacios de agua.pdf

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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Determinación de las
dimensiones de los
espacios de agua en
puerto
La entrada al puerto. (Bocana)
1.Introducción.
2.Orientación de la entrada al puerto. Longitud de entrada
El canal de acceso. Introducción.
1.Longitud y replanteo del canal de acceso.
2.Orientación del canal de acceso.
3.Ancho del canal de acceso.
4.Profundidad del canal de acceso.
Dársena de maniobra o área de giro (Ciaboga).
1.Introducción.
2.Tamaño del círculo.
Dársena de atraque. (Operaciones o Servicios)
1.Factores que afectan su dimensionamiento
2.Profundidad en la Dársena
3.Longitud de la dársena de atraque.
4.Orientación de la dársena de atraque.
El Fondeadero
Módulo II

OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Definición del buque de proyecto
Un buque de proyecto es un término utilizado en la ingeniería naval y en la
planificación de puertos para referirse al buque que se utiliza para el
diseño y dimensionamiento de las infraestructuras portuarias, tales
como
•los accesos
•Atraques
•Áreas de flotación.
Este buque de proyecto es un modelo de referencia que se utiliza para
evaluar el comportamiento y las necesidades de operación de los buques
que visitan el puerto.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Definición del buque de proyecto
¿Para qué se selecciona un buque proyecto?
El buque de proyecto se selecciona para que represente la
embarcación más grande y compleja que se espera que opere en el
puerto, considerando tanto sus dimensiones físicas como sus
características de maniobrabilidad.
Por lo tanto, el buque de proyecto es un elemento crítico en el
diseño de las instalaciones portuarias y en la toma de decisiones
sobre la capacidad y la viabilidad del puerto para manejar ciertos
tipos de tráfico marítimo.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Parámetros para caracterizar a un buque
proyecto
❑Tipología del buque en relación con el tipo y forma de
presentación de la mercancía o pasajero transportados
(petrolero, gasero, granelero, portacontenedores, ro-ro,
transportador de coches, ferry, crucero, pesquero, … ).
❑Parámetros geométricos (eslora, calado, manga, puntal,
francobordo, dimensiones de los portalones, …).
❑Parámetros relacionados con la capacidad y/o la situación
de carga (Tonelaje de peso muerto, desplazamiento
máximo o a plena carga, tonelaje de registro bruto,
desplazamiento en lastre, capacidad de carga de los
portalones, …).
❑Características de maniobrabilidad y de operatividad
náutica durante las operaciones de atraque y desatraque.
❑Velocidad máxima de servicio en el área de navegación
considerada.
Portalón: abertura en la borda de un barco
donde están las escalas para subir.
4

OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Importancia del buque proyecto
❑El Buque de Proyecto es crucial en el diseño de las
infraestructuras portuarias, ya que permite
garantizar la seguridad en la operación de los
buques.
❑Además, al tener en cuenta diferentes tipos de
barcos y condiciones de carga, se puede optimizar
el diseño y el uso del espacio portuario.
❑En resumen, el Buque de Proyecto es una
herramienta esencial para el dimensionamiento y
diseño de accesos, atraques y áreas de flotación
en un puerto.
5

OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Fases del diseño de un proyecto
Fase de construcción (Etapa de construcción)
Comprende el periodo desde el inicio de la
construcción del Área de Navegación o Flotación
hasta su entrada en servicio.
Durante esta fase, se pueden realizar actividades
que afecten a los espacios de agua disponibles,
como la realización de dragados de mantenimiento.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Fases del diseño de un proyecto
Fase de servicio (Etapa de vida útil)
Comprende el periodo desde la puesta en
servicio completa del Área de Navegación o
Flotación hasta su inutilización, abandono o
cambio de uso.
Durante esta fase, se desarrollarán las actividades
normales de navegación y operación de buques.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Duración máxima de las fases de proyecto que
afectan al dimensionamiento
El Proyectista debe fijar la duración máxima de
cada fase de proyecto que afecta al
dimensionamiento.
Esta duración es importante para valorar los
niveles de riesgo/seguridad que se derivan del
uso de estas áreas.
También se considera la operatividad asociada al
clima marítimo existente y al tráfico previsible en
la fase correspondiente del proyecto.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Elementos que definen un Área de Navegación
y Flotación
¿Qué es un área de navegación o flotación?
Es un espacio delimitado en el agua y en el aire,
utilizado para la navegación de buques, con la
finalidad de garantizar la seguridad de la
navegación y la operación.
9

OBRAS CIVILES PORTUARIAS
¿Qué es la Configuración geométrica?
se refiere a la definición precisa en planta y
alzado de ejes, alineaciones, curvas, cotas, niveles
y cuantos elementos sean necesarios para la
determinación de los espacios de agua y aire
utilizados. Es decir, se deben establecer los
límites de la zona de navegación, mediante la
determinación de las dimensiones, la forma y la
posición exacta de la misma.
Elementos que definen un Área de Navegación
y Flotación
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Elementos que definen un Área de Navegación
y Flotación
¿Qué es el balizamiento?
se refiere a la instalación de señalización en la zona
de navegación para identificarla "in situ". Es
importante que el balizamiento sea preciso,
especialmente si se ha afinado el dimensionamiento
basándose en la precisión de determinadas ayudas a
la navegación.
Esto permitirá a los navegantes identificar con
facilidad el área de navegación y evitar accidentes.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Elementos que definen un Área de Navegación
y Flotación
Condiciones climáticas marítimas y atmosféricas
límites:
Se refiere a las condiciones meteorológicas y
climáticas límites que permitan la utilización de
las áreas de navegación en condiciones normales
de operación.
Estas condiciones pueden variar según el tipo y
las dimensiones de los buques, los remolcadores
disponibles, o cualquier otra condición particular
que se haya definido en cada caso.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Vista de planta de instalaciones portuarias
La configuración marítima en planta
Es esencial para establecer las áreas de navegación y
flotación en los puertos y otras instalaciones
portuarias.
Estos criterios se basan en los factores, acciones y
efectos que influyen en la maniobrabilidad de los
buques en aguas portuarias, y cumplen con las
disposiciones generales establecidas por la OMI.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Vista de planta de instalaciones portuarias
Otras funciones de la configuración marítima en
planta:
Para definir las dimensiones y disposición de las
instalaciones portuarias, incluyendo los muelles,
dársenas, canales de acceso, zonas de maniobras y
áreas de almacenamiento.
Estos requerimientos aseguran una operatividad
eficiente y segura del puerto, al tiempo que se
satisfacen las necesidades de los usuarios y se
minimiza el impacto ambiental.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Determinación de la configuración y dimensiones
en planta de las Áreas de Navegación y Flotación
Factores relacionados con los buques
❑Tamaño, dimensiones y características de
maniobrabilidad de los buques
❑Disponibilidad de remolcadores
❑Superficie necesaria para navegación, maniobras o
permanencia de los buques en el Área
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Determinación de la configuración y dimensiones
en planta de las Áreas de Navegación y Flotación
Factores relacionados con ayudas a la navegación
❑Ayudas a la navegación disponibles
❑Factores que afectan a su exactitud y fiabilidad
❑Líneas o puntos de referencia para emplazar el buque
❑Ejemplo: Puerto que requiere una mayor precisión en las
ayudas a la navegación debido a las condiciones climáticas
adversas en la zona
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Determinación de la configuración y dimensiones
en planta de las Áreas de Navegación y Flotación
Márgenes de seguridad
❑Prevención de contacto del buque con los contornos de las
Áreas de Navegación o Flotación, u otros objetos fijos o
flotantes
❑Ejemplo: Puerto que se encuentra en una zona de fuerte
oleaje y requiere de un mayor margen de seguridad para
evitar accidentes.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Determinación de los Factores para el Diseño
de Áreas de Navegación
Para el diseño de las áreas de navegación se deben tener en
cuenta diversos factores, tales como:
➢Vías de navegación: que incluyen las rutas de navegación,
canales de acceso y canales interiores.
➢Bocanas de puertos: áreas de maniobras necesarias para la
parada del buque.
➢Fondeaderos y antepuertos.
➢Amarraderos y campos de boyas.
➢Dársenas.
➢Muelles.
➢Áreas de emergencia.
➢Instalaciones especiales (astilleros, esclusas...).
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Orientación de la entrada al puerto (Longitud
de entrada)
Anchura mínima de la bocana del puerto
La anchura de la bocana del puerto es crucial para evitar el
encallamiento y posible fractura de un barco entre ambas
márgenes en mareas bajas.
Se recomienda que la anchura nominal de la bocana sea igual
o superior a la eslora total del barco de proyecto en las
condiciones operativas más desfavorables que se admitan.
La bocana puede ser natural o artificial y está limitada por
rompeolas o escolleras debidamente señalizados.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Orientación de la entrada al puerto (Longitud
de entrada)
Orientación de la bocana
Para determinar la orientación de la bocana, es
necesario hacer estudios sobre el oleaje,
viento y transporte litoral.
En general, cuando la bocana está limitada por
dos escolleras, la mejor orientación será la que
considere en la mejor forma los aspectos
mencionados.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Orientación de la entrada al puerto (Longitud
de entrada)
Ancho del canal de acceso
El dimensionamiento de la bocana está ligado al
ancho del canal de acceso, que se obtiene en base al
barco de mayor tamaño que se espera arribe al
puerto.
Se debe agregar el espacio ocupado por las bermas
de protección, que se proyectan a los lados del canal
hasta el límite del pateo de la plantilla del talud de
desplante interior del morro de las obras de
protección.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Orientación de la entrada al puerto (Longitud
de entrada)
Importancia de la anchura de la bocana
La anchura de la bocana es crucial para garantizar la
seguridad en la entrada y salida de los barcos del puerto.
Una bocana demasiado estrecha puede impedir el acceso
de barcos de mayor tamaño y limitar el desarrollo del
puerto.
Por lo tanto, es importante realizar un análisis riguroso
para determinar la anchura adecuada de la bocana y
asegurar el éxito del proyecto portuario.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Orientación de la entrada al puerto (Longitud
de entrada)
Para puertos considerados como de usos múltiples, se tienen las siguientes recomendaciones para el
ancho de la Bocana:
Considerando que:
M: manga del buque de proyecto
E: Eslora máxima del buque proyecto
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dimensionamiento de la zona de parada del
buque
La zona de parada del buque debe tener en cuenta los
siguientes factores:
❑La longitud de la zona de parada debe ser igual o superior
a la longitud del buque, incluyendo la longitud del espacio
que ocupa el bulbo de proa si lo tiene.
❑La anchura de la zona de parada debe ser igual o superior
a la manga del buque, incluyendo el espacio necesario para
maniobrar y corregir la deriva.
❑La profundidad de la zona de parada debe ser adecuada
para garantizar la seguridad del buque y evitar daños en el
fondo del mar.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dimensionamiento de la zona de parada del
buque
Factores que influyen en la distancia de parada de un buque:
❑Velocidad inicial
❑Desplazamiento
❑Estado de carga
❑Forma y condiciones de la carena
❑Profundidad del agua
❑Efectos del viento, mar y corrientes
❑Sistema de propulsión.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dimensionamiento de la zona de parada del
buque
Modelo de zona de parada circular:
26

OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dimensionamiento de la zona de parada del
buque
Modelo de zona de parada en tramo recto:
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Longitud del Canal de Acceso (Lca) en la
entrada a la bocana
Ecuación para calcular la
longitud del canal de
acceso:
Lca = Le + Dp
Le = 2.5 Emax
Donde:
La Distancia de parada (Dp). Como norma general debe ser: Del orden de 5E
Para las áreas de Navegación y flotación en los que la
velocidad del barco al inicio de la maniobra de parada no
excede de 6 m/s (∼ 12 nudos),
La caída del buque se produce en el último tramo de la maniobra cuando la velocidad del
barco es menor a 1.5 m/s a una Le = E del Buque proyecto del punto final de la maniobra.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Longitud del Canal de Acceso (Lca) en la
entrada a la bocana
Donde: La longitud del canal de acceso
está compuesta por:
❑La longitud exterior (Le), que depende
de la pendiente natural del fondo
marino
❑Por la distancia de parada (Dp),
necesaria para la maniobra de frenado
del barco.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Recomendaciones generales para el trazado de
una vía de navegación
Recomendaciones generales de trazado de una vía de navegación:
La vía de navegación debe ser lo más rectilínea posible, evitando trazados
en S.
La vía navegable deberá seguir, si es factible, la dirección de las corrientes
principales.
Las vías de navegación deben evitar las áreas de depósito de sedimentos.
Las vías de navegación de aproximación se orientarán si es factible, de
manera que se eviten los temporales de través.
El trazado de las vías de navegación tratar de evitar que los barcos tengan
que efectuar la aproximación a muelles y atraques transversalmente a
ellos.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Recomendaciones generales para el trazado de
una vía de navegación
Recomendaciones generales de trazado de una vía de navegación:
El paso de secciones estrechas se efectuará en tramos rectos bien balizados de
la vía navegable.
En caso de precisarse curvas, es mejor una sola curva que una secuencia de
pequeñas curvas a cortos intervalos.
El radio de las curvas debe ser como mínimo de 5 esloras (L) del buque de
mayores dimensiones.
Los tramos rectos situados entre curvas deben tener, si es factible, una longitud
de 10 veces la eslora (L) del buque mayor.
La distancia de visibilidad medida en el eje de la vía de navegación debe ser
superior a la distancia de parada del buque de diseño.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Recomendaciones generales para el trazado de
una vía de navegación
Longitud y replanteo del canal de acceso
Los aspectos fundamentales por considerar en su
dimensionamiento son:

❑Alineamiento en planta
❑Longitud del canal
❑Ancho de canal: En tramos rectos, En tramos curvos
❑Profundidad del canal
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Orientación del canal de acceso
Recomendaciones para un diseño óptimo del canal de
acceso:
Deberán ser rectos de preferencia, y en el acceso tenderán
a ser normales a la costa o paralelos a la dirección
predominante de los temporales.
Por ningún motivo se aceptan curvas en "S“
El tramo de transición entre mar abierto y zona protegida
debe ser razonablemente recto.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a una vía
Ecuación propuesta por PIANC:
Donde:
➢B : Ancho del Canal de Acceso
➢Tr: El ancho de la franja de resguardo del
talud. Depende de como es la orilla del Canal;
si es en Talud o abrupta
➢N: Maniobrabilidad o Controlabilidad del
buque. Depende de las condiciones de la tabla
2.2 y de Tipo de buques
➢ni: Sobre ancho de maniobras en el Canal de
Acceso depende de los factores de la tabla 5.9
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a una vía
Tabla 5.9: para el
cálculo de valores de ni
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a una vía
Tabla 5.9: para el
cálculo de valores de ni
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a una vía
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a una vía
Maniobrabilidad y Controlabilidad del buque
(N):
N: n + valores de la tabla
Controlabilidad del Barco (n):
Buena 1.3 B
Media 1.5 B
Mala 1.8 B
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a una vía
Maniobrabilidad y Controlabilidad del buque
(N):
N: n + valores de la tabla
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a doble vía
Ecuación propuesta por PIANC:
Donde:
B : Ancho del Canal de Acceso Doble
Tr: El ancho de la franja de resguardo del talud.
Depende de como es la orilla del Canal; si es en
Talud o abrupta
N: Maniobrabilidad o Controlabilidad del buque.
Depende de las condiciones de la tabla 2.2 y de
Tipo de buques
ni: Sobre ancho de maniobras en el Canal de
Acceso depende de los factores de la tabla 5.9
Lf: espacio libre entre franjas de maniobras o
distancias de cruce a doble vía
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Ancho del canal de acceso a doble vía
Tabla 5.11: para el
cálculo de valores de Lf
Donde:
Vb = Velocidad relativa del buque referida a la velocidad de la corriente de
la vía navegable en la misma dirección de su ruta.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Cálculo de la velocidad del buque
Tabla: para el
cálculo de
valores de Vb
A falta de criterios específicos se recomienda adoptar valores máximos de la
velocidad absoluta de los buques Vb, sin que en ningún caso resulten
números de Froude mayores de 0.70.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Cálculo de la velocidad del buque
Tabla: para el
cálculo de
valores de Vb
A falta de criterios específicos se recomienda adoptar valores máximos de la
velocidad absoluta de los buques Vb, sin que en ningún caso resulten
números de Froude mayores de 0.70.
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Señalamiento para Tramos Curvos
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Señalamiento para Tramos Curvos
El ancho del canal en tramos curvos debe considerar:
Una ampliación ∆B respecto al ancho seleccionado en los tramos rectos
Criterios empíricos más usuales:
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Señalamiento para Tramos Curvos
Criterios empíricos más usuales:
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Señalamiento para Tramos Curvos
Criterios empíricos más usuales:
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Profundidad del Canal de Acceso (Esquema)
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Profundidad del Canal de Acceso (Factores
determinantes)
Ha= De + Dw + Squat + Dg + Ds+ trimado + Resguardo+ Precisión de
sondeo + Depósitos de sedimento + Precisión de dragado
Donde:
Ha: Profundidad Total
De: Calado nominal del Buque; El calado estático o nominal de los buques se determinará para flotación en
agua de mar y corresponderá, para cada tipo de barcos (petroleros, graneleros, etc.), al de mayor calado.
Dw: Movimientos verticales del barco debido al viento, oleaje o mareas. Los valores son ± 1 metro
Squat = di
Dg = 0.0025 Lpp para buques multipropósitos, Carga de General, pesqueros
0.0015 Lpp para Buques petroleros y graneleros
0.0020 Lpp para otros (portacontenedores, refrigerados, cruceros)
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Profundidad del Canal de Acceso (Factores
determinantes)
Ha= De + Dw + Squat + Dg + Ds+ trimado + Resguardo+ Precisión de
sondeo + Depósitos de sedimento + Precisión de dragado
Donde:
Ds: producido por variaciones en la densidad del agua en la que navega (salinidad, temperatura, sólidos en
suspensión, agua dulce). La corrección sólo debe aplicarse cuando el barco pasa de navegación en agua
salada a navegación en agua dulce. Incrementos del calado estático del buque equivalente a 3%De.
Trimado o Trim: movimiento vertical del buque por viento se toma como valor de 30 a 60 centímetros
Resguardo: Protección bajo la quilla del buque se toma como valor 0.5 metros para fondos arenoso o limos
y 1.0 metro para fondo rocoso.
Precisión de Sondeo se toma como valor fijo 10 centímetros.
Depósitos de Sedimentos: Se toma como valor fijo 50 centímetros.
Irregularidades o Precisión de Dragado: Para fondo arenoso o limosos de 30 a 60 centímetros, para fondos
rocosos de 90 a 120 centímetros
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Cálculo de sobrehundimiento del barco “Squat
(di)”
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Cálculo de sobrehundimiento del barco “Squat
(di)”
Donde:
d1: Trimado dinámico o SQUAT
∇: Volumen del desplazamiento del buque (m3) dato del buque proyecto
Lpp : Eslora entre perpendiculares del buque (m) dato del buque proyecto
Fnh : Número de Froude = Vr/√(gh)
Vr = Velocidad relativa del buque con respecto al agua, excluidos efectos locales (m/s)
g = Aceleración de la gravedad (m/s2)
h = Profundidad del agua en reposo, excluidos efectos locales (en metros). Altura pleamar o bajamar.
Ks = Constante; Coeficiente adimensional de corrección para canales sumergidos o convencionales. (para zonas
sin restricciones laterales se tomará Ks= 1.00).
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Cálculo de sobrehundimiento del barco “Squat
(di)”
Donde:
Fnh = Vr / (gh)½
LBP = Lpp : Eslora perpendicular
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Profundidad del canal de acceso
Tabla 5.3: para
profundidad de canal
de acceso basado en el
Squat
??????
??????= coeficiente de bloque
de un buque
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de maniobras o área de giro
(Ciaboga)
Esquema de dársena de maniobras
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Maniobras (área de giro)
Tamaño del círculo de la dársena de maniobras:
Las dársenas para maniobras se pueden clasificar en:
1.Optima
2.Intermedia
3.Pequeña
4.Mínima
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Ciaboga (área de giro)
Tamaño del círculo de la dársena de
ciaboga:
Las dársenas para ciaboga se
pueden clasificar:
1.Sin restricción de espacio
2.Con restricción de espacio
3.Dársena fluvial
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Atraque(Operaciones o servicios)
Comprenden las áreas de agua contiguas a los muelles y
normalmente dependen de la longitud del frente de
atraque.

Existen dos tipos básicos de dársenas de servicio según su
disposición respecto al canal de navegación:
▪Normales al canal
▪Paralelas al canal
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Atraque(Operaciones o servicios)
Dársena de atraque normal al canal
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Atraque(Operaciones o servicios)
Dársena de atraque normal al canal
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Atraque(Operaciones o servicios)
Criterios para estimar la Dársena de atraque normal al canal (a y b)
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Atraque(Operaciones o servicios)
Criterios para estimar la Dársena de atraque normal al canal (c)
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Dársena de Atraque(Operaciones o servicios)
Criterios para estimar la Dársena de atraque normal al canal (d)
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Fondeaderos o antepuertos
Dimensionamiento
del área de fondeo
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Fondeaderos o antepuertos
Para fondeo dentro del
puerto (según
condiciones de la región
estudiada)
Donde:
E: Eslora del buque máximo
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
Fondeaderos o antepuertos
Para fondeo fuera del
puerto
Donde:
E: Eslora del buque máximo
d : diámetro de giro
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OBRAS CIVILES PORTUARIAS
¡¡Gracias totales!!
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