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Automatización de Terminales Portuarias: Evolución Tecnológica

Alberto Camarero

(Universidad Politénica de Madrid) Ramón Cazalla

(Universidad de Cádiz)

Resumen Este trabajo describe el estado del arte de la tecnología en las terminales de contenedores automatizado. La parte principal está dedicada a explicar la comparación entre diferentes tipos de terminales, las nuevas tecnologías establecidas en la entrega, la distribución y el equipo que podría implementarse. Finalizan conceptos generales que deben regir en el diseño. Palabras-clave: Robotización; Terminales de contenedores automatizadas. 1. Introducción El presente proyecto introduce el concepto de automatización de terminales de contenedores portuarios. La automatización es la facultad que poseen algunos procesos físicos para desarrollar las actividades de operación y funcionamiento en forma autónoma, es decir, por cuenta propia. En síntesis, la Automatización Industrial se puede entender como la facultad de autonomía o acción de operar por sí solo que poseen los procesos industriales, y donde las actividades de producción son realizadas a través de acciones autónomas, y la participación de fuerza física humana es mínima y la de inteligencia artificial, máxima. A continuación se procederá a relatar las consideraciones generales sobre la automatización de las terminales portuarias, así como el estado del arte de la misma, las tecnologías y maquinaria actuales y los distintos procesos que actúan en los puertos con mayor desarrollo tecnológicos en la citada materia. Finalmente, concluyendo con las diferentes ventajas y desafíos que supone la automatización. 1.1 Objetivos El objetivo principal de este Trabajo Fin de Máster es informar del estado del arte actual de la tecnología y del desarrollo de los elementos y equipos que entran en juego en una terminal de contenedores automatizados, determinar las características y ventajas que aporta la modernización de las terminales, la descripción de los equipos y sistemas implicados que operan en las distintas fases de la operativa y las actualizaciones que están siendo implantados en la actualidad en las distintas TCA. 1.2 Metodología El modelo de trabajo para la realización del proyecto conlleva la revisión de la bibliografía existente sobre terminales de contenedores automatizadas, equipos automáticos y los progresos de la automatización industrial. A continuación se procederá con el estudio de los distintos sistemas y subsistemas de una terminal de contenedores, la operativa de una terminal de contenedores y el análisis de los equipos implicados. Por último catalogar los distintos equipos en cada una de las

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fases de la operativa y comparar entre ellos la evolución, características y mejora que aportan a la operativa. 1.3 Estado del arte El inicio de las terminales automatizadas de contenedores viene precedido por la necesidad de establecer un menor coste operacional, un mayor control de las mercancías y un aumento de la calidad por parte de las terminales. Como solución a estos problemas, en 1993 se inicia la puesta en marcha de la terminal portuaria de ECT Delta Terminal, operada por Europe Container Terminal (ECT) en el puerto de Rotterdam, Países Bajos. Se puso la primera piedra en lo que se llamaría a partir de ese momento el concepto de terminal automatizada en atención a su máximo grado de automatización hasta la fecha. Estaba equipada con Automated Stacking Cranes (ASCs) para el almacenamiento en patio y Automated Guided Vehicles (AGVs) para el transporte horizontal, por lo que prescindía de operadores en la manipulación de los equipos de almacenamiento e interconexión, respectivamente. Desde que ECT Delta Terminal iniciara su andadura, son muchas las terminales de contenedores que se han sumado a la automatización y han seguido evolucionando los mecanismos, consolidándose esta como una tendencia universal y permanente en el sector. (Véase anexo nº1: Terminales automatizadas) Asimismo, los avances tecnológicos y las herramientas de gestión dedicadas a la automatización, copan buena parte del mercado de equipamiento y de software para terminales de este tipo. En la actualidad, el término terminal automatizada de contenedores se emplea para denominar a las terminales portuarias de contenedores que, como ECT Delta Terminal, han automatizado los movimientos en patio y los de interconexión entre el muelle y patio. Aún cuando los de grúa-buque siguen siendo manuales y los de recepción y entrega terrestre (interacción entre la grúa de patio y los medios de transporte terrestre) están asistidos por controladores remotos. Las tendencias en automatización con carácter general serían la automatización de puertas, automatización de patio, del transporte horizontal y por último de las grúas de muelle. Sin embargo, ésta es solo una de las múltiples posibilidades de automatización. Una solución intermedia que suelen optar las distintas operadoras entre la automatización total y las terminales manuales es, por ejemplo, la automatización parcial o semiautomatización de los movimientos principales. Las terminales automatizadas y semiautomatizadas emplean automatizaciones mayores o totales, que se materializan en equipos automatizados, como las ASC y los AGV anteriormente mencionados y los Automated Lifting Vehicles (ALV) de los que más adelante hablaremos. Sin embargo, el término semiautomatización también puede referirse al manejo de equipos por control asistido o la sistematización de algunas de las funciones de los equipos mediante automatizaciones menores o parciales. Las automatizaciones totales o semiautomatizaciones de equipos son la suma de un conjunto integral e integrado de tecnologías o sistemas que por separado podrían considerarse automatizaciones menores. Es posible automatizar totalmente equipos convencionales mediante la implementación de las automatizaciones menores necesarias mediante un proceso de reequipamiento. Esta es una solución para terminales en servicio que todavía no han amortizado su inversión inicial en equipamiento y que pueden adaptar sus actuales equipos.

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La combinación de diferentes automatizaciones mayores y menores da como resultado terminales portuarias de contenedores con distintos grados de automatización, y como se verá desarrollado a los largo del este trabajo son el presente y el futuro de las terminales de contenedores portuarias. 2. Características y ventajas de una terminal de contenedores automatizada La automatización de una terminal de contenedores portuaria es un proceso que da respuesta a las necesidades estratégicas que una concepción moderna del negocio. Por el alto coste de este tipo de instalación son requeridos una serie de factores tanto físicos como técnicos, que basados en el desarrollo de la actividad portuaria, alcance lo que se considera fundamental en la estrategia de cualquier terminal, la mejora del rendimiento operacional y el incremento de la seguridad. Y desde el punto de vista de la rentabilidad económico-financiera, la automatización de una terminal supone la reducción de los costes variables por contenedor. El puerto debe tener una capacidad de tráfico lo suficientemente amplia para mantener un flujo de contenedores a lo largo del tiempo, siendo la localización geográfica valor fundamental en ese punto, tanto por tener un hinterland potente, como por estar situado en las zonas de influencia de las principales rutas de comercio marítimo. Otra característica física es la de disponer un calado superior a los 16 metros para poder operar a los grandes barcos portacontenedores, así como una longitud mínima de muelle para darles cabida y una amplia capacidad de patio, así como unas buenas conexiones terrestres por carretera y ferrocarril. La mejora del rendimiento operacional es el factor clave para automatizar una terminal portuaria de contenedores. Las terminales automatizadas dan mayor productividad de operativa y permiten operar con ocupaciones de muelle y densidades de patio más elevadas, alcanzando mayores capacidades operativas en las terminales y el mejor aprovechamiento del espacio, elemento escaso en la mayoría de puertos. Esto es posible debido a que la automatización genera operativas más ordenadas y metódicas, con una mayor capacidad para priorizar cambios operacionales, menos sensibles a factores externos, y que hacen un uso más eficiente de los recursos, a la vez que facilitan el control de la operativa, permitiendo la toma de decisiones en tiempo real y minimizando la necesidad de realizar remociones. Como inconveniente puede mencionarse que la planificación y la gestión operativa de las terminales automatizadas se ven afectadas por la pérdida de flexibilidad, siendo los procesos de trabajo de una terminal automatizada diferentes de la terminal convencional. El sistema de manipulación es diferente para permitir esa automatización, por lo que se necesita un sistema operativo de la terminal (TOS) mucho más desarrollado y complejo. La automatización ayuda a optimizar la operativa globalmente, minimizando los recorridos de las máquinas, los desplazamientos en vacío, las remociones, etc., Los equipos y sistemas deben de ser diseñados y estudiados para cada terminal, cumpliendo los requisitos y características buscados.

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Figura 1. Sistema operativo de una terminal automatizada. Fuente: Revista del

sector marítimo ingeniería naval La automatización también contribuye notablemente al incremento de la seguridad y protección de las personas e instalaciones portuarias. Los procesos no solo aumenta la seguridad (safety, en inglés) mediante la reducción de la probabilidad de fallo humano en las operaciones, sino que también, al alejar a las personas del área donde se desarrollan físicamente las operaciones, reduce las opciones de accidente. Las automatizaciones menores favorecen igualmente la disminución del riesgo de accidentes. En convivencia con éstas, existen automatizaciones específicamente diseñadas para mejorar la protección o defensa frente a peligros y actividades criminales (security, en inglés). La automatización ha sido fundamentalmente concebida como una acción encaminada a generar una mejora de la productividad de la terminal y la seguridad operacional de la misma, en lo que a la contribución a la sostenibilidad ambiental tiene una importante repercusión sobre el consumo energético global de la instalación. Automatizar una terminal supone desde el punto de vista de la eficiencia energética una de las mejoras de gestión que se pueden llevar a cabo. En las terminales automatizadas la mayor parte de los equipos utilizan motores eléctricos que son más eficientes energéticamente y reducen el consumo, las emisiones y el ruido. La intervención humana directa en las operaciones se reduce con la automatización de terminales, por lo que en el plano social, las terminales automatizadas generan un impacto que no siempre es percibido como positivo. La inevitable pérdida de empleo que una automatización mayor conlleva provoca conflictos con los estibadores, quienes ven peligrar la estabilidad y las condiciones laborales de sus puestos de trabajo, y puede llegar a desencadenar conflictos laborales. Por razones obvias, la resistencia al cambio mostrada por los sindicatos es mayor en terminales en servicio que en terminales de nuevo desarrollo. Otras veces, cuando se trata de automatizaciones menores, éstas no eliminan ningún puesto de trabajo, sino que simplemente permiten el desarrollo de las funciones de forma más eficiente y segura gracias a la tecnología. 3. Terminales de contenedores portuarias El objetivo esencial de una terminal de contenedores es proporcionar los medios y la organización necesarios para que el intercambio de contenedor entre los modos de transporte terrestre y marítimo, se produzca en las mejores condiciones de rapidez, eficiencia, seguridad y economía. Una terminal de contenedores puede ser entendida como un sistema integrado por varios subsistemas, con conexión física y de información con las redes de transporte terrestres y marítimas. Los subsistemas son:

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Subsistema de carga y descarga: El servicio de manipulación de mercancías que permite el paso del buque al muelle y viceversa. Subsistema de interconexión interna: Este servicio se encarga de traslada la mercancía entre el muelle hasta el lugar de depósito o almacenamiento. También recoge el traslado de la mercancía desde el depósito hasta los puntos de entrega o recepción terrestre. Subsistema de acopio o depósito: Su función es la de depósito temporal de los contenedores, permitiendo acompasar el ritmo y las prestaciones de los distintos medios de transporte. La disposición de este subsistema y su extensión condicionan y dependen del tiempo de estancia, del volumen de tráfico y del equipamiento principal Subsistema de entrega y recepción: garantiza la interconexión interna entre la terminal y los modos de transporte terrestre. Las actividades y servicios que se prestan en el subsistema dependen de la organización y de gestión de cada modo de transporte terrestre. El término terminal automatizada se emplea para denominar a las terminales que tienen el subsistema de acopio o depósito y el subsistema de interconexión interna automatizados, mientras que en las terminales semiautomatizadas solo disponen del subsistema de depósito, siendo la interconexión entre mulle y patio realizada por equipos convencionales, siendo estas las principales características definitorias de los grados de automatización. 4. Equipos de muelle en terminales automatizadas Para comprender los equipos de carga y descarga de contenedores, tenemos que tener en cuenta antes ciertos aspectos a estudiar. El muelle es un punto de singular importancia en la operativa, donde las grúas deben resolver el problema de la carga y descarga del buque para que sea constante y efectivo, y no se produzca ninguna alteración que pueda repercutir negativamente en la terminal como sistema. Con la llegada de los grandes buques, las terminales están buscado el incremento del rendimiento de las grúas de muelle. Los fabricantes han desarrollado un nuevo sistema llamado de ciclo doble (Double trolley quay crane). Las grúas previstas de este sistema disponen de una plataforma con espacio para contenedores que permite que un movimiento completo desde el barco al muelle sea efectuado en dos fases. La primera, entre el punto de enganche en el barco y la plataforma y la segunda entre la plataforma y el muelle. El contenedor es recogido del buque por el primer spreader e izado hasta la pluma, y desde allí es colocado en la plataforma. Allí el segundo spreader lo recoge y lo lleva hasta el suelo, mientras que el primer spreader vuelve a la bodega del barco por otra carga. La plataforma es un punto de almacenamiento y enganche intermedio, y su importancia radica en que el movimiento entre ella y el muelle puede ser automatizado fácilmente. Los esfuerzos para automatizar los movimientos entre el punto de enganche en el barco y la plataforma han tenido siempre mayor dificultad, debido a los movimientos de la grúa y el buque.

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Figura 2 y 3. Izda. Operación de grúa de muelle de doble ciclo. Dcha. Grúa de doble ciclo puerto de Hamburgo Fuente: Izda. Comparing Cycle Times of Advanced Quay

Cranes in Container Terminals. Mai-Ha Phan et al. (2013) Dcha. HHLA container terminal Altenwerder.

Este tipo de grúas es capaz de incrementar su productividad hasta en un 50%. Algunas terminales automatizadas han optado por decantarse por grúas de doble ciclo. También existen terminales con grúas operadas a distancia desde centros de controles remotos. 5. Transporte horizontal en terminales automatizadas La principal misión del transporte horizontal en una terminal de contenedores es servir eficazmente como medio de distribución interior de los contenedores, atendiendo a los requerimientos específicos que le exijan los sistemas de carga, descarga, almacenaje y distribución. Son exigibles la rapidez adecuada, la seguridad (minimización de los accidentes), la fiabilidad mecánica, así como la correspondiente al funcionamiento lógico, es decir, la reducción o eliminación de errores en entregas. Las principales características de estos vehículos son: El software interno del vehículo: que controla el sistema y las distintas variables. El sistema operativo de la terminal (TOS): que es el encargado de crear adaptabilidad, eficiencia, órdenes de ejecución y hacer que el conjunto trabaje como una sola unidad. El sistema de localización y navegación: existiendo varias sistemas distintos y combinaciones entre ellos según el trabajo a realizar. El sistema de comunicación: encargado de la comunicación y operación del vehículo. Los sistemas de transporte horizontal automáticos más utilizados en las terminales son los Automatic Guide Vehicle (AGV), desarrollados a partir de otros vehículos robotizados usados en otras industrias. En 2009 en la terminal de Fishermans Insland Terminal, en Brisbane, Australia, comienza a utilizarse los llamados Automated Lifting Vehicle (ALV) o Automated Shuttle Carrier (AShC) debido a la necesidad de coger, transportar y dejar contenedores. A continuación se desarrollará con más detenimiento las distintas opciones de vehículos automáticos que se pueden encontrar en una terminal automática. 5.1 Automatic Guide Vehicle (AGV) Los vehículos de guiado automático o AGV son vehículos que no precisan de conductor para desarrollar la actividad para la que fueron concebidos, el transporte de mercancía. Este tipo de vehiculo AGV no tiene la capacidad de cargarse así mismo ni de soltarla, solo de transportarla, lo que hace que su rendimiento no sea

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tan óptimo al necesitar una segunda maquinaria para realizar la fase completa de carga, traslado y descarga.

Figura 4. Automated Guide Vehicle (AGV). Fuente: Vehículo de guiado automático

de la empresa TEREX en el puerto de Hamburgo, Alemania. Este tipo de vehículo con el paso de los años ha ido evolucionando para prestar un mejor rendimiento y optimización en el trabajo evolucionando a los AGV lift. Estos son capaces mediante dos plataformas izar la carga unos centímetros y dejarla en unas estanterías para su ordenación en el patio. Esto hace la reducción del tiempo de parada más cortos y una mayor frecuencia de trabajo.

Figura 5. Automated Guide Vehicle lift(AGV) con estantería para contenedores.

Fuente: Vehículo de guiado automático lift de la empresa TEREX en el puerto de Rotterdam, Holanda.

Este sistema de transporte horizontal ha evolucionado durante sus años de experiencia con la tecnología. Los primeros vehículos pasaron de ir propulsados por un motor de combustión interna a un sistema hibrido y a los actuales 100% eléctricos con la capacidad de poder reemplazarse las baterías de forma autónoma. La siguiente evolución de estos vehículos fueron los llamados cassettes que son unos vehículos cuyo sistema de propulsión va soterrado en el pavimento de la terminal y mediante unos condensadores va cargando el vehículo de forma inalámbrica.

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Figura 6 y 7. Izda. Sistema de transferencia de energía inalambrica. Dcha. Cassette

Fuente: Cassette Agv de la compañía TTS GROUP ASA 5.2 Automated Lifting Vehicle (ALV) Con la evolución de la tecnología y los avances en los sistemas de vehículos autónomos guiados, no tardaría en llegar el siguiente salto evolutivo. La necesidad de poder tener una maquinaria que además de ser un vehículo de transporte de la mercancía, pudiera coger y dejar los contenedores por sí misma. En 2009 nació el Automated Lifting Vehicle (ALV) o Automated Shuttle Carrier (AShC), implantado en la terminal de Fisherman Island Terminal, en la localidad de Brisbane, Australia, y operada por Patrick Stevedoring. Este sistema de transporte es una versión automatizada de los Shuttle carrier de las terminales convencionales y semiautomatizadas, ya que permite independizar el recorrido horizontal de los contenedores, con los ciclos de carga/descarga de las grúas pórtico y almacenamiento de patio, siendo además capaces de apilar contenedores a dos alturas. Con estas características, el rendimiento teórico de la terminal aumentaría y el número de vehículos necesario sería menor que con los AGV clásicos.

Figura 8. Automated Shuttle Carrier (AShC) Fuente: AShC de la casa KALMAR

operando el puerto de Fisherman Island Terminal, Brisbane, Australia. 5.3 Comparativa entre AGV – ALV Para la comparativa de los diferentes tipos de sistemas que podemos utilizar en una terminal automatizada nos basaremos en distintos tipos de trabajados y simulaciones aplicadas a la tarea en estudio. Los estudios de simulación han comparado los distintos tipos de vehículos automáticos, como son los AGV de primera generación, los AGV lift, los cassettes y los nuevos Lifting Vehicle. Estos estudios (Yvo Saanen 2008; Yvo Saanen, Jeroen van Meel, and Alexander Verbraeck 2003) describen una terminal con unas grúas

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pórtico con un rendimiento determinado, un número de pilas en el patio y grúas automatizadas en ellos con un rendimiento específico. Con esos parámetros concretos e iguales para las distintas opciones de maquinaria, desarrolla una simulación en la que determina el número de unidades necesarias para cada vehículo según el número de movimientos/hora asignados a cada grúa de muelle.

Figura 9. Productividad del lado mar en un escenario de distintas maquinarias.

Fuente: Yvo Saanen, Jeroen van Meel, and Alexander Verbraeck 2003. The Design and Assessment of Next Generation Automated Container Terminals.

En la figura anterior vemos como los ALV alcanzan unos rendimientos mayores con un número bajo de unidades en comparación con los AGV. Para una operatividad de 35 movimientos por hora de las grúas de muelle, da como resultado 4 unidades de Automated Lifting Vehicle mientras que necesitaríamos un mínimo de 5 para los AGV. Como conclusión de estos estudios podemos decir que las ALV emplean menos tiempo y dan mayor productividad, seguidos por las AGV lift, debido a que las primeras no tienen que esperar coloque el contenedor ya que estas poseen capacidad de carga. En el patio los ALV y AGV lift tienen rendimientos parecidos, mientras que los AGV básicos se quedan por detrás. 6. Equipo de almacenamiento de contenedores en terminales automatizadas La zona de almacenamiento de una terminal de contenedores ocupa la mayor parte de la superficie de la terminal, cuya disposición y extensión están estrechamente relacionadas, no solo con los sistemas de carga y descarga, y entrega y recepción, sino a la elección de los medios de manipulación que en este sistema vayan a trabajar. En las terminales de contenedores automatizadas este sistema esta operado por grúas pórticos, totalmente automatizadas denominadas Automated Stacking Crane (ASC). Dichas grúas son sistemas de manipulación concebida para la carga y descarga del contenedor en un medio de transporte auxiliar y para su apilamiento en el patio, desplazándose sobre raíles y alimentadas eléctricamente. Posee al igual que en el transporte horizontal un software totalmente automatizado y tienen las características. El sistema operativo de la terminal (TOS): igual que en el sistema de transporte horizontal, es el encargado de crear adaptabilidad, eficiencia, órdenes de trabajo y hacer que el conjunto funcione como una sola unidad. El Software interno: es el encargado de manejar el sistema de la grúa y el almacenamiento de la carga

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El sistema de comunicación: encargado de la comunicación y operación del vehículo. EL sistema de localización: localiza el pórtico a lo largo del raíl y predice posibles colisiones y obstáculos a los largo del movimiento. Proseguiremos a desarrollar con más detenimiento las distintas opciones de sistemas de almacenamiento automáticos que se pueden encontrar en una TCA. 6.1 Cantilever (Grúas sobre voladizo) o Rail Mounted Gantry Container Crane (RMG) Son grúas pórtico autopropulsadas sobre raíles que, utilizadas en su mayoría en terminales de mucho tráfico y poco espacio, en puertos secos y terminales de ferrocarril y ferroportuarias. Son ampliamente utilizadas en el área de China y Corea. En este tipo de maquinaria la carga y descarga se realiza por ambos lados, dejando un pasillo lateral para la circulación de vehículos, aunque habitualmente se utilizan para medios de transporte horizontal de equipos manuales.

Figura 10. Rail Mounted Gantry Container Crane. Fuente: Equipo de

almacenamiento de la terminal de Evergreen Marine Corporation puerto de Kaohsiung.

Por lo comentado con anterioridad este equipo suele tener una anchura de pilas de entre 10 y 15 contenedores y una altura entre 4 y 5. La elección de este tipo de maquinaria tiene ventajas e inconvenientes. Se generan pérdidas de espacios bajos los voladizos, al pasar el contenedor entre las patas la estructura debe ser más robusta, por lo que conlleva un elevado peso y una infraestructura con una cimentación reforzada. Por otro lado al poder operar por ambos lados genera libertad de movimiento y flexibilidad. 6.2 Automatic Stacking Crane (ASC) Las grúas apiladoras automáticas aumentan al máximo la capacidad y densidad de apilado. Una terminal con ASC optimiza el rendimiento y el espacio de apilado, el tamaño de la explanada también puede minimizarse, aumentando la eficiencia espacial de su terminal lo máximo posible. Las ASC se utilizan típicamente en terminales de mayor tamaño, donde el rendimiento y la densidad de apilado son importantes indicadores y clave de rendimiento. Son las más comunes en terminales automatizadas, y al no disponer de voladizos, el aprovechamiento del espacio es mayor.

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Figura 11. Automated stacking crane. Fuente: Equipo ASC de Kalmar en el puerto

de Brisbane Australia. La anchura de apilado de esta maquinaria suele comprender entre los 6 y 10 contenedores, con alturas de hasta 5. Lo más habitual en las terminales automatizadas son la instalación de grúas ASC gemelas (twins). Lo frecuente es dos ASC gemelas por pila, cada una sirviendo a cada lado del bloque de contenedores. Las ventajas de este sistema son que las dos grúas circulan por el mismo carril, disminuyendo costes, aprovechamiento de la superficie al no tener caminos de circulación de vehículos entre patas, mientras que los inconvenientes son que en caso de saturación de un lado una misma grúa tendría que atender a los dos lados del bloque, o una avería de una, podría colapsar una zona del bloque.

Figura 12-. Automated stacking crane gemelas. Fuente: Equipo ASC gemelas de la

terminal de TTI Algeciras. La siguiente evolución de este tipo de maquinaria son una derivación de las anteriores, son las grúas gemelas pasantes o Automatic Stacking crane cross-over. Estas grúas permiten mayor flexibilidad a la hora de operar al poder trabajar ambas en cada cabeza de bloque. Al incorporar la nombrada flexibilidad, tienen como desventaja que necesitan una infraestructura específica al necesitar dos líneas de carriles, y transmitir más peso a la cimentación. Hay una menor densidad de patio respecto a las gemelas no pasantes, y por último, requieren un software más detallado y complejo de operar, al existir una posible colisión entre el spreader de la ASC mayor con el pórtico de la menor en un cruce.

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Figura 13. Secciones de una ASC pasante. Fuente: Comparison of three automated

stacking alternatives by means of simulations. Saanen and Valkengoed. (2005) Las conclusiones obtenidas son que la grúa pasante sería la más flexible y adecuada, si el trabajo es mayor en el lado mar que en el lado tierra, debido a que ambas son capaces de operar en ambas cabezas de bloque, muy seguidas por las gemelas no pasantes. Las gemelas no pasantes son las más adecuadas si ambos lados están compensados en el número de movimientos, si un lado del bloque tiene más productividad, ese lado puede llegar a colapsarse. El espacio y la densidad de patio se ve afectado en la utilización de ASC pasantes, 8 bloques de ASC gemelas no pasantes equivalen a 7 bloques de pasantes. Una única ASC por bloque tiene una productividad muy baja. Por último añadir una tabla comparativa de los distintos sistemas de grúas ASC, en el cual nos da en un sencillo recuadro unas conclusiones de rápido entendimiento.

Tabla 1.

Conclusiones sobre operativa de las ASC. Fuente: Comparison of three automated stacking

alternatives by means of simulations. Saanen and Valkengoed. (2005)

7. Disposiciones de patio Detrás del muelle hay una extensa área de almacenaje, el patio de contenedores (container yard). Éste ocupa alrededor del 60-70% del espacio total de la terminal, y es usado principalmente para apilar contenedores que esperan su traslado. Mayoritariamente se pueden distinguir dos tipos de alineaciones de contenedores en el área de almacenaje: Distribución vertical o perpendicular al mulle y la distribución horizontal o paralela al muelle. Antes de continuar, hay que tener en cuenta que no todos los contenedores pueden ser almacenados en el sistema automatizado de almacenaje. Estos son los que presentan algún desperfecto en las zonas de anclaje, contienen materiales peligrosos o son contenedores fuera de norma. En tal caso en las TCA existen zonas anexas al patio automático donde se almacenan dichos contenedores, siendo éstos operados normalmente por maquinaria manual, como carretillas o reach stackers. Por último, mencionar que algunas terminales no les interesan dejar los

Única ASC ASC pasante ASC no pasante

Capacidad -- + ++

Flexibilidad -- ++ +

Complejidad 0 ++ +

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contenedores vacíos dentro del sistema automatizado, en estos casos se procede de la misma forma anteriormente descrita, ahorrándose así movimientos innecesarios en el sistema automatizado. A continuación se explica ambas disposiciones y diferencias en las terminales automáticas de contenedores. 7.1 Distribución vertical o perpendicular al muelle La disposición vertical es la elegida si el porcentaje de importación/exportación supera el porcentaje del de transbordo. Esta elección de patio es la más común en las distintas terminales automáticas y semiautomáticas. Los bloques de contenedores se alinean perpendicularmente a la línea de muelle. En las cabezas de los bloques hay dispuestas zonas de descarga/carga de contenedores (zonas buffer) donde los vehículos esperan depositar la mercancía o recibirla de las distintas ASC.

Figura 14. Disposición vertical o perpendicular. Fuente: Developing a Tool for Designing a

Container Terminal Yard.

7.2 Distribución horizontal o paralela al muelle La disposición horizontal es la elegida si se tiene un porcentaje de contenedores de transbordo muy superior al porcentaje de contenedores con origen o destino en la terminal, ya que al ubicar los bloques en paralelo al muelle se está permitiendo una mayor versatilidad a la hora de escoger bloque y lado de carga o descarga, ya que los dos lados de las cabezas de los bloques son accesibles desde el muelle. También la disposición horizontal permite desarrollar la longitud de los bloques según las características de la terminal, sin estar limitados por la anchura. Esta es la distribución típica en las terminales convencionales que utilizan grúas sobre ruedas en el patio.

Figura 15. Disposición horizontal o paralela. Fuente: Developing a Tool for Designing a

Container Terminal Yard.

7.3 Ventajas e inconvenientes de las distintas distribuciones

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Para las conclusiones de las diferentes opciones de patio, nos basaremos en el estudio de los diferentes diseños de disposiciones de pilas óptimas (Roy, Debjit et al. 2014), el diseño de patio de contenedores automatizados (Cederqvist, Hans 2012) y herramientas para el diseño de una terminal de contenedores (Vellinga, Tiedo et al.) para disponer de las principales ventajas e inconvenientes de cada sistema según las distintas operaciones y el diseño del mismo. En el diseño vertical encontramos que es un planteamiento testado en varias terminales automatizadas y semiautomatizadas. Las aéreas de mar y tierra están claramente separadas, y para terminales de importación y exportación son las más adecuadas, ya que la entrega en el lado tierra está claramente delimitada y la interacción entre vehículos autónomos y vehículos del exterior de la terminal están separados. El movimiento del lado mar es muy fluido y el recorrido a realizar por los AGV o ALV son menores, aumentando la productividad. Por el contrario sus inconvenientes son que encontramos una menor densidad de patio al incluir amplias zonas de circulación de vehículos y maniobrabilidad de estos en el lado mar. Es un sistema menos flexible y las ampliaciones y cambios son difíciles de llevas a cabo. Por último mencionar que si el muelle es muy largo, pueden existir grandes distancias entre la zona de almacenamiento y el lugar de atraque del buque y que la longitud de las pilas estará determinada por la anchura disponible de la terminal. En el lado horizontal tenemos como ventajas que puede existir tráfico de carga/ descarga en ambas cabezas de bloques, aumentado la flexibilidad. El tráfico se encuentra por todo el patio de la terminal, aumentado la efectividad y disminuyendo posible problemas de congestión teniendo un diseño fluido. Al contrario que en el diseño vertical, éste es un sistema más adaptable a las ampliaciones de muelle y las longitudes de las pilas son más flexibles en futuros cambios. Como principal inconveniente el diseño paralelo al muelle tiene que, al existir tráfico por toda la terminal, el diseño del tráfico debe de realizarse meticulosamente y el software dedicado al sistema de circulación debe ser el principal objeto de la automatización, al poder convivir en una zona trafico automático con vehículos del exterior. 8. Sistema de entrega y recepción El subsistema de recepción y entrega es el encargado de resolver el paso que existe entre el exterior y el interior de la terminal, es decir, lleva a cabo la transferencia del contenedor entre los medios de transporte externos y la propia terminal. Este subsistema posee integración de forma directa con el subsistema de interconexión, e indirectamente con los subsistemas de almacenamiento y el de carga y descarga en muelle. Podemos dividir el subsistema de recepción y entrega en dos procesos distintos: en primer lugar, tendríamos la operación de acceso propia a la terminal, y en segundo lugar, la actividad en la que se produce la recepción y entrega del contenedor a la maquinaria existente en la terminal. En la fase de acceso y salida de la terminal viene condicionado por distintos elementos, siendo algunos de ellos el horario, el número de puertas y carriles, la existencia o no de estacionamientos previos y por los distintos grados en avances tecnológicos que estén implementados en la terminal para poder procesar el gran volumen de información que se genera. En los últimos años han ido apareciendo sistemas de puertas automáticas en las terminales y accesos a los puertos, estos sistemas combinan herramientas y procedimientos como pueden ser la detección de vehículos, sistemas que permiten identificar contenedores, capturas de imágenes,

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etc. reduciendo de esta forma la participación humana. Toda esta innovación tecnológica va encaminada a la automatización de la puerta terrestre de la terminal con el propósito principal de mejorar el rendimiento operacional y el aumento de la protección y la seguridad tanto de la mercancía como de las instalaciones.

Figura 16. Sistema de puertas automatizadas del puerto de Liverpool. Fuente: World Maritime

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La fase de recepción y entrega es la que tiene lugar desde que el camión cruza la puerta de entrada de la terminal hasta que es cargado/descargado y se encuentra listo para abandonar el recinto. Una vez se llevan a cabo todas las operaciones de identificación previas, se le asigna al conductor del camión el lugar al que ha de dirigirse dentro de la terminal para que le sea retirado el contenedor, o el lugar en el que ha de esperar para cargar uno. El movimiento que ha de describir el vehículo viene en gran medida condicionado por el tipo de almacenamiento que caracterice la terminal, y por tanto, el equipamiento del que esté compuesta. En el caso que se trate de una terminal cuya forma de almacenamiento sea mediante RTG o RMG, los camiones tras acceder a la terminal, circularán por su interior por los carriles habilitados para ello hasta disponerse en una zona próxima a la pila de contenedores en el que se encuentra el que les va a ser cargado. Volviendo de la misma forma por dichos carriles a la salida de la terminal. En el caso de almacenamiento mediante Straddle Carriers, el camión se situará en una zona habilitada para el estacionamiento desde donde los SC les retirarán o cargarán el contenedor 9. Conclusiones Las terminales automatizadas están prosperando debido a la necesidad por parte de las operadoras de actuar con un menor coste de manipulación y un mayor control y calidad en la operativa. Estos objetivos son salvados con la implantación de maquinaria especializada y reduciendo el personal en la operativa, siendo estos los grandes desafíos en materia de planificación y gestión empresarial y operacional. Los distintos avances a lo largo de los años en la automatización de terminales portuarias de contenedores han desarrollado y evolucionado nuevos equipos favoreciendo el aumento de la productividad y de la eficiencia, incrementando la seguridad y disminuyendo los costes, estando cada vez más presente la automatización total o parcial en el desarrollo de nuevas terminales de contenedores portuarias. Por último añadir que la automatización industrial en las terminales de contenedores son el presente y el futuro de esta industria a nivel mundial.

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University of Technology and Port Authority Rotterdam.

Anexo nº1 Instalaciones de terminales automatizadas en el mundo Instalación Localización País Operador Año apertura

Delta terminal Rotterdam Holanda Europe Container Terminals (ECT)

1993

Psis Panjang Terminal (PPT)

Singapur Singapur PSA International 1997

London Thamesport Isle of Grain, Kent

Reino Unido Hutchinson Ports UK (HPUK)

2000

Container Terminal Altenwerder (CTA)

Hamburgo Alemania HHLA 2002

Ohia Terminal

Tokio Japón Wan Hai 2003

Evergreen Marine Terminal

Kaohsiung Taiwán Evergreen Marine Corporation

2005

Antwerp Gateway

Antwerp Bélgica DP World 2007

Korea Express Busan Container Terminal (KBCT)

Busan Corea del Sur Pusan East Container Terminal Co Ltd (PECT)

2007

APM Terminals Virgina Portsmouth, Virginia

USA Virginia International Terminals (VIT)

2007

Euromax Terminal Rotterdam Holanda Europe Container Terminals (ECT)

2008

Tobishima Terminal Berth

Nagoya Japón Tobishima Container Berth Company (TCB)

2008

Fishermans Insland Terminal

Brisbane Australia Patrick Stevedoring 2009

Pusan Newport Busan Corea del Sur Pusan Newport Co LTD (DP World)

2009

Hanjin New Port (Busan New Port Phase 2-1)

Busan Corea del Sur Hanjin Newport Co Ltd (HJNC)

2009

Taipei Port Container Termnal (TPCT)

Taipei Taiwán

Taipei Port Container Terminal Corp (Vergreen, Yang Ming, Wan Hai)

2010

Container Terminal Burchardkai (CTB)

Hamburgo

Alemania HHLA 2010

TTI Algeciras Algeciras España Total Terminal International Algeciras (Hanjin)

2010

Hyundai Pusan New-Port Terminal (HPNT)

Kaohsiung Taiwán Kao Ming Container Terminal Corp (Yang Ming)

2010

Instalación Localización País Operador Año apertura

Pusan Newport Phase 2-3

Busan Corea del Sur Pusan Newport Co Ltd (DP World)

2012

Bestcat Barcelona España Hutchinson Port Holdings

2012

Khalifa Container Terminal

Abu Dhabi Abu Dhabi AD Terminals )Abu Dhabi Port COmpany

2012

18

Anexo nº2 Índice de acrónimos

Acrónimo Definición Traducción

AGV Automated Guided Vehicle Vehículo guiado automáticamente

ALV Automated Lifting Vehicle

ASC Automated Stacking Crane Grúa de patio automática

AShC Automated Shuttle Carriers

RMG Rail Mounted Gantry Grúa de patio sobre raíles

TCA Terminal de contenedores automatizada

TOS Terminal Operating System Sistema operativo de la terminal

Sydney International Container Terminals

Sidney Australia Hutchinson Port Holdings

2012

Brisbane Container Terminal

Brisbane Australia Hutchinson Port Holdings

2012/2014

London Gateway Londres Reino Unido DP World 2013

TraPac Los Ángeles USA TraPac Inc 2013

Global Terminal New Jersey USA Global Container Terminals

2013

APM Terminals Maasvlakte II

Rotterdam Holanda APM Terminals 2014

Rotterdam World Gateway

Rotterdam Holanda DP World/ New World Aliance/ CM CGM

2014

Long Beach Container Terminal

Long Beach USA Long Beach Container Terminal Inc

2014

Vado Ligure Valdo Italia APM Terminals 2016

Kaohsiung Intercontinental Termnal (KIT)

Kaohsiung Taiwán KMCT – Kao Ming Container Terminal Corp (Evergreen)

En desarrollo

DP World Brisbane Brisbane Australia DP World En desarrollo