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CAPITULO 02

MAREAS CORRIENTES Y SQUAT Fuerzas generadoras de mareas

1º.- Efecto de la distancia 2º.- Efecto de la rotación Terrestre 3º.- Efecto de la gradiente del fondo 4º.- Efecto combinado del sol y luna 5º.- Otros efectos

Tipos de mareas

1º.- Semidiurnas 2º.- Diurnas 3º.- Mixtas

Mareas ecuatoriales y tropicales Niveles de mareas usados en las cartas de navegación Predicción de mareas

1.- TABLA I Predicciones Diarias de Marea. 2.- TABLA II. Puertos Secundarios. 3.- TABLA III Correcciones para obtener la altura de la marea en un momento

cualquiera Curvas de marea El resguardo bajo la quilla y el squat Cálculos de marea Definiciones y términos de uso frecuente en cartas y tabla de mareas Tipos de corrientes.

1º.- Las corrientes oceánicas 2º.- Las corrientes de mareas 3º.- Las corrientes superficiales producidas por vientos esporádicos

TABLA I- Predicciones diarias de mareas TABLA II.- Puertos secundarios TABLA III.- Cálculo de la altura de la marea en un momento cualquiera Claro bajo los puentes y cables suspendidos Cuestionario de mareas y corrientes

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CAPITULO 02

MAREAS CORRIENTES Y SQUAT FUERZAS GENERADORAS DE MAREAS El fenómeno de las mareas, se produce como consecuencia del Sistema de fuerzas ejercido por la Luna y el Sol sobre la Tierra. "Todos los cuerpos del Universo, se atraen con una fuerza que es proporcional a la masa, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancias:" (Newton). Pero, mientras las fuerzas de atracción o gravedad, tienden a acercar los astros unos a otros, las fuerzas centrífugas tienden a alejarlos. Debido a que tales fuerzas se encuentran en equilibrio, los planetas se mantienen orbitando alrededor del Sol y los satélites alrededor de los planetas, sin separarse definitivamente ni acercarse hasta chocar. Con respecto al centro de masa del sistema Tierra-Luna (Baricentro), las fuerzas centrífugas y de atracción se encuentran en balance. Es decir, son de igual magnitud, pero de sentido opuesto. De este modo, la fuerza resultante es nula. Sin embargo, tratándose de un fluido como el agua, cuya densidad es menor que la Tierra considerada como un conjunto, tal balance no existe. Esta situación genera un movimiento de partículas de agua cuyo movimiento vertical se denomina marea y su movimiento horizontal corriente. El baricentro del sistema Tierra-Luna, se ubica cerca de la superficie de la Tierra y permanece estacionario en términos de distancia relativa entre estos dos cuerpos. El centro de la Tierra describe una órbita alrededor del baricentro, tal como lo hace la Luna en su órbita mensual. A su vez, el baricentro Tierra - Luna, se desplaza describiendo una elipse perfecta alrededor del Sol. 1º.- Efecto de la distancia Debido a que la órbita, de la Tierra alrededor del Sol y de la Luna alrededor de la Tierra, son elípticas (Kepler); se producen cambios en las correspondientes distancias. La variación en distancia de la Tierra a la Luna produce un efecto considerablemente mayor en la altura de la marea, que la distancia de la Tierra al Sol. De esta forma existe una tendencia de las mareas a ser mayores durante el perigeo (Máximo acercamiento a la Luna), que durante el apogeo (Máximo alejamiento a la Luna). Cuando la Luna se acerca, aumenta la fuerza de atracción, levantando el agua que está entre el centro de la Tierra y la Luna. En ese momento, la Tierra, también se acerca a la Luna, dejando atrás y levantando el agua que está en su parte posterior. Sin embargo, la velocidad con que un astro órbita alrededor de otro, aumenta cuando disminuye la distancia entre ellos (Kepler). De esa forma, aumenta la fuerza centrifuga y la Luna vuelve a alejarse, manteniendo así, su movimiento orbital elíptico. 2º.- Efecto de la rotación Terrestre Esta claro que si la Tierra y la Luna estuvieran estacionarias en sus movimientos relativos, existiría una alta marea permanente directamente en el meridiano que apunta hacia la Luna y otra en el meridiano opuesto. Por otra parte, existiría una baja permanente en las longitudes intermedias. Sin embargo, debido a que la Luna se demora aproximadamente 25 horas en pasar dos veces consecutivas frente a un mismo meridiano, durante ese lapso, pasan dos altas y dos bajas por un meridiano cualquiera de la Tierra. 3º.- Efecto de la gradiente del fondo Cuando en una playa, las olas del mar empiezan a desplazarse por aguas cuya profundidad disminuye, se reduce el largo de las mismas y aumenta su altura. Exactamente lo mismo ocurre con la onda de marea. Este fenómeno es mucho más notorio cuando la gradiente del fondo es suave que cuando es pronunciado. 4º.- Efecto combinado del sol y luna La fuerza de atracción del Sol, a veces actúa en el mismo sentido que la Luna y, a veces, lo hace en sentido contrario. Por ejemplo; cuando existe Luna Nueva o Llena, ambas fuerzas actúan juntas en el mismo sentido, sumándose. Esto produce una marea de mayor

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elevación que la normal. Estas mareas son llamadas de sicigias y ocurren a intervalos de aproximadamente 14 días. Cuando la Luna está en cuarto creciente o menguante, la marea causada por el efecto combinado del Sol y Luna son menores que la de sicigias y reciben el nombre de marea de cuadratura. También se producen a intervalos de aproximadamente 14 días y en forma alternada con las de sicigias. 5º.- Otros efectos Existen otros efectos que afectan a las mareas. Por ejemplo; en altas latitudes se producen ciertas irregularidades como consecuencia del movimiento de la llamada posición geográfica de la Luna (Punto ubicado en la superficie de la Tierra, justo en la línea imaginaria que une el centro de la Tierra con la Luna). Este punto, se mueve constantemente hacia el Weste variando entre latitudes 24 grados Norte y Sur. TIPOS DE MAREAS De acuerdo a la cantidad de pleamares y bajamares que se produzcan durante un día lunar, en un lugar específico, se distinguen los siguientes tipos de mareas: 1º.- Semidiurnas.- Cuando se producen diariamente dos altas y dos bajas, con relativa igualdad de altura entre correspondientes altas y bajas. Este tipo de mareas se produce en prácticamente toda la costa de los Océanos, que no tienen accidentes geográficos muy notables. 2º.- Diurnas.- Cuando en un día se produce sólo un alta y una bajamar. Este tipo de mareas se produce generalmente en grandes Golfos. 3º.- Mixtas.- Este tipo de mareas se caracteriza por grandes desigualdades de altura entre altas o bajas consecutivas. Es posible que se produzcan dos altas y dos bajas el mismo día, pero en determinadas épocas pasan a ser diurnas. Mareas de este tipo, se produce en la Boca oriental del Estrecho de Magallanes y en algunos otros lugares del Mundo. MAREAS ECUATORIALES Y TROPICALES

Cuando la línea imaginaria que une el centro de la Tierra con la Luna se encuentra perpendicular al eje terrestre (Declinación 0º), las alturas de las mareas de la mañana, son muy semejantes a las alturas de las mareas de la tarde. Estas mareas se llaman “Ecuatoriales”.

Cuando la línea imaginaria que une el centro de la Tierra con la Luna se encuentra alejada del Ecuador terrestre (Máxima Declinación Norte o Sur), las alturas alcanzadas por las mareas de la mañana son diferentes a las alturas de las mareas alcanzadas por la tarde. Esta diferencia se conoce con el nombre de “Desigualdad diurna de la marea” y las mareas se llaman “Tropicales” NIVELES DE MAREAS USADOS EN LAS CARTAS DE NAVEGACIÓN Todas las profundidades que se indican en las cartas de navegación, se dan en metros y están referidas al Nivel de Reducción de Sondas. Este nivel es el nivel más bajo alcanzado por la marea durante un larguísimo período de observaciones de mareas (18,5 Años). Desde hace más de 50 años, las Cartas Inglesas y algunas publicadas por Servicios Oceanográficos Norteamericanos, empezaron a indicar las profundidades en metros, sin embargo, todavía es posible encontrar cartas antiguas o publicadas por otros Servicios Hidrográficos Norteamericanos con las profundidades en brazas y pies. Lo anterior hace altamente recomendable leer las advertencias que figuran en las mismas Cartas. Las profundidades mayores a 5 metros (en algunos casos a 10 metros), figuran sobre fondo blanco en las Cartas de navegación. Profundidades entre 0 y 5 metros bajo el Nivel de Reducción de sondas, figuran sobre fondo azul. Los sectores de playa entre el Nivel de Reducción de Sondas y el Nivel de Altas mareas, vale decir, aquellos que se cubren y descubren por la marea, figuran en las Cartas de color verde. Las alturas de los accidentes geográficos que siempre se encuentran fuera del agua, figuran en las Cartas de navegación sobre fondo amarillo. Estas alturas se miden sobre el Nivel de las Pleamares (Línea de las mugres). Cuando existen bancos de arena, rocas, o corales de pequeñas dimensiones y el, o los números indicando la altura, no cabe sobre el accidente, se anota al lado entre paréntesis, para no confundirlo con una profundidad.

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Las curvas de nivel (líneas que unen puntos de igual altura), así como los veriles (líneas que unen puntos de igual profundidad), figuran en las Cartas de navegación con líneas continuas, interrumpidas a ciertos intervalos para indicar, con un número, la altura o profundidad correspondiente. En las Cartas chilenas, las alturas en tierra firme (sobre fondo amarillo), se dan sobre el Nivel Medio del Mar. En Cartas inglesas y norteamericanas, las alturas en tierra firma, así como el claro bajo los puentes, salvo que se indique otra cosa, se dan sobre el nivel medio de las pleamares.

Debe tenerse presente que cuando la densidad de curvas de nivel es alta (muy juntas), la pendiente del terreno es también grande. Cuando la densidad es baja, la pendiente de la costa es suave. El mismo fenómeno se produce bajo el mar con los veriles. Cuando se demarca una punta, se debe apuntar con la alidada, al "sector de las más altas mareas" (Línea de las mugres). Ese lugar es el límite entre el verde y amarillo, en la Carta. Jamás se debe apuntar al límite actual entre el mar y la costa. PREDICCIÓN DE MAREAS EN LAS COSTAS DE CHILE

Para esto se usan las Tablas I, II y III de la Tablas de Marea. 1.- TABLA I Predicciones Diarias de Marea. Esta Tabla contiene la predicción de hora y altura de pleamares y bajamares para todos los días del año, en los puertos Patrones de Chile y algunos de Sud America. Las alturas están referidas al Nivel de Reducción de Sondas y se expresa en metros y centímetros. La Zona horaria empleada se indica al pie de cada hoja, lo cual hay que considerar en especial, cuando los países tienen horarios de invierno y verano como en el caso de Chile. Cuando se haga uso de la Tabla de Mareas en períodos comprendidos entre el 2º sábado del mes de Octubre y el 2ª sábado del mes de Marzo, llamado horario de verano, a los pronósticos de la Tabla: "Se le debe SUMAR una hora". Pues, en dicha Publicación, todos los datos de Chile continental están con horario de invierno. La Tabla I, cambia todos los años. Los cambios de horario en Chile, responden a un Decretos Supremo (Nº 8777 del 17 de Mayo de 1947, 1489 del 6 de Octubre de 1970, 1142 del 20 Octubre de 1980 y 564 del 25 de Mayo de 1992), por lo tanto pueden sufrir modificación sin necesidad de trámites en el Congreso. 2.- TABLA II. Puertos Secundarios. Esta Tabla contiene las diferencias promedio, entre la hora y altura de la marea de un Puerto Secundario y el Puerto Patrón correspondiente. Bastará aplicar estas diferencias, con sus signos, a los valores de la Tabla I (Puertos Patrones), para obtener la hora y altura de la marea en el Puerto Secundario. Por ejemplo; En Caleta Bueno (Puerto Secundario Nº 1060), la Diferencias a la Hora de la Pleamar respecto al Puerto Patrón “Bahía Orange”, que figura en la Tabla II, es; -3 48. Esto significa que las pleamares de Caleta Bueno se producen 3 48 horas antes que en Bahía Orange. Lo anterior contradice la clásica norma de los “Buenos y Malos”, ya que la diferencia o corrección debería sumarse al Puerto Secundario para obtener la hora correspondiente en el Puerto Patrón. Lo mismo sucede con las diferencias de altura. La penúltima columna de esta Tabla indica el E. del P. (Establecimiento del Puerto), esto significa que en luna llena (o nueva), la primera pleamar del día se produce aproximadamente tantas horas después del paso de la luna por el meridiano del lugar como sea el valor del E. del P. Pero como en luna llena, ésta pasa por el meridiano aproximadamente a las 00 00 horas (O sea, cuando el Sol esta pasando por el meridiano inferior), la primera pleamar del día se produce a la misma hora del E. del P. La última columna indica el Rango de la Marea en Sicigias, esto significa la diferencia en altura entre una pleamar y una bajamar. No debe confundirse con la Amplitud que es la mitad del Rango. 3.- TABLA III Correcciones para obtener la altura de la marea en un momento cualquiera Con esta Tabla, normalmente se obtiene la corrección en metros que se debe restar a la altura de una pleamar o sumar a la altura de una bajamar de un puerto patrón o secundario, para obtener la altura de la marea, sobre el nivel de reducción de sonda, en un momento determinado. También permite calcular la diferencia de tiempo, entre la hora de una pleamar o bajamar y el momento en que existe una altura de la marea dada. La Tabla III, tiene cuatro argumentos que son:

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a Duración de la vaciante o llenante. O sea, la diferencia, en tiempo, entre la hora de la Pleamar y Bajamar, cuando la marea está bajando en el instante considerado, o entre la Bajamar y Pleamar cuando la marea está subiendo en el momento considerado. b Diferencia de tiempo entre el momento considerado y la hora de la Pleamar o Bajamar más cercana. c Rango de la marea el día considerado. Vale decir, diferencia en altura entre la Pleamar y Bajamar o entre la Bajamar y Pleamar según corresponda. d Corrección en metros a la altura de la pleamar o bajamar: Es la diferencia entre la altura en un momento dado y la Pleamar o bajamar, dependiendo de lo considerado en b. Los datos de esta Tabla, se obtienen a partir de la fórmula:

Corr. = d = ( c / 2 ) · ( 1 - Cos (180 · b/a) ) c / 2 : Es la mitad del Rango, llamada Amplitud. Vale decir, es la semi diferencia en altura, entre la la Pleamar y Bajamar o entre la Bajamar y Pleamar. En la figura 04.1; α es el intervalo en grados (180 · b / a)º, entre la Bajamar y el instante considerado. En este caso, la corrección a la altura de la Bajamar es; la Amplitud (Semi Rango), menos la Amplitud multiplicada por el coseno de α. O sea, Amplitud – Amplitud · Cos α = Amplitud · (1 – Cos α). La misma corrección se puede aplicar a la altura de la pleamar, considerando las horas antes o después de esta última. La figura resulta interesante, ya que permite obtener la corrección con una “Rosa de Maniobra”, sin necesidad de Tabla III o calculadora. Al trabajo con “Rosa de Maniobras”, se le llama “Reloj de Marea”.

Fig.- 02. 1

CURVAS DE INTERPOLACIÓN EN LAS ADMIRALTY TIDE TABLES (ATT)

En reemplazo de la Tabla III, Las ATT, contienen gráficos impresos para cada puerto Patrón, a fin de obtener la altura de la marea en un instante específico, según se trate de marea subiendo, bajando, sicigias o cuadraturas.

El lado izquierdo, del diagrama contiene información lineal sobre alturas, aumentando hacia la derecha, a partir de 0 metros en el extremo izquierdo, que corresponde al N.R.S.

En el la línea horizontal superior, se marca la altura de la pleamar, sobre el N.R.S. En la línea horizontal inferior, se marca la altura de la bajamar anterior y posterior a la pleamar. Luego, ambos puntos se unen con una línea recta, con la altura de la pleamar.

En el borde inferior derecho, bajo la curva misma y justo en la vertical de la parte más alta de ella, se marca la hora correspondiente a la pleamar (tomada de la Tabla I). Se marcan también, varias horas más, aumentando hacia la derecha, si el instante considerado es después de la pleamar. O disminuyendo hacia la izquierda, si el instante considerado es anterior a la pleamar. Para encontrar la altura de la marea en un instante específico, se ubica la hora bajo la curva, se sube hasta tocar la figura, se traslada horizontalmente hacia la izquierda hasta tocar la línea recta y se lee la altura en el borde inferior o superior, donde la escala vertical de alturas de marea, se encuentra ampliada en forma horizontal.

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Nótese que la curva de línea llena corresponde a sicigias y la de línea punteada a cuadratura.

Fig.- 02.2.-

Este método además de superar las imprecisiones que se producen cuando la curva no

es exactamente sinusoidal, cosa que ocurre en la mayoría de los casos, permite obtener con mayor facilidad que los métodos anteriores, la hora en que la marea tendrá un altura específica y reduce la posibilidad de errores producto de los numerosos cálculos que implica el procedimiento de interpolación mediante Tablas. Nótese que entrando con la altura, al lado izquierdo, se sube hasta la línea recta, se desplaza hacia la derecha hasta tocar la curva y se lee bajo esta, las horas antes o después de la pleamar, correspondiente a esa altura.

Fig.- 02.3.-

Un poco más complicado resulta encontrar las correcciones que se le deben aplicar a las horas de pleamar y bajamar de un puerto Patrón para obtener la hora de la pleamar y bajamar en el puerto Secundario, cuando la corrección depende del instante en que se producen estos fenómenos en el puerto Patrón. En efecto, encabezando la lista de puertos secundarios, la Tabla II de la ATT, proporciona información del puerto Patrón correspondiente con letras en negrita de la siguiente forma; TIME DIFFERENCES

HW LW Zone UT(GMT)

00 00 06 00 00 00 06 00 14 PLYMOUTH and and and

12 00 18 00 12 00 18 00 Isles of Scily 1 St. Mary’s 49 55 6 19 -00 35 -01 00 -00 40 -00 25

Supongamos que se desea saber las horas de las pleamares y bajamares en St. Mary, (puerto Secundario), la tarde del 14 de Julio.

Para PLYMOUTH (puerto Patrón), el 14 de Julio la Tabla I indica las siguientes horas y alturas:

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03 09 1.0 09 27 5.3 15 32 1.1 21 49 5.0 Si la hora de la pleamar en el puerto Patrón hubiera estado entre las 00 00 y las 06 00,

o entre las 12 00 y las 18 00, la corrección a la hora de la pleamar estaría entre; -00 35 y -01 00. Pero como la hora de la pleamar el 14 PM es 21 49 (entre 18 00 y 00 00), la corrección esta entre; -01 00 y -00 35.

Para hacer la interpolación, las tres horas del Puerto Patrón se anotan en una columna, y sus tres correspondientes correcciones al puerto secundario, en otra columna adyacente;

Puerto Patrón Corrección Puerto Secundario 18 00 -01 00 18 00 + -01 00 = 17 00 21 49 x 21 49 + x = ? 24 00 (=00 00) -00 35 24 00 + -00 35 = 23 25 Para obtener el valor de x, se plantea la siguiente proporción; (x - -01 00) / (21 49 – 18 00) = (-00 35 - -01 00) / (24 – 18) Por lo tanto; x - -01 00 = 00 16 y x = - 00 44. La hora de la pleamar en el puerto secundario (St Mary’s), es; 21 49 – 00 44 = 21 05. El mismo procedimiento se sigue con la corrección a la hora de la bajamar. Vale decir,

como la hora de la bajamar el 14 PM, en el puerto Patrón es 15 32, la corrección esta entre las 12 00 y 18 00. O sea, entre -00 40 y -00 25. Por lo tanto la interpolación se plantea de la siguiente forma;

Puerto Patrón Corrección Puerto Secundario 12 00 -00 40 12 00 + -00 40 = 11 20

15 32 x 15 32 + x = ? 18 00 -00 25 18 00 + -00 25 = 17 35

Para obtener el valor de x, se plantea la siguiente proporción; (x - -00 40) / (15 32 – 12 00) = (-00 25 - -00 40) / (18 00 – 12 00) Por lo tanto; x - -00 40 = 00 09 y x = - 00 31. La hora de la bajamar en el puerto secundario (St Mary’s), es; 15 32 – 00 31 = 15 01. Una situación similar se produce con las correcciones que le deben aplicar a las alturas

del puerto patrón para obtener las alturas del puerto secundario, ya que la ATT, proporciona dos correcciones a las pleamares y dos a las bajamares, según se trate de sicigias o cuadraturas.

Supongamos que se desea saber la altura de la pleamar y de la bajamar, la tarde del 14 de Julio en St. Mary. HEIGHT DIFFERENCES (IN METRES) MHWS MHWN MLWN MLWS 14 PLYMOUTH 5.5 4.4 2.2 0.8 Isles of Scily 1 St. Mary’s 49 55 6 19 +0.2 -0.1 -0.2 -0.1 Nuevamente se anotan las tres alturas correspondientes al puerto patrón en la primera columna y las tres correcciones en la segunda Puerto Patrón Corrección Puerto Secundario 5.5 +0.2 5.5 + 0.2 = 5.7 5.0 x 5.0 + x = ? 4.4 -0.1 4.4 + -0.1 = 4.3

Para obtener el valor de x, se plantea la siguiente proporción; (x – 0.2) / (5.0 – 5.5) = (-0.1 - 0.2) / (4.4 – 5.5) Por lo tanto; x – 0.2 = - 0.1 y x = + 0.1 La altura de la pleamar en el puerto secundario (St Mary’s), es; 5.0 + 0.1 = 5.1 metros. Respecto a la bajamar la interpolación queda; Puerto Patrón Corrección Puerto Secundario

2.2 -0.2 2.2 + -0.2 = 2.0 1.1 x 1.1 + x = ? 0.8 -0.1 0.8 + -0.1 = 0.7 Para obtener el valor de x, se plantea la siguiente proporción;

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(x - -0.2) / (1.1 – 2.2) = (-0.1 - -0.2) / (0.8 – 2.2) Por lo tanto; x - -0.2 = 0.1 y x = -0.1 La altura de la bajamar en el puerto secundario (St Mary’s), es; 1.1 – 0.1 = 1.0 metros. La ATT, proporciona un procedimiento gráfico para efectuar estas interpolaciones, así

como plantillas para hacer los cálculos y numerosas instrucciones de detalle, respecto a las horas, y otras correcciones, tales como cambios estacionales etc., que deben ser cuidadosamente estudiados antes de usar las Tablas. EL RESGUARDO BAJO LA QUILLA Y EL SQUAT

Tarde o temprano, todos los buques deben navegar en aguas someras y tomar un resguardo apropiado de profundidad bajo la quilla. Los buques con calados cercanos a los 30 metros deben navegar distancias considerables en cercanías de costa con profundidades mínimas bajo la quilla.

Cuando un buque se aproxima a aguas someras, experimenta una interacción con el fondo, más conocida como efecto de bajo fondo y cuantificada en términos de "SQUAT". La velocidad del buque en aguas someras tiende a sumergir el buque bajo el nivel del mar alrededor de él, y a cambiar su asiento; todo lo cual, redunda en una reducción del claro bajo la quilla. Este fenómeno se trata inextenso en la BR 67 (3), ADMIRALTY MANUAL OF SEAMANSHIP, Volume III.

El Squat se puede empezar a producir, cuando la relación calado / profundidad del agua, es menor de 1 / 1.5. Por ejemplo: para un buque calando 6 metros, la profundidad es 9 metros o menos, para otro buque calando 30 metros, la profundidad del agua es de 45 metros o menos.

Por cuanto el Squat es extremadamente difícil de cuantificar; las recomendaciones que se dan a continuación, a pesar de constituir una guía práctica, deben ser tomadas con precaución.

La que dé un resultado mayor de las siguientes reglas prácticas, es la más recomendable:

Squat = 10% del calado o

= 0.3 metros por cada 5 nudos de velocidad avante o = V² (Nudos) / 100 Metros

Normalmente, las reglas anteriores son adecuadas para buques mercantes de formas

llenas, pero para buques de guerra con casco fino se debe tomar un sobre resguardo. Ejemplo: Un buque calando 6 metros se aproxima a profundidades menores de 9 metros;

¿Cual es el Squat esperado? Squat = 10% de 6 = 0.6 m o = 0.3 por 10 / 5 = 0.6 m o = 10²/100 = 1 m De esta forma, el Squat debe ser entre ½ a 1 metro. Por lo tanto se toma el valor más

grande. De igual forma, para un buque calando 30 metros a 10 nudos, en profundidades

menores de 45 metros, puede esperar un Squat del orden de 3 metros. Un resguardo adicional se debe tomar en las siguientes circunstancias: 1. Admisiones de agua en la obra viva deben quedar a un mínimo de 2 metros del

fondo. 2. Considerar 1 a 2 metros de resguardo por eventuales profundidades reducidas,

debido al efecto que producen en ciertas áreas los factores meteorológicos combinados con mareas

3. Aumento de calado producto de los balances y cabeceos. Por ejemplo; un buque de eslora considerable, con una manga de 50 metros, puede incrementar su calado en aproximadamente ½ metro por cada Grado de escora. Se debe tomar en cuenta además, un resguardo adicional por el cambio de asiento.

4. Imprecisiones en las profundidades cartografiadas costa afuera, así como en las predicciones de mareas.

5. Imprecisiones en el calado estimado al finalizar un largo viaje. 6. Alteraciones en las profundidades cartografiadas desde el último levantamiento. Esto

se aplica en áreas donde el fondo es inestable o desconocido y particularmente en aquellos

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lugares del Mundo donde existe el efecto de olas de arena, tales como en; la región Sur del Mar de Norte incluyendo el Estrecho Dover, el Golfo Pérsico, Los Estrechos de Málaga y Singapur, en aguas del Japón y Estrecho de Torres.

Las olas de arena en el fondo del mar, son como las dunas de arena en tierra. El mar forma en su lecho, una serie de colinas y valles que se cree permanecen en forma semi estacionarias. El tamaño puede variar enormemente desde pequeños rizos formados al borde del mar en una playa, hasta olas de arena de 20 metros de amplitud con varios cientos de metros de longitud.

Detalles sobre olas de arena conocidas se encuentran destacados en los Derroteros y Cartas. Estas olas de arena, se pueden producir en aguas someras donde hay movimientos de agua relativamente rápidos y donde el lecho marino es de origen sedimentario, normalmente arena. Los buques que naveguen en áreas donde existen estas olas de arena deben proceder con la correspondiente precaución.

De vez en cuando, puede ser necesario un considerable resguardo. Cuando se planifica un tránsito a través de áreas criticas, los buques pueden aprovechar las informaciones de las Cartas disponibles; sin embargo, dicha información debe ser usada con precaución, ya que normalmente son el resultado de interpolaciones efectuadas con datos de la costa y no mediante observaciones directas.

Varias autoridades pueden disponer un resguardo bajo la quilla en áreas específicas. En aguas costeras, esto se aplica normalmente a buques de gran calado. Las normas, generalmente toman en cuenta un resguardo por Squat sobre una velocidad determinada.

Por ejemplo; al Estrecho Dover, se debe llegar con un "resguardo estático bajo la quilla" de alrededor de 6.5 metros incluyendo un resguardo por Squat para velocidades sobre 12 nudos.

La diferencia entre la profundidad calculada del agua y el calado del buque cuando se encuentra detenido, debe ser igual o mayor que el resguardo estático bajo la quilla. De esta forma, la mínima profundidad cartografiada con la que un buque puede navegar con seguridad se determina del siguiente modo:

Resguardo Bajo la quilla + ”calado estático” = mínima prof. Cartograf. + Altura marea Las autoridades de puerto, también suelen establecer un claro mínimo de agua bajo la

quilla que debe ser observado por todos los buques en movimiento, sin perjuicio del Squat o de la altura de la marea. Por ejemplo, en las proximidades de Portsmouth, los buques en movimiento, deben conservar en todo momento un mínimo de 2 metros bajo la quilla. CÁLCULOS DE MAREA Al navegante, se la presentan normalmente dos tipos de problemas de marea. Primer caso; Calcular la altura de la marea en un instante específico Ejemplo;

Se desea calcular la cantidad de agua en condiciones estáticas y dinámicas bajo la quilla en Bahía Pargua (525), el día 01 de Marzo a las 23 30 hora oficial de Chile. La profundidad indicada en la Carta son 3. 00 metros y el buque se encuentra calando 2.10 metros.

En primer lugar se debe tener en cuenta que, si no conoce la ubicación del Puerto especificado en la Tabla II, se debe consultar el Índice de la publicación; ‘’Tablas de Marea’’. Ahí encontrará un número que corresponde al número correlativo con que figuran las Localidades en la Tabla II (no el número de la página).

En segundo lugar se debe consultar en la Tabla II, cual es el Puerto Patrón correspondiente a Bahía Pargua. En este caso es Puerto Montt.

En tercer lugar se anotan los datos de horas y altura de marea en Puerto Montt, sobre un formato como el que se indica extrayendo los datos de la Tabla I. En este paso, se debe tener presente que el día considerado corresponde al horario de Verano. Por lo tanto, a las horas indicadas en al Tabla, se le debe sumar una hora.

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Fig. 02.4.-

Horas Alturas

P. Patrón Dif. Pargua P. Patrón Dif. Pargua 21 58 (01) 0.49 (Bajamar) 23 30 (01) 28 05 (01) 7.26 (Pleamar) 21 58 = 20 58 + 1. El sector sombreado indica que se le debe sumar una hora. 28 05 = 03 05 + 1 +24

En cuarto lugar se anotan sobre el mismo formato las diferencias que se indican en la

Tabla II. Además se le suma la DIFERENCIAS de horas y alturas para obtener las correspondientes al Puerto Secundario. Si en la corrección por alturas figura un asterisco, la corrección se debe multiplicar por la altura correspondiente del Puerto Patrón.

Fig. – 02.5.-

Horas Alturas P. Patrón Dif. Pargua P. Patrón Dif. Pargua

21 58 (01) - 00 03 21 55 0.49 (Bajamar) + 0.32 0.81 23 30 (01) 28 05 (01) - 00 06 27 59 7.26 (Pleamar) - 0.29 6.97

En quinto lugar, se determina si el instante considerado está más cerca de la pleamar o de la bajamar. En este caso, el instante considerado está más cerca de la bajamar de las 21 55. Por lo tanto, la corrección se aplicará a la bajamar y será aditiva. Conviene subrayar la hora (21 55) y su correspondiente altura (0.81), para evitar una posible equivocación. Luego se identifican los valores de a), b) y c), para entrar a la Tabla III. a) Es la duración de la llenante o vaciante. En este caso 27 59 menos 21 55. O sea, 06 04. b) Es el intervalo entre el instante considerado y la pleamar bajamar más próxima. Por lo tanto, su valor es 23 30 menos 21 55. Vale decir, 01 35. c) Es el rango de la marea. En este caso, 6.97 menos 0.81. O sea, 6.16 metros. En sexto lugar, se entra al Tabla III (Ver Tabla III) para obtener la corrección que se le debe aplicar a la Pleamar. Se entra con el valor a) que figura en la primera columna. El valor más próximo que aparece es 06 00. Luego se sigue por la línea adyacente hasta encontrar b).

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El valor más parecido que aparece es 01 36. En ese momento se ha identificado la columna en la que aparece la corrección. El casillero de esa columna donde aparece la corrección, se obtiene buscando c) en la columna que se encuentra inmediatamente debajo de a). El valor más próximo de c) que aparece es 6.20 metros. Por lo tanto, la corrección aproximada, sin aplicar interpolaciones sería de 1.03 metros. Interpolando el valor es 0.98 metros. En resumen; a) = 06 04 horas b) = 01 35 horas c) = 6.16 metros Corrección Tabla III = 0.98 metros Bajamar = 0.81 metros Sobre el Nivel de reducción de sondas Altura de la marea = 1.79 metros Sobre le Nivel de reducción de sondas Profundidad Carta = 3.00 metros Sobre el fondo Agua disponible = 4.79 metros Calado = 2.10 metros Agua bajo la quilla = 2.69 metros En condiciones estáticas. Resguardo por Squat = 0.21 metros 10% del Calado. Agua bajo la quilla = 2.48 metros En condiciones dinámicas. Segundo caso; Calcular la hora a la cual la marea alcanza una altura determinada Ejemplo; Por razones de calado un buque debe abandonar su sitio de atraque en P. Montt, el día 16 de marzo, cuando la marea alcance una altura de 3.00 metros bajando. El día 16 de Marzo la Tabla I indica (Fig. 2.5.-);

16 de Marzo. H. M. m 02 22 6.34 ? 3.0 08 35 1.23

De los datos, se deduce que la hora considerada está después de las 02 22 y antes de las 08 35. Más aún, la altura considerada de 3.0 metros se encuentra más cerca de la bajamar de las 08 35, que de la pleamar de las 02 22. La corrección (Corr.), a la altura de la bajamar que se habría obtenido, al calcular la altura de la marea para la hora “x”, habría sido; 3.0 – 1.23 = 1.77 m.

Fig.- 02.6.-

Como la bajamar se produce a las 08 35 horas, el intervalo entre el instante considerado y la bajamar (b), es el valor que se debe obtener. En este caso, la duración de la vaciante (a), es; 08 35 – 02 22 = 06 13 El rango de la marea (c), es; 6.34 – 1.23 = 5.11 m

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En resuman: a) = 06 13 b) = ? c) = 5.11 m Corr. = 1.77 m Se entra a la Tabla III, con el valor de c = 5.11. En la misma línea, se busca el valor de la corrección 1.77 m y se identifica la columna donde encontrar el valor de b. En la columna a, se busca el valor de la duración de la vaciante, y en la línea correspondiente se obtiene el valor del intervalo entre el instante considerado y la bajamar más cercana (b). O sea, 02 29. Al mismo valor se puede llegar despejando b de la fórmula correspondiente a la Corrección;

b = a · Cos-¹(1 – 2·Corr./c)/180 Cuando la altura considerada, en este caso 3.00 metros, es menor al rango medio (Amplitud), la corrección normalmente afecta a la bajamar. Lo contrario sucede cuando la altura considerada es mayor a la amplitud de la marea. Finalmente, la hora considerada para largarse del muelle, se obtiene restando (b), a la hora de la bajamar. O sea, 08 35 – 02 29 = 06 05. TIPOS DE CORRIENTES. 1º.- LAS CORRIENTES OCEÁNICAS Los vientos soplando con considerable intensidad en áreas de enorme extensión por períodos prolongados, generan movimientos horizontales del agua superficial de los Océanos que se traducen en corrientes superficiales de dirección e intensidad relativamente constante. En general las corrientes oceánicas se clasifican en calientes y frías. Estas expresiones son relativas y se basan en la latitud del área en que se originan.

Una excelente información sobre dirección e intensidad de las corrientes oceánicas se puede encontrar en el "Ocean Passages for the World", publicado por Hidrographic Department (H M S O), y Pilot Chart, publicados por el U.S. Naval Oceanografic Office, para cada océano en forma mensual o bimensual. En esta última publicación, la información de corriente se expresa con flechas de color verde sobre cartas que cubren océanos completos. Las puntas de flecha, indican la dirección predominante. La intensidad promedio en nudos, se indica con un número. Flechas segmentadas, indican direcciones probables, debido a la existencia de corrientes de dirección variable o a la existencia de corrientes de dirección encontradas o regiones cerca de costa donde la dirección de la corriente oceánica es débil y fácilmente

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modificada por corrientes de marea y vientos superficiales o donde la información disponible es insuficiente. Debe tenerse presente que; a diferencia del viento, la dirección de la corriente siempre se indica "HACIA DONDE VA".

2º.- LAS CORRIENTES DE MAREAS Como consecuencia de los movimientos verticales de la marea, en las proximidades de costa y estuarios, se producen movimientos horizontales del agua que se denominan corrientes de marea. Al movimiento hacia el interior de un estuario se le denomina llenante o de flujo, y al contrario vaciante o de reflujo. Entre estos dos, se produce un instante en que la corriente desaparece y se le llama Estoa. El instante de las estoas, no coinciden con las horas de las pleamares y bajamares. La corriente llenante o de flujo se simboliza en las cartas de Navegación, mediante una flecha en la misma dirección de la corriente con plumas a un sólo lado. La corriente vaciante o de reflujo, se simboliza con una flecha sin plumas. El símbolo de la corriente llenante, puede llevar uno o dos números que indican la intensidad máxima de la corriente en sicigias y cuadratura, respectivamente. En Chile, la Tablas de Marea, proporciona la información necesaria para predecir las estoas del Canal Chacao, Angostura Inglesa, Canal Kirque, Canal Jerónimo, Primera y Segunda Angostura del Estrecho de Magallanes. El uso de estas tablas se explica por si mismo. 3º.- LAS CORRIENTES SUPERFICIALES PRODUCIDAS POR VIENTOS ESPORÁDICOS Un viento circunstancial, soplando durante un período de 4 a 10 horas, produce una corriente superficial cuya intensidad alcanza un 2% de la intensidad del viento. Si el viento sopla por períodos mayores de 10 horas, la intensidad de la corriente superficial puede legar a un 3% de la intensidad del viento. Esta corriente afecta más a los buques de poco calado. Sin embargo, por efecto de la rotación terrestre; en el Hemisferio Sur la dirección de esta corriente se desvía 30 grados a la izquierda de un observador parado de espalda al viento. En el Hemisferio Norte, la corriente se desvía en dirección contraria.

DEFINICIONES Y TERMINOS DE USO FRECUENTE EN CARTAS Y TABLA DE MAREAS (Cursivas corresponden al idioma Inglés) Diurnal, semi-diurnal and mixed tides Mareas diurnas, semi-diurnas y mixtas

Marea diurna es cuando se produce sólo una pleamar y una bajamar al día (por Ej.; algunos lugares de Vietnam y el Caribe). Marea semi-diurna, es cuando se producen dos pleamares y dos bajamares cada día. Esta situación se produce prácticamente en casi todo el mundo. Cuando a veces se producen mareas diurnas y otras veces semi-diurnas, se dice que dicha localidad tiene un régimen de marea mixto (por Ej., algunos lugares del Caribe y Boca Oriental del Estrecho de Magallanes). Pleamar H.W. (HW) Nivel más alto de la marea. Bajamar L.W. (LW) Nivel más bajo de la marea Mareas de sicigias Spring Tides. (ST) Esto ocurre cuando la luna, tierra y sol quedan en el mismo plano. O sea, cuando la luna se encuentra llena o nueva. En estas condiciones el rango de marea es máximo, Vale decir, se producen las mínimas bajamares y las máximas pleamares Mareas de cuadratura Neap Tides. (NT) Esto ocurre cuando el plano tierra luna, se encuentra a 90º respecto al plano tierra sol. O sea, cuando la luna se encuentra en cuarto creciente o cuarto menguante. Bajo estas condiciones las diferencias entre pleamares y bajamares (rango de marea), es mínima. Nivel Medio del Mar Mean Sea Level. (MSL) Promedio de la altura de la marea durante un largo período (un año).

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Rango de la Marea Range. Es la diferencia en altura, entre una pleamar y una bajamar sucesiva. O bien, entre cambios de altura a través de un ciclo lunar o un año. M.H.H.W., M.L.H.W., M.H.L.W., & MLWN Mean Highest High Water, Mean Lowest High Water, Mean Highest Low Water, Mean Lowest Low Water. Estas alturas se usan cuando se calculan mareas diurnas en puertos secundarios. Puerto Secundario Secondary Port. Es un puerto donde no se ha cumplido un ciclo suficiente de información para pronosticar con precisión la marea en forma independiente de un puerto Patrón. En ciertas oportunidades, el puerto secundario se encuentra demasiado cerca del puerto Patrón. Puerto Patrón Standard Port. Es un puerto donde se han efectuado observaciones de marea por un largo período y la Tabla de Marea proporciona las horas y alturas de las pleamares y bajamares por períodos de un año.

Estoa Slack water Llenate Flood tide Vaciante Ebb tide Remolinos Eddies Nivel de reducción de sondas Chart Datum.

Fig.- 02.7.-

Es el nivel más bajo alcanzado por la marea, durante un ciclo metónico (18 años y

medio Aproximadamente). Se le conoce también como Lowest Astronomic Tides (LAT) Nivel Mínimo de Marea. Corresponde a un nivel teórico obtenido de predicciones, bajo condiciones meteorológicas promedio, que consideran cualquier combinación de circunstancias astronómicas. Bajo ciertas condiciones meteorológicas anormales, se pueden producir niveles de marea inferiores que el LAT. En cartas internacionales (USA y UK), este nivel puede diferir ligeramente del LAT, y se define simplemente como un nivel cuya altura rara vez resulta menor.

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En regiones sin variaciones de marea, tales como el Báltico, el Nivel de reducción de sondas es el nivel medio del mar.

Las profundidades de las cartas se indican entre este nivel y el fondo. La Tabla de Marea, proporciona la altura de la marea en un instante específico sobre este nivel.

Altura Elevation. En cartas chilenas es la altura de un objeto sobre el nivel medio del mar. En cartas internacionales (USA y UK), es la altura sobre el MHWS.

CLARO BAJO LOS PUENTES Y CABLES SUSPENDIDOS Los claros bajo puentes y cables suspendidos, se indican en los derroteros correspondientes y se dan sobre el nivel medio de las pleamares. Por lo tanto, generalmente ese claro, es el mínimo disponible. Para calcular el claro disponible en un instante específico, se suma; el claro cartografiado (o indicado en el derrotero), más el rango de la marea en sicigias (indicado en la última columna de la Tabla II de mareas) y luego, se le resta la altura de la marea en el instante considerado (obtenido de las Tablas I, II y III de mareas). En cartas inglesas o norteamericanas, todas las alturas y elevaciones se dan sobre el Nivel medio de las pleamares. En cartas chilenas, el resto de las alturas o elevaciones, se dan sobre el Nivel Medio del Mar.

Fig.- 02.8.-

Por otra parte, la altura máxima del buque sobre la línea de flotación (calado aéreo), se

obtiene; restando la distancia entre la quilla y la parte más alta del buque, menos el calado. De esta forma; el Claro vertical disponible en un instante específico es: Claro vertical Cartografiado + Rango de la Marea – Altura de la marea sobre el N. R. de

S. Ese Claro vertical debe ser Mayor a la distancia quilla perilla, menos el Calado.

En los ríos de agua dulce el claro no se puede predecir con precisión debido a las eventuales crecidas que pueden ocurrir en diferentes épocas del año. En caso de duda respecto a la posibilidad de pasar bajo un puente o cable suspendido, es necesario contactarse con la agencia correspondiente o con la autoridad marítima local, para consultar sobre el claro.

El siguiente cuadro editado del “SYMBOLS AND ABBREVIATIONS USED ON ADMIRALTY CHARTS”, muestra los diferentes niveles de referencia usados en cartas inglesas. Nótese que las elevaciones se dan sobre el “nivel medio de las pleamares de sicigias”, a diferencia de las cartas chilenas, en que las elevaciones se dan sobre el “nivel medio del mar”.

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Fig.- 02.9.-

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TABLA I- PREDICCIONES DIARIAS DE MAREAS

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TABLA II.- PUERTOS SECUNDARIOS

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TABLA III.- CÁLCULO DE LA ALTURA DE LA MAREA EN UN MOMENTO CUALQUIERA

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CUESTIONARIO DE MAREAS Y CORRIENTES

1. Explique: ¿Por qué sube la marea en el meridiano por el cual pasa la Luna y en el opuesto? ¿Por que las mareas son más altas en Sicigias? ¿Qué entiende por apogeo; por perigeo? ¿Que efecto produce la rotación terrestre en las mareas? ¿Que tipos de marea existen y cuales son las más comunes? ¿Que nivel de referencia usan las cartas para indicar las profundidades? ¿Como se determina el Nivel de Reducción de Sondas? ¿Con que color figura en las cartas de navegación, una profundidad de: 15 metros; 4 metros? ¿Sobre que nivel de referencia figuran en las Cartas de navegación chilenas las alturas o elevaciones? ¿Sobre que nivel de referencia figuran en las Cartas inglesas y norteamericana las elevaciones o los claros bajo los puentes? ¿De que color se pintan en las cartas, los sectores que no se cubren jamás por el agua? ¿Que significa en una Carta, un número entre paréntesis sobre el agua? ¿Como se llaman las líneas que unen puntos de igual: Altura; Profundidad? ¿Donde es preferible fondear; donde los veriles están muy juntos o muy separados? ¿A que sector se apunta con la alidada cuando hay que demarcar una punta de arena o playa? ¿En que publicaciones encuentra información sobre corrientes? ¿Qué entiende por “Squat”? ¿Cuáles son las tres reglas prácticas para calcular el “Squat”? ¿Cuál es la relación entre; Calado, Altura de la Marea, Profundidad del Eco Sonda, Profundidad de la Carta y Squat? ¿Cuál la relación entre claro cartografiado, altura de la marea, calado y distancia quilla perilla? ¿Qué se entiende por mareas Ecuatoriales y Tropicales? 2. Traduzca las siguientes expresiones en ingles y explique su significado: Mean Highest High Water, Mean Lowest High Water, Mean Highest Low Water, Mean Lowest Low Water, Spring Tides, Neap Tides, Mean Sea Level 3. Traduzca y señale el significado de las siguientes abreviaturas en ingles: HW, LW, HLW. 4. Indique cómo se simboliza sobre una Carta, una corriente: a) Oceánica cuya intensidad es de 5 millas por día. b) De flujo cuya intensidad máxima en sicigias es de 4 nudos c) De reflujo cuya intensidad máxima en sicigias es de 3 nudos 5. Un viento del SW ha soplado a la altura de Valparaíso, durante tres días con una intensidad media de 25 nudos. ¿Qué intensidad y que dirección de la corriente superficial, considera que ha causado el viento? 6. Defina: Rango; Amplitud; Altura de la marea; Establecimiento del Puerto. 7. Indique cuáles son los argumentos de la Tabla III PROBLEMA DE MAREA

Un buque con las siguientes características, debe pasar bajo un puente; Calado = 8,2m calado aéreo = 8,5m

De la Tabla de Mareas se obtienen los siguientes datos: Bajamar = 22:55 Alt = 0,9m Rango del puerto en sicigias = 5,8m Pleamar = 04:15 Alt = 5,2m

De la carta se obtienen los siguientes datos: Profundidad; 7.5 m Claro cartografiado: 8 m

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Calcular entre qué horas puede pasar bajo el puente, considerando un resguardo arriba de la perilla y bajo la quilla de 0.5 m. Solución:

Con la marea subiendo la altura de la marea (sobre el N.R.S.), más la profundidad de la carta, deben ser igual; al calado más el resguardo. Pero la altura de la marea, es igual a la altura de la bajamar más la corrección. Por lo tanto; Alt. Marea + Prof. Carta = Calado + Resguardo. Alt. Bajamar + Corr. + Prof. Carta = Calado + Resguardo. 0.9 + Corr. + 7.5 = 8.2 + 0.5 Luego; Corr. = 0.3 m Pero, a su vez la corrección es igual a; Rango/2 – Rango/2 * Cos α. O sea, Corrección = 0.3 = (5.2 – 0.9)/2 - (5.2 – 0.9)/2 * Cos α De Donde; Cos α = 0,86046, y α = 30.6º

Ahora bien, la duración de la llenante es (04 15 – 22 55 + 24) = 05 20 horas. Esas cinco horas veinte minutos corresponden a 180º de la circunferencia (o reloj de marea). Por lo tanto, 30.6 grados corresponden a 0 horas 54 minutos.

El buque puede pasar 54 minutos después de la bajamar. Vale decir desde las (22 55 + 00 54) 23 49 horas. Respecto al claro bajo el puente.

Con la marea subiendo y tomando como referencia al N.R.S., la altura máxima de la marea a la hora límite, más el calado aéreo y más el resguardo, deben ser iguales al claro cartografiado más el rango de la marea en sicigias. O sea; Alt. Marea + calado aéreo + Resguardo = Claro Cartografiado + Rango sicigias Pero la altura de la marea es igual; a la altura de la pleamar, menos la corrección. O sea; Alt. Plea – Corr. + Cal. Aéro + Resg. = Claro Cart. + Rango sicigias 5.2 – Corr. + 8.5 + 0.5 = 8.0 + 5.8 Luego; Corrección = 0.4 = (5.2 – 0.9)/2 - (5.2 – 0.9)/2 * Cos β De Donde Cos β = 0,81395, y β = 35.5º

Ahora bien, como ya se indicó, la duración de la llenante es; 05 20 horas. Esas cinco horas veinte minutos corresponden a 180º. Por lo tanto, 35.5 grados corresponden a 1 hora 03 minutos.

El buque puede pasar hasta 1 hora 3 minutos antes de la pleamar. Vale decir, hasta las (04 15 – 01 03) = 03 12 horas.

Grados Horas 180 05 20 30.6 X = 00 54

Grados Horas 180 05 20 35.5 X = 01 03