universidad de buenos aires facultad de ingenierÍa 04-05/te… · estabilidad de boyas (análisis...
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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