Importancia de las obras de dragado

https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Dragagem_Luschi.jpg
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Entendemos por dragado al conjunto de tareas de limpieza de rocas, sedimentos y otros materiales situados bajo el agua, ya sea en medio marino, fluvial o lacustre. Comprende las operaciones de extracción, transporte y vertido de dichos materiales. El objetivo puede ser aumentar el calado de ríos, canales o accesos portuarios para facilitar el tráfico de embarcaciones o bien aumentar la capacidad de transporte de agua en ríos para evitar inundaciones aguas abajo. La extracción de materiales se realiza mediante equipos de dragado, el transporte del material del punto de extracción al de vertido se puede realizar con la misma embarcación que realiza el dragado, mediante gánguiles de carga o por tuberías. Por último, el vertido suele realizarse por el fondo de la embarcación de transporte o bien mediante bombeo por tubería, si bien últimamente el aprovechamiento de los materiales dragados es cada vez más frecuente.

La aplicación de los dragados es muy amplia, fundamentalmente ingeniería civil y minería. Se clasifican según: objetivo del dragado, emplazamiento y características de los terrenos a dragar. El dragado se considera como un medio para conseguir un objetivo determinado. Entre otros se podrían enunciar los siguientes:

  • Construcción y ampliación de puertos
  • Mantenimiento y mejora de calados en puertos y cauces
  • Mantenimiento y mejora de capacidad de desagüe en ríos y canales
  • Recuperación de zonas bajas inundables y drenaje de zonas pantanosas
  • Sustitución de terrenos de bajas características geotécnicas
  • Creación de suelo ganando terreno al mar
  • Cimentación y protección de Obras marítimas (offshore)
  • Construcción de rellenos para bases de carreteras, diques y aeropuertos
  • Trincheras submarinas para oleoductos, tuberías y emisarios
  • Extracción de materiales para la construcción y minerales
  • Extracción de sedimentos y áridos marino
  • Extracción de arenas para la regeneración de playas
  • Creación de Islas artificiales en aguas costeras
  • Limpieza de fondos contaminados y sustitución de los mismos
  • Actuaciones de regeneración de hábitats subacuáticos

 

Draga con tolva continua. https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Draga_con_tolva_continua.jpg
Draga con tolva continua. https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Draga_con_tolva_continua.jpg

Las operaciones de dragado requieren de altas inversiones en maquinaria y medios especiales, por lo que la elección del equipo para caso determinado resulta crítica. Una primera clasificación de los equipos atendería a los métodos de excavación, forma de operación y desalojo del material (subida del material a la superficie). De esta forma tendríamos dragas mecánicas, dragas hidráulicas y dragas especiales. Las primeras utilizan medios mecánicos para la excavación y el desalojo, mientras las segundas lo hacen con medios hidráulicos (succión o inyección). Los medios especiales son muy diversos y de usos muy específicos.

Antes de realizar un dragado, se necesitan conocer una serie de aspectos sobre las zonas de extracción y de vertido como son la batimetría, las características geotécnicas y geológicas del material a dragar y las condiciones medioambientales de las zonas de dragado, transporte y vertido. Estos datos servirán para reducir al máximo posible los costes ambientales y económicos asociados.

También podéis consultar mi canal Youtube para ver más vídeos de obras marítimas y dragados: https://www.youtube.com/playlist?list=PLcy8Kq2fLuWlw_QLb3O6M3tvYxyFoqYNG

Referencia:

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.

Draga retroexcavadora

Draga retroexcavadora. Fuente: http://ingenieriaycomputacion.blogspot.com.es/2011/02/watermaster-classic-excelente-draga-y.html
http://ingenieriaycomputacion.blogspot.com.es/2011/02/watermaster-classic-excelente-draga-y.html

La draga retroexcavadora (backhoe/dipper dredge, en inglés) es una draga mecánica montada sobre un pedestal situado en un extremo de una pontona. Se trata normalmente de una retroexcavadora usada en el ámbito terrestre. Los cazos suelen tener una capacidad entre 1 y 20 m3. La pontona debe fondearse mediante tres pilones, uno en popa y los otros en los laterales de la parte delantera de la pontona, que aportan la reacción necesaria al esfuerzo de excavación.

Se usa esta draga en todo tipo de suelos, incluso rocas de hasta 10 MPa de resistencia a compresión simple. La profundidad máxima de dragado está en torno a los 24 m. Puede trabajar con alturas máxima de ola de 1,5 m y una velocidad máxima de corriente de 2 nudos. Se puede emplear en espacios reducidos. Sin embargo, necesita barcazas o vertido directo, lo cual dificulta su uso en las regeneraciones costeras. Además, debido a su operación discontinua, presenta menor producción que otras dragas. El campo de aplicación de estas dragas es muy similar a las de rosario, aunque las retro serían más adecuadas para el dragado de rocas y menos resistencia al oleaje.

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

Referencias:

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2006). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2006.4038.

Dragas de succión en marcha o de arrastre

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

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

Referencias:

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.

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

Cimentación mediante cajones de aire comprimido

Disposición general de un cajón neumático (adaptado de Wilson y Sully, 1949)

Un cajón es una estructura que hundida a través  del terreno o del agua permite colocar la cimentación a la profundidad de proyecto, y que posteriormente pasa a formar parte de la estructura definitiva. Estos cajones pueden ser de fondo abierto o de fondo cerrado (ver cajones flotantes). Nos centraremos en este post en los cajones de fondo abierto en las que existe una cámara de trabajo sometida a una presión superior a la atmosférica para impedir que el agua entre en la excavación. Se trata de las cimentaciones mediante cajones neumáticos o de aire comprimido.

Alguien puede preguntarse a qué viene un post sobre una técnica que tiene riesgos evidentes de ejecución y que ya en un artículo de Presa y Eraso (1970) nos avisaba que era una técnica en trance de desaparecer. Hoy día existen procedimientos (por ejemplo pilotes de gran diámetro) que son más sencillos de construir, suficientemente seguros, rápidos y económicos que permiten evitar riesgos innecesarios, especialmente los procesos de compresión y descompresión que requieren tiempos suficientes, tal y como ocurre en los trabajos realizados por los buzos o submarinistas. Pues bien, razones históricas y docentes nos llevan Continue reading “Cimentación mediante cajones de aire comprimido”

Posibles efectos del cambio climático en el turismo en España

La subida del nivel medio del mar en el litoral español es un hecho constatado, la comunidad científica y técnica aceptan los 6 mm/año. Asimismo investigadores e ingenieros especializados en ingeniería de costas aceptan la ley de Brunn que se traduce en que 1 ud. de ascenso vertical del mar se traduce en un retroceso de la línea de costa entre 35 y 40 uds. Este fenómeno puede acelerarse en función del modelo climático escogido. La velocidad de cambio se presenta como el parámetro determinante. En España, con 8.000 km de costas y en la que el sector turismo supone el 15% de su P.I.B., es el turismo de playa el que produce mayores ingresos. Determinados estudios concluyen que 1 m2 de playa puede llegar a producir 700 € de beneficio neto año, convirtiendo a las playas en una de las “infraestructuras” de mayor retorno económico. Ante cambios de tal magnitud y transcendencia, España debe estudiar el fenómeno en detalle y planificar mecanismos que le permitan adaptarse ante los grandes cambios, al parecer inexorables, que se avecinan sobre nuestro litoral. A través de tres ponentes de lujo, se pretende aproximar a los ingenieros y a la sociedad a este complejo fenómeno, que desafía a la humanidad con consecuencias económicas directas y que constituye en sí mismo, un nuevo campo para el desarrollo profesional de los ingenieros.
El Comité de Asuntos Marítimos del Instituto de la Ingeniería de España ha organizado una jornada denominada “Posibles efectos del cambio climático en el turismo en España” para el día 29 de octubre de 2015, a la cual he sido invitado como ponente como en la posterior mesa redonda. El tema creo que es de gran interés y la inscripción es gratuita en: http://goo.gl/forms/vt08pkk87Z o en el 91.319.74.17 . La jornada se podrá seguir en directo a través de la página web del IIE.

Os dejo a continuación el programa previsto y también os adjunto un documento explicativo de la jornada.

PROGRAMA

18:00 Bienvenida a los asistentes y presentación de los ponentes:

D. Manuel Moreu Munaiz
Presidente del Instituto de la Ingeniería de España.

D. Pascual Pery Paredes
Vicepresidente del Comité de Asuntos Marítimos del IIE.18:15 “La subida del nivel medio del mar en el litoral español, datos medidos y escenarios de evolución”

D. Íñigo Losada Ródriguez
Dr. ICCP. Director de investigación del Instituto de Ingeniería Hidráulica de Cantabria.
Miembro de la delegación española en la cumbre mundial por el clima de París 2015.
Miembro de la Real Academia de Ingeniería.18:35 “El valor económico de la playa”

D. Víctor Yepes Piqueras
Profesor Titular de la ETS ICCP de Valencia. Dr. ICCP. Especialista en turismo litoral y en su repercusión económica.

18:55 “La estrategia española de adaptación del litoral al cambio climático”

D. Ángel Muñoz Cubillo, ICCP subdirector general para la protección de la costa del Ministerio de Agricultura y Medio Ambiente.

19:15 Coloquio con los asistentes

20:00 Copa de vino español.

 

Dragas con inyectores de agua

http://tecnologia-maritima.blogspot.com.es/

Se trata de dragas autopropulsadas o remolcables que dragan por agitación al inyectar agua a baja presión sobre materiales finos, creando una pulpa de menor densidad que se traslada por gravedad y por las corrientes marinas. El sistema es adecuado cuando el material discurre según un plano inclinado descendentes. Como ventajas se pueden citar la gran productividad y economía si se dan las condiciones adecuadas, alta maniobrabilidad y escaso calado. Sin embargo su uso se restringe a materiales finos y sueltos, no se puede utilizar si el material debe desplazarse con una fuerte contrapendiente, su uso está restringido en desplazamientos locales de material y es muy dependiente de los taludes del lecho marino.

  • Método de operación:

–Posicionamiento de la draga

–Descenso de las boquillas inyectoras de agua hasta penetrar en la capa de material

–Inyección de agua a baja presión

–Desplazamiento de la draga hacia delante (dirección de desplazamiento de la pulpa) hasta la zona de acumulación del material

 

ecnologia-maritima.blogspot.com.es

Os dejo un vídeo para que veáis su funcionamiento.

Referencias:

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.

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

Draga de cuchara montada sobre pontona

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

La draga de cuchara montada sobre pontona (grab/clamshell dredger, en inglés) es una draga mecánica dotada de una grúa con brazo de celosía sobre el que cuelga, pendido de un cable, el cucharón o bivalva. La máquina se monta sobre un pedestal situado en un extremo de un pontón (aunque también las hay autoportantes, sobre buque).

Esta draga trabajo sobre materiales blandos o previamente tratados (la única fuerza de la cuchara es su propio peso). La necesidad de barcazas o vertido directo dificulta su uso en las regeneraciones costeras y obras similares. Es muy usada en el dragado de zanjas estrechas.

Su modo de operación es el siguiente:

  1. Situación del pontón en la zona de trabajo.
  2. 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.
  3. Descenso de la cuchara (con cierta inercia), extracción, elevación del  material y carga sobre gánguiles.
  4. Izado de los 2 spunds situados en el tercio delantero. El spud de popa hace girar a la draga sobre su eje.
  5. Inicio del proceso.

La profundidad de dragado de estas máquinas puede alcanzar 50 m, el volumen de la cuchara puede oscilar entre 0,75 y 200 m3. Puede trabajar con ondulaciones máximas del terreno de fondo de 2 m y una altura máxima de ola de 1,5 m.

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:

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2006). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2006.4038.

Las islas artificiales de Dubai

La Palm Jumeirah a principios de 2006. Wikipedia

Las posibilidades de la ingeniería permiten la realización de grandes obras. Algunas de ellas son verdaderamente importantes, aunque no exentas de polémicas, especialmente por su posible impacto ambiental. Es el caso de las islas artificiales que se construyen en Dubai. Este pequeño país se está convirtiendo en estos últimos años en una de las zonas del mundo más extravagantes en lo que refiere a la construcción.

Las Islas Palm o Palm Islands , son un grupo de tres islas artificiales actualmente en construcción, las cuales están entre las más grandes del mundo en su tipo. Sobre estas islas, se construirá infraestructura de tipo comercial y residencial, pues se espera que se conviertan en un destino turístico. Se encuentran en la costa de la ciudad de Dubái, en los Emiratos Árabes Unidos. El proyecto aumentará en unos 520 km la superficie de playas de Dubái y la lleva a cabo la empresa Nakheel Properties, la cual a su vez, encomendó su construcción y desarrollo a la compañías belga Jan de Nul y holandesa Van Oord.

Para construir estos proyectos de arena, es necesario extraer arena del fondo del golfo Pérsico. Esta parte del proyecto fue encomendada a la compañía belga Jan De Nul y la holandesa Van Oord. La arena es luego arrojada por un barco y guiado por un sistema de GPS, por un guía desde la costa de la isla. La arena es pulverizada por los buques de dragado en un área requerida y es un proceso conocido como rainbowing, debido a los arcos en el aire que se forman mientras se pulveriza la arena. Para llevar a cabo el proceso, son necesarias dragas eficientes y potentes que estén a la altura del proyecto. Sin ir más lejos, la draga más grande del mundo, la “Cristóbal Colón”, construida en La Naval de Sestao, es empleada en este mega proyecto. Alrededor de cada palmera hay un gran rompeolas de piedra.

Rainbowing. By Beeldbank V&W – Beeldbank V&W, Attribution, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9403076

El rompeolas de la Palm Jumeirah tiene más de 7 millones de toneladas de rocas. Las rocas fueron colocadas una por una por una grúa, seguidas por un buzo y cada una posee una coordenada específica. El trabajo en la Palm Jebel Ali fue comenzado por el grupo constructor Jan De Nul en 2002 y finalizado para finales de 2006. El proyecto de dicha isla incluye también la construcción de una península de 4 kilómetros de largo, protegida por un rompeolas de 200 metros de ancho y 17 kilómetros de largo alrededor de la isla. Fueron recuperados 135 millones de metros cúbicos de arena y piedra caliza.

Os paso un vídeo al respecto. Espero que os sea de interés.

Excavadora anfibia

En las operaciones de limpieza de sedimentos a lagos y lagunas en áreas profundas o de difícil acceso a retroexcavadoras convencionales se pueden utilizar las dragas, o bien esta máquina algo especial: se trata de una retroexcavadora con flotadores. Espero que os gusten los vídeos que os paso sobre estas retroexcavadoras anfibias.

 

Referencias:

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2006). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2006.4038.

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia,  158 pp.

Algo sobre cajones flotantes

Cajones flotantes de hormigón en Marín (Pontevedra), ejecutados por Sacyr

Los cajones flotantes constituyen estructuras de grandes dimensiones que por su sección transversal aligerada – multicelular – pueden flotar una vez terminadas. Eso les confiere una gran versatilidad en cuanto a construcción (mediante hormigonado deslizante), transporte flotando y colocación en la obra portuaria, ya sea para muelles, diques u otros. Las infraestructuras típicas que emplean este tipo de cajones son los muelles y otras estructuras de atraque, los diques de abrigo verticales y los diques especiales tipo flotante. Este tipo de estructura flotante es una tipología ampliamente empleada en la construcción de diques en los puertos españoles. Son, sin duda, las mayores piezas prefabricadas de hormigón, con moles que pueden llegar a más de 10.000 m3 de hormigón.

Desde el punto de vista económico, existen razones para apoyar la construcción de diques flotantes. En efecto, el ahorro más significativo que ofrecen estas estructuras frente a los diques rompeolas, o los de gravedad, se da en grandes profundidades, ya que su coste de construcción es prácticamente independiente de la profundidad, mientras que el de un dique en talud crece exponencialmente con la misma. Este ahorro se debe fundamentalmente al ahorro de volumen de escollera y materiales de relleno, respecto a los diques en talud o a las banquetas de los diques verticales.

Las condiciones y limitaciones que presenta el cálculo necesario para la fabricación de los cajones flotantes están relacionadas, fundamentalmente con las importantes las interacciones entre los pesos de los elementos en construcción y los empujes de los elementos flotantes, pues de ellas se derivan los posibles riesgos como son la pérdida de estabilidad, riesgos de varada en el fondo, etc. Asimismo,  los criterios con los que se fijan los parámetros de cálculo son, fundamentalmente, los siguientes: estabilidad hidrostática del conjunto cajón-pontona, presión suficiente entre cajón y pontona para asegurar el contacto durante la construcción y el mantenimiento de un francobordo mínimo para proteger al hormigón en el fraguado y que no afecte a la estabilidad del cajón.

Cajón flotante remolcado hasta su posición final. http://www.dragados.com/upload/MONACO%205.jpg

Para aquellos de vosotros interesados, existen algunas referencias que pueden informar del estado actual de los avances tecnológicos a este respecto. Así, por ejemplo, un hito en este tema es el “Manual para el diseño y la ejecución de cajones flotantes de hormigón armado para obras portuarias”, editado por Puertos del Estado en el año 2006 (ISBN: 84-88975-55-4). En este manual se ofrecen a los usuarios los criterios necesarios para el diseño, construcción y mantenimiento de cajones de hormigón armado, con la aplicación específica de la EHE y la consideración de las recomendaciones del programa ROM.

Asimismo, se consideran muy interesantes las referencias relativas a algunas realizaciones en el ámbito nacional o internacional. Así, las primeras obras de cajones que se construyeron en España lo fueron en el muelle de Levante del Puerto de Huelva, en 1932, con 8 m de calado máximo. En los años 80 se generalizó la construcción de obras de atraque de cajones aprovechando el auge de los puertos comerciales y en la década de los 90 se extendió su uso en la construcción de diques verticales. A modo de ejemplo, la prolongación del Muelle de Poniente de Palma de Mallorca necesitó la fabricación de siete cajones flotantes que se fabricaron en Cartagena y se remolcaron unas 250 millas. La referencia se puede ver en Sáenz et al (1996): “Fabricación y remolque de los cajones de hormigón para la prolongación del muelle de Poniente en el puerto de Palma de Mallorca”, Revista de Obras Públicas, 143(3357):57-68. La realización en los últimos años de diques verticales de 28 m de calado en la dársena de Escombreras en Cartagena hace que la tecnología de nuestro país sólo sea equiparable a la de Japón.

Otro aspecto importante es la verificación de la armadura de cortante exigida a la norma EHE. La experiencia acumulada indica que es normalmente innecesaria esta armadura, aunque la norma EHE la imponga.  Un análisis al respecto puede verse en el artículo de Pita, Grau y Pérez sobre el diseño de cajones flotantes (http://www.fhecor.es/files/ARW/ES_OBRASPORTUARIAS.pdf). También sería resaltable el trabajo de investigación realizado por el CEDEX en relación con el comportamiento del hormigón de los cajones flotantes, en la zona de carrera de mareas. Los resultados pueden verse en la revista Puertos, en su número 136 del año 2006 (http://www.puertos.es/export/download/ROM_PDFs/RecomendaCAJONES.pdf).

Una de las referencias importantes a nivel internacional es la guía práctica del PIANC(1994). “Floating breakwaters. A practical guide for design and construction.” Report of the Working Group nº 13 of the Permanent Technical Committee II. Supplement to bulletin nº 85. Permanent International Association of Navigation Congresses. Otra referencia normalmente empleada es la de Michael L. Giles and Robert M. Sorensen (1978). “Prototype scale mooring load and transmission tests for a floating tire breakwater”. Technical paper nº. 78-3. U.S. ARMY, CORPS OF ENGINEERS. COASTAL ENGINEERING RESEARCH CENTER.

Resulta de interés citar una de las realizaciones más ambiciosas a nivel internacional. Se trata del mayor dique flotante del mundo, realizado en el Puerto de Algeciras para ampliar el puerto deportivo de la Condamine en el Principado de Mónaco, que comportó una larga travesía por aguas del Mediterráneo. Las características de este hito se pueden ver en un artículo firmado por Barceló, Hue y Peset en la Revista de Obras Públicas, en su número 3432 de abril del 2003 (pp. 81-110). Bastan, pues, unas cuantas referencias en cuanto a la bibliografía y a las realizaciones para comprobar que la tecnología necesaria para la construcción de cajones flotantes está consolidada, siendo España un referente a nivel internacional.