UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE INGENIERÍA 04-05/Te… · Estabilidad de boyas (análisis...

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE INGENIERÍA

Implementación de Sistemas de Ayudas a la Navegación

TEMA 4 b

Contenidos de la clase

•Boyas tipo Spar- Estabilidad•Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)•Enfilaciones

BOYAS SPAR

Señal tipo Spar – Río de la Plata

Peso Muerto

8000 KG

Union Cardanica

Floater

Tubo inferior55

0

440

Tubo superior

6500

1500

Linterna

VEGA VLB 48

ANTENA

RACON

Marca de Tope

Upper Structure

1175

0 m

m

600

3750

Tubo aquietador

Señal tipo Spar

Señal tipo Spar

Resinex - Elastic BeaconsArchivo pdf

Estabilidad de una boya tipo

Spar(análisis

simplificado)

Estabilidad de una boya tipo Spar(análisis simplificado)

HgGHF

HFHFTg

bb

ddwW

−+=φ

Estabilidad de una boya (análisis detallado de olas)

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

ID HHH +=

H D : por arrastre (velocidad del flujo)

H I : por inercia (aceleración de la masa de la boya)

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

C D : coeficiente de arrastre

ρ : masa específica del agua

A: sección transversal de la boya en el plano normal al la fuerza

u : velocidad del agua

2

21

uACDHD **** ρ=

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

U m : velocidad de la corriente (marea, río)

U x : componente de la velocidad orbital de las partículas (misma direción que Um)

xm uuu +=

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

xAi aVolCH *** ρ=

C A : coeficiente de inercia

ρ : masa específica del agua

Vol: volumen de agua desplazada

a x : aceleración orbital del agua

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

φ : función potencial del campo de velocidades

[ ])()(

))(cosh(

2txksen

dksenh

zdk

k

H σσφ −+=

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

[ ])cos(

)(

)(cosh

2txk

dksenh

zdkHux σσ −+=

xux ∂

∂= φt

ua x

x ∂∂=

[ ])(

)(

)(cosh

22 txksen

dksenh

zdkHax σσ −+=

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

T

πσ 2=L

kπ2=

txk σθ −= Ángulo de fase

T: periodo L: Longitud de onda

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

Aguas profundas: d > 0,5 L

d >> z para boyas

θσ cos**2H

ux = θσ senH

ax ** 2

2=

[ ]1

)(

)(cosh =+dksenh

zdk

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

Aguas profundas: d > 0,5 L

∫∫ == 2

0

2

0cos

2

ππ

θθσθ dH

duu xx

T

H

T

Hu x ππ == 2

2

Calculo el valor medio entre 0 y π / 2

∫∫ == 2

0

22

0 2

ππ

θθσθ dsenH

daa xx

22

22

2

=

=T

HT

Ha x

ππ

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

Aguas Intermedias: 1 / 2 L > d > 1 / 20 L

d >> z para boyas

[ ]dkdksenh

zdk 1

)(

)(cosh ≈+

θσ cos1

2 dk

Hux = θσ sen

dk

Hax

1

22=

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

Aguas Intermedias: 1 / 2 L > d > 1 / 20 L

Calculo el valor medio entre 0 y π / 2

∫∫ == 2

0

2

0cos

1

2

ππ

θθσθ ddk

Hduu xx

dk

Hu x

1

2σ=

∫ ∫== 2

0

2

0

2

*

1

2

π π

θθσθ dsendk

Hdaa xx

dk

Ha x

1

22σ=

Estabilidad de boyas (análisis detallado de olas)

Aguas Intermedias: si d = 1 / 20 L

Calculo el valor medio entre 0 y π / 2

dk

Hu x

1

2σ=

dk

Ha x

1

22σ=

T

Hu x 10= 22

6320T

H

T

Ha x ≈= π

Estabilidad de Spares (análisis detallado de olas)

No se puede considerar d >> z, por lo que hay que evaluar las acciones del oleaje en franjas

horizontales dF

Spares

En general, puede despreciarse el efecto sobre el péndulo y se adopta sólo el efecto sobre el flotante.

¿Qué ola considerar?

- Como condición de servicio, se puede considerar Hs, pero con una pérdida de divergencia vertical de

la linterna menor al 50%

- Como condición última, se puede considerar H1/10

Pilotes (Aplicación para Balizas)

- Si 20 φ < L, se puede despreciar el efecto del oleaje

T

L

f

- Para una Baliza: Tf21≈

- Si el suelo es erosionable, puede haber desmoronamiento. Se

sugiere:Tf

21>

φ

Acciones sobre Balizas-Expresiones de Morrison

- Para una Baliza, se pueden aplicar las expresiones de Morrison:

t

vDcF mi ∂

∂=4.

..2πρ - ρ: masa específica

2<mc 2≈mcHDkcF mimim ...21 2ρ=

DHkcF mddm ...21 2

0ρ= c0: coef. de fricción 2≈

Suma Vectorial

Kmi; kmd surgen de la Teoría de Airy

Fim se da ¼ L antes de la crestaFdm se da en la cresta

ENFILACIONES

ENFILACIONES

ENFILACIONES

1000

1==γδ

ENFILACIONES (Mar del Plata)

ENFILACIONES (Mar del Plata)

ENFILACIONES

1000

1==γδ

ENFILACIONES

)(.W

hHXKd

−=

hX

H +=650

K : Coeficiente de sensibilidad lateral (adimensional)

El resto de las magnitudes expresadas en [m].

ENFILACIONESK Calidad de la

enfilaciónObservaciones

< 0,6 Inutilizable Debe ser mejorada

0,6 a 1 Mala Debe ser mejorada

1 a 1,5 Regular Debe ser mejorada si el gasto es pequeño

1,5 a 2,5 Buena

2,5 a 3,5 Muy buena

3,5 a 4,5 Excelente

> 4,5 ExcesivaLa información es demasiado rápida

BIBLIOGRAFÍA

� IALA Navguide Edition 7, 2014

�Determinación de Fuerza Horizontal (H) en cadenas de amarre. Apuntes AtoN. 2004

�Enfilaciones y su calculo- SHN

�IALA Guideline No. 1023, Para EL DISEÑO DE ENFILACI ONES, EDICIÓN 1, Diciembre 2001