grandes retos de la teorÍa del buque. buques … · 2015-08-31 · buques del mismo tipo. una...

1. CONSIDERACIONES INICIALES.-

A primera vista, los buques semi-sumergibles para el transporte decargas pesadas (mercantes poliva-lentes que pertenecen al grupofloat-on/float-off), son muy singularespor parecer que les faltan loscostados, pero este diseño especial deingeniería punta los convierte enideales para cumplir sus funciones.En su condición de carga, ofrecen unaimagen espectacular e increíble portratarse de buques especializados enel transporte de objetos pesados deproporciones colosales, artefactosraros o que no son desmontables, es-tructuras que superan los límites dealtura habituales, etc. Se trata pues,de buques muy mediáticos por serlotambién sus cargas, cuyo rango variadesde los pequeños yates de 10toneladas hasta las gigantescas yultrapesadas plataformas de per-foración-producción de hasta 73.000toneladas, pasando por estructurasde todo tipo y formas, módulos,barcos, gabarras, artefactos, etc., endefinitiva, todo lo que otros buquesno pueden transportar.

Su obra muerta suele estar dispuestade tal forma que en función de su clasepresentan la siguiente distribución: elpuente y habilitación a proa, torretasde reserva de flotabilidad en popasobre la cubierta de carga que está lo-calizada mucho más baja de lo habitualpor lo que su francobordo suele ser re-ducido. Cuentan con una importantecapacidad de lastre por tener laincreíble propiedad de sumergir par-cialmente y de forma controlada sucubierta de carga bajo la superficie dela mar mediante la inundación es-tratégica y programada de sus tanquesde lastre, dejando a la vista únicamenteparte del castillo de proa y de las torre-tas de flotabilidad22. Esta característicaespecial permite poder situar libre-

mente sobre su amplia cubiertasumergida cualquier tipo de cargaflotante, y una vez posicionada conremolcadores y buzos, deslastrarsecuencialmente para elevarla deforma segura cuando emerja de nuevo.

Las maniobras de carga, descarga,lastrado, posicionamiento y deslastradoson muy lentas, complicadas y peliagu-das, deben llevarse a cabo con muchaprecisión y sin dañar la carga ni elbuque. Un punto muy vulnerable se al-canza cuando la carga está posicionadaflotando libremente (sin entraren contacto) sobre la cubierta sumergi-da, debido a que lo único que les uneson cuatro estachas cruzadas de seguri-dad, si por cualquier circunstanciacolisionaran ambos, pueden originarsetales daños que lleven a la zozobrar albuque transporte por estar en lasituación más comprometida, estoya ha pasado antes. Para poder garan-tizar la operatividad y seguridad deestos buques, las operaciones debenejecutarse en aguas de profundidad su-

ficiente y durante todo el proceso elbarco debe permanecer firme y estable.

El método de carga float-overaplicable en buques flo-flo, es unproceso casi idéntico al realizado enlos diques flotantes, ambos casos impli-can tener que posicionar al objeto avarar sobre la cama de bloques, y a con-tinuación aplicar una secuencia dedeslastre del agua que se ha utilizadopara la inmersión, el calado del diquey la distancia entre el objeto flotante yla cama de bloques donde se apoyarávan disminuyendo de forma progresivahasta que entren en contacto y el objetoelevado quede apoyado. Pero a pesarde tratarse de procedimientos similares,el método de carga float-over resulta sermucho más complicado porque eltransporte puede ser de un simple ob-jeto, múltiples objetos del mismo tipo omúltiples objetos dedicados a diferentesoperaciones, puede darse la circunstan-cia de tener que elevar el objeto enaguas abiertas o incluso en alta mar, yuna vez elevado debe quedar bien ase-

44 PRÁCTICOS DE PUERTOPRÁCTICOS DE PUERTO

GRANDES RETOS DE LA TEORÍA DEL BUQUE.BUQUES SEMISUMERGIBLES PARA EL

TRANSPORTE MARÍTIMO DE CARGAS PESADASCAPT. SEBASTIÁN ROJO GARCÍA

PRÁCTICO DE GARRUCHA-CARBONERAS

Fig. 1 - “Black Marlin”, desplazamiento 57.021 Tns, eslora y manga de 218 por 42 metros. Fuente: Fleetmon.com

1.- En general, se llaman submarinos a los buques que tienen un coeficiente de flotabilidad reducido (del 5 al 20%) y forma fusiforme o de huso, másadecuada para la navegación en inmersión que en superficie. En cambio, se entiende por semisumergibles aquellos que tienen un coeficiente deflotabilidad más elevado y cuyas formas son más apropiadas para la navegación en superficie que en inmersión.

2.- Su función varía según el tipo de buque que se considere, en los primeros buques eran fijas y contenían las chimeneas y la ventilación de la máquina,otros buques permiten su movimiento independientemente sobre carriles temporales hasta el castillo, y algunos ofrecen un sistema mixto, es decir, lade estribor alberga la chimenea y la ventilación y la de babor es independiente y puede desplazarse (Fig. 24).

PRÁCTICOS DE PUERTO PRÁCTICOS DE PUERTO 55

gurado a la cubierta de carga mediantela utilización de elementos de fijaciónadecuados a las formas del objeto paraanular todos sus movimientos, tambiénsu interior debe quedar seguro duranteel viaje. Destacamos que el contrato defletamento de un buque semisumergi-ble difiere notablemente del realizadopara un dique flotante.

Concluimos estas consideraciones ini-ciales afirmando que por lo visto hastaahora, la teoría en que se basan estosbarcos es muy sencilla, se trata pues dehundir lo suficiente y de forma contro-lada parte de la obra muerta del buquepara sacar o meter la carga flotante oalcanzar el nivel de un muelle paradesplazarla sobre él, pero como nospodemos imaginar mover algo tangrande no resulta nada fácil (Fig. 2).

2. CLASIFICACIÓN GENERAL.-

1) Open deck vessel.- Son buques conpuente, habilitación y máquina aproa, cubierta de carga amplia sinobstrucciones y torretas de flotabilidaddesmontables. Las diferentes modali-dades de carga que ofrecen son:inmersión parcial de la cubierta paraelevar objetos flotantes float on-float off(torretas de flotabilidad instaladas);amarrado a muelle regulando su caladohasta dejar su cubierta nivelada conéste y embarcar carga rodada rollon-roll off, o bien utilizando raíles paradeslizar la carga desde el muelle skidon-skid off, en ambos casos las torretassuelen estar desplazadas (Fig.3).

2) Dock-vessel.- Tienen forma de diqueflotante por contar con una seccióntransversal con forma aproximada de“U”, presentando una cubierta de cargabaja con grandes costados verticalesdonde se instalan dos o tres grúas quepueden trabajar en tándem (para au-mentar su capacidad de izada), elpuente y la habilitación están a proa ya popa tienen una compuerta-rampa;se subdivide en:

a. Combidock.- Buque con puente yhabilitación en proa y compuerta-rampa abatible/desmontable enpopa, cuenta con cubiertas móvilesque le permiten crear espacios es-tancos para carga seca alsumergirse parcialmente estandopreparados para combinar lassiguientes modalidades: roll on-rolloff, float on-float off, lift on-lift off, yroll to tweendeck.

b. Rolldock’s vessel.- Son buquesrápidos (18 nudos), de calado deverano reducido (5,6 mts.), con unarevolucionaria rampa/cubierta,bodegas abiertas y preparadospara combinar tres modalidadesde carga: roll on-roll off, float on-float off, lift on-lift off (Fig. 4).

c. Yacht transport.- Se trata de buquesflo-flo equipados con costados verti-cales protegidos y cubierta de cargapreparada especialmente para eltransporte de yates de todo tipo. Lacarga se realiza por su popa cuandoel buque está sumergido parcial-mente. Sus dimensiones máximasestán adecuadas para el paso por lasesclusas del Canal de Panamá (Fig.7).

3) Converted tanker.- Las conver-siones de petroleros panamaxy suezmax en buques flo-flo,cuentan con el hándicap de sermás económicas que las nuevasconstrucciones. La conversión consisteen construir una cubierta de cargareforzada sobre 8 metros por debajo

Fig. 2 – Proceso de lastrado, inmersión controlada, carga y deslastre de unbuque semisumergible.- Fuente: Great Lakes Dredge & Dock Company

Fig. 4 – “Rolldock Sun” de 140x24 mts y un GT de 12.802.- Fuente: heavyliftvessel.com

Fig. 3 - Open deck vessel “Xiang Rui Kou” cargado con el “Deep Energy”.- Fuente: Sture Thorgaard

de la cubierta primitiva, conservandoa popa la habilitación, el puente y lamáquina y a proa el castillo,reduciendo su eslora entre 40 y 50metros, siendo necesarias algunasmodificaciones y refuerzos en el cascoasí como la instalación de un nuevo sis-tema de lastre (tanques, líneas ybombas) apropiado a sus nuevascondiciones (Fig.8).

3. RESUMEN HISTÓRICO.-

Antes de la década de los sesenta,todos los artefactos flotantes de dimen-siones fuera de la capacidad de cargade los buques de la época, utilizabanremolcadores de altura para su trans-porte, esto implicaba una velocidadlenta y una gran exposición a la mar,al viento y a las corrientes, por lo quela seguridad del transporte estaba muyafectaba. Para solucionar esteproblema, en el año 1972 se construyóel primer buque semisumergible con-siderado como tal, fue el “Docklift-1”(Fig. 5), construido por los astillerosholandeses Verolme United Shipyards,siendo calificado como un avanzadotecnológicamente hablando para sutiempo. A éste le siguió, ya en 1979, elbuque de cubierta abierta “Super Ser-vant-1”, tomado como modelo deestructura, siendo copias directas suyaslos buques “Dan Lifter” y “Dan Mover”(renombrados más tarde como “SuperServant-5” y “Super Servant-6”); su éxitofue tan inmediato y brillante que notardaron en abrir las puertas a otrosbuques del mismo tipo.

Una alternativa al modelo dediseño inicial fue introducida en sep-

tiembre de 1981, cuando entró en ser-vicio el buque noruego “Dyvi Swan”(renombrado como “Sea Swan” y“Swan” a secas), fue el primero decuatro buques semisumergibles con ca-pacidad para el transporte pesado yalternativamente el de derivados delpetróleo, su diseño y estructuramarcaron el punto de inicio para lasfuturas conversiones de petrolerospuros en semisumergibles. Transcurriópoco tiempo en descubrirse una alter-nativa más rentable a las nuevasconstrucciones, en 1982 surgieron lasprimeras conversiones en semisumergi-bles de dos petroleros panamax, el“Sibig Venture” (desguazado en 1994) yel “Ferncarrier” (renombrado como“American Cormorant” y más reciente-mente como “Asian Atlas”). En el año1986, un armador ruso ordenó laconstrucción del buque “Transshelf”considerado como el mayor buquesemisumergible de la década.

En septiembre de 1993, dos grandescompañías navieras, la WijsmullerTransport (una división de Heerema) yla Dock Express Shipping (pertenecientea Royal Vopak, la antigua VanOmmeren) acordaron combinar sus in-tereses para convertirse en la mayor ymás versátil compañía de buques detransporte pesado del mundo. Inicial-mente el proyecto común de ambasfirmas se llamó United Yacht Transportaunque desde finales de 1994 cambiósu denominación para ser conocidamundialmente como Dockwise33.

Continuando con los criterios deconstrucción desarrollados y tras 13años de pausa, en 1999 y en el 2000 seconstruyeron para este mercado dos

buques muy emblemáticos y avanza-dos técnicamente, estamos hablandodel “Black Marlin” y de su gemelo el“Blue Marlin” 44; desde su construcciónambos buques fueron propiedad de laOffshore Heavy Transport de Oslopero el día 6 de julio de 2001 fueronadquiridos por la compañía holandesaDockwise Shipping. Ese mismo año serestructuró el “Mighty Servant-1” au-mentando su eslora en 30 metros, sumanga en 10 metros y su calado de in-mersión hasta los 26 metros, lacubierta de carga se sumergía hastaalcanzar los 14 metros.

En el año 2000, después dediferentes fusiones y adquisiciones, elnúmero de compañías que operabanen este negocio marítimo eran dos, laDockwise Shipping BV y la NMAMaritime & Offshore Contractors. Lacompetencia entre ambas fue relativa-mente corta, ya que debido alincremento del precio del petróleocombinado con la industria de laprospección y la perforación, animarona otras compañías a entrar en estenuevo mercado, generándose lanecesidad de incorporar nuevosbuques especializados.

En el 2002 inicia su andadura en estenegocio marítimo la compañía chinaCosco Shipping Co., Ltd (Coscol) con losbuques “Tai An Kou” y su gemelo “KangSheng Kou” que siguieron el diseño es-tructural de los buques de cubiertaabierta, pero más pequeños. Pasó pocotiempo hasta que la compañía tomarala decisión de agrandarlos, de talmanera que al primero de ellos se leaumento el peso muerto y la manga, yen el 2008 el segundo buque siguió los


3.- En el momento de la unión la empresa poseía 7 buques semisumergibles cuya actividad se centraba en la industria del gas y del petróleo. Uno deestos buques se convirtió en un portayates. También había 4 buques dique que operaban principalmente con las industrias de grúas y dragas así comocon el mercado del cable submarino. Hoy en día la Dockwise está claramente reconocida como la empresa líder en transporte pesado. El grupoDockwise se ha tenido que dividir en varias empresas para atender la incesante demanda de servicios personalizados de sus clientes por lo que ademásde Dockwise, dedicada al transporte especial pesado, están Dockwise Yacht Transport, Offshore Kinematics Inc y Ocean Dynamics Llc que cubren eltransporte de yates, el diseño e instalación de plataformas petrolíferas y los materiales de acero y caucho para uso marino respectivamente.

4.- En el año 2004 se modificó estructuralmente en los astilleros Hyundai Mipo de Corea del Sur, aumentando su manga hasta los 63 metros, así como suinmersión total hasta alcanzar los 28,4 metros por lo que resultó que su cubierta de carga alcanzaba los 15,1 metros por debajo de la superficie de la mar,además también se le instalaron dos hélices transversales de 4.500 Kw. Su peso muerto pasó de 57.000 a 70.000 toneladas.

Fig. 5 - El pionero “Docklift 1”.- Fuente: Shipspotting.com

Fig. 6 – El futuro. Proyecto tipo T-0 para Dockwise.-Fuente: Dockwise.com


pasos de su gemelo. En noviembre de2007, Coscol ordenó la construcción dedos nuevos buques en GuangzhouShipyard International de China, enconcreto los gemelos “Xiang Yun Kou”(2010) y “Xiang Rui Koubarcos” (2011)con 217 metros de eslora, 43 metros demanga, 48.231 Tpm, pudiendo sumergirsu cubierta de carga 13 metros bajo lasuperficie de la mar (Fig. 3).

En noviembre del 2006, la compañíanoruega Offshore Heavy Transport AS(OHT), incorporó al mercado deltransporte pesado dos petróleos recon-vertidos capaces de transportar almismo tiempo dos Jack-up drilling rigs,el “Willift Eagle” (ex “Lucky Lady”) y el“Willift Falcon” (ex “Nilos”) de 42 metrosde manga y 31.809 Tpm, que sumergíansu cubierta de carga hasta 8,5 metros. Aprimeros del 2008, se transformaron dosnuevos petroleros, el “Ancora” (ex“Songa Ancora”) y “Hawk” (ex “FrontTransporter”) pertenecientes también ala OHT, con 44,5 metros de manga, pesomuerto de 54.000 toneladas, velocidaden carga de 14 nudos, hélices transver-sales y una inmersión parcial de sucubierta de carga de hasta 10,5 metros.

Inicialmente la SeaLift Ltd. (fundadapor veteranos de este negocio maríti-mo), quiso operar con una flotareconvertida de 6 petroleros suezmaxpertenecientes a la Frontline Ltd., peroantes de realizar la primera entrega seprodujo su fusión con la DockwiseShipping, que de inmediato tomo elcontrol de las operaciones y en el 2007se entregó su primer buque el “Trans-porter” (ex “Front Sunda”), seguido porel “Target” en diciembre del mismoaño, en el 2008 finalizaron las recon-versiones de los buques “Treasure” y“Talisman”, y en el 2009 empezaron aoperar el “Trustee” y el “Triumph”,todos los buques son gemelos (Fig.8).

En la década de los 90, se inició unnuevo segmento dentro de este negocioque consistía en la adaptación dealgunos buques semisumergibles parael transporte trasatlántico de yates delujo. En 1992, de la unión entre laWijsmuller Transport y Dock Expressnació la United Yacht Transport (UYT)considerada como la pionera en estetransporte. Su primer buque, previaadaptación, fue el “Super Servant-3”, en1995 le siguió el “Super Servant-4” y trasellos el “Dock Express-12” y el “Explorer”(ex “Smit Explorer”). Cuando la UYT seconvirtió en la actual Dockwise YachtTransport (DYT), ordenó la construccióndel primer buque diseñado exclusiva-mente para este tráfico, entregado enoctubre de 2007, bautizado como “YachtExpress” cuenta con 209 metros deeslora máxima, 32,23 de manga, 12.500Tpm, dos motores de 8.799 Kw, alcanza18,9 nudos en carga y sus dimensiones

le permiten pasar por las esclusas delCanal de Panamá (Fig. 7).

A la vista del cariz que había tomadotodo este negocio, la compañía de re-molque holandesa Fairmount MarineBV, propietaria de un importantenúmero de gabarras semisumergibles(destacando la “Gavea Lifter” ex“Zhong Ren-3” de 50.000 Tpm), fundóla Fairstar Heavy Transport NV (FHT)con dos buques reconvertidos en semi-sumergibles a partir de dos gabarrasde su propiedad; la transformaciónconsistió en añadirles castillo, puente,

habilitación, sistema de propulsión,torretas de flotabilidad, bulbo a proa,hélices de maniobras, etc., el resultadofueron los buques “Fjord” (ex “BoaBarge-19”) de 45,5 metros de manga y24.500 Tpm, y “Fjell” (ex “Boa Barge-20”) de 36 metros de manga y 19.300Tpm. Las conversiones se realizaronen Malta Shipyards Ltd, en noviembrede 2005, las pruebas de mar del “Fjord”se completaron a finales del 2007, y laentrega del “Fjell” se planificó para fi-nales del 2008. Esta compañía haencargado a los astilleros chinos de

Fig. 8 - “Triumph” de 53.863 TPM con la plataforma Maesrk Resolve.Fuente: Nowpublic.com

Fig. 7 - “Yacht Express” saliendo de Port Everglades (Florida) USA.- Fuente: Yacht-Transport.com

Guangzhou Shipbuilding Internationalla construcción del buque semi-sumergible “Forte” de 50.000 Tpm confecha de entrega en mayo de 2012.

Para concluir este resumenhistórico lo hacemos con laDockwise Shipping que ha contrata-do en los astilleros de HyundaiHeavy Industries (Corea del Sur) laconstrucción de un buque semi-sumergible de cubierta abierta, conun diseño muy avanzado y con fechade entrega fijada a finales del 2012.El buque “Dockwise Vanguard”pertenece a la categoría T-0 estáespecialmente diseñado para eltransporte de plataformas y equiposoffshore de gas y petróleo incluidaslas unidades FPSO. El barco tendrá275 metros de eslora y 78,75 metrosde manga, un puntal de 15,5 metros,y calado sumergido de 31,5 metrosquedando la cubierta de carga a 16metros de la superficie, su capacidadserá de 110.000 Tns. (Fig.6).

4. PLANIFICACIÓN DE LOSPROCEDIMIENTOS A SEGUIR.-

En general, el transporte flo-flo esuna operación muy dinámica que re-quiere una planificación minuciosay detallada, principalmente en lapreparación del buque para recibir yelevar la carga a transportar. Por talrazón, durante el tiempo que dure lafase de preparación, debe organizarseuna comisión de trabajo formada porlos responsables del buque transportey los del objeto a transportar, siendo in-dispensable un importante flujo deinformación entre ambos grupos (deahí su carácter interactivo). A esta fasefundamental se le incorporan otrascomo: el cálculo de los criteriosmedioambientales incluyendo losmovimientos de respuestas del buquecon temporales determinados y deduc-ción de las fuerzas extremas deltransporte por la mar, cálculo de esta-bilidad y esfuerzos en las operacionesde carga/descarga y estabilidad con ysin avería durante el viaje de mar, y porúltimo, disposición de los diferentesmedios de fijación y seguridad delobjeto transportado a la cubierta de car-ga del buque. Todo esto se ejecuta

mediante unos programas informáticosdesarrollados en exclusiva para ello quepermite que todos los métodos y resul-tados sean cuidadosamente revisadosy aprobados por todas las partes involu-cradas. Toda la planificación trae comoconsecuencia la confección del Manualde Carga y Transporte, documento prin-cipal que detalla, establece y dirigetodos los preparativos, procedimientosy operaciones que se vayan a ejecutar.Durante el desarrollo del manual se re-comienda una profunda colaboraciónentre las partes (transporte y trans-portado), para llevar a cabo lascorrecciones y ajustes que sean nece-sarios con el fin de evitar demoras55.

Otro aspecto de relevancia es laelección de la zona donde se van arealizar las operaciones de carga ydescarga, pues a lo largo del proceso deselección deben hacerse importantesconsideraciones, como por ejemplotener presente que las operaciones flo-flo se llevan a cabo mejor en aguasprotegidas que en abiertas, sin embargola presencia de corrientes o lalimitación de profundidad podríanhacer esto imposible. Conocido eldato de profundidad de la zona prese-leccionada para operaciones hay quecomprobar los siguientes aspectos:calado de la cubierta de carga parcial-mente sumergida, calado del objeto aelevar, altura de los bloques de la camay distancias de seguridad entre la quilladel transporte y el fondo marino, yentre la cuna y la quilla del objeto a

elevar. Se recomienda que estasdistancias sean como mínimo de unmetro cada una. Entonces, la zona pre-seleccionada debe estar al máximo alabrigo de los vientos y mares, sinembargo, como estas operaciones re-quieren de profundidades importantes,el cumplimiento de estos factores noestá exento de dificultades, porquetenemos que tener presente que dondese realicen las maniobras se deben es-tudiar las condiciones meteorológicaspredominantes de forma exacta, ya queuna mala elección causará problemasdurante la carga/descarga y porconsiguiente en toda la operación.

Otro punto crucial es la elección yfabricación de la cama de bloquessobre la que va a descansar el objetoelevado durante todo el tiempo quedure su transporte. Esta cama debe serde construcción especial debido a losmovimientos asociados al tránsitomarítimo que va a sufrir el buque, porlo que este factor es fundamental a lahora de determinar el número de blo-ques laterales que se van a instalar.La cama de bloques no puede ser tanrígida que transmita los movimientosal objeto que se transporta, ni tanflexible que deje que se deslice por lacubierta de carga o que se derrumbe66.En este sentido, existen bastantes condi-ciones que necesitan ser examinadascon exactitud cuando se instalan losbloques laterales en cubierta, ya quecomo sabemos, estos bloques soportanuna parte del peso muerto del objeto


5.- El Manual de Carga y Transporte incluye entre otras informaciones las siguientes: Descripción del buque transporte; planos de los dispositivos dela cubierta de carga; detalles y características de los requisitos técnicos de elevación, transporte y descarga; derrota prevista y criterio medioambiental;análisis de movimiento del buque cargado para determinar ángulos de balance y cabeceo; estudio de estabilidad del buque transporte cargadoincluyendo el cálculo de las condiciones de carga y la valoración de la estabilidad intacta con las curvas de momentos y brazos adrizantes y delmomento de escora debido al viento; si el objeto flotante sobresale por los costados o sobrepasa la popa de la cubierta de carga se debe preparar unestudio de los golpes con la mar para determinar las aceleraciones a las cuales el objeto elevado podría verse sujeto (este estudio debe asegurar que elobjeto sea trasportado de forma segura y sin sufrir ningún daño); gráficos de la secuencia de carga/descarga, lastre/deslastre, control de asiento yescora en operaciones; alcance máximo de avería que el buque transporte puede soportar sin tener que arrojar el objeto a la mar; análisis estructuralde los esfuerzos longitudinales impuestos sobre el buque transporte para la carga propuesta, incluye un diagrama de la carga en cubierta, espesor delforro y tamaño e instalación de los refuerzos transversales y longitudinales con la capacidad aceptable de carga sobre la cubierta.

6.- A bordo hay un oficial experto en la construcción de varios tipos de camas con bloques, siendo el responsable de supervisar también su instalación, así comode verificar que todos los elementos de soporte y fijación están instalados correctamente y de acuerdo con lo recogido en el Manual de Carga y Transporte.

Fig. 9 - Carga de la sección principal de la plataforma Génesis sobre el“Transshelf” en Finlandia.- Fuente: Offshore-technology.com


elevado en la condición de adrizado delbuque semisumergible, aumentandoeste peso con la escora, también debenresistir las cargas dinámicas quepuedan surgir con los movimientos delbuque y por la acción del vientoque dependen de las condiciones me-teorológicas existentes durante lasoperaciones de carga/descarga y elviaje de mar. En este sentido, resultaque la condición más complicadaque nos podemos encontrar es la cir-cunstancia de tener que elevar el objetoflotante cuando el buque semisumergi-ble se encuentra en aguas abiertas,donde se pueden alcanzar vientos másfuertes y movimientos más duros. Du-rante la operación de carga asociadacon la condición de inmersión contro-lada hay que evaluar como unasituación ventajosa el terminar laconstrucción de los bloques lateralesdespués de que el objeto flotante seaelevado ya que se requiere menos in-mersión de la cubierta de cargadurante la operación por lo que sereduce el tiempo de exposición.

Es importante analizar lascondiciones meteorológicas reinantesdurante toda la derrota que recorreráel buque transporte, consultando todala información disponible concernientea los estados de mar y vientos previstospara la zona y época del año. Desta-camos que el viaje de mar incluye desdeel punto de carga (si es diferente al desalida) hasta el lugar de la descarga (sies diferente al de llegada).

5. MANIOBRAS DE CARGA Y DESCARGA.-

Se trata de maniobras lentas, quepreviamente deben ser minuciosa-mente programadas, de ejecuciónmuy exacta y dirigidas por personalaltamente cualificado, destacandoentre otros los siguientes:

• Oficial de Proyectos.- Es el jefe deequipo y el responsable de coordinarlos aspectos técnicos y logísticos dela elevación así como de la revisióndel Manual de Carga y Transporte(suele ser un ingeniero naval). • Capitán de Carga.- Dirige la tripu-lación y las subcontratas en laconstrucción de la cama, la posicióndel objeto sobre la cubierta de carga,las operaciones de lastre/deslastre y lainstalación de las cuñas, guías y topesde seguridad necesarios, compruebay aprueba la carga y su seguridad enla cubierta antes de comenzar el viajede mar, también coordina todo elprocedimiento de la descarga.• Oficial de Estabilidad.- Respon-sable de controlar la estabilidad delbuque y del objeto flotante en

cualquier instante del proceso deelevación, trasporte y arriado, paraello debe verificar que el plan delastre/deslastre es seguro y cumplecon el Manual de Carga y Transporte.Debe comprobar que todos losequipos que controlan el sistemade lastre, estabilidad y caladosfuncionan correctamente.

Durante la programación de lamaniobra de elevación, hay que emitirun informe (disponible para todas laspartes involucradas) donde se recojanlas condiciones en las que llega al puntode embarque el objeto flotante. Todoslos objetos con el mismo tamaño y for-ma que vayan a elevarse con la mismaorientación en proa y popa deberánllegar en condiciones similares deescora (no más de 0,25º) y asiento (nomás de un pie), los límites mencionadospueden no ser factibles en el caso deobjetos flotantes dañados.

En la maniobra de carga utilizandoel método float-over, el buque semi-sumergible debe trasladarse a unaposición previamente acordada porlas partes y una vez allí, estabilizartodos sus movimientos utilizando an-clas y cabos. Conseguido lo anterior,comienza la inmersión controlada desu cubierta de carga mediante unasecuencia de lastre que concluirácuando se alcance la profundidadapropiada para posicionar librementeel objeto a elevar. Durante toda laoperación hay que mantener una es-trecha vigilancia entre las indicacionesdel programa informático quecontrola la maniobra y las visuales delas escalas de calados disponibles;además, la secuencia de lastrado debeestar programada de tal manera queen función del tipo de carga permitaque el buque transporte permanezcael menor tiempo posible dentro delrango donde la estabilidad positiva noestá garantizada. A continuación, y

mediante el uso de remolcadores, setraslada y sitúa el objeto a elevar sobrela posición exacta con relación a la ca-ma donde descansará una vezelevado. Para mantener fija la posiciónde elevación, se utilizan alambres deseguridad entre el objeto, las torretasy el castillo del buque semisumergible(Fig. 10). Las operaciones de posicióny elevación de objetos en zonas pocoresguardadas están sujetas a un límitede 20 nudos de viento y un estado dela mar no mayor de fuerza 2 de la es-cala Douglas (equivale a Beaufort-3).

Alcanzada la posición exacta y esta-bilizados ambos, comienza la secuenciade deslastre que se suspenderá en elmomento que la quilla de objeto a ele-var entre en contacto con la cama debloques, en ese instante se compruebaque la posición del objeto flotante escorrecta, siendo imprescindible el tra-bajo de los buzos. A partir de aquí, sereanuda la secuencia de deslastre cen-trándose en exclusiva en los tanquesde proa de modo que sea esta secciónde la cubierta de carga la primera ensalir a la superficie. Cuando esta zonaempieza a aflorar, el buque tendráasiento positivo, cambiando lasecuencia de deslastre para centrarlaahora en los tanque de popa y con ellonivelar la emersión. Conseguido estepropósito, se continua con la secuenciade deslastre de todos los tanques perode forma uniforme hasta llegar a losreachiques y con ellos a la retirada detodo el agua de lastre. A partir de aquí,el objeto sale completamente delagua y el conjunto transporte y trans-portado queda listo para el viaje demar una vez completado todo el pro-cedimiento de seguridad aplicable (losequipos instalados para asegurar elobjeto a la cubierta de carga, no se re-tiran hasta que se lleve a cabo lamaniobra de descarga).

Como veremos más adelante,durante la maniobra de elevación, hace

Fig.10 - Posicionamiento de la estructura “Blind Faith” sobre la cubierta del “Tern” en 2007. Fuente: Dockwise.com

acto de presencia un factor muy rele-vante relacionado con la pérdida deestabilidad que se produce en el justoinstante en que tome picaderos toda laquilla del objeto elevado. Debido a laemersión de la cubierta de carga, elobjeto transportado va reduciendo sucalado progresivamente, por estemotivo se inicia una inestabilidad(originada por la pérdida de empuje)que va aumentando hasta que el caladosea tan pequeño que el objeto trans-portado tenga tendencia a escorar bajola influencia de cualquier fuerza de lanaturaleza. Para evitar este problema,hay que construir una cama de bloqueslo suficientemente alta para que el ob-jeto elevado se encuentre apoyado porcompleto antes de alcanzar el caladoconsiderado como límite.

Con referencia a la maniobra dedescarga, hacemos hincapié en que esmuy parecida a la de carga, pero deejecución inversa. Las reunionespreparatorias para esta maniobra sontambién muy importantes, principal-mente porque cabe la posibilidad deque participe personal involucradoque no ha presenciado la maniobra deelevación. Los alambres de seguridadque se tienden inicialmente, no se re-tiran hasta el momento de mover elobjeto ya a flote con la asistencia de re-molcadores. Las condiciones del objetoelevado tienen que ser rigurosamentelas mismas de la carga.

6. CONDICIONES DE ESTABILIDADDEL OBJETO A ELEVAR.-

En función de su clase, la estabilidadde cualquier objeto flotante puedeobtenerse consultando los datos recogi-dos en su Libro de control de averías y/oen su Experiencia de estabilidad. En elcaso de buques esta información se lo-caliza en su Libro de estabilidad ytrimado. Todos los documentos men-cionados ofrecen una buena fuente deinformación por incluir las caracterís-ticas de estabilidad para variascondiciones de carga y lastre, ademásde medidas específicas para mejorar lamisma. Para pequeñas embarcacionesy gabarras que no dispongan de docu-mentación, si hiciera falta mejorar suestabilidad debemos rellenar cualquiertanque semilleno para evitar las super-ficies libres, descargar o trasladar pesosaltos, asegurar pesos colgantes y lastrarlos tanques del fondo.

En relación con lo anterior tenemosal Capitán de carga, responsable deemitir el permiso de movimiento de pe-sos dentro del objeto que se vaya aelevar; es decir, no se deben mover,añadir o eliminar pesos, incluyendolíquidos tales como fuel, diesel, aceites,agua, a menos que esté expresamente

autorizado por él. Cuando se obtieneun permiso de movimiento de pesos,hay que mantener un registro precisode su cantidad y localización con el finde garantizar la seguridad de laoperación de elevación para que cuan-do se apoye el objeto sobre la cubiertadel semisumergible no se origine unapérdida de estabilidad o alcance unaescora o asiento excesivo. Antes de lle-var a cabo la maniobra de elevación ycon el fin de conocer su condición real,hay que someter al objeto flotante auna minuciosa inspección que incluyala lectura de calados, medida de sondasde todos sus tanques, cálculo deldesplazamiento y coordenadas de sucentro de gravedad, valoración com-pleta de su estabilidad, etc. Sinembargo, este análisis puede no serfactible ante una situación de emergen-cia que obligue actuar con rapidez; aun

así, debe realizarse una estimación dela estabilidad del objeto flotante.

En el caso de no disponerde la documentación apropiada,la estabilidad puede aproximarsecronometrando el periodo de balance.Se trata de un método razonablementepreciso siendo muy utilizado paracomprobar los cálculos de estabilidady confirmar la precisión de las pruebasde inclinación, proporcionando unamedida útil para validar la estabilidadestimada en condiciones de emergen-cia; sin embargo, no debe utilizarsecomo sustituto de los cálculos de esta-bilidad y desplazamiento. En esta línea,es importante comprobar constante-mente el periodo de balance paradescubrir la presencia de posibles cam-bios, ya que si todos los demás criteriosson satisfactorios, cualquier aumentosignificante en el periodo de balance


Fig. 11- Cama de bloques y postes guía preparados en una cubierta de carga. Fuente: Malta Ship & Action Photos

Fig. 12- Heavy lift blocks.- Fuente: U.S. Navy Towing Manual.


debería ser rápidamente investigadopor sugerir la presencia de unainundación o superficie libre adicional.

6.1 Estabilidad en la Maniobrade Elevación.-

Para cualquier objeto flotante esvital cuantificar el valor de la reacciónRk desde el justo instante de entrar encontacto con la cama de bloques hastaquedar completamente apoyado. Tam-bién es importante conocer el valor dela estabilidad desde el momento dequedar posicionado, estático y a flotesobre la cubierta del buque semi-sumergible hasta estar completamenteelevado y fuera del agua.

Supongamos que el objeto a elevarsea un buque de fondo plano (Fig. 13).Este buque debe llegar al punto acor-dado para su carga con una condiciónde calados, asiento y desplazamientopreviamente determinada, debe estarinicialmente en equilibrio con sudesplazamiento (vector peso) actuandoen G0 y el vector empuje aplicado enC0. Una vez que su posición deelevación queda exactamente fijada, dacomienzo la secuencia de deslastre delbuque semisumergible. Conforme vapasando el tiempo, la distancia entre laquilla y la cubierta de carga se va re-duciendo progresivamente y cuando elbuque a elevar alcance la flotaciónF0L0, su calado de popa h3 será igual ala lectura de las escalas que marcan ladistancia de la cubierta de carga a lasuperficie de la mar h2, corregida porla altura de la cama de bloques h1, enese justo instante su codaste entrará encontacto con la cama apareciendo lareacción Rk que en ese momento seráigual a cero. Transcurrido un ciertotiempo el nivel del agua habrá bajandohasta llegar a la flotación F1 L1, que jun-to con la F0 L0 generan una rebanadaψ donde se verifica lo siguiente: laflotación F1 L1 tiene el mismo desplaza-miento que la F0 L0 , pero el empuje delagua será menor por haberse reducidoel volumen de carena debido a larebanada comprendida entre ambas.

A medida que se continúa eliminan-do más y más agua de lastre, larebanada irá aumentando su espesory su peso y con ello el calado de popaempezará a decrecer, su trimado cam-bia de signo y la reacción en el codasteva creciendo de forma progresiva has-ta que sea lo suficientemente grandecomo para hacer que la fuerza deflotabilidad residual vaya disminuyen-do. Todo esto origina una subidavirtual del centro de gravedad delbuque que se está elevando de su posi-ción inicial G0 a la posición virtual Gv,esta subida acarrea una bajada virtualdel metacentro de M0 a Mv que

corresponde a la flotación F1L1. En re-sumen, esta disminución de la alturametacéntrica desemboca en una faltade estabilidad y su mínimo valorcoincide con el llamado momentocrítico de elevación que a su vez seproduce en el instante de asentarsetoda la quilla en la cama de bloques.A partir de aquí empiezan a disminuiruniformemente los calados de proa ypopa, cambiando su equilibrio porpasar de reposar en la mar adescansar sobre los picaderos.

Se conoce como calado deinestabilidad o zozobra, al que coin-cide con la condición para la que laaltura metacéntrica se anula, antes dealcanzar este punto el buque que seestá elevando debe apoyar toda suquilla sobre la cama de bloques, de locontrario zozobrará. Por esta razónresulta importante calcular el valorde este calado y el de apoyo de la proay popa, entre ambos debe existircomo mínimo una diferencia de unpie para garantizar que no existe laposibilidad de zozobra durante la se-cuencia de deslastre descrita. Si estecalado es menor que el de apoyo deproa y popa, la estabilidad esaceptable permaneciendo seguro elobjeto sobre la cama de bloques. Hayque tener en cuenta las condiciones

locales de mar y viento, si los criteriosmeteorológicos para la maniobra decarga permiten al objeto flotantecabecear de tal manera que se puedaelevar sobre los bloques después delapoyo inicial, la diferencia de un pieentre ambos calados no es laadecuada para asegurar sobre lacama de bloques al objeto. Si porcualquier razón estos valores decalados no pueden cambiarse, estadiferencia podría dictar los criteriosmeteorológicos operacionales másfavorables para la maniobra.

Concluimos haciendo hincapié quela secuencia de deslastre que lleva acabo el buque semisumergible conel fin de elevar su cargamento,situará al objeto que se está elevandoen una condición de estabilidadinusual, ya que la reacción de lacama de bloques actúa como si seeliminara peso desde la quilla del ob-jeto elevado o se añadiera peso en sucubierta. Ambos casos generan unincremento virtual de la altura delcentro de gravedad sobre la quilla,porque el peso del objeto flotante nocambia realmente, este aumento esconocido como aumento virtual quecausa una reducción efectiva en laaltura metacéntrica y en la estabili-dad del objeto flotante.

Fig. 13 – Esquema de estabilidad transversal durante la elevación.-Fuente: Elaboración propia.

6.2 Cálculo del Calado de Inestabilidad o Zozobra.-

Para obtener el calado de zozobra es necesario hallar la reducción de la altura metacéntrica transversal originada por laelevación virtual del centro de gravedad inicial. Este calado de zozobra coincide con el valor para el cual se anula la alturametacéntrica transversal virtual generando inestabilidad en el objeto elevado. La atura metacéntrica transversal GvMvse halla restando el valor de la coordenada vertical del centro de gravedad virtual KGv de la altura del metacentro sobrela quilla KMv para el calado en cuestión77 (Fig. 13).

Cuando el buque elevado descansa sobre la cama de bloques, sus calados disminuyen en función de su secuencia de deslastrequedando sometida toda su estructura a la acción de dos fuerzas: la de reacción de los bloques Rk y la de flotabilidad. Ladiferencia entre el desplazamiento y la reacción de los bloques es igual a la flotabilidad (Δ - Rk), que también es denominaflotabilidad residual, que encontraremos a partir de un calado cualquiera trabajando con las curvas de formas y/o diagramade calado del buque que se está elevando. Conocido estos valores, la ecuación que calcula la altura metacéntrica transversalvirtual se halla sustituyendo la ecuación (2) en la (1) y a continuación operando,

Puede darse el caso, que la subida virtual del centro de gravedad llegue a ser excesiva de tal manera que la alturametacéntrica transversal sea negativa y el buque que se está elevando tome una escora en el preciso instante de apoyartoda su quilla sobre la cama de bloques, pudiendo dar lugar a un serio percance. En estas condiciones resulta interesanteconocer cuál es el valor mínimo de la altura metacéntrica en el instante de producirse el máximo efecto de la reacciónRk de la fórmula (3) que coincide con el momento en que toque picadero toda la quilla.

En la fórmula (3) el término (Δ - Rk) (flotabilidad residualdespués del contacto) representa al desplazamiento delbuque cuando el calado es reducido. Esto significa quepodemos operar con la ecuación de referencia hasta en-contrar el valor del calado para el que la alturametacéntrica virtual transversal se anula. Una formamás corta de hallar este valor es igualar la ecuación acero y resolverla gráficamente, entonces si la estabilidadinicial se anula cuando la altura metacéntricatransversal sea igual a cero, la ecuación (3) queda:

Los valores de KMv y de (Δ - Rk) se encuentran recogidos en las curvas de formas y/o diagrama de calado del objeto elevado.Gráficamente, el calado de zozobra se calcula de acuerdo a los puntos siguientes:

1.- Establecer una amplitud de calados a partir del inicial disminuyendo de 10 en 10 centímetros.2.- Para cada calado, hallar (Δ - Rk), KMv y el momento de flotabilidad residual (KMv • (Δ - Rk)).3.- Para el calado inicial, hallamos el momento del desplazamiento (KG0 • Δ).4.- Trazamos los momentos de flotabilidad residual y desplazamiento para la amplitud de calado elegida (este último debeser una línea vertical). El cruce de ambas líneas de momentos corresponderá con el valor del calado de zozobra (Fig. 14).

7.- Una buena medida de la estabilidad inicial es la altura metacéntrica, responsable de medir la habilidad del buque para recuperarse de las perturba-ciones que causan los pequeños ángulos de escora (si la altura metacéntrica es positiva, el buque será estable y regresará a su posición inicial cuandola fuerza perturbadora cesa; en caso contrario, el buque es inestable, por lo que al estar sometido a una perturbación no será capaz de recuperarse ycontinuará balanceándose en la dirección en que se ha movido, en otras palabras zozobrará). La altura metacéntrica puede calcularse a partir devalores conocidos o predecibles como KM (este punto se basa en la geometría del buque y se localiza en el diagrama de calado del buque y/o curvas deformas) y KG (coordenada vertical del punto que representa el centro de todos los pesos, derivándose su valor de la condición actual de carga del buque).Tanto un punto como otro se miden desde la quilla y pueden determinarse con cierto grado de certeza, su diferencia representa la altura metacéntrica.En este sentido para que el buque sea estable debe ser el valor del KM siempre mayor que el del KG.


Fig. 14 – Calado de inestabilidad: Grafico de cálculo.- Fuente: U.S.Navy Towing Manual.

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7. CONDICIONES DE ESTABILIDAD EN LOS BUQUES

SEMISUMERGIBLES.-

Debido a la pluralidad de las cargasque suelen transportar, es evidente queno sea del todo viable la elaboración decriterios internacionales de estabilidadsin averías que abarquen todos los casosespeciales que se puedan presentar enla práctica, resultando lógico que estosbuques especiales no cuenten con unoscriterios de aplicación especifica comosucede con los buques mercantes. Porconsiguiente, a menudo se suele solicitara la Administración Marítima compe-tente que conceda una autorizaciónválida por un único viaje unida a condi-ciones operacionales específicas. Lassociedades de clasificación de buquesdeben estar disponibles para verificarque estos buques cumplen con losrequisitos especiales impuestos de acuer-do con las características de su carga88.

Previo a la operación de carga, sedebe realizar un cálculo completo deestabilidad con el fin de seleccionar lasecuencia más óptima de lastre/deslas-tre, ya que se pueden presentar algunosaspectos específicos relacionados conla estabilidad que deben ser valoradosde forma minuciosa. Debido a que lacubierta de carga se sumerge y/oemerge en la mar, la estabilidad se veráafectada por cambios rápidos y sustan-ciales originados por la oscilación delvalor del área del plano de flotación delbuque. Entonces cuando la cubierta decarga está sumergida, el plano deflotación se limita al castillo y a lastorretas de flotabilidad; durante estafase, la sonda de los tanques de lastreesta oscilando por no estar completa-mente llenos, detectándose la presenciade las superficies libres que como sesabe, disminuyen la estabilidad delcualquier buque. El resultado de todoesto, es que el buque semisumergible,mientras que su cubierta de carga estásumergida, atraviesa una fase de es-tabilidad límite. Por lo general, paracontrolar este importante problema,estos buques atraviesas esta fase conalgo de escora y asiento.

Es importante conocer el instantecuando se produce la estabilidad límiteen el buque semisumergible, para com-pararlo con el momento en que alcanzael objeto que se está elevando su calado

de inestabilidad, y asegurar que estosno coincidan al tiempo. Si estoocurriera, ambos podrían balancearsefuera de fase, causando problemas deapoyo o incluso peor, haciendo que elobjeto flotante o el buque semisumergi-ble lleguen a ser inestables, generandouna gran escora que pueda llevar a lazozobra. Resulta pues que durante lamaniobra de elevación de un objeto, elbuque semisumergible tiene quemantener una determinada alturametacéntrica corregida por superficieslibres y el objeto a elevar debe estarapoyado por completo en la cama debloques antes de llegar a la condiciónde mínima estabilidad que venimoshaciendo referencia.

8.- En este sentido el IMO Sub-Committee on Stability and Load Lines, en su sección 49, agenda 5, de 2 de junio de 2006, especifica para el caso de buques se-misumergibles para cargas pesadas el siguiente párrafo: La mayoría no apoyó la implantación de criterios para dicho tipo de buques, debido a que los casosde carga son muy especiales por lo que a menudo la Administración competente concede una aprobación para un solo viaje unida a condiciones operacionales.Por consiguiente, se convino en que no era viable la elaboración de una serie de criterios adecuados que abarquen todos los casos especiales. EEUU y Australiahabían propuesto algunos criterios al respecto. En el apartado B del IMO\SLF\49\5\12\2-06-06, recomienda aplicar a estos buques los siguientes criterios:1) Los requisitos de estabilidad sin averías en la condición de navegación deben aplicarse los establecidos por el capitulo 2, parte A, puntos 2.2 y 2.3 delCódigo IS 2008.2) Cuando las características del buque semisumergible hagan impracticable el cumplimiento de lo dispuesto en el punto 1, se recomienda aplicar el cri-terio recogido por el capítulo 2, parte B, punto 2.4.5 del Código IS 2008.3) Cuando la estabilidad sin averías para estos buques cumpla con la parte A, capítulo 2.3 del Código IS 2008, el criterio adicional del 80% del ángulode inmersión del borde de la cubierta requerido por el párrafo 2.3.1.2 puede ser ignorado.4) La flotabilidad que proporciona parte de la carga elevada puede tenerse en cuenta como aplicable a la del buque transporte, siempre que porseparado se apruebe el acuerdo de seguridad.5) La estabilidad con avería, el conjunto buque/carga debe cumplir con los requisitos especificados por la IMO y las sociedades de clasificación. Estosrequisitos deberán ser estudiados para entender los límites y riesgos implicados con referencia a un daño estructural. Conviene revisarla mediante su-puestos donde no deben faltar daños de un compartimento en combinación con un viento de 50 nudos; la inundación de un tanque grande lateral queproduzca una escora que se verá incrementada por la acción de un viento de 50 nudos, etc.

Fig. 15 – “Mighty Servant 1” cargadocon la Shenzi TLP hull para BHP

Billinton.- Fuente: Dockwise Shipping.

Fig. 16 – Fases de estabilidad durante la maniobra de elevación.- Fuente: U.S.Navy Towing Manual.

El asiento y sus efectos deben ser es-tudiados detalladamente para tenerla certeza que es el satisfactorio yaque el buque semisumergible puedellegar hasta los 3º para cumplir con elminino GM; un asiento mayor puedeprovocar que el objeto elevado flotesobre la cama de bloque por algunade sus partes o bien se deslice sobreestos. Normalmente, si el asiento quealcanza la cubierta del buque semi-sumergible origina en uno de losextremos del objeto elevado un caladode cero y en el otro extremo el caladoes menor de 5 pies del calado iniciala flote, el objeto elevado no debedeslizarse ni flotar (Fig. 22).

Con referencia a la estabilidadestática, la altura metacéntricacorregida por superficies libres (segúnel Código IS 2008)99 , no será inferior a0,15 metros. En este tipo de buques,se requiere un valor del GM mayorque en otros para poder resistir lascargas del viento, olas, etc., lógica-mente un valor así de la alturametacéntrica lo convierte en unbuque duro de estabilidad, es decir,tiene exceso de estabilidad que traecomo consecuencia un valor pequeñoen el periodo de balance dandobalances bruscos y rápidos.

Con respecto a la condición decarga, esta necesita ser óptima tenien-do en cuenta los requisitos deestabilidad y los movimientos derespuesta. Así pues, para un desplaza-miento cualquiera, el trazado de lacurva de estabilidad estática dependede sus formas obtenidas por lascurvas cruzadas o transversales debrazos KN, y del reparto de pesos,cuyo cuadro de momentos respecto ala línea de base nos facilita el valor deKG que debemos corregir por super-ficies libre para poder aplicarla fórmula (5).

Si trabajamos la fórmula (5)con los diferentes valores de KN de-ducidos para distintas inclinaciones,confeccionamos una curva envolventede los brazos de adrizamiento para eldesplazamiento y el reparto de cargaque se halla considerado. Si ahora, in-tegramos la curva de estabilidadestática, lo que obtenemos será lacurva de estabilidad dinámica,pero con las coordenadas enmetros/radianes. Así queda reflejada

en el Libro de estabilidad y trimado;para conocer el valor del trabajo efec-tuado por el par de estabilidad, notenemos más que multiplicar el brazodinámico obtenido con la curva, porel desplazamiento considerado.

La estabilidad dinámica permiteconocer el comportamiento real delbuque en la mar, esta se calcula in-cluyendo la contribución de flotabilidaddel objeto transportado que ha sidoconsiderado como parte del peso totaldel buque en los cálculos de estabilidadestática inicial. La estabilidad dinámicadel buque y su carga, tiene que estarcalculada para resistir los pares esco-rantes debido al efecto del viento, lasolas, o una combinación de estas y otrasfuerzas, como estos efectos no son nadafáciles de obtener, se les suponenvalores máximos que no deben de al-canzar nunca, y en función de estos sededuce la mínima estabilidad dinámicadel buque para ciertas inclinaciones.Para que el equilibrio se verifique debeexistir igualdad entre los trabajos efec-tuados por el par motor (escorante) y elpar resistente (adrizante).

Sobre la curva de brazos adrizantesdebe también representarse la curvade influencia de un par escorantecualquiera que representa la energíade escora desarrollada por la accióndel viento sobre el área velica delbuque con el objeto a bordo. El áreavelica cambia cuando el buque y elobjeto se escoran lo que produce unarqueo de la curva del par escorantehacia el eje de abscisas. Para lospropósitos de análisis, se considera elmáximo viento, incluyendo las rachas,esperado durante el viaje de mar1010.

8. CRITERIOS MEDIOAMBIENTALESAPLICABLES AL VIAJE DE MAR.-

Como ya se ha comentado, loscálculos de estabilidad estática ydinámica, deben realizarse consideran-do al conjunto transporte/transportadocomo una sola unidad, entonces loslímites se establecen en función de loque el conjunto pueda enfrentar. Comolas condiciones de seguridad pararealizar la navegación entre los puntosde carga y descarga dependen del tipo


9.- Código Internacional de Estabilidad sin Averías 2008, adoptado el 4 de diciembre de 2008 mediante Resolución MSC 267(85).

10.- La acción del viento sobre el buque y su carga tiende a generar abatimiento debido a la presión del mismo por unidad de superficie y como el puntode aplicación donde se supone concentrada toda la fuerza de este, se encuentra en distinto plano vertical que el punto de aplicación donde se suponeconcentrada toda la resistencia que ofrece el agua de la mar; este movimiento lateral además de abatimiento produce escora. La curva de brazo deviento aumenta sustancialmente con el incremento del ángulo de escora debido a los efectos de aumento del gran área bajo cubierta, por ejemplo, unviento de 57 nudos sostenido durante 1 minuto produce un brazo escorante (en una condición de adrizamiento) de 0,26 metros, a un ángulo deinclinación de 40º el brazo alcanzará su máxima de 0,47 metros después del cual disminuirá lentamente con la disminución del ángulo de escora.

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Fig. 17 – U.S. Navy Wind Heel Criteria.- Fuente: Naval Architecture for the Salvage Engineer.

Fig. 18 – IMO Wind Heel Criteria.- Fuente: Naval Architecture for the Salvage Engineer.


de carga a transportar, resulta que elárea velica que ofrezca el conjuntocuenta con una gran influencia por de-pender de ella la respuesta del conjuntotransporte y transportado a las condi-ciones de mar y viento1111.

Es fundamental por diferentes mo-tivos ya mencionados, establecer unaderrota programada al detalle dondese conozcan todas las diferenteslimitaciones a las que podemosestar expuestos, para ello resulta im-prescindible crear un método depredicción apropiado a las circunstan-cias. En este sentido, existe un métodobasado conjuntamente en el estadoactual de la mar y en una base dedatos de última generación paraaltura de ola de todo el mundo, peroesto no quiere decir que no tengainconvenientes, después de todo,los océanos no se dividen en cuadra-dos separados como veremos acontinuación. Sin embargo, comoestos buques especializados cuentancon equipos y medios de comuni-cación modernos, pueden obtener alinstante la información meteorológicade una zona específica por diversasfuentes, entonces puede considerarseque el método de referencia ofrecedatos de predicción de la altura de laola y de la velocidad del viento muysatisfactorios. Como la predicción delos datos de altura de ola y velocidaddel viento debe estar en función de lafecha real de salida del transporte, lasinformaciones obtenidas se toman co-mo referencia fundamental a la horade preparar la cubierta para apoyary trasladar el objeto elevado, construirla cama de bloques donde reposará,cantidad de dispositivos de inmovi-lización y topes necesarios, etc.

El criterio de predicción del estadode la mar corresponde a la informa-ción recopilada por la BMT FluidMechanics Limited en su publicaciónGlobal Wave Statistics. Todos estosdatos se presentan en términos dedistribución de probabilidades de al-turas, periodos y direcciones de olaspara una selección global de 104 áreasmarítimas. Durante 130 años, un im-portante número datos de vientos yolas se han recopilado mediante ob-servaciones visuales llevadas a cabodesde buques navegando alrededordel mundo para ofrecer un promedioestable climático, todos estos datoshan sido valorados por un programade análisis informático llamadoNmimet. A partir de estas estadísticasdisponibles, se derivan los términos

para la programación del estado de lamar con una altura de ola máximasignificativa que tiene la probabilidadde sobrepasarla del 5%, siendo losparámetros que influyen en la progra-mación los siguientes:

a) Diseño de la probabilidad desobrepaso (fijado en el 5%).b) La derrota seleccionada pararealizar el viaje de mar.c) Climatología de la derrota.d) Estación del año. e) Velocidad del buque (tiempode exposición).

Para utilizar este criterio, hay quedividir la derrota que teóricamenteva a seguir el buque en seccionesrectas que cruzan las diferenteszonas marítimas reflejadas en GlobalWave Statistics. Para cada área, se cal-cula el tiempo de tránsito total enfunción de la velocidad media progra-mada. También se selecciona la épocadel año más apropiada para su tran-sito, dada la fecha de salida y eltiempo que transcurre hasta queentre en un área determinada.

Después de seleccionar la zonadonde se localizan las condiciones másseveras para toda la derrota, los datoscorrespondientes del periodo de ola ob-servada se obtienen por medio de undiagrama de dispersión. De la combi-nación de todas las clases de periodosresulta la distribución total de la alturade ola observada, y conocida ésta, seobtiene una distribución de probabili-dad utilizando la fórmula de Gumbel,

La predicción de la altura de laola se deduce al establecer la proba-bilidad adecuada de sobrepaso paraun intervalo de 6 horas de estancia enun área específica,

En 1964 se desarrolló la utilizaciónde las formas de los espectros de Pier-son-Moskowitz (relación empírica quedefine la distribución de la energía conla frecuencia en el océano), quesuponen que si el viento sopla de formaconstante durante un largo tiempo enun área grande, entonces las olas lle-garán a alcanzar un punto de equilibriocon el viento. La altura de la ola másgrande que se puede esperar duranteun temporal de 6 horas puede determi-narse a partir de la altura de olasignificativa (7) utilizando,

Con referencia a la velocidad delviento, tenemos que los términospara la predicción de la velocidadestán basados en la informaciónrecogida por el U.S. Navy Marine Cli-matic Atlas of the World preparadopor el National Climatic Data Center.Aquí se desarrollan de forma detalla-da los análisis globales mensualesde los principales términos clima-tológicos de la velocidad del viento enlas 104 áreas que componen el GlobalWave Statistics. Conocida la derrotay la fecha de salida, se calculapara cada área la velocidad delviento medio aplicando,

11.- Durante el viaje de mar de la plataforma P-40, el buque semisumergible Mighty Servant 1 atravesó los océanos Indico y Atlántico, llegando a en-frentarse a condiciones de viento de más de 30 nudos y olas de más de 4 metros, sin que la plataforma sufriera averías significativas, tan solo pequeñosproblemas que el mismo observador de Petrobras embarcado pudo solucionar. En algunas ocasiones, el buque perdió más de 6 nudos de velocidad enfunción de la acción del viento de proa.

Fig. 19 – Derrota trazada a través de las Global Wave Statistics Areas.-Fuente: globalwavestatisticsonline.com

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La velocidad del viento resultantetiene una probabilidad de excedersemenor del 1%. Para los propósitosde predicción, la velocidad delviento sostenida en un minuto seobtiene aplicando,

El comportamiento del buquecargado como respuesta ante lapresencia de diferentes temporales sedetermina en el canal de experienciashidrodinámicas del Maritime ResearchInstitute Netherlands (MARIN) con laayuda de un potente programa infor-mático llamado Shipmo que trabaja conla teoría de tendencias lineales. Dentrodel ámbito de esta teoría el problemapara determinar los movimientos deolas inducidas puede separarse en doscálculos: fuerzas inducida en las olas(buque fijo en el espacio) y fuerzas dereacción de respuesta por unidad (enaguas tranquilas).

Las fuerzas de ola inducida juntocon las de reacción y las característicasinerciales y geométricas del buquesemisumergible, producen, al aplicarla ley de Newton, la respuestaal movimiento. Hay que prestar muchaatención a la no linealidad delmovimiento de balance a grandesángulos, las respuestas a estosmovimientos se calculan para maresde través, por la amura y por la proa.En el caso de olas irregulares, lasrespuestas al movimiento se calculanmultiplicando la función de respuestaal cuadrado por un espectro deola Pierson-Moskowitz unidireccional(mares de crestas largas) para variosmodos de libertad.

Para puntos de interés específicos(centro de gravedad de objeto, pun-tos sobre el nivel de la cubierta delobjeto, puntos sobre el nivel dela cubierta principal del objeto, etc.),las aceleraciones lineales secalculan en las tres direcciones delos ejes del buque. El movimientode repuesta resulta válido para elaño completo en que se llevara acabo el viaje así como para la fechade salida real. Destacar que la ve-locidad del viento predeterminadapara la fecha de salida real haceposible disminuir la estabilidada favor de los movimientos derespuesta, como resultado, el perio-do de balance natural aumenta (p.e.de 17,5 hasta 20,1 segundos).

Por último señalar que lapredicción de las condicionesmedioambientales extremas sobre la

carga a bordo del buque transporteson una combinación de:

1. Fuerzas de inercia transversalesy longitudinales debidas a losmovimientos del buque.

2. Fuerzas transversales y longitudi-

nales debidas a la carga del vientopromedio sostenido en 1 min.

3. Fuerzas de gravedad transversalesdebidas a la escora del viento porpromedio sostenido en 1 min.

Estas fuerzas de inercia se


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[10]

Fig. 20 –Gráficos elaborados para el transporte de la plataforma “Marathon Le Tourneau 84-C” en el buque “Mighty Servant 2” desde

el Golfo de México hasta Australia por el Cabo de las Agujas.


calculan utilizando los casos de peorrespuesta al movimiento para maresde proa y través. Como las acelera-ciones transversales y longitudinalesse establecen a partir de suscomponentes individuales (incluyen-do la parte estática debida albalance/cabeceo), teniendo encuenta todos sus ángulos de fase, lasfuerzas de inercia extrema resul-tantes son los valores extremos másrealistas. La fuerza extrema totalque se prevé actue sobre la carga escalculada como sigue:

10. CONCLUSIONES.-

1) Cualquier buque semisumergiblepuede tomar asientos y/o escoras paraigualar las que tenga el objeto que vaa elevar considerando los siguientespuntos que limitan el asiento y calado:

• Al llevarse a cabo las operaciones

en la mar, el asiento puede quedarlimitado por la estabilidad.

• Al elevar otro buque, hay quetomar precauciones al deslastrar conlos finos de proa y popar respecto ala posición de la cama de bloques.

• El francobordo recomendado y el

límite de calado sumergido, así comola sonda del lugar donde se ejecuta laelevación pueden limitar los valoresdel asiento del buque semisumergible.

• Durante las operaciones delastre/deslastre, el asiento del buquesemisumergible debe estar muy con-trolado para evitar que el objetoelevado flote o se deslice sobre lacama de bloques.

2) Los cálculos de estabilidad quese lleven a cabo para cualquieroperación tienen que estar corregidospor superficies libres. Estos barcos es-peciales deben contar con unascaracterísticas de estabilidad y flota-bilidad (desplazamiento y centros degravedad con o sin carga a bordo in-cluidos), proporcionales al tipo debuque y clase de carga.

3) En estos buques el francobordo,por configuración, debe sermilimétricamente garantizado. Sucalado tiene que estar en o pordebajo del calado especificado parala línea de carga aplicable y así ase-gurar un francobordo adecuado.

4) Esta modalidad de transporte marí-timo está en franca expansión, lasactividades de las empresas dedicadasal mismo abarcan el diseño, la inge-niería, la planificación y la logísticaque sea necesaria para garantizar larecogida, el transporte y la entregasatisfactoria de la carga.

5) Estos buques pueden llegar a trans-portar una media de 60.000 toneladas,con la velocidad media de 10 nudos.Destacando en este medio el buque“Blue Marlin”, de la compañíaDockwise, que puede cargar unidadesde hasta 73.000 toneladas, con el cen-tro de gravedad hasta 30 metros porencima de la cubierta de carga.

6) La industria de la carga pesada estásumergida en un intenso periodo decambios para su actualización a lostiempos que corren. Todos los nuevosbarcos que están entrando en este

Fig. 21 – Tai An Kou – Class.- Fuente: cosco.com

[11]

[12]

Para mantener el objeto elevado seguro en su posición de estiba, la disposiciónde los elemento de fijación a la cubierta de carga deben diseñarse de tal formaque sean capaces de soportar estas fuerzas extremas.

9. SIMBOLOGÍA.-

Ds Desviación estándar.

FGm Fuerza gravedad media.

FGS Fuerza gravedad sostenida.

FTL Fuerza Viento total longitudinal.

FTT Fuerza Viento total transversal.

FWm Fuerza transversal/longitudinal media.

FWS Fuerza transversal/longitudinal sostenida.

Facc Fuerza transversal/longitudinal de inercia.

GO GV Movimiento virtual del centro de gravedad.

GV MV Altura metacéntrica virtual del objeto a elevar.

Hsig Altura significativa de ola.

KGO Altura del centro de gravedad sobre la quilla cuando el objeto a elevar está a flote.

KGV Altura del centro de gravedad virtual sobre la quilla.

KMV Altura del metacentro sobre la quilla en el momento de apoyarse todo el buque.

RK Reacción de la cama de bloques sobre la quilla o fondo de apoyo.

WS10m Velocidad del viento medio en 10 minutos.

ki Número de observaciones dentro del número de clase.

mi Suma del número de observaciones en las clases precedentes más uno.

Δ Desplazamiento del objeto flotante a elevar.

Δ-Rk Flotabilidad residual para un calado reducido.

N Núm. de periodo de tránsito de 6 horas corregido por los periodos de calma (Hsig ≤ 4m).

dv Distancia vertical.

m Número de olas encontradas durante un periodo de 6 horas.

n Número total de observaciones.

p Peso.


comercio están comprendidos entre laeconomía de la transformación depetroleros, junto con el diseño denuevos buques de cubierta abierta másgrandes, más veloces y más seguros.

7) En el año 2008, la flota mundialdedicada al transporte de cargaspesadas tenía una edad quesuperaba los 22 años y lógicamentepor necesidades de los serviciosestaban obligados a su restruc-turación o sustitución y se prevé enbreve la incorporación de nuevosbuques especializados.

n

1. F. VAN HOORN and S.D. DEVOY, “The dry transportof the Green canyon tension leg wellhead platform by a semi-submersible heavy-lift ship”, 22nd Annual OTC, Houston,Tx, May, 1990, pp. 419-426.

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Fig. 22 – Buque “Super Servant-1” elevando la TLWP Conoco Jolliet con unsustancial asiento apopante. Se observa como el calado de las patas de proa

de la TLWP es prácticamente cero cumpliendo con lo establecido en elprimer párrafo de la pagina 14 de este articulo.

Fuente: Argonautics.com

Fig. 23 – Buque “Trustee”, atracado cargando diferentesmódulos para Koniambo Nickel Plant.

Fuente: Dockwise.com

Fig. 24 – Detalle de las torretas de reserva de flotabilidad.Fuente: Captainvoyage-forum.com

BIBLIOGRAFÍA

grandes retos de la teorÍa del buque. buques … · 2015-08-31 · buques del mismo tipo. una...

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