Modelos predictivos de olas, calibración y validación para frentes de atraque.

El objetivo de estas modelaciones es pronosticar con precisión el estado del mar y con ello mejorar en forma sustancial el proceso de apertura y cierre del puerto o del terminal marítimo.


Para construir un modelo predictivo de oleaje en puertos, muelles de penetración o terminales marítimos, usualmente se emplean dos modelos: el software WAVEWATCH para el oleaje en aguas profundas y el software SWAN para modelar la propagación del oleaje en aguas cercanas a la costa.


En algunas ocasiones, cuando existe un modelo que ha sido desarrollado para un lugar distinto al sitio o terminal de interés, como por ejemplo en el acceso a un puerto, se debe correlacionar su pronóstico con la condición de oleaje observada localmente. Para ello SPD Seaportdata SpA lleva a cabo mediciones simultáneas hasta lograr validar el pronóstico de olas en el sitio.


Un modelo como el anteriormente descrito, otorga los siguientes beneficios:

  • Pronóstico de oleaje, con horizonte de 7 días y resolución cada 3 horas.

  • Actualización de los pronósticos cada 6 horas.

  • Acceso permanente en línea.

Monitoreo del comportamiento dinámico del buque en el sitio de atraque.

SPD Seaportdata SpA realiza las mediciones que permiten relacionar las respuestas del buque con los agentes climáticos que condicionan la operatividad en los frentes de atraque. Con la medición de los parámetros oceanográficos unida a la monitorización de los movimientos del buque se pueden establecer umbrales operativos en función de los movimientos admisibles del buque, para cada frente de atraque.

Para determinar el comportamiento dinámico del buque en sitio

SPD Seaportdata SpA realiza la medición de sus grados de libertad con un sistema APPLANIX POS MV, integrado por una unidad de medición inercial (IMU) y dos receptores Global Navigation Satellite System (GNSS) .

Esto nos permite:

 

  • Conocer el comportamiento dinámico del buque y fuerzas que ejerce sobre el sistema de amarre.

  • Relacionar el comportamiento de las variables climáticas con la respuesta del buque atracado.

  • Calcular las cargas máximas transmitidas a la estructura de atraque por la acción del oleaje sobre la nave.

  • Estudiar y optimizar los sistemas de amarre para ganar en seguridad y
    mejorar el rendimiento.

  • Elaborar modelos de planificación y operación portuaria.

Determinación precisa de UKC del buque en la línea de atraque.

La determinación precisa del UKC es un factor crítico en la seguridad de la nave y en los resultados financieros del negocio portuario. Tradicionalmente los puertos han operado bajo normas fijas que regulan el margen mínimo de seguridad bajo la quilla. En muchos casos en el establecimiento de las condiciones límites y la cuantificación de la disponibilidad de los terminales no se dispone de información histórica confiable, en cuyo caso se fija el UKC con un resguardo mayor para privilegiar la seguridad, aumentando los márgenes de resguardo lo que implica reducir los calados de operación.

Para cuidar de la seguridad de la nave y determinar objetivamente el calado de operación optimo, es necesario medir la distancia real entre la quilla y el fondo del buque (RUKC). Para ello SPD Seaportdata SpA realiza durante la operación de carga y descarga mediciones continuas de altura de la quilla, en ellas emplea sistemas GPS-RTK. Estas mediciones, con un error no mayor a 3 cms. nos muestran en tiempo real la posición y altura de la quilla respecto del fondo marino. Finalmente y para validar estos resultados en diversos estados de mar, se realizan simultáneamente mediciones de olas, vientos y mareas.

Al integrar las mediciones de mareas y oleaje con las observaciones
realizadas en el estudio sobre el comportamiento dinámico del barco en la línea de atraque, se logra un mayor grado de eficiencia y seguridad. Para ello, y tomando como base el pronóstico de olas para el sitio, se realizan rigurosas modelaciones probabilísticas donde se determina el calado óptimo y sus ventanas de tiempo operacionalmente más recomendables.

Mediciones oceanográficas para apoyo de modelos predictivos.

El estudio oceanográfico de puertos, muelles y terminales marítimos tiene
como principal objetivo determinar el clima de oleaje operacional que
caracteriza el sitio de atraque de los buques. También tiene por objetivo
identificar y caracterizar la presencia de olas de largo período que puedan
afectar la operación de carga/descarga y maniobrabilidad del buque.

La medición de los parámetros oceanográficos unida a la monitorización de los movimientos del buque permite relacionar los forzantes climáticos con la
respuesta del buque atracado, y a partir de sus resultados establecer umbrales operativos, para cada línea de atraque. El tiempo de monitorización debe abarcar para diferentes condiciones de mar todas las categorías de buques que operan en el puerto.

En estos estudios se realizan mediciones de vientos, olas, mareas, corrientes
y batimetrías con instrumentos que satisfacen a cabalidad los niveles de
calidad exigidos por el SHOA.

En modelaciones de oleaje otro antecedente relevante es la información
batimétrica. SPD Seaportdata SpA lleva a cabo este levantamiento del fondo de mar mediante el empleo de un Multihaz Reson Seabat de alta resolución, aceptado para estos fines por la Autoridad Hidrográfica.

Batimetrías Multihaz para construir modelos de oleaje y verificar profundidades en líneas de atraque.

Para realizar levantamientos batimétricos en puertos, terminales marítimos y
muelles SPD Seaportdata SpA hace uso de su ecosonda Multihaz Reson SeaBat 7125 de alta resolución (500 puntos por m2), con frecuencias de operación de 200 y 400 kHz se efectuan barridos en franjas de 10° a 140°, a lo largo del track de navegación.

 

Dicho sistema, que cumple plenamente con las normas estándar de la
Organización Hidrográfica Internacional (OHI) y del Servicio Hidrográfico y
Oceanográfico de la Armada, proporciona un conocimiento preciso y completo de la profundidad y morfología de los fondos marinos.

De amplia aplicación en proyectos de infraestructura costera, control de
dragados, batimetrías de puertos y terminales marítimos, ríos y embalses. En
este caso su aplicación principal es la verificación de profundidades en los frentes de atraque donde se realizarán mediciones directas de UKC.

También SPD Seaportdata SpA lleva a cabo con este Multihaz las batimetrías que son requeridas para la construcción de modelos numéricos. A partir de la alta densidad de sondas que obtiene con el Sistema Multihaz genera una malla TIN de triángulos irregulares que maximizan al detalle la relación área/perímetro. El conjunto de los triángulos representa el fondo marino que se usará como base en
la construcción del modelo de oleaje.