Comprender el Tirón de los Bolardos: Un Factor Clave en las Maniobras de los Barcos

La tracción de bolardos es la medida estándar de nuestra industria marina para la capacidad de tracción de una embarcación. En pocas palabras, mide la fuerza máxima que un barco puede ejercer cuando está detenido en el agua: esencialmente nuestro equivalente a la potencia o torsión en los vehículos terrestres. Para medir la tracción del bolardo, aseguramos la embarcación a un bolardo de muelle fijo (esos fuertes postes de metal que se ven en los muelles) y utilizamos celdas de carga especializadas para calcular la tensión generada en la línea cuando los motores funcionan a plena potencia. Este enfoque de prueba se asemeja mucho al concepto de barra de tiro utilizado con vehículos de remolque terrestres, como camiones y tractores.

Las especificaciones técnicas para la fuerza de tracción del bolardo generalmente se expresan en kilonewtons (kN), toneladas cortas (stf) o toneladas-fuerza (tf), lo que proporciona una forma estandarizada de cuantificar la fuerza de tracción. Esta medición es absolutamente crítica para los remolcadores y otros buques de remolque ya que revela su verdadera capacidad de tracción en condiciones de carga. Toda embarcación comercial destinada a operaciones de remolque debe obtener la certificación de tiro a punto fijo adecuada de sociedades de clasificación reconocidas internacionalmente, como American Bureau of Shipping (ABS), Bureau Veritas (BV) o Indian Register of Shipping (IRS).  Esta certificación garantiza que la embarcación puede realizar de forma segura las funciones de remolque previstas y cumple con los estándares de la industria en cuanto a capacidad de tracción.

Aquí en ESC, ofrecemos bolardos de amarre calificados internacionalmente que garantizan la seguridad de sus embarcaciones, desde embarcaciones livianas hasta pesadas, y mantienen la integridad de sus instalaciones marinas y de atraque.

Por qué es importante el tirador de bolardos

La fuerza de tiro a punto fijo mide la fuerza de tracción de una embarcación a velocidad de avance cero, de forma similar a cómo se clasifican los caballos de fuerza de los vehículos terrestres. Proporciona una medición precisa de las capacidades de potencia reales de un remolcador, a diferencia de las clasificaciones de caballos de fuerza que se manipulan fácilmente.

1. Aplicaciones críticas:

   • Mantener estables a los grandes buques cuando ejercen empuje inverso

   • Emergency stopping/course correction of large vessels in ports

   • Parada de emergencia/corrección del rumbo de grandes buques en los puertos

   • Remolque de estructuras marinas pesadas como plataformas petrolíferas semisumergibles

2. Importancia operativa:

   • Garantiza que los remolcadores puedan generar el máximo empuje cuando sea necesario

   • Proporciona a los operadores datos confiables sobre las capacidades de los buques

   • Medición certificada reconocida por estándares internacionales

3. Optimización logística:

   • Determina capacidades realistas de tracción de carga.

   • Ayuda a calcular velocidades de remolque y tiempos de tránsito precisos.

   • Crítico para la planificación y programación de las operaciones portuarias

4. Caso especial: buques AHTS:

   • Necesario para mover enormes plataformas petrolíferas semisumergibles

   • Necesita una medición precisa debido al peso extremo de las estructuras.

   • Essential for planning complex offshore operations

   • Esencial para planificar operaciones complejas en alta mar

5. Importancia regulatoria:

   • Ahora se requiere certificación para la mayoría de los remolcadores y buques de apoyo

   • Previene la tergiversación de las capacidades de los buques

   • Estandariza la medición de potencia en toda la industria marina.

Cómo calcular la fuerza de tiro del bolardo

Crédito de la fotografía: Marine Insight

            Dónde:

• La potencia del motor es la potencia total en kilovatios.

• La eficiencia de la hélice tiene en cuenta las pérdidas en la transmisión de potencia

• 0,101972 es un factor de conversión.

• 9.81 se ajusta a la aceleración gravitacional

La prueba de tiro de bolardo mide la capacidad máxima de remolque de una embarcación asegurándola a un punto fijo y midiendo la fuerza generada con empuje completo mientras se mantiene una velocidad de avance cero. La prueba implica anclar la embarcación a un bolardo del muelle y registrar la tensión desarrollada en la línea de conexión cuando se aplica la propulsión máxima.

Las condiciones ideales de prueba requieren aguas tranquilas, sin mareas, con espacio libre suficiente en todas las direcciones, un calado uniforme del buque y una estela de hélice sin obstrucciones. En realidad, rara vez se alcanzan condiciones perfectas, por lo que los ingenieros deben tener en cuenta un margen de error en las mediciones. Los factores ambientales como la salinidad del agua afectan significativamente los resultados, ya que el empuje de la hélice depende de la densidad del agua y de las características de desplazamiento de masa.

Crédito de la fotografía: Marine Insight

Para una recopilación de datos precisa, los ingenieros suelen realizar pruebas en intervalos de diez minutos o hasta que las oscilaciones se estabilicen. Se promedian múltiples mediciones de empuje, tensión y otros parámetros para determinar la clasificación oficial de tracción del bolardo. Entre las pruebas, se debe dejar suficiente tiempo de sedimentación para que el agua circundante vuelva a su estado inalterado.

Para los buques equipados con sistemas de propulsión suplementarios como propulsores eléctricos, las mediciones adicionales se registran como tracción a punto fijo híbrido (HBP). Esta clasificación separada tiene en cuenta la capacidad de empuje adicional que ofrecen estas fuentes de energía alternativas, especialmente relevante con las modernas tecnologías de propulsión ecológica.

Si bien las simulaciones de dinámica de fluidos computacional pueden proporcionar valores teóricos de tracción de bolardos, las pruebas físicas siguen siendo el estándar de la industria a pesar de su variabilidad inherente. Para las flotas que requieren múltiples embarcaciones con características de remolque similares, los métodos computacionales se vuelven más rentables ya que la inversión inicial se puede amortizar en múltiples unidades.

Las oscilaciones inducidas por las olas o los efectos de golpeteo en la proa son la causa de la resistencia de las olas. La capacidad de cualquier embarcación para viajar se ve gravemente afectada porque es necesario superar esta resistencia.

Cuando el viento sopla contra el área de la vela del barco, las fuerzas del viento entran en escena y pueden impedir el movimiento hacia adelante. Además de estas fuerzas externas, la resistencia inherente del casco también juega un papel. Para determinar esta resistencia del casco se utiliza la siguiente fórmula:

Fórmula de fuerza resistiva:

R = 0.5 x water density x wetted surface area x velocity2

Donde a velocidad de avance cero, la propia resistencia del remolcador es cero, por lo que la fuerza de tracción total del bolardo está disponible para remolcar. A velocidades más altas, se utiliza cierta fuerza de tiro para superar la resistencia del remolcador, lo que reduce la capacidad de remolque.

Mejoras para aumentar la tracción del bolardo

Para aumentar la fuerza de tiro de los buques, una forma común y eficaz de hacerlo es añadiendo una carcasa de boquilla (conducto) alrededor de las palas de la hélice, donde mejora el empuje a bajas velocidades bajo cargas pesadas. La boquilla actúa como un hidroplano, aumentando hasta en un 30% la eficiencia del flujo y el empuje de los buques.

Instalación de múltiples hélices con cubiertas para equilibrar el empuje y mejorar la estabilidad.. Donde la mayoría de los buques que requieren mayor potencia o velocidad a menudo tienen múltiples hélices, donde cada hélice está encerrada adecuadamente con una cubierta o boquilla para mantener el equilibrio hidrodinámico. Esto da como resultado una distribución uniforme del empuje a lo largo de la línea central de los buques, mejorando la estabilidad y maximizando la fuerza de tracción total del bolardo.

Algunas versiones avanzadas incorporan el sistema de hélice canalizada directamente con timones y dispositivos de gobierno.  Mediante la optimización del flujo de agua y la dirección de empuje, esta integración mejora la movilidad y puede mejorar aún más la tracción del bolardo.  Estos sistemas permiten un mejor control durante las actividades de remolque o de mantenimiento de la posición.

Aunque esta instalación ofrece ventajas y mejoras, aún persisten limitaciones. A bajas velocidades, las hélices con conductos y las carcasas de las toberas aumentan la fuerza de tiro; sin embargo, a velocidades más altas, disminuyen la eficiencia de la propulsión. Existe una mayor probabilidad de cavitación, una condición en la que se forman burbujas de vapor alrededor de las palas de la hélice que giran rápidamente debido a la baja presión. Además de desperdiciar energía y disminuir el empuje, la cavitación con el tiempo puede dañar las palas de la hélice. A pesar de estas limitaciones, las ventajas de los remolcadores superan las desventajas porque se utilizan principalmente a velocidades moderadas para maniobrar y remolcar.

Considerando diferentes tamaños de barcos

Cuando observamos diferentes embarcaciones, su tamaño afecta directamente la potencia de tracción que necesitan:

Para embarcaciones pequeñas como barcos pesqueros y remolcadores de puerto, estamos trabajando con menos potencia de motor y hélices más simples.  No necesitan una fuerza de tracción enorme, pero deben ser rápidos para responder al maniobrar.. Los utilizamos principalmente para ayudar a los barcos a atracar y para mover pequeñas cargas por los puertos.

Con buques de tamaño mediano, como cargueros y transbordadores, necesitamos una capacidad de tracción moderada para las operaciones portuarias. En espacios reducidos, estos buques suelen necesitar la ayuda de remolcadores especializados.. Su distribución de peso crea más resistencia al agua, lo que afecta su manejo.

Los grandes barcos (petroleros, cruceros y portacontenedores) requieren una potencia de tracción considerable para controlar su enorme peso y superar la resistencia del agua.  Estos gigantes generalmente necesitan varios remolcadores trabajando juntos solo para atracar y partir de manera segura. Hacer los cálculos correctamente es crucial para manejar estas embarcaciones con seguridad en aguas profundas.

Los diferentes diseños de barcos también cambian nuestros cálculos de tiro a punto fijo. Los remolcadores se construyen específicamente para maximizar la fuerza de tracción en comparación con su tamaño. Cuando trabajamos con barcazas, tenemos que tener en cuenta tanto las fuerzas de arrastre como la velocidad a la que remolcamos. Para buques grandes, como cruceros y petroleros, necesitamos remolcadores extremadamente potentes porque estos barcos tienen un impulso tremendo una vez que están en movimiento: simplemente no pueden detenerse rápidamente por sí solos.

Según las reglas de diseño, los bolardos generalmente deben ubicarse a una distancia de 15 a 30 metros entre sí, generalmente a la misma distancia que las defensas (ya sea a la mitad o en el mismo punto).  El 15% de la eslora más corta del barco es otro valor orientativo aproximado.

Desplazamiento del barco - Tamaño del bolardo

Up to 2000 tons - 10 tons

2000 - 10000 tons - 30 tons

10,000 - 20,000 tons - 60 tons

20,000 - 50,000 tons - 80 tons

50,000 - 100,000 tons - 100 tons

100,000 - 200,000 tons - 150 tons

Over 200,000 tons - 200 tons

ESC ofrece una amplia selección de bolardos de amarre clasificados por su desplazamiento con clasificaciones de 10 a 300 toneladas y muchos tipos diferentes: T-Head, T-Horn, Kidney, Cleat, Double Bitt, Single Bitt, and Pillar.. Para ofrecer a nuestros clientes bolardos de amarre de la más alta calidad, tomamos en cuenta el diseño y los códigos estándar.

Llevar

Para concluir, la fuerza de tiro sigue siendo la medida fundamental para evaluar la verdadera capacidad de remolque de un buque en operaciones marinas.  Si bien los avances tecnológicos continúan mejorando la forma en que medimos y simulamos estas fuerzas, la prueba de tracción física del bolardo persiste como nuestro estándar en la industria por una buena razón: proporciona datos de rendimiento del mundo real que reflejan directamente las condiciones operativas.  Para los profesionales marítimos, comprender estas mediciones es crucial, ya sea para gestionar remolcadores portuarios o para coordinar operaciones masivas en alta mar con buques AHTS. El proceso de certificación, aunque imperfecto debido a variables ambientales, nos brinda los puntos de referencia confiables necesarios para operaciones marinas seguras y eficientes en todos los tamaños y tipos de embarcaciones.

A medida que continuamos desarrollando sistemas de propulsión híbridos y diseños de casco más eficientes, las mediciones precisas de tiro a punto fijo seguirán siendo fundamentales para adaptar los buques a sus tareas previstas y garantizar el movimiento fluido de los barcos a través de nuestras vías fluviales cada vez más transitadas.

Los bolardos ESC están diseñados y fabricados de acuerdo con varias normas internacionales, como BS 6349 Parte 4 y las directrices PIANC.  Los bolardos son componentes críticos para la seguridad y ESC se esfuerza por proporcionar bolardos con una vida útil superior y resistencia a entornos físicos y corrosivos.

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