ES2390718B1 - Camara antirreflexion de oleaje en darsenas portuarias - Google Patents

Camara antirreflexion de oleaje en darsenas portuarias Download PDF

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Abstract

Cámara antirreflexión de oleaje en dársenas portuarias.#Reduce las reflexiones en una dársena delantera (2), sobre la que incide oleaje incidente, disipando la mayor cantidad posible de energía de dicho oleaje. Comprende una pantalla frontal (4) dotada de agujeros (5) pasantes; una pantalla trasera (6) no agujereada paralela a la pantalla frontal (4), con un hueco (7) entre la parte inferior y el fondo (8) de la dársena delantera (2), dicho hueco (7) permite la transmisión de energía incidente, hacia la pantalla trasera (6) a través de los agujeros (5), sin transmisión de agitación, hacia una dársena trasera (3) ubicada detrás de la dársena delantera (2); y un elemento de cierre (9) entre la pantalla frontal (4) y la pantalla trasera (6) definiendo un espacio exterior (10) de agua. Comprende un muelle (11) para el paso de personas y mercancías, y el amarre de embarcaciones.

Description

CÁMARA ANTIRREFLEXIÓN DE OLEAJE EN DÁRSENAS PORTUARIAS
5
OBJETO DE LA INVENCIÓN
1 o
El objeto de la presente invención es una "cámara", a construir formando parte integrante de la estructura de diversos tipos de diques portuarios, y que reduce las reflexiones del oleaje incidente en la dársena en la que se haya construido el dique, en mayor cuantía que las actualmente existentes en la literatura técnica y por un sistema diferente. Todo ello permitiendo además que el dique pueda usarse como muelle de atraque. Se la ha llamado Cámara Antirreflexión Invertida.
15
La invención puede por tanto incluirse en el campo de la hidráulica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
2 o
Frecuentemente, es necesario construir en dársenas abrigadas, especialmente en las de los puertos comerciales, aunque también en otras dársenas más pequeñas, como las de puertos pesqueros, deportivos, etc. Diques y/o espigones para separar dársenas con actividades diferentes o por otras razones de explotación del puerto.
25
Estos diques y/o espigones deben tener anchura limitada, dado el poco espacio disponible en las dársenas portuarias y por razones de operatividad y maniobra de los buques.
30
A menudo deben ser, además, utilizados como muelles de atraque.
En consecuencia, no se pueden diseñar diques y/o espigones con
estructuras en talud (que reducen notablemente las reflexiones), en especial en
dársenas profundas, por el gran espacio que ocuparían y porque no servirían
como muelles de atraque.
5
Con frecuencia, estos diques están expuestos a un oleaje incidente de
cierta altura y con un rango de períodos medio-alto, especialmente en dársenas
pequeñas y/o expuestas al oleaje.
10
Por tanto, es condicionante fundamental para el diseño de estos diques
y/o espigones que generen las menores reflexiones posibles del oleaje incidente,
en las dársenas, evitando así, agitaciones en el puerto, que dificultan las
operaciones de los buques (carga y descarga, maniobras, etc.) y producen
graves molestias a los usuarios de embarcaciones menores.
15
Para ello, su estructura debe disponer de un sistema antirreflexión lo mas
eficaz posible. Es decir, con el "coeficiente de reflexión" mas bajo posible, para
los oleajes que lleguen al dique en cuestión. El problema se agudiza en puertos
con dársenas expuestas a determinadas direcciones de oleaje y a determinado
2 o
rango de periodos.
Existen actualmente en la literatura técnica diversos sistemas antireflexión
para diques-muelle y/o espigones verticales en dársenas portuarias. La mayor
parte de ellos se han quedado en el terreno de los estudios teóricos o, los más
2 5
avanzados, en el ámbito de los modelos numéricos o físicos. Solo un reducido
número de dichos sistemas han utilizados en la ejecución de obras concretas, e
incluso alguno ha sido objeto de patente.
El fundamento de la mayoría de los sistemas conocidos se basa en la
3 o
formación de cámaras, bien de claraboyas, bien con pantallas porosas, que
deben tener el mayor fondo posible (como es el caso de ARC, JARLAN o
multicámaras), o ser lo más irregulares posible (caso bloques WAROCK, BARA,
MONOBAR). Estas cámaras disipan parte de la energía del oleaje incidente
mediante turbulencia e interferencia destructiva, reduciendo el coeficiente de
reflexión Kr.
5
En todas las cámaras, el parámetro esencial es el denominado fondo de
cámara absoluto (Bw) o relativo (Bw/L) donde L es la longitud de la ola incidente.
Valores altos de Bw implican mayor capacidad de disipación pero también mayor
anchura del dique. Lamentablemente, en la mayoría de los puertos, el ancho de
dique está muy limitado por razones operativas y de coste.
10
Analizando todos los tipos de sistemas antirreflexión de cámaras, cabe
decir:
1.Los bloques BARA, WAROCK, Monobar, etc...que conforman
cámaras pequeñas e irregulares, el sistema NO suele funcionar para periodos
15
superiores a 6 sg. A partir de T =6 sg., el sistema se comporta como una pared
lisa. Reflexión total. (Kr ~ 1)
2.-Las cámaras Cerradas con pantalla porosa frontal y fondos en torno a
Bw= 8m/9m. El sistema No presentan mejoría apreciable del Kr para periodos
superiores a 8 sg (Kr ~ 0,9). Varía ligeramente con la profundidad del dique.
20
3.-Las cámaras ciegas con claraboyas tipo ARC, y fondos en torno a
Bw= 8 m /9 m, el sistema funciona algo mejor, pero No presentan mejoría
sustancial del Kr para periodos superiores a 8 sg. (Kr ~ 0,7). Aunque también
varía con la profundidad del dique.
4.-Los sistemas multicámara con varias pantallas porosas, si presentan
2 5
mejorías apreciables para periodos de hasta 8 sg. Valores de Kr ~ 0,35 a 0,5,
pero requieren anchos totales que normalmente no son admisibles en los
puertos por razones operativas o de coste.
5.Las Pantallas Porosas simples sí presentan una reducción de
importante de la reflexión para periodos de hasta 8 sg (Kr ~0,3). Esto se debe
3 o
fundamentalmente a que tienen tras de si un GRAN CAMARA de fondo
indefinido, que es capaz de amortiguar el oleaje que penetra por la pantalla
porosa, La "DARSENA TRASERA". Pero no sirven en ningún caso como muelles
5
de atraque ni disponen de explanada de maniobra para carga y descarga. Y sobre todo, transmiten la agitación del oleaje, que pasa a través de la pantalla porosa simple, a la dársena trasera, dificultando o impidiendo, según los casos, su explotación.
1 o
Alternativamente, los sistemas con taludes de escollera encastrados en estructuras de hormigón reducen la reflexión por fricción del oleaje incidente sobre el talud, que debe ser lo más tendido y largo posible. Sin embargo, dichos sistemas requieren de una estructura muy ancha de cajones o bloques para conseguir un talud suficientemente tendido para que la antirreflexión sea interesante, lo cual lleva a diques muy anchos, de costes muy elevados y que ocupan mucho espacio de dársena abrigada.
15
Existen también estructuras antirreflexión con cámaras, abiertas por la parte superior delantera, para que funcionen como chimeneas de equilibrio. Estas cámaras abiertas, no permiten que el dique sea usado como muelle de atraque.
2 o 2 5
El problema técnico planteado consiste en: una cámara antirreflexión, que forma parte de la estructura de diques o espigones a construir en el interior de dársenas portuarias, expuestas a un cierto oleaje incidente, que permita disipar mayor cantidad de energía del oleaje incidente que los sistemas antirreflexión actualmente existentes (en especial para oleajes de periodos medios y largos), que permita la utilización del dique como muelle de atraque para traslado de personas y mercancías o amarre de embarcaciones y que además ocupe un espacio reducido en la dársena.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
30
La presente invención resuelve el problema técnico planteado por medio de una cámara antirreflexión para ser usada en instalaciones portuarias en las que exista una dársena delantera afectada por un oleaje incidente y separada,
por un dique, esp1gon o similar, de una dársena trasera o espacio de agua
abrigada cualquiera, ubicado al abrigo del citado dique, espigón, etc.
La cámara antirreflexión de la invención reduce el oleaje en la dársena
5
delantera (generalmente la dársena principal del puerto y la más expuesta al
oleaje incidente) aprovechando como elemento disipador la dársena trasera, o
espacio de agua abrigada por el dique, espigón, etc ..
La cámara antirreflexión según la invención comprende una pantalla
1 o
frontal, sobre la que incide el oleaje y que se denomina porosa porque esta
dotada de una serie de agujeros pasantes distribuidos en su superficie, que
permiten el paso del agua del oleaje incidente a través de dicha pantalla frontal.
Según una realización preferente de la invención, la profundidad de la pantalla
frontal es tal que dicha pantalla frontal alcanza el fondo de la dársena delantera.
15
La pantalla frontal se diseña en cada caso con una porosidad, es decir, el
número de agujeros por unidad de área, lo más alta posible compatible con la
estabilidad estructural y con la capacidad de soportar empujes del oleaje
incidente previsto en el entorno marino o fluvial en el que se destina la cámara
antirreflexión.
20
La pantalla frontal permite un coeficiente de reflexión Kr de
aproximadamente 0.3, es decir, solo el 30 % de la energía del oleaje incidente es
reflejada, consiguiéndose excelentes resultados de amortiguación, lo cual resulta
especialmente ventajoso para las embarcaciones situadas en la dársena
2 5
delantera.
De manera adicional, la invención comprende una pantalla trasera ciega,
es decir, no agujereada, que está ubicada paralelamente a la pantalla frontal, en
posición opuesta a la de dicha pantalla frontal respecto del oleaje incidente. La
3 o
profundidad de la pantalla trasera es tal que no alcanza el fondo de la dársena
trasera, existiendo un hueco entre la parte inferior de la pantalla trasera y el
fondo de la dársena trasera. De esta forma la pantalla trasera permita disipar la
energía en la dársena trasera sin transmitirle agitación. Las dimensiones del hueco se calculan en cada caso concreto para minimizar la agitación transmitida, empleando los conocimientos proporcionados por la dinámica de fluidos.
5 1 o
Parte del agua del oleaje incidente atraviesa la pantalla frontal a través de los agujeros, accediendo a un espacio interior definido por la pantalla frontal y la pantalla trasera, así como por un elemento de cierre ubicado en el extremo libre de ambas pantallas. El elemento de cierre une ambas pantallas. Según una realización preferida de la invención, el elemento de cierre está compuesto de pilas de bloques o de cajones, fabricados en hormigón preferentemente.
15
La fracción de energía incidente no reflejada que es transmitida al espacio interior se disipa según dos mecanismos: una primera parte se disipa en el espacio interior por medio de turbulencias y de interferencia destructiva, mientras que una segunda parte se disipa por medio del transporte de agua a través del hueco hacia la dársena trasera. Dicho transporte de agua produce un leve aumento del nivel medio de agua en dicha dársena trasera, pero no produce agitación.
2 o 2 5
De este modo, la energía del oleaje incidente se disipa casi en su totalidad por medio de reflexión en la pantalla frontal, turbulencia e interferencia en el espacio interior y transporte de energía cinética hacia la dársena trasera, con la ventaja de que la reflexión presenta un coeficiente de reflexión muy bajo (del orden de Kr = 0.30), mientras que el resto de la energía se disipa casi por completo sin producir agitaciones en la dársena trasera, gracias al hueco existente bajo la pantalla trasera.
3 o
Según se acaba de explicar, la cámara antirreflexión de la presente invención reduce en gran manera las reflexiones en la dársena delantera por medio del hueco practicado en la dársena trasera, que permite el paso y la disipación de energía hacia la dársena trasera, pero reduciendo el oleaje en la dársena delantera de manera muy notable. La invención constituye una manera
ventajosa de aislar del oleaje la dársena trasera (mediante un dique, espigón o
similar) evitando adicionalmente el inconveniente de la producción de oleaje
excesivo en la dársena delantera.
5
La cámara antirreflexión de la invención incorpora adicionalmente un
muelle dispuesto en la parte superior de las pantallas, entre dichas pantallas.
Dicho muelle permite el paso de personas y/o mercancías y, alternativa o
adicionalmente dispone de bolardos para el amarre de embarcaciones. Según
una realización preferente de la invención, el muelle está compuesto de unas
1 o
vigas y de un tablero de puente, fabricados en bloques o cajones de hormigón,
entre los cuales de disponen bolardos para el amarre de buques y las defensas
para la protección de dichos buques. El elemento de cierre de este modo sirve
de apoyo a ambas pantallas frontal y trasera, así como a las vigas y al tablero de
puente establecido entre dichos elementos de cierre. La distancia entre los
15
elementos de cierre está determinada por la capacidad de alcance de la grúa
empleada durante el montaje de la cámara antirreflexión, que se desplaza a lo
largo del tablero de puente.
La cámara antirreflexión de la invención constituye una cámara invertida
2 o
puesto que presenta un hueco de escape de agua y transmisión de energía
potencial en la parte inferior trasera de dicha cámara antirreflexión,
contrariamente a algunos otros sistemas antirreflexión conocidos, que presentan
dicho hueco en la parte superior delantera. El hecho de ser una cámara cerrada
en la parte superior, contrariamente, como se acaba de explicar, a otras cámaras
2 5
abiertas por la parte superior, permite su uso como muelle.
La cámara antirreflexión invertida, aprovecha las ventajas de la pantalla
porosa simple descrita en el estado de la técnica, pero impide que la agitación
que atraviesa la pantalla porosa se transmita a la dársena trasera, sustituyendo
3 o
las cámaras abiertas superior o interiormente descritas en el estado de la técnica
por una cámara con las características de la invención.
DESCRIPCIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La cámara antirreflexión invertida según la invención se describe a
continuación según un ejemplo de realización preferida de acuerdo con las
5
figuras adjuntas.
La cámara antirreflexión (1) aisladora del oleaje en dársenas portuarias
según la invención separa una dársena delantera (2) sobre la que incide oleaje,
de una dársena trasera (3) situada contiguamente a la dársena delantera (2). La
1 o
cámara antirreflexión (1) comprende una pantalla frontal (4) denominada porosa
y dotada de agujeros (5) pasantes que permiten el paso de agua del oleaje
desde la dársena delantera (2) a través de la pantalla frontal (4). La pantalla
frontal (4) posee una profundidad tal que la parte inferior de la pantalla frontal (4)
alcanza el fondo (8) de la dársena delantera (2).
15
La cámara antirreflexión (1) comprende adicionalmente una pantalla
trasera (6) no agujereada ubicada paralelamente a la pantalla frontal (4) por
detrás de dicha pantalla frontal (4) respecto del oleaje. La pantalla trasera (6)
posee una profundidad tal que existe un hueco (7) entre dicha pantalla trasera
2 o
(6) y el fondo (8) de la dársena delantera (2).
La pantalla frontal (4) y la pantalla trasera (6) están unidas por medio de
un elemento de cierre (9), (ver figura 2) de manera que se define un espacio
interior (1 O) entre la pantalla frontal (4), la pantalla trasera (6) y el elemento de
2 5
cierre (9).
En la figura 3 se observa que la cámara antirreflexión (1) comprende
adicionalmente un muelle (11) dispuesto en la parte superior de dicho dique (1 ),
por encima y entre la pantalla frontal (4), la pantalla trasera (6) y el elemento de
3 o
cierre (9). El muelle (11) permite el tránsito de personas y mercancías, así como
incorpora bolardos (12) para el amarre de embarcaciones (no mostradas). El
muelle (11) está compuesto de un tablero de puente y de vigas.
Una parte del agua del oleaje incidente sobre la pantalla frontal (4) es repelida por dicha pantalla frontal (4), con un coeficiente de reflexión bajo, puesto que la pantalla frontal (4) está agujereada. El coeficiente de reflexión Kr está en torno a 0.3. Otra parte del agua del oleaje incidente atraviesa la pantalla frontal
5 (4) a través de los agujeros (5) y alcanza el espacio interior (1 0).
Dentro del espacio interior (1 0), otra parte de la energía incidente que se transmite a espacio interior (1 O) se disipa en turbulencias y en interferencia destructiva.
10 El hueco (7) se define en función de las características del oleaje y del emplazamiento, empleando los conocimientos de la mecánica de fluidos. De este modo, una gran parte de la energía restante se transmite a través del hueco
(7) en forma de energía potencial hacia la dársena trasera (3). Como

15 consecuencia, se produce una leve elevación del nivel medio de agua en dicha dársena trasera (3), pero no se transmite movimiento de agitación, gracias a un diseño adecuado de las dimensiones del hueco (7) y del espacio interior (1 0).

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Cámara (1) antirreflexión de oleaje en dársenas (2, 3) portuarias, para reducir las reflexiones en una dársena delantera (2) provocadas por el oleaje incidente sobre dicha dársena delantera (2), que comprende:
    -
    una pantalla frontal (4) dotada de agujeros (5) pasantes, dicha pantalla frontal (4) favorece la reducida reflexión del oleaje con un reducido coeficiente de reflexión;
    -
    una pantalla trasera (6) no agujereada dispuesta paralelamente a la pantalla frontal (4); y
    -
    un hueco (7) entre la parte inferior de la pantalla trasera (6) y el fondo (8) de la dársena delantera (2), dicho hueco (7) permite la transmisión de parte de la energía del oleaje, transmitida a la pantalla trasera (6) a través de los agujeros (5) de la pantalla frontal (4), en forma de energía potencial, hacia una dársena trasera (3) dispuesta detrás de la dársena delantera (2) según el sentido del oleaje, con un ligero aumento del nivel de agua en dicha dársena trasera (3), pero sin transmisión de agitación hacia dicha dársena trasera (3), caracterizada porque la pantalla frontal (4) presenta una profundidad tal que alcanza el fondo de la dársena delantera (2).
  2. 2.-Cámara (1) antirreflexión de oleaje en dársenas (2, 3) porturarias, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque adicionalmente comprende al menos un elemento de cierre (9) que une la pantalla frontal (4) y la pantalla trasera (6).
  3. 3.-Cámara (1) antirreflexión de oleaje en dársenas (2, 3) portuarias, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende adicionalmente un muelle (11) dispuesto por encima de y entre la pantalla frontal (4) y la pantalla trasera (6), permitiendo dicho muelle (11) el paso de personas y mercancías, así como el amarre de embarcaciones.
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