Inspección de la compatibilidad de muelles con diferentes tipos de embarcaciones

Introducción

Los muelles representan la conexión entre la tierra y el mar, debido a que son las únicas estructuras donde las embarcaciones pueden llevar a cabo procesos como la carga y la descarga de hidrocarburos. No obstante, para el correcto desarrollo de estas actividades, es necesario considerar ciertos aspectos, siendo uno de ellos la compatibilidad de muelles con embarcaciones.

Al existir diversos tipos de embarcaciones, con características específicas, las actividades de amarre y gestión de estos medios de transporte deben de desarrollarse una vez confirmada su correcto y seguro manejo. Es aquí donde sobresale la necesidad por garantizar la compatibilidad entre dichas estructuras con los posibles modelos de buques de la industria petrolera.

El siguiente contenido indagará entre los aspectos esenciales para las inspecciones de compatibilidad de muelles con embarcaciones, las características necesarias que deben de tener estas infraestructuras, así como también los criterios a considerar a la hora de poner en marcha tal proceso evaluativo.

Clasificación de los muelles según sus características

Muelles de gravedad

Los muelles de gravedad son estructuras portuarias construidas sobre una base sólida, aprovechando su propio peso para contener el terreno y resistir el empuje de las embarcaciones y las cargas que se manipulan en ellos.

Particularmente poseen una menor superficie específica (superficie por unidad de volumen) en comparación con otros tipos de muelles. Esto significa que, en relación a su volumen, tienen una menor superficie expuesta al agua y al aire, lo que permite una considerable reducción de la tasa de deterioro por factores como la corrosión y la erosión¹.

Muelles de pilotes

Son estructuras portuarias compuestas por una plataforma elevada sostenida por pilotes verticales que se hincan en el suelo o lecho marino. Estos pilotes transmiten las cargas de la plataforma, incluyendo el peso de buques, grúas, carga y personas, al terreno circundante.

Entre sus características principales tenemos:

• Adaptabilidad: Se pueden construir en terrenos con poca capacidad portante o en aguas profundas donde la construcción de un muelle de gravedad sería demasiado costosa.
• Comportamiento sísmico: Debido a que son estructuras con menor masa, poseen una mejor relación con las fuerzas sísmicas en comparación con otros tipos de muelles.
• Construcción rápida: Los pilotes prefabricados pueden instalarse rápidamente, lo que agiliza el proceso de construcción.
• Versatilidad: Se pueden diseñar para diferentes usos, como atraque de buques, carga y descarga de hidrocarburos, acceso marítimo y mucho más.

Muelles pantalla

Este tipo de muelle está compuesto por un muro pantalla de hormigón diseñado para transmitir las cargas al terreno mediante su empotramiento, y al trasdós por medio de un sistema de anclaje¹. Estas estructuras pueden estar formadas por tablestacas, ya sean metálicas o de hormigón, o por una pantalla continua de hormigón. Este tipo de muelle se caracteriza por su alta superficie específica, lo que implica un mayor contacto con el entorno y, en consecuencia, una menor vida útil en comparación con otros muelles.

La principal función de los muelles de pantalla es proporcionar estabilidad y resistencia a las cargas, aunque su durabilidad se ve afectada por la exposición prolongada a las condiciones ambientales y al desgaste.

Criterios de compatibilidad de muelles con embarcaciones

Tipos de embarcaciones

• Handy/Handymax: Son utilizados tradicionalmente para las cargas más pequeñas al tener una capacidad de menos de 60,000 TPM². Los límites de su eslora rondan entre 150 y 200 metros, siendo de los más comunes debido a su tamaño que les permite acceder a la gran mayoría de puertos. Su capacidad de carga moderada y dimensiones los convierten en embarcaciones de fácil manejo y amarre, por lo que no requiere de adaptaciones especiales.
• Aframax: Este tipo de buque petrolero es de tamaño medio y con una capacidad de entre 80.000 y 120.000 TPM. Debido a sus características, son utilizados en el comercio de petróleo a corta y media distancia, ideal para aquellas regiones de baja producción.
• Capesize: Son embarcaciones de gran tamaño que se dedican al transporte a granel, llegando a trasladar desde 80.000 hasta 175.000 TPM, no obstante, por sus dimensiones no pueden transitar por los canales de Panamá y Suez. Debido a su gran tamaño, solo pueden atracar en puertos con infraestructura específica y suficiente calado para manejar estas embarcaciones.
• VLCC / ULCC: Los Very Large Crude Carriers (VLCC) y Ultra Large Crude Carriers (ULCC) son las embarcaciones petroleras con mayores capacidades de carga, rondando las 150.000-320.000 TPM y 320.000-550.000 TPM². Entre sus características principales, los VLCC poseen una gran flexibilidad, mientras que los ULCC, pueden cubrir largas rutas de transporte. Sin embargo, al tratarse de las embarcaciones más grandes, estas requieren de terminales especialmente construidos para sus dimensiones y capacidades.

Tipos de defensas marinas

Los sistemas de defensas marinas en puertos son dispositivos diseñados para mitigar los daños durante la interacción entre buques y muelles. Esta importante tarea se lleva a cabo por medio de la absorción de la energía cinética de los buques, transformándola en fuerzas de reacción manejables por la estructura del muelle y el casco del buque.

Existen diversos tipos de defensas, cada uno con formas y resistencias específicas, adaptadas a las necesidades particulares de cada puerto. La selección adecuada de defensas requiere una asesoría técnica detallada basada en las características del proyecto para asegurar la máxima eficiencia, protección y compatibilidad de muelles con embarcaciones. Entre las defensas más conocidas tenemos:

• Defensas celulares: Están fabricadas de caucho y presentan una forma cilíndrica con un centro hueco, generando como resultado una fuerza de reacción baja. Son defensas muy utilizadas gracias a su versatilidad, durabilidad y alta capacidad de absorción de energía, factores esenciales para reducir costos operativos y maximizar la rentabilidad a largo plazo³.
• Defensas de cono: Su diseño permite soportar impactos fuertes provenientes de grandes embarcaciones, como lo son los petroleros y los cruceros. Entre las características principales de estas defensas marinas están su forma cónica y su montaje por medio de bridas. Adicionalmente, cuentan con propiedades similares a las defensas celulares, pudiendo utilizarse en diversas condiciones.
• Defensas de neumáticos: Consideradas como una de las mejores opciones para evitar colisiones, son dispositivos de protección marítima diseñados para soportar impactos significativos³. Consisten en una bolsa cilíndrica de caucho rellena de aire comprimido, lo que les permite flotar parcialmente sumergidas en el agua. Para una mayor protección, pueden incorporar una red de neumáticos o cadenas en su superficie exterior.
• Defensas de arco: Empleadas principalmente en embarcaciones pequeñas y medianas, son ideales para aquellos muelles con espacios limitados o de difícil acceso. Su diseño integral permite su fijación en superficies tanto verticales como horizontales, proporcionando una amortiguación eficaz frente a altos niveles de impacto sin dañarse.
• Defensas de pilote: Son sistemas de protección altamente personalizables que aseguran un único punto de contacto entre la embarcación y la defensa a cualquier nivel de agua. Están diseñadas específicamente para un tipo de embarcación, proporcionando la mayor protección a estas. Para asegurar a las embarcaciones en diferentes escenarios, son personalizadas a características específicas, así como también se utilizan en conjunto con otros tipos de defensas³. 

Tipos de amarres

• Amarres largos: Son el método más común para asegurar una embarcación, este tipo de amarre se trabaja longitudinalmente con la finalidad de evitar desplazamientos proa-popa. Durante el proceso se colocan lo más alejados posible en la dirección correspondiente (proa o popa) para maximizar su fuerza de retención. Adicionalmente, permiten posicionar de forma adecuada a las embarcaciones en el atraque.
• Amarres de través: Se colocan perpendicularmente a la línea proa-popa de una embarcación, pudiendo situarse en el centro de estas zonas. Tienen como objetivo el mantener la embarcación próxima al muelle y la zona de amarre, impidiendo cualquier tipo de se desplace del atraque. Estos amarres son sumamente útiles al proporcionar estabilidad adicional y asegurar que la embarcación permanezca en su posición deseada durante el atraque.
• Amarres de Esprin: Son aquellos amarres que, partiendo desde la proa o la popa de una embarcación, se dirigen de manera inclinada hacia la zona contraria, formando de esta manera una disposición diagonal. Su enfoque es el de evitar los movimientos longitudinales de las embarcaciones abarloadas, a través de una sujeción eficaz.
• Amarres de coderas: Es un tipo de amarre efectuado con la finalidad de evitar golpes entre el caso de una embarcación y los muelles, y como forma de apoyo para el proceso de desatraque. Se realiza por medio de cabos fijados a la proa o a la popa de una embarcación para que esta sea amarrada a una boya situada en un puerto o muelle. Simultáneamente, desde el lado opuesto de la embarcación, se utiliza otro cabo que se amarra al muelle en cuestión. Cabe destacar que dichos cabos deben colocarse perpendicularmente al punto de salida para asegurar la eficacia del amarre.

Métodos de inspección de compatibilidad

Análisis de carga

Se trata de una de las formas más efectivas de evaluar la compatibilidad de muelles con embarcaciones, debido a que esta metodología determina los límites de cargas dinámicas y estáticas que las embarcaciones imponen sobre la estructura del muelle a través de puntos de contacto y líneas de amarre tensionadas. Para un análisis más acertado, se considera que las cargas de amarre son influenciadas por factores externos como viento, corrientes, oleaje, resonancia por ondas largas, mareas, flujos, etc⁴.

Llevar a cabo un análisis de carga comprende la recopilación de datos sobre características del buque y condiciones ambientales locales, la creación de modelos sistema buque-amarras-defensas, la evaluación de fuerzas externas y tensiones en las amarras, y su validación final mediante pruebas de campo. El resultado es el aseguramiento de que el diseño del muelle y los sistemas de amarre son los adecuados para maniobrar los tipos de embarcaciones considerados.

Revisión de dimensiones y calado del muelle

Las características longitudinales, en conjunto con el calado de una embarcación, que es la distancia vertical entre la superficie del agua y la parte inferior del casco, son parámetros que deben ser cuidadosamente evaluados para asegurar que cualquier tipo de embarcación tenga suficiente espacio para ser maniobrado, y también para evitar el riesgo de encallar.

La seguridad y operatividad marítima están intrínsecamente relacionadas con el dimensionamiento adecuado de los muelles; ya que, un muelle demasiado pequeño o excesivamente grande puede complicar el desarrollo de actividades portuarias. Las revisiones del dimensionado y calado de muelles facilita la navegación segura, permitiendo maniobras seguras y eficientes, minimizando el riesgo de colisiones y lesiones.

Simulaciones y pruebas piloto

Los sistemas de simulación de maniobras y las pruebas piloto, basándose en formulaciones matemáticas precisas, permiten la recreación y optimización del diseño de las áreas de navegación y manipulación de embarcaciones⁵. Su atractivo principal es la eliminación de la necesidad de intervención humana, permitiendo una ejecución rápida y objetiva. Con el fin de mejorar la precisión de las simulaciones, se implementa la información relevante proporcionada por pilotos, así como también estudios y análisis generados en los muelles.

Entre las principales ventajas de estas pruebas de compatibilidad de muelles con embarcaciones se encuentra la capacidad de realizar comparaciones objetivas considerando diferentes escenarios y la evaluación preliminar de los espacios de maniobra. Cabe destacar que esta metodología debe de realizarse numerosas veces para confirmar la fiabilidad de los resultados, permitiendo así un análisis estadístico de las maniobras. Este método es ideal para representar el comportamiento de un barco en diversas circunstancias, contribuyendo a la seguridad y eficiencia en el diseño y operación de muelles.

Conclusiones

La importancia de llevar a cabo inspecciones de compatibilidad de muelles con embarcaciones radica en la necesidad de asegurar la maniobra correcta y segura de embarcaciones durante procesos críticos como la carga y descarga de hidrocarburos. Puesto a que existen diferentes tipos de embarcaciones, cada una con características específicas, es imprescindible la verificación de que los muelles sean capaces de soportar y manejar adecuadamente los buques.

La compatibilidad de muelles con embarcaciones además de garantizar la eficiencia operativa, funciona como un modo de protección de las infraestructuras portuarias. Por otro lado, estas evaluaciones dan paso a la adaptación de muelles considerando necesidades y características específicas, un aspecto fundamental para mantener la seguridad y la funcionalidad de las instalaciones y los procesos que se desarrollan en ellas.

Referencias

1. Structuralia. (2018, 12 de junio). Características estructurales de los principales tipos de muelles portuarios. Consultado el 15 de junio de 2024 de https://blog.structuralia.com/caracteristicas-de-los-principales-tipos-de-muelles-portuarios
2. Bilogistik. (2019, 22 de octubre). Tipos de buque según su tamaño. Consultado el 15 de junio de 2024 de https://www.bilogistik.com/blog/tipos-buque-segun-tamano/
3. Walker Rubber. (s.f.). Marine Fenders: The 5 Different Types. Consultado el 16 de junio de 2024 de https://www.walker-rubber.co.uk/blog/the-walker-rubber-blog-1/marine-fenders-the-5-different-types-17
4. Ministerio de Obras Públicas Dirección de Obras Portuarias (s.f.). Guía de diseño, construcción, operación y conservación de obras marítimas y costeras. Consultado el 16 de junio de 2024 de https://www.abcpuertos.cl/documentos/MOP/MOP_Vol_2_Estados_de_Carga_Parte_3.pdf
5. Instituto Mexicano de Transporte. (2023). Simulaciones de maniobras de embarcaciones en tiempo acelerado en Lázaro Cárdenas y Manzanillo. Consultado el 17 de junio de 2024 de https://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt730.pdf