En el diseño del sistema de defensas se deben considerar factores como: tamaño, contorno, longitud, velocidad, y dirección de aproximación del buque; así como también las fuerzas de viento y las condiciones de marea, esperadas, durante el atraque y mientras el buque se encuentre amarrado al muelle. (Derucher & Heins, 1979). En el diseño de los sistemas de defensa se debe considerar un factor de seguridad para el buque, muelle y defensa. El factor de seguridad que se aplicará debe considerar situaciones como: atraque anormal, posibles averías en el material y ejecución, incorrecto mantenimiento, entre otros. Mientras más graves sean las consecuencias que resultarían del daño de la defensa, mayor debe ser el factor de seguridad (Tsinker, 1986).
SELECCIÓN DEL TIPO DE SISTEMA DE DEFENSA Existe una extensa variedad de factores que afectan la selección apropiada del sistema de defensa. Estos factores incluyen: el ambiente local de la marina, la exposición del puerto, clase y configuración del buque, velocidad y dirección del buque en el momento de atraque, ayuda disponible en el muelle, tipo de estructura de atraque, e incluso las habilidades del piloto o capitán del buque. Se considera impráctico estandarizar los criterios de diseño del sistema de defensa, puesto que las condiciones en cada puerto son raramente idénticas.
Otros de los factores importantes en la selección de las defensas son: Absorción de Energía: Las defensas deben tener capacidad suficiente para absorber la energía de impacto.
Fuerza de reacción: Es la fuerza ejercida en el buque y en el muelle al momento del atraque.
Presión en el casco: Es la presión ejercida en el casco del buque por una unidad de defensa. El valor medio de la presión es definida como la fuerza de reacción dividida por el área de contacto o la huella de la defensa en compresión. La presión en el casco máxima permitida para un buque determinado depende del diseño estructural de este y de la posición del punto de carga.
Costo inicial y de mantenimiento: Deben ser considerados los precios iniciales y de mantenimiento tanto del sistema de defensas como de la estructura del muelle.
Espaciamiento: Es de gran importancia que las defensas estén suficientemente cerca para evitar que la proa del barco penetre en la zona entre defensas, para ángulos de aproximación de hasta 15º
Nivel de la marea: Se debe colocar un sistema de defensa en un nivel mínimo cuando el nivel de la marea varia entre 1,5 a 2 metros.
Distancia máxima permitida entre el buque y el muelle La distancia requerida por el sistema de defensa debe ser limitada para evitar inconvenientes durante el proceso de carga y descarga; generalmente el límite máximo es de 1 a 1,5 metros. Sin existir ningún problema si el sistema de defensa es para un tanque petrolero que implique solamente una fuente de combustible. Tipo de muelle Para plataformas de amarre o atraque, es necesario un sistema de defensa resistente, ya que la longitud de la estructura disponible para la distribución de la fuerza de impacto es limitada.
Procedimiento general de diseño El diseño de un sistema de defensa se basa en la ley de la conservación de la energía. Se deben determinar la cantidad de energía que es introducida al sistema, así como el proceso de absorción de energía dentro de las limitaciones de esfuerzo y tensiones que el casco del buque, la defensa y el muelle pueden soportar. *Determinar la energía de impacto inicial que recibirá el muelle.
*Determinar la capacidad de absorción de energía del muelle. Para estructuras con comportamiento elástico linear, la energía es mitad de la carga estática máxima.
*Si la estructura es sumamente rígida, se puede asumir que no absorbe ninguna energía.
*Sustraer a la energía absorbida por el muelle, la energía eficaz de impacto; para determinar la cantidad de energía que debe absorber la defensa.
*Seleccione una defensa capaz de absorber la cantidad de energía determinada en el paso anterior sin exceder la fuerza máxima permitida en el muelle.