dragados – El blog de Víctor Yepes

Draga retroexcavadora

La draga retroexcavadora (backhoe/dipper dredge, en inglés) es una draga mecánica montada sobre un pedestal situado en un extremo de una pontona. Está equipada con un cazo con una capacidad entre 1 y 20 m³. Desarrollada a partir de las retroexcavadoras hidráulicas terrestres, en ciertas ocasiones se fijan directamente estas últimas a un pontón. Para asegurar su estabilidad durante la excavación, la barcaza se ancla mediante tres pilones: uno en la popa y dos en los costados de la proa. Las dragas de retroexcavadora son típicas en Europa, mientras que en Estados Unidos es más normal el uso de palas frontales.

La draga retroexcavadora es apta para suelos de diferentes tipos, incluso rocas con una resistencia a compresión simple de hasta 10 MPa. La profundidad de dragado oscila entre 2 y 24 m. Puede trabajar en condiciones de oleaje con alturas máximas de 1,5 m y velocidades máximas de corriente de 2 nudos. Aunque es adecuada para trabajar en espacios reducidos, su empleo en regeneraciones costeras es limitado debido a la necesidad de barcazas o vertido directo. Además, su operación discontinua reduce su producción en comparación con otras dragas. El campo de aplicación de la draga retroexcavadora es similar al de las dragas de rosario, siendo más adecuada para dragar rocas y suelos con menor resistencia al oleaje.

La cuchara de la retroexcavadora tiene una cara cóncava orientada hacia atrás, lo que permite que durante la excavación el cucharón se acerque a la plataforma. La cuchara entra en la capa de material a extraer de arriba hacia abajo. Este método de trabajo es similar al de las dragas de pala frontales excavando coronas circulares. Sin embargo, estos equipos pueden operar tanto en avance como en retroceso, lo que resulta en menos derrames y un fondo dragado de mejor calidad. La capacidad de trabajar en ambas direcciones mejora el rendimiento en la extracción de materiales compactos o rocas rotas. Las dragas retroexcavadoras con cables son muy efectivas en el dragado de arcillas cohesivas, pues se pueden instalar empujadores en la parte inferior del brazo de excavación que facilitan la descarga del material.

Figura 2. Draga retroexcavadora con accionamiento por cables o hidráulico

Método de operación:

Situación del pontón en la zona de trabajo (estacionaria)
Descenso de los 3 pilonos de anclaje (spuds) que absorben esfuerzos horizontales de la excavación
Descenso del brazo de la retroexcavadora, extracción y elevación del material
Carga sobre gánguiles
Izado de los 2 spuds situados en el tercio delantero. El spud de popa hace girar a la draga sobre su eje (eje motor). Reinicio del proceso.

Figura 3. Ciclo de trabajo de la draga de retroexcavadora (Bray et al., 1997)

La draga de retroexcavadora presenta varias ventajas, tales como: la capacidad de dragar diferentes tipos de terrenos, incluso aquellos con escombros y cantos; la capacidad de trabajar en espacios reducidos y controlar la posición y profundidad con precisión; la ausencia de necesidad de anclajes; la dilución mínima del material dragado; y un tiempo de ciclo más corto en comparación con una draga de cuchara de tamaño similar. Además, los componentes clave del equipo se producen en serie, lo que reduce los costos de instalación y mejora la calidad y el control. Se requiere solo una persona para realizar las operaciones de dragado, aunque por motivos de seguridad y ayuda en la maniobra del pontón, se recomienda un equipo de 2 o 3 personas.

El principal desafío de la draga de retroexcavadora es su baja capacidad de producción en comparación con otros equipos de dragado que trabajan de forma continua. Este inconveniente es común entre la mayoría de los equipos de dragado mecánicos, excepto la draga de rosario, que también depende de la disponibilidad de los gánguiles de descarga. La habilidad del operador es crucial para lograr un perfil final de trabajo uniforme, sin embargo, también es importante tener en cuenta las características del terreno a dragar.

He grabado un vídeo sobre esta draga, que espero os sea de interés.

Os dejo unos vídeos donde podréis ver cómo funciona esta draga. Espero que os gusten.

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Dragas de succión en marcha o de arrastre

Figura 1. Draga de succión en marcha. Fuente: http://tecnologia-maritima.blogspot.com.es/

Una draga hidráulica de succión en marcha o de arrastre es una embarcación autopropulsada y autoportante que draga de forma continua elevados volúmenes de material en aguas profundas, incluso admitiendo condiciones marítimas desfavorables. Este tipo de dragas suponen algo menos de la cuarta parte del parque mundial de dragas hidráulicas.

El material se aspira mediante una tubería que presenta en su extremo un cabezal de succión. La bomba de dragado, centrífuga, puede ser sumergible (esta se instala en la tubería de succión a medio camino entre el cabezal y la conexión del tubo de succión al forro exterior del casco), o estar a bordo. La bomba pone en suspensión al material suelto y al agua, aspira dicha mezcla mientras el barco sigue en movimiento y la almacena en la cántara de la propia draga. El material sólido se decanta y el agua se evacua por rebose. La cántara puede almacenar entre 1000 y 20000 m³, pudiéndose transporta el material a grandes distancias. Se descarga el material por apertura del fondo o por bombeo.

Esta draga es muy útil en terrenos blandos, no demasiados compactos ni cohesivos (fangos, arcillas blandas, arenas y algunas gravas). La profundidad de trabajo de esta draga se encuentra habitualmente entre los 4 y 50 m, aunque ya se han alcanzado profundidades de trabajo que llegan a 120-150 m. La velocidad de navegación, de 17 nudos. Puede trabajar hasta con una altura de ola de 5 m. El tamaño máximo de partícula es de 300 mm y la resistencia máxima al corte del material a dragar es de 75 kPa.

Figura 2. Ciclo de trabajo de las dragas de succión en marcha (Sanz, 2001)

Os paso un vídeo donde podéis observar cómo trabajan estas dragas. Espero que os guste.

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Draga de cuchara montada sobre pontona

Figura 1. Draga de cuchara. Vía: http://www.hiseamarine.com

La draga de cuchara montada sobre pontona (grab/clamshell dredger, en inglés) es una máquina mecánica equipada con una grúa que tiene un brazo de celosía y un cucharón o bivalva suspendido de un cable. Esta máquina se coloca en un pedestal en un extremo de un pontón o puede ser autoportante y montada en un barco.

La draga de cuchara es eficaz en materiales blandos o previamente tratados, ya que su única fuerza es su peso. Sin embargo, su necesidad de barcazas o vertido directo limita su uso en proyectos de regeneración costera y similares. Por otro lado, es ampliamente utilizada en el dragado de zanjas estrechas.

El ámbito de aplicación de estos equipos es para proyectos de escala reducida o de bajo volumen, en los que su tamaño les permite realizar tareas en lugares inaccesibles para dragas más grandes o en los que su movilización no resulta económica. Para proyectos de mayor envergadura, solo se emplean equipos con cucharas de gran capacidad. Se obtienen mejores resultados dragando terrenos no cohesivos, con sedimentos blandos como arenas o fangos. También pueden ser usados en arcillas y arenas moderadamente compactas, aunque con una disminución en la eficiencia. Con cucharas de gajos o pinzas, se pueden extraer rocas fragmentadas y otros elementos sueltos.

Figura 2. Elementos de la cuchara bivalva

En este caso, la grúa se encuentra montada en una pontona sin cántara. Para almacenar el material, se deben colocar uno o más gánguiles en los laterales de la pontona. Esta puede ser rectangular o semicircular y suele mantener su posición mediante cables y anclas en cada esquina o mediante pilones “spuds” que la estabilizan. La pontona tiene un bajo calado, lo que permite trabajar en aguas poco profundas siempre y cuando los gánguiles tengan acceso a la zona. La grúa se instala en la borda de la pontona para barrer la mayor superficie posible de material. Si es necesario, se pueden instalar varias grúas en una misma pontona.

Su modo de operación es el siguiente:

Situación del pontón en la zona de trabajo.
Descenso de los 3 pilonos de anclaje (spuds) que absorben los esfuerzos horizontales de la excavación. También las hay con un conjunto de cables y anclas o ambos combinados.
Descenso de la cuchara (con cierta inercia), extracción, elevación del material y carga sobre gánguiles.
Izado de los 2 spuds situados en el tercio delantero. El spud de popa hace girar a la draga sobre su eje.
Inicio del proceso.

Figura 3. Ciclo de trabajo de las dragas de cuchara sobre pontona (Bray et al., 1997)

Los gánguiles tienen la función de transportar materiales al punto de descarga. El volumen de la cuchara puede oscilar entre 0,75 y 200 m³. Su capacidad de almacenamiento varía entre 50 y 2000 m³. Las dragas de cuchara sobre pontona son más eficientes que las autoportadoras en cuanto a producción, pues permiten una operación ininterrumpida mientras haya gánguiles disponibles.

La operación de la draga de cuchara sobre pontón está limitada por factores económicos y ambientales. La profundidad mínima de agua para su funcionamiento es de 1 m y la profundidad máxima de dragado es de 50 m. La draga puede funcionar en olas de hasta 2 m y en corrientes con una velocidad máxima de 1,5 nudos. Además, cuenta con una resistencia máxima a la cizalladura de 300 kPa en arcillas y de 1 MPa de resistencia a compresión en rocas.

La draga de cuchara sobre pontona presenta varias ventajas sobre otros métodos de dragado. En primer lugar, la dilución durante la carga del material es mucho menor que con los métodos hidráulicos, lo que resulta en una proporción muy alta de sólidos en el relleno de la cántara. Además, la carga con cuchara permite manejar con relativa facilidad cantos, guijarros y escombros, aunque puede haber problemas durante la descarga con materiales como cables metálicos, cuerdas y cadenas que pueden enredarse en las compuertas de descarga y obstruir la salida. La draga también es útil para dragar áreas confinadas como muelles, zonas periféricas a espigones y entradas de dársenas, ya que otras dragas solo pueden trabajar en estas áreas después de una previa nivelación. La profundidad de operación de la draga solo depende de la resistencia del cable metálico del tambor izador, lo que la hace adecuada para dragar a profundidades inalcanzables para otras dragas similares. Además, el pequeño calado de la pontona permite trabajar en aguas poco profundas siempre que las barcazas puedan acceder a la zona. La ventaja más importante de la draga de cuchara sobre pontona es su capacidad para dragar zanjas estrechas.

Los principales inconvenientes en esta draga son el menor volumen de producción en comparación con otros tipos de dragas similares y la dificultad para mantener una producción regular. Para asegurarse de que no haya zonas no dragadas, se necesita sobre-excavar el terreno, especialmente en suelos cohesivos. Esto resulta en un costo elevado debido a la combinación de bajo volumen de producción y un exceso de terreno dragado, especialmente cuando se dragan capas delgadas en grandes extensiones de terreno. Además, la única fuerza que puede aplicarse al cucharón para penetrar en terrenos duros es su propio peso, por lo que el rango de materiales que se pueden dragar sin tratamiento previo es limitado.

He grabado un vídeo sobre esta draga, que espero os sea de interés.

A continuación os dejo un par de vídeos para que podáis observar cómo trabaja la draga. En este caso, en vez de estar montada la cuchara sobre un brazo en celosía y cables, lo está sobre un brazo hidráulico articulado. Espero que os gusten.

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Procedimiento constructivo de una terminal de contenedores en Cádiz

La construcción de una terminal de contenedores requiere la suma de procedimientos constructivos variados y complejos que deben ser coordinados adecuadamente en un entorno complejo como es el marino: dragados, escollera, cajones flotantes, hormigón sumergido, rellenos, precarga de suelos, etc.

El proyecto adjudicado de una terminal de contenedores en Cádiz, por un importe de 91 millones de euros, comprende en una primera fase el desarrollo de una nueva terminal con una superficie de 22 ha, con una longitud de muelle de 590 m, un dique de abrigo de 320 m y un calado de 16 m. La nueva terminal se ubicará entre el dique de Levante y el muelle número 5 de Navantia y el plazo de ejecución previsto es de tres años y medio.

El proyecto adjudicado combina los sistemas constructivos de escollera, cajones y bloques cúbicos de hormigón e incluye el dragado de las zonas colindantes necesarias para las maniobras de los buques y aseguramiento del calado. Entre las magnitudes que ilustran las dimensiones del proyecto destacan que el dragado de 3,2 millones de metros cúbicos; más de 100.000 metros cúbicos de hormigón y un total de 8.000 bloques cúbicos de 12 toneladas cada uno, además de 1,1 millones de materiales procedentes de cantera; y más de 4 millones de kilos de acero.

Para tener una visión general de estos trabajos, os dejo una magnífica animación en 3D de la empresa Proin 3D para la propuesta ganadora que el grupo ACCIONA-FCC Construcción propuso para la ejecución de la Nueva Terminal de Contenedores de Cádiz.

Espero que también os guste el vídeo que anuncia la adjudicación del proyecto.