informe técnico

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INFORME TÉCNICO (REV. B) SERVICIO DE LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO DEL TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO” Preparado para: Av. Santa Rosa 135 La Perla Callao Perú Elaborado por: HIDRÁULICA Y OCEANOGRAFÍA INGENIEROS CONSULTORES S.A. Mz. C10, Lote 22, Urb. Portada del Sol II Etapa La Molina Lima Perú Noviembre 2012

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Page 1: Informe Técnico

INFORME TÉCNICO

(REV. B)

“SERVICIO DE LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO DEL

TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO”

Preparado para:

Av. Santa Rosa 135 – La Perla

Callao – Perú

Elaborado por:

HIDRÁULICA Y OCEANOGRAFÍA INGENIEROS CONSULTORES S.A.

Mz. C10, Lote 22, Urb. Portada del Sol II Etapa

La Molina

Lima – Perú

Noviembre 2012

Page 2: Informe Técnico

“SERVICIO DE LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO DEL TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO”

Noviembre

2012

Informe Técnico Rev. B

Informe Técnico 2

ÍNDICE

CAPITULO I: GENERALIDADES ......................................................................................... 4

1.1 Antecedentes ................................................................................................................ 4

1.2 Finalidad del estudio ................................................................................................... 4

1.3 Ubicación ..................................................................................................................... 4

1.4 Especificaciones técnicas ............................................................................................ 5

CAPITULO II: TRABAJOS PRELIMINARES ...................................................................... 9

2.1 Reconocimiento y monumentacion de puntos de control ........................................ 9

2.2 Posicionamiento geodésico de puntos de control .................................................... 10

CAPITULO III: BATIMETRÍA ............................................................................................. 16

3.1 Levantamiento de información ................................................................................ 16

3.2 Procesamiento............................................................................................................ 23

3.3 Resultados .................................................................................................................. 26

CAPITULO IV: ESTUDIO DE CORRIENTES .................................................................... 32

4.1 Metodología ............................................................................................................... 32

4.2 Resultados .................................................................................................................. 33

CONCLUSIONES ................................................................................................................... 36

ANEXOS .................................................................................................................................. 38

Índice de Tabla

Tabla 1: Coordenadas de Estación “Lima – IGN ........................................................................ 13

Tabla 2: Coordenadas de Estación “GPS-FN” ........................................................................... 14

Tabla 3: Coordenadas de Estación “GPS-S” .............................................................................. 15

Tabla 4: Resultados de corrientes en marea ascendente ........................................................ 34

Tabla 5: Resultados de corrientes en marea descendente ...................................................... 34

Índice de Figuras

Figura 1: Ubicación del área de estudio ................................................................................................. 5

Figura 2: Vista panorámica del área del proyecto ................................................................................. 5

Figura 3: Puntos de control “GPS-FN” (Faro Norte) – “GPS-S” (Costa) .................................................... 9

Figura 4: Calculo de posición absoluta ................................................................................................. 10

Figura 5: Esquema de posicionamiento geodésico ............................................................................... 12

Figura 6: Estación “Lima – IGN. ............................................................................................................ 13

Figura 7: Estación “GPS-FN” ................................................................................................................. 14

Figura 8: Estación “GPS-S” ................................................................................................................... 15

Figura 9: Software hidrográfico Hypack ............................................................................................... 16

Figura 10: Ventana de procesamiento batimétrico .............................................................................. 18

Figura 11: Ejemplo de Vista en 3D ........................................................................................................ 19

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Informe Técnico 3

Figura 12: Planificación de líneas principales ....................................................................................... 19

Figura 13: Planificación de líneas verificación ...................................................................................... 20

Figura 14: Esquema de integración de equipos .................................................................................... 20

Figura 15: GPS Geodésico Topcon en modo RTK .................................................................................. 21

Figura 16: Ecosonda Bathy 500MF ....................................................................................................... 22

Figura 17: Sondaleza de calibración para ecosonda ............................................................................. 23

Figura 18: Canal de acceso 3D .............................................................................................................. 27

Figura 19: Cartografía del canal de acceso ........................................................................................... 27

Figura 20: Área de maniobras 3D ......................................................................................................... 28

Figura 21: Cartografía del área de maniobras ...................................................................................... 28

Figura 22: Cartografía Muelle Nº 1 ....................................................................................................... 29

Figura 23: Cartografía Muelle Nº 2 ....................................................................................................... 29

Figura 24: Cartografía Muelle Nº 3 ....................................................................................................... 30

Figura 25: Cartografía Muelle Nº 4 ....................................................................................................... 30

Figura 26: Cartografía Muelle Nº 5 ....................................................................................................... 31

Figura 25: Cartografía Muelle Sur ........................................................................................................ 31

Figura 27: Tipo de flotadores ............................................................................................................... 32

Figura 28: Mareas para estudio de corrientes ...................................................................................... 33

Figura 29: Medición de líneas de corrientes ......................................................................................... 35

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Informe Técnico 4

CAPITULO I: GENERALIDADES

1.1 Antecedentes

El Plan Nacional de Desarrollo Portuario (PNDP) tiene previsto la modernización del

Terminal Portuario del Callao, que incluye entre otros aspectos técnicos, el disponer

de las profundidades marinas que posibilite la operación de naves tipo Panamax y

Post-Panamax.

La APN requiere disponer de un levantamiento batimétrico actualizado del Terminal

Portuario del Callao, para establecer las actuales profundidades marinas, así como

establecer la presencia de corrientes al interior de la poza de maniobras, que pueda

incidir en las profundidades, teniendo en consideración la presencia del Nuevo

Terminal de Contenedores en la rada del referido Terminal.

1.2 Finalidad del estudio

La finalidad del estudio es presentar las características del fondo marino dentro de la

rada interior y el canal de acceso del puerto del Callao, esto será realizado mediante

un levantamiento batimétrico en el cual está contemplado además un estudio de

corrientes y sedimentos.

1.3 Ubicación

Políticamente, el área del Terminal Portuario del Callao, se localiza en la jurisdicción

del distrito Callao, Provincia Constitucional del Callao, región Callao, a 14 Km. del

centro de la ciudad de Lima, exactamente a 77º 08' 25" de longitud Oeste y a 12º 02'

42" de latitud Sur.

El área de estudio se encuentra ubicada en una amplia bahía, protegida por las islas

San Lorenzo y Isla El Frontón y por los islotes Cavinzas y Redondo, delimitada al

norte, por el río Rímac y al sur, por la Plaza Grau. El litoral del Callao, se caracteriza

por presentar una gran actividad portuaria debido al intenso tráfico comercial del

puerto y a una importante actividad pesquera.

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Informe Técnico 5

Figura 1: Ubicación del área de estudio

Figura 2: Vista panorámica del área del proyecto

1.4 Especificaciones técnicas

1.4.1 Levantamiento batimétrico con ecosonda.

Las áreas que requieren efectuar el levantamiento batimétrico con ecosonda,

son las siguientes:

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Informe Técnico 6

Canal de Acceso desde el primer par de boyas hasta el rompeolas de la

boca de entrada a la rada interior.

Área de Maniobras: que corresponderá desde los faros de la boca de

entrada a la rada interior, hasta los cabezos de los muelles del T.P.

Callao.

Área de Muelles: que comprende todos los amarraderos de los muelles,

entremuelles, cabezo de muelles y frente al futuro muelle 5F y futuro

muelle de embarque de minerales cercano al rompeolas norte.

Los sondajes deberán realizarse de manera corrida formando

alineaciones. Asimismo deberán realizarse sondajes cruzados de

comprobación.

1.4.2 Levantamiento batimétrico con escandallo.

Para los controles verticales deberá utilizarse un escandallo de mano de

cadena o cable graduado, un bote y un cabo, lo suficientemente largo para

separarse del muelle.

Los controles horizontales se efectuarán a cada 10 metros de

distanciamiento perpendiculares a los muelles, utilizándose un bote para

desarrollar esta actividad. Para los controles se utilizará un cabo

graduado que permita efectuar los registros, a distancias del muelle de

0, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 y 40 metros.

El levantamiento deberá ser realizado en todos los amarraderos del

Terminal Portuario del Callao, que incluya los Terminales administrados

por DP WORLD CALLAO S.A y APM TERMINALS CALLAO.

En el caso del levantamiento frente a los amarraderos 5D y 5E, el

levantamiento batimétrico se efectuará hasta una distancia en la que se

presente una variación brusca de las profundidades, de manera no

interferir con las instalaciones de la Base Naval y el SIMA.

1.4.3 Estudio de corrientes

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Informe Técnico 7

Deberá efectuarse un estudio de corrientes, durante la baja marea y alta

marea, comprendiéndose este estudio desde la boca de entrada a la rada

hasta las cercanías del muelle. Se elaborará el plano de corrientes en una

escala adecuada.

1.4.4 Muestras del fondo marino

Se deberá tomar muestras inalteradas superficiales del material del fondo

marino, teniendo en cuenta las siguientes ubicaciones:

Tres (03) muestras en el Canal de Acceso

Dos (02) muestras en la Boca de Entrada del rompeolas

Una (01) muestra en la Zona de Maniobras frente al cabezo del muelle

1C

Una (01) muestra en la Zona de Maniobras frente al amarradero 3C

Una (01) muestra en la Zona de Maniobras frente al amarradero 5B

Una (01) muestra en la Zona de Maniobras frente al amarradero 5D ó

5E

Se servirán identificar las muestras elaborándose, de posible, el respectivo

análisis granulométrico acompañando las curvas respectivas con su

respectivo comentario, así como la determinación de su densidad específica,

que posibilite identificarlo como material navegable.

1.4.5 Equipamiento mínimo

Para desarrollar el trabajo requerido, el equipamiento mínimo solicitado es el

siguiente:

Ecosonda Hidrográfico con papel registrador no menor de 50 Khz ni

mayor a 240Khz.

Sistema de Posicionamiento GPS en modo RTK.

1.4.6 Informe y planos a presentar

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Informe Técnico 8

Se deberá realizar levantamientos batimétricos completos, debiendo

presentar la siguiente documentación:

Informe

El informe deberá ser presentado en original y tres (3) copias,

comprendiéndose una versión en un CD con la información en Autocad

2010 y Word.

El Informe a elaborar deberá disponer de la siguiente estructura:

Generalidades, Personal participante, Especificaciones técnicas del

equipo utilizado, Metodología de trabajo (Levantamiento batimétrico con

ecosonda y levantamiento batimétrico con Escandallo, Estudio de

corrientes, Conclusiones).

Planos a presentar

Los planos deberán tener las siguientes características:

Coordenadas UTM y Geográficas WGS-84.

Puntos de referencia con sus coordenadas (cuadro).

Las estructuras como muelles, línea cero, deberán estar representadas

en todos los planos respectivamente.

Dos (2) Planos del Levantamiento Batimétrico con ecosonda 1/2500,

profundidades en pies.

Dos (2) Planos del Levantamiento Batimétrico con ecosonda 1/2500,

profundidades en metros.

Dos (2) Planos del Levantamiento Batimétrico en Muelles con

escandallo 1/1000, profundidades en pies.

Dos (2) Planos del Levantamiento Batimétrico en Muelles con

escandallo 1/1000, profundidades en metros.

Dos (2) Planos de Corrientes y Toma de Muestras (Cuadro de

Coordenadas).

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Informe Técnico 9

CAPITULO II: TRABAJOS PRELIMINARES

En este capítulo se realizará una descripción de los estudios preliminares necesarios para el

levantamiento batimétrico, estos comprenden la monumentacion de puntos de control y el

posicionamiento geodésico con equipos GPS de doble frecuencia con precisión de

milímetros en horizontal y vertical.

2.1 Reconocimiento y monumentacion de puntos de control

El reconocimiento de campo se efectuó en el mes de julio 2012, donde se definieron

dos posibles sitios para colocar puntos de control dentro de la zona de influencia del

estudio; la primera opción era la estructura de concreto del faro del rompeolas norte y

la segunda opción era sobre las instalaciones del muelle 7 de petróleo.

Se inició los trabajos de campo el 25 de octubre 2012, donde se definieron los dos

puntos geodésicos dentro del área de estudio, tomando la primera opción del faro

norte “GPS-FN” y la segunda opción fuera de la zona de estudio en la línea costera

cerca al colegio Dos de Mayo “GPS-S”, con una separación entre ambos de 1,800

metros.

Se monumentaron los puntos de control con concreto de forma circular y trapezoidal

con las siguientes características:

Figura 3: Puntos de control “GPS-FN” (Faro Norte) – “GPS-S” (Costa)

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Informe Técnico 10

Ambos puntos de control llevan un tornillo de acero incrustado en la parte superior y

llevan el nombre inscrito en bajo relieve, los puntos de control han sido pintados de

color rojo para su mejor visualización en campo.

2.2 Posicionamiento geodésico de puntos de control

El posicionamiento geodésico estuvo conformado por las siguientes etapas:

Calculo de posiciones absolutas

Cálculos de gabinete (y ajuste en su caso)

Evaluación,

Memoria de los trabajos.

Resultados

2.2.1 Calculo de posiciones absolutas

Para obtener coordenadas con el sistema RTK durante la batimetría, se

posicionaron dos puntos con coordenadas absolutas mediante el uso de un

GPS doble frecuencia de la marca Topcon modelo GR3 de 72 canales.

Figura 4: Calculo de posición absoluta

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Informe Técnico 11

Al calcular una posición absoluta un receptor determina su posición

tridimensional con respecto al origen de un sistema de coordenadas. Para

calcular esta posición, el receptor mide la distancia (denominada

pseudorangos) entre este y un mínimo de cuatro satélites. Se corrigen las

diferencias horarias de los pseudorangos (receptor y satélites) y los retardos

de propagación de la señal debido a efectos atmosféricos; cuando se utiliza

un solo sistema satelital, el número mínimo de satélites que se requieren para

calcular posición es cuatro.

El posicionamiento geodésico se enlazó a la estación de la Red Geodésica

Nacional, de acuerdo a los parámetros de precisión del Instituto Geográfico

Nacional (IGN) y referidos al sistema de coordenadas UTM (WGS-84) con

cotas en metros utilizando para este caso el modelo geoidal EGM96.

Durante la sesión se llevó a cabo la toma de datos manuales para cada punto

en un diario de observación GPS en el que se anotaron los principales datos

como son: Nombre del punto, tipo de receptor utilizado, altura de antena, hora

inicio y final, etc.

La configuración de equipos para la recolección de datos fue la siguiente:

Mascara de elevación: 10º con respecto a la horizontal.

Intervalo de toma de datos: 5 segundos.

PDOP: menor o igual a 4.

SVS: mayor o igual a 4 satélites.

Se empleó el método Estático con Post Proceso, utilizando como punto base

una estación permanente pertenecientes a la red SIRGAS del Instituto

Geográfico Nacional (IGN), la cual está ubicada en el distrito de Surquillo; en

los puntos monumentados se instalaron GPS geodésicos de doble frecuencia

de la marca Topcon modelo GR3, que se estacionaron en simultaneo en

ambos puntos de control “GPS-FN” y “GPS-S”, con 3 horas de grabación

aproximadamente en simultaneo.

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Informe Técnico 12

Figura 5: Esquema de posicionamiento geodésico

2.2.2 Cálculos de gabinete

Para el procesamiento de la información recolectada se empleó el software de

post proceso Topcon Tools v8 permitiendo combinar fácilmente y gestionar

los datos de múltiples fuentes para generar resultados precisos.

2.2.3 Evaluación

La evaluación de la información se llevo a cabo con los siguientes criterios:

Probabilidad: 99%

Precisión Horizontal: 3.0 mm + 0.5 ppm

Precisión Vertical: 5.0 mm + 0.5 ppm

2.2.4 Memoria de los trabajos.

Con la información procesada de cada punto se obtuvo las fichas geodésicas

respectivas donde se describen las características y detalles de cada uno así

como las coordenadas y elevaciones obtenidas incluyendo una fotografía y

croquis de cada punto para su ubicación en campo.

GPS-FN

GPS-S

LIMA-IGN

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Informe Técnico 13

2.2.5 Resultados

El rastreo satelital para cada estación fue de 3 horas aproximadamente,

posteriormente se realizó el post-proceso con el software Topcon Tools v.8

obteniéndose las coordenadas finales en Datum WGS-84; para obtener la

elevación se utilizó el modelo de ondulación EGM96, siendo el modelo oficial

designado actualmente por el Instituto Geográfico Nacional de Perú.

El levantamiento de información se efectuó el 25 de octubre del 2012 con

grabación en simultáneo entre los 3 puntos.

Estación Base: “Lima – IGN”.

La estación base se encuentra dentro de las instalaciones del IGN en el

distrito de Surquillo, con un registro diario de 12 horas, disponible al público

usuario en formato Rinex.

Tabla 1: Coordenadas de Estación “Lima – IGN

NORTE ESTE LATITUD

(S)

LONGITUD

(O)

ELEVACIÓN

ELIPSOIDAL

(m)

8’661,244.451 280,479.727 12° 06’ 10.864” 77° 01’ 00.988” 157.610

Figura 6: Estación “Lima – IGN.

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Informe Técnico 14

Estación Remota: “GPS-FN”.

Para llegar al punto de control nos dirigimos a la boca de la entrada de la rada

interior del puerto, finalizando el rompeolas norte hay una construcción de

concreto de forma poligonal donde se encuentra el Farolete de color verde, en

uno de sus costados esta la escala para subir hacia la estación.

Tabla 2: Coordenadas de Estación “GPS-FN”

NORTE ESTE LATITUD

(S)

LONGITUD

(O)

ELEVACIÓN

GEOIDAL

(msnm)

8’667,383.763 265,325.490 12° 02' 47.367" 77° 09' 20.400" 5.805

Figura 7: Estación “GPS-FN”

Estación: “GPS-S”.

Para llegar al punto nos dirigimos de la Plaza Grau del Callao hasta el colegio

2 de Mayo, ingresando a la calle Estados Unidos con dirección al mar, sobre

la parte alta de una roca al final de la calle se encuentra el punto de control

cerca al Astllero Maggiolo.

Page 15: Informe Técnico

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Informe Técnico 15

Tabla 3: Coordenadas de Estación “GPS-S”

NORTE ESTE LATITUD

(S)

LONGITUD

(O)

ELEVACIÓN

GEOIDAL

(msnm)

8’665,617.6 265,684.074 12° 03' 44.919" 77° 09' 09.006" 10.968

Figura 8: Estación “GPS-S”

Las precisiones obtenidas en ambos puntos fueron las siguientes:

PUNTO DE CONTROL HORIZONTAL

(m)

VERTICAL

(m)

GPS-FN 0.007 0.011

GPS-S 0.006 0.009

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Informe Técnico 16

CAPITULO III: BATIMETRÍA

Para el levantamiento batimétrico se emplearon equipos y software hidrográficos, a fin de

obtener datos de buena precisión en las mediciones. A continuación describimos las

actividades realizadas en esta tarea.

3.1 Levantamiento de información

El levantamiento de información fue recopilado con equipos hidrográficos especiales

para este tipo de estudios como la ecosonda Bathy 500MF y el GPS geodésico

Topcon modelo GR3, para el almacenamiento de la data se utilizó el software

hidrográfico Hypack Max.

3.1.1 Software Hidrográfico

Para la recolección y procesamiento de datos en campo en el levantamiento

batimétrico, se utilizara el Software Hidrográfico HYPACK Max versión 2009a

el cual nos permite integrar diversos equipos y dispositivos para un

levantamiento batimétrico automatizado eficiente.

HYPACK Inc. desarrolló un software basado en Windows® para la industria

hidrográfica y de dragado. Provee a los hidrógrafos de todas las herramientas

necesarias para diseñar sus levantamientos, colectar datos, procesarlos,

reducirlos y generar productos finales.

Figura 9: Software hidrográfico Hypack

Page 17: Informe Técnico

“SERVICIO DE LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO DEL TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO”

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Informe Técnico Rev. B

Informe Técnico 17

Bien sea que estemos colectando datos hidrográficos o información ambiental

o simplemente posicionando la embarcación en un proyecto de ingeniería,

HYPACK® provee las herramientas necesarias para completar el trabajo. Con

usuarios que van desde pequeñas embarcaciones con solo un GPS y una

ecosonda monohaz sencilla hasta buques de grandes dimensiones con

sistemas y sensores en red, HYPACK® da el poder necesario para completar

la tarea en un sistema que los hidrógrafos pueden dominar.

Características:

Diseño: HYPACK MAX contiene herramientas poderosas para diseñar

velozmente el levantamiento y exponer sus resultados.

Levantamiento: HYPACK MAX’s es un programa de levantamiento

que permite la mayor flexibilidad y potencia para realizar su trabajo.

Información necesaria del trabajo. Diseño del barco y posicionamiento

de sensores. Definición de los parámetros geodésicos. Importación de

ficheros de fondo como DXF, DGN, GeoTIF, ARCS, S-57, etc.

Creación de Líneas de Navegación simples o de múltiples segmentos.

Visualización del progreso de la batimetría. Visualización del estado

de los sensores. Visualización del perfil en tiempo real. Ventanas con

información gráfica y de guiado para el patrón.

Corrección en tiempo real de diferentes parámetros como ófsets,

marea, etc. Utilidad para el cálculo de la latencia.

Edición: La rutina de edición de gráficos de HYPACK MAX’s brinda

una rápida edición para los datos del levantamiento.

Edición y visualización gráfica de los resultados obtenidos con los

diferentes sensores (GPS, ecosonda, sensor de movimiento, etc.).

Rápida edición y revisión de puntos individuales o bloques de datos.

Aplicación de filtrados de datos para eliminar picos de datos obtenidos

con la ecosonda. Producto Final. Módulo de Cálculo de Volúmenes y

Secciones. Modelado de superficies.

Edición de datos. Aplicación de correcciones de marea de manera

automática, manual o utilizando predicciones.

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Informe Técnico 18

Aplicación de correcciones de la velocidad del sonido.

Figura 10: Ventana de procesamiento batimétrico

Productos finales: lo que realmente pone a HYPACK MAX sobre

otros paquetes hidrográficos es la variedad de programas de producto

final.

Generación de modelos 3D, curvas de nivel y calculo de diferencias de

volúmenes entre superficies. Generación de ficheros de dibujo para

plotear con toda la información relacionada con el proyecto (sondeos,

matrices de cobertura, ficheros de fondo DXF y DGN, líneas de

navegación, etc.). Módulo de Exportación a programas CAD y GIS en

formatos DXF o DGN.

Para la recolección y procesamiento de datos en campo en el

levantamiento batimétrico, se utilizó el software hidrográfico HYPACK

Max versión 2009a el cual nos permite integrar diversos equipos y

dispositivos para un levantamiento batimétrico automatizado eficiente.

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Informe Técnico Rev. B

Informe Técnico 19

Figura 11: Ejemplo de Vista en 3D

3.1.2 Planificación de líneas.

Se efectuó la planificación de líneas con separación cada 10m entre líneas

principales perpendiculares a costa y cada 70m entre líneas de verificación

transversales a las principales según se muestra en la siguiente figura.

Figura 12: Planificación de líneas principales

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Informe Técnico 20

Figura 13: Planificación de líneas verificación

3.1.3 Integración de equipos

Se integró los equipos hidrográficos que consta de una ecosonda monohaz

Bathy 500MF, un equipo GPS doble frecuencia modelo GR3 y una Laptop

según el siguiente esquema.

Figura 14: Esquema de integración de equipos

Page 21: Informe Técnico

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Informe Técnico 21

3.1.4 Calculo de posiciones diferenciales

Para el posicionamiento exacto de la embarcación hidrográfica se usó el GPS

Topcon GR3 en modo RTK. Este tipo de levantamiento cinemático es

efectuado en tiempo real.

El método RTK es una técnica de posicionamiento relativo que combina y

procesa las mediciones de dos o más receptores remotos mediante

algoritmos sofisticados que permiten calcular las coordenadas relativas de los

receptores con alta precisión.

En su enfoque más tradicional, un receptor se coloca en una ubicación

conocida levantada y se le denomina receptor de referencia o estación base

(estación “GPS-FN”); otro receptor se coloca en una ubicación desconocida y

se le denomina receptor remoto o rover (Embarcación). La estación de

referencia colecta las mediciones de código-fase y de portadora-fase para

cada satélite GNSS visible.

Figura 15: GPS Geodésico Topcon en modo RTK

Para aplicaciones en tiempo real, estas mediciones y las coordenadas de la

estación de referencia se establecen para transmitir correcciones

diferenciales al receptor remoto utilizando un enlace de comunicación de

datos; el receptor remoto aplica la información de medición transmitida a sus

mediciones observadas de los mismos satélites para calcular su posición

relativa con alta precisión, logrando valores de hasta 1 cm horizontal y 1.5 cm

vertical.

Page 22: Informe Técnico

“SERVICIO DE LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO DEL TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO”

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Informe Técnico 22

3.1.5 Cálculo de la profundidad

Para el registro de las profundidades se empleará un ecosonda digital

monohaz BATHY 500 MF, la que permite registrar en forma permanente la

información de sondaje directamente a la computadora mediante el uso del

Software HYPACK Max.

Figura 16: Ecosonda Bathy 500MF

Este equipo se conecta con el software mediante el driver Dtrace.dll el que

transmite mediante un protocolo los valores que el transducer envía,

emitiendo un pulso ultrasónico que se propaga en el agua y al llegar al fondo

se refleja en él, retornando al transductor y la unidad transreceptora mide

automáticamente el tiempo que demora el eco en ser recibido. Conociendo la

velocidad de propagación y el tiempo que demora el recorrido, se determina

la distancia recorrida por la onda. Como resultado se puede obtener una

gráfica precisa del relieve del fondo por sobre el cual navega la embarcación.

3.1.6 Calibración de ecosonda

La calibración del ecosonda es una tarea de rutina que consiste en ajustar el

equipo para asegura la medición correcta de las profundidades. La calibración

fue realizada con una barra de chequeo. El propósito es fijar el parámetro de

la velocidad del sonido, así como de ajustar los componentes mecánicos y

eléctricos.

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“SERVICIO DE LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO DEL TERMINAL PORTUARIO DEL CALLAO”

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Informe Técnico 23

Figura 17: Sondaleza de calibración para ecosonda

En aguas poco profundas, la calibración del ecosonda para el promedio de la

velocidad del sonido en la columna de agua puede hacerse con la barra de

chequeo (sondaleza), que consiste en bajar una barra o un plato bajo el

transductor en varias profundidades forzando el ecosonda para grabar la

profundidad correcta desde la barra o plato a través del ajuste del parámetros

de la velocidad del sonido. En estos casos el valor adoptado para la

calibración es el valor medio de las observaciones (para este estudio se utilizó

una velocidad de sonido de 1502 m/s). Este método es usado bajo los 20 ó 30

metros según las recomendaciones de la Organización Hidrográfica

Internacional (OHI).

3.2 Procesamiento

El procesamiento de la información se llevó a cabo con la siguiente metodología:

3.2.1 Revisión y procesamiento de información recolectada

La revisión de los sondajes recolectados en el software Hypack fue

contrastado con los rollos impresos por el ecosonda con la finalidad de

eliminar los falsos ecos producidos durante el recorrido de la embarcación.

3.2.2 Medición de mareas

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Informe Técnico 24

La importancia de las mareas y de su estudio, radica en la necesidad de

obtener planos de referencia o datums, con el fin de determinar las alturas de

los accidentes topográficos y las profundidades del mar, además en la

determinación de terrenos ribereños para el establecimiento de linderos y el

diseño de estructuras en zonas costeras, así como, el de la dinámica del área

de acuerdo principalmente a sus amplitudes.

Las mareas que se producen en la costa peruana responden al tipo mixto

preponderantemente semidiurno, es decir que se presentan dos pleamares y

dos bajamares en un día mareal (24 horas 50 minutos).

Ubicación de la estación

Estación Mareográfica del Callao, se encuentra ubicada en el espigón norte

de la Escuela Naval en el distrito de La Punta, provincia Constitucional del

Callao y departamento de Lima, geográficamente en Latitud 12º 03’ 55” Sur y

Longitud 077º 09’ 52” Oeste.

Metodología

El procesamiento de la información de mareas, se ha realizado de acuerdo a

las especificaciones técnicas del Servicio Permanente del Nivel Medio del Mar

(PSMSL) y del Sistema Mundial de Observación del Nivel del Mar (GLOSS),

programas internacionales especializados de la Comisión Oceanográfica

Intergubernamental (COI).

Para el presente trabajo, se han empleado los registros existentes de la

estación mareográfica automática del Callao, cuyas mediciones se iniciaron

en marzo del 2010, que mantienen el mismo nivel de referencia y continúan la

serie histórica de la información de mareas, que se remonta al año 1942.

El registro mareográfico, corresponde a la altura horaria de la marea en

metros, referida al Nivel Medio de Bajamares de Sicigias Ordinarias

(NMBSO).

Procesamiento en software hidrográfico

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Una vez que se terminó la revisión y proceso de la información, se ingresan

los valores de marea registrados; el presente estudio considera para el

procesamiento los valores de mareas registrados en el mareógrafo del Puerto

del Callao administrados y procesados por la Dirección de Hidrografía y

Navegación de la Marina de Guerra del Perú, con información de mareas

cada 60 minutos.

3.2.3 Nivel de reducción

En los océanos la altura del agua sobre el fondo marino no se mantiene

estable sino que cambia con el tiempo, esta variación se debe al efecto de la

atracción de la luna, el sol y la tierra y a este fenómeno se le denomina

marea.

Cuando se realizan levantamientos hidrográficos en cualquier medio acuático

se requiere adoptar un nivel de referencia o reducción que sirve para

estandarizar los sondajes, ya que el levantamiento se efectúa en distintas

horas y días, mientras la cantidad de agua sobre el fondo varía. Para los

trabajos realizados en este proyecto los sondajes fueron reducidos al Nivel

Medio de Bajamares de Sicigias Ordinarias (NMBSO).

3.2.4 Cartografía

El plano topográfico es la representación grafica del terreno, de sus

accidentes, del sistema hidrográfico y de las instalaciones y edificaciones

existentes puestas por el hombre. El levantamiento topográfico muestra las

distancias horizontales y las diversas cotas o elevaciones de los elementos

representados en el plano mediante curvas de nivel a escalas convenientes

para la interpretación del plano por el ingeniero y para la adecuada

representación de las diferentes características que lo componen.

Sistema unidades

En el presente proyecto se aplicara el sistema métrico decimal con los

siguientes detalles:

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Medidas de longitud: Metro.

Medidas angulares: Grados, minutos, segundos sexagesimales

Sistema de referencia:

El sistema de referencia será plano, triortogonal, dos de sus ejes representan

un plano horizontal sobre el cual se proyectan ortogonalmente todos los

detalles del terreno ya sean naturales o artificiales y el tercer eje corresponde

a la elevación, cuya representación del terreno se hará tanto por curvas de

nivel, como por perfiles y secciones transversales.

Zona geográfica: 18S

Elipsoide utilizado: WGS-84

Tamaños y escalas de cartografía.

La cartografía se presenta en las escalas solicitadas en los términos de

referencia.

3.3 Resultados

El levantamiento batimétrico abarcó un área de 237.59 hectáreas con líneas de

levantamiento principales separadas cada 10m perpendiculares a la línea de costa y

líneas de verificación separadas cada 70m paralelas a la línea de costa; esto se

efectuó desde el 26 de octubre al 06 de noviembre del 2012.

El sondaje se efectúo en una embarcación menor equipada con el sistema

automatizado Hypack Max el cual administra los datos recibidos del sistema de

posicionamiento satelital GPS y ecosonda Bathy 500 MF, mostrando en tiempo real los

datos recolectados en un computador portátil.

Las profundidades han sido corregidas por efecto de la variación horaria de la marea,

registrada por el mareógrafo oficial del Callao y por la profundidad que se encuentra

sumergido el transductor, refiriéndolos al Nivel Medio de Bajamares de Sicigias

Ordinarias.

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El análisis de los resultados lo dividimos en 4 sectores que se presentan a

continuación:

Canal de acceso:

Tiene una longitud de 2.2 km de longitud desde la boca de entrada a la rada,

en toda su longitud muestra un canal con profundidades predominantes entre

16 metros cerca a la boca de entrada y 17 metros en el primer tramo de

ingreso al canal; el talud hasta una distancia de 40 metros muestra valores de

profundidad en el rango de 12 a 16 metros.

Figura 18: Canal de acceso 3D

Figura 19: Cartografía del canal de acceso

Área de maniobras

La rada interior muestra un relieve con valores de profundidad que oscilan

entre 17 metros al ingreso por el canal y hasta 15 metros frente a los muelles

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Informe Técnico 28

de APM Terminals, frente a los amarraderos de DPWORLD las profundidades

varían desde 16 a 17m.

Figura 20: Área de maniobras 3D

Figura 21: Cartografía del área de maniobras

Zona de muelles APM Terminals

Las profundidades encontradas en las áreas de concesión de APMT varían

de la siguiente manera:

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Informe Técnico 29

Variación de 11 a 12 metros predominantes en ambos lados del

muelle y de 9 metros frente al cabezo del muelle.

Figura 22: Cartografía Muelle Nº 1

Variación de 11 a 12 metros predominantes en ambos lados del

muelle y de hasta 6 metros frente al cabezo del muelle.

Figura 23: Cartografía Muelle Nº 2

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Variación de 11 a 12 metros predominantes en ambos lados del

muelle y de hasta 9 metros frente al cabezo del muelle.

Figura 24: Cartografía Muelle Nº 3

Variación de 12 metros predominantes en ambos lados del muelle y

de hasta 9 metros frente al cabezo del muelle.

Figura 25: Cartografía Muelle Nº 4

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Variación de 13 metros predominantes en el lado norte del muelle y de

12 metros al lado sur; frente al cabezo del muelle se observan

profundidades de 11 y 12 metros.

Figura 26: Cartografía Muelle Nº 5

Zona de muelles DP WORLD

Variación de 13 metros predominantes en la zona de atraque de naves

y profundidades de 15 metros en la zona media y final del muelle.

Figura 27: Cartografía Muelle Sur

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CAPITULO IV: ESTUDIO DE CORRIENTES

El estudio de corrientes marinas tiene primordial importancia para el entendimiento de los

procesos costeros que influyen directamente sobre la costa. Su aplicación es de mucho

interés para el punto de vista ingenieril en obras portuarias la cual puede servir como ayuda

en la toma de decisiones.

El presente estudio se basa en mediciones de corrientes marinas realizadas dentro de la

rada principal del Puerto del Callao con la finalidad de verificar cambios en los valores de

velocidad y dirección de las corrientes sufridas por la modificación de la boca de ingreso al

puerto.

4.1 Metodología

Las mediciones se realizaron aplicando el Método de Lagrange mediante el uso de

dos flotadores superficial y subsuperficial, este flotador está compuesto de dos

planchas galvanizadas cruzadas entre sí, unidas mediante una cuerda de longitud

variable, en su parte superior se encuentran banderines de colores que permite poder

identificarlos.

Figura 28: Tipo de flotadores

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Informe Técnico 33

Estas veletas fueron posicionadas mediante sistema GPS obteniendo las coordenadas

de manera automática con registro de tiempo en simultáneo registrándose estos datos

en la laptop mediante software hidrográfico Hypack y su sub programa Target.

La velocidad del flotador se calcula dividiendo la distancia recorrida entre dos puntos

entre el tiempo invertido en recorrerla. El estudio se desarrolló el 25 de octubre 2012 y

se ejecutaron en marea ascendente y descendente.

4.2 Resultados

Las mediciones de corrientes marinas aplicando el método Lagrange, fueron tres (03)

líneas superficiales y tres (03) líneas subsuperficiales (6 metros) por cada etapa de

marea, ascendente que comprende desde 09:03 am hasta 3:16 pm y descendente que

comprende desde 3:16 pm hasta 9:10 pm, utilizando para tal efecto dos (02) flotadores

a la deriva.

La información obtenida corresponde para el día 25 de octubre 2012, de acuerdo a la

Tabla de Mareas del 2012 del Puerto del Callao, que edita la Dirección de Hidrografía

y Navegación de la Marina.

Figura 29: Mareas para estudio de corrientes

Marea ascendente:

Las direcciones de las corrientes superficiales, mostraron una dirección prevaleciente

hacia el Norte, en marea ascendente y velocidades en un rango entre 0.08 a 0.13 m/s,

con una velocidad promedio de 0.105 m/s.

02:30, 0.95

09:03, 0.26

15:16, 0.82

21:10, 0.39

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00

Marea 25-octubre-2012

Mareas

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Informe Técnico 34

La dirección de la corriente subsuperficial en marea ascendente prevalece al Norte,

con un rango entre 0.03 a 0.06 m/s y una velocidad promedio de 0.045 m/s.

Tabla 4: Resultados de corrientes en marea ascendente

LÍNEA HORA INICIAL HORA FINAL TIPO DIRECCIÓN VELOCIDAD(m/s)

1 11:43:45 12:13:24 SUPERFICIAL N 0.08

2 11:46:55 12:15:15 SUBSUPERFICIAL N 0.05

3 12:40:38 13:21:30 SUPERFICIAL N 0.13

4 12:39:22 13:17:07 SUBSUPERFICIAL SE 0.03

5 13:31:54 13:51:38 SUPERFICIAL N 0.11

6 13:30:47 13:47:30 SUBSUPERFICIAL N 0.03

Marea descendente:

Las direcciones de las corrientes superficial, mostraron una dirección prevaleciente

hacia el Norte, en marea descendente y velocidades en un rango entre 0.21 a 0.22

m/s, con una velocidad promedio de 0.215 m/s.

La dirección de la corriente subsuperficial en marea descendente prevalece al Norte,

con un rango entre 0.06 a 0.07 m/s y una velocidad promedio de 0.065 m/s.

Tabla 5: Resultados de corrientes en marea descendente

LÍNEA HORA INICIAL HORA FINAL TIPO DIRECCIÓN VELOCIDAD(m/s)

7 15:42:36 16:00:36 SUPERFICIAL N 0.22

8 15:41:27 15:58:38 SUBSUPERFICIAL N 0.07

9 16:06:57 16:22:55 SUPERFICIAL N 0.21

10 16:07:46 16:24:42 SUBSUPERFICIAL NO 0.07

11 16:27:35 16:43:20 SUPERFICIAL N 0.22

12 16:29:46 16:45:24 SUBSUPERFICIAL N 0.06

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Figura 30: Medición de líneas de corrientes

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Informe Técnico 36

CONCLUSIONES

El canal de acceso al Puerto del Callao tiene una longitud de 2.2 km de

longitud desde la boca de entrada a la rada, en toda su longitud muestra un

canal con profundidades predominantes entre 16 metros cerca a la boca de

entrada y 17 metros en el primer tramo de ingreso al canal; el talud hasta

una distancia de 40m muestra valores de profundidad en el rango de 12 a 16

metros.

La rada interior muestra un relieve con valores de profundidad que oscilan

entre 17 metros al ingreso por el canal y hasta 15 metros frente a los muelles

de APM Terminals, frente a los amarraderos de DPWORLD las

profundidades varían desde 16 a 17m.

En el muelle Nº1 se observa variación de 11 a 12 metros de profundidad

predominantes en ambos lados del muelle y de 9 metros frente al cabezo del

muelle.

En el muelle Nº2 se observa variación de 11 a 12 metros de profundidad

predominantes en ambos lados del muelle y de hasta 6 metros frente al

cabezo del muelle.

En el muelle Nº3 se observa variación de 11 a 12 metros de profundidad

predominantes en ambos lados del muelle y de hasta 6 metros frente al

cabezo del muelle.

En el muelle Nº4 se observa variación de 12 metros de profundidad

predominantes en ambos lados del muelle y de hasta 9 metros frente al

cabezo del muelle.

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Informe Técnico 37

En el muelle Nº5 se observa profundidades de 13 metros predominantes en

el lado norte del muelle y de 12 metros al lado sur; frente al cabezo del

muelle se observan profundidades de 11 y 12 metros.

Variación de 13 metros predominantes en la zona de atraque de naves y

profundidades de 15 metros en la zona media y final del muelle.

El estudio de corrientes muestra que la gran mayoría de líneas tiene un

desplazamiento en dirección Norte tanto en modo superficial y

subsuperficial.

Los valores de velocidad encontrados en corriente superficial ascendente es

de 0.105 m/s.

Los valores de velocidad encontrados en corriente subsuperficial ascendente

es de 0.045 m/s.

Los valores de velocidad encontrados en corriente superficial descendente

es de 0.215 m/s.

Los valores de velocidad encontrados en corriente subsuperficial

descendente es de 0.065 m/s.

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Informe Técnico 38

ANEXOS

Anexo A: Recursos utilizados

Recursos humanos y equipos empleados.

Especificaciones técnicas de equipos.

Anexo B: Geodesia

Tarjeta de punto geodésico “GPS-FN”.

Tarjeta de punto geodésico “GPS-S”

Reporte de software geodésico.

Anexo C: Batimetría

Datos de mareas

Anexo D: Corrientes

Anexo E: Álbum fotográfico

Anexo F: Planos