Proyecto vientos

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ICO 424 – Hidráulica Marítima y Medioambiental

Facultad de Ingeniería – Valparaíso

Proyecto 02

Análisis de Vientos:

“Puerto de Iquique – Sector 3”

Alumnos:  Fernando Catalán Tobar

                          Pablo Valdebenito Sanhueza

                               Profesor:  Patricio Winckler Grez

                 Fecha de entrega: 13 de Noviembre 2022

Contenido

1.        INTRODUCCIÓN        2

2.        ESTIMACIÓN DEL DOWNTIME OPERACIONAL        3

2.1        Correcciones de magnitud y dirección en los datos del modelo        3

2.1.1        Corrección por altura        3

2.1.2        Corrección por temperatura        4

2.1.3        Corrección por racha        4

2.1.4        Corrección por ubicación        5

2.1.5        Resultados obtenidos en correcciones de magnitud y dirección del viento        6

2.2        Correlaciones para los datos de la magnitud y dirección del viento        8

2.3        Análisis estadístico a medio plazo        11

2.4        Geometría buque Car – Carrier        15

2.5        Downtime operacional        16

3.        CARGAS DE VIENTO ACTUANDO SOBRE EL BUQUE ATRACADO        24

3.1        Cálculo de valores extremos de la serie de tiempo        24

3.2        Riesgo máximo admisible y vida útil para el buque Car – Carrier        29

1. INTRODUCCIÓN

El viento está producido por el movimiento del aire en la atmósfera. La atmósfera es como un gigantesco condensador en donde se acumula la energía procedente del Sol. Esta energía térmica del Sol se transforma en energía cinética llevando masas de aire de unas regiones del planeta a otras.

El viento se define por su dirección e intensidad. Su dirección viene dada por el punto cardinal del horizonte desde el que viene, expresado en grados sexagesimales. Por otro lado, su intensidad es la velocidad de las partículas del aire en movimiento. Esta intensidad se puede medir en “nudos”, en “km/h”, o en “m/s”.

El informe se concentra en el análisis de vientos en el Puerto de Iquique, específicamente en el Sector 3. Además, se realizarán los estudios en base al modelo de buque denominado Car-Carrier (representado en la Ilustración 1), el cual su función principal es el transporte de vehículos.

Ilustración 1: Barco Car-Carrier.[pic 5]

Fuente: Portal Portuario.

Se busca estimar el Downtime operacional del buque. El Downtime operacional es el porcentaje de tiempo en que se excede la magnitud umbral de operación o se exceden las condiciones limites operacionales. Además del Downtime, se busca estimar las cargas que actúan sobre el buque atracado y las cargas que actúan sobre las defensas del sitio de atraque (Sector 3).

1. ESTIMACIÓN DEL DOWNTIME OPERACIONAL

Los datos a utilizar para el análisis fueron medidos durante una campaña anual en 2019, mediante un anemómetro digital ubicado en una estación a 15 metros sobre el nivel medio del mar, precisamente en la Gobernación Marítima de Iquique. Estos datos son parte de un registro. De manera simultánea, se descargaron datos de un modelo a 16 metros sobre el nivel medio del mar, en donde, para estos datos se busca realizar una corrección en sus magnitudes y direcciones para realizar comparaciones con los datos del registro.

1. Correcciones de magnitud y dirección en los datos del modelo

Las correcciones que están presentes en este tipo de análisis son:

• Por altura.
• Por temperatura.
• Por racha.
• Por ubicación.

1. Corrección por altura

Para realizar la corrección por cota, los datos del modelo deben ser adaptados a 10 metros sobre el nivel medio del mar. Los datos del modelo que se tienen fueron calculados a 16 metros sobre el nivel medio del mar, para realizar la transformación de los datos a lo que se necesita, la Ecuación 1 transforma los datos medidos a cualquier altura, a los 10 metros sobre el nivel medio del mar.

Ecuación 1: Cálculo de magnitud del viento a 10 metros sobre el nivel medio del mar.

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es la magnitud del viento a una altura  sobre el nivel medio del mar. Obteniendo así la magnitud del viento a una altura de 10 metros sobre el nivel medio del mar (). En la Gráfica 1, se observa la serie corregida de la magnitud del viento del modelo.[pic 7][pic 8][pic 9]

Gráfica  1: Corrección por altura de magnitudes de viento del modelo

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Fuente: Elaboración propia – MatLab.

1. Corrección por temperatura

Para realizar corrección por temperatura a una serie de magnitud y dirección del viento, es necesario tener una serie de datos de la temperatura del viento. Debido a que no se cuenta con dicha serie, para términos del proyecto el coeficiente de corrección por temperatura será de 1,1 (CEM, 2008).

1. Corrección por racha

Las rachas son un aumento brusco del viento con respecto a su velocidad o magnitud media, tomada en un intervalo de tiempo. Para realizar el cálculo de la racha, se debe utilizar la relación planteada en la Ecuación 2.

Ecuación 2: Cálculo para corrección por racha.

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Donde , es la magnitud del viento en un instante  y  es la magnitud del viento en  segundos. Por otro lado, para  se ocupa el instante de tiempo de 60 segundos o 1 minuto, según el documento “Recomendaciones para Obras Marítimas – ROM 3.1-99” (ROM, 2000)[pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

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