El gánguil, también llamado pontón o barcaza, es una embarcación plana, con una cántara o depósito donde se almacena el material dragado y que sirve para transportarlo hasta el lugar de vertido.
Presenta una capacidad entre 50 y 2000 m³. Pueden ser autopropulsados (mar abierto) o remolcados (aguas poco profundas).
Según el modo de descarga, los gánguiles se pueden clasificar en:
Gánguil cerrado: descarga por medios mecánicos auxiliares
Gánguil de compuerta de fondo: descarga por la apertura de una compuerta giratoria
Gánguil de charnela: vaciado por apertura longitudinal del casco
Gánguil de volcado lateral
Vamos a ver en un par de vídeos varios ejemplos de cómo funciona esta máquina de transporte. En el primer vídeo veremos un gánguil de 57 m de eslora y 11,20 m de manga, con una capacidad de transporte de 1400 toneladas de escollera.
En el segundo, podremos ver el sistema de apertura de cántara de doble sentido y de velocidad controlable.
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.
La draga de succiónestacionaria (plain suction dredger, en inglés) es una máquina hidráulica con un mecanismo de succión sumergible similar a las dragas de succión en movimiento. Pero a diferencia de estas, las dragas estacionarias operan ancladas en un punto fijo y también difieren en cómo se carga el material extraído. En general, estas dragas no tienen una cántara y el material se transporta a través de gánguiles o se bombea por tuberías si la zona de vertido está cercana a la de extracción.
Al estar ancladas, estas dragas crean un hueco en forma de cono invertido en la zona de dragado (ver Figura 1). Por eso, no se recomiendan para proyectos que requieren un mayor grado de precisión, como el mantenimiento de canales de navegación o la nivelación de terrenos. En cambio, son ideales para la extracción de material granular en la restauración de terrenos.
Estos equipos están diseñados para dragar materiales sueltos no cohesivos, como arenas de grano medio. La capacidad de la bomba de succión también influye en el tipo de material que se puede dragar. Ofrecen altos rendimientos cuando la capa de sedimentos es de al menos 3 m de espesor. La profundidad máxima de dragado suele ser de aproximadamente 50 m. La draga es capaz de trabajar con olas de hasta 3 m de altura y corrientes con velocidades máximas de 3 nudos. Son útiles en zonas de trabajo lejanas a las de vertido, pero tienen la limitación de que la descarga del material en gánguiles solo es posible en aguas tranquilas.
Por lo tanto, las principales ventajas de esta técnica son la capacidad de extraer materiales ubicados bajo capas estériles, la posibilidad de realizar dragados en aguas poco profundas y una alta producción en capas de sedimentos gruesos y sueltos. Por otro lado, sus desventajas incluyen su sensibilidad a las condiciones marítimas si la carga se encuentra sobre gánguiles, así como su uso limitado a materiales granulares.
Figura 2. Draga de succión estacionaria (Bray, Bates y Land, 1997)
El modo de operación y su ciclo de trabajo (ver Figura 3) es el siguiente:
Estacionamiento en la zona de trabajo
Posicionamiento de la barcaza junto a la draga o conexión a las tuberías de impulsión en el caso de bombeo
Descenso de los equipos de succión hasta la capa de material granular
Puesta en marcha de la succión y de los cabezales inyectores de agua que fluidifican y arrastran el terreno
Carga de los gánguiles a través de conductos elevados con difusores o bombeo
Figura 3. Ciclo de producción de las dragas estacionarias de succión (Bray, Bates y Land, 1997)
Las dragas estacionarias no necesitan un gran equipo auxiliar. Se hacen ajustes en los cabezales de succión y en la forma de descarga. Para dragar a profundidades elevadas, se coloca la bomba de dragado en la parte inferior del tubo de succión, solucionando las limitaciones del cabezal hidráulico de succión. En otras situaciones, se agrega una bomba de chorro en la entrada del conducto de succión. En cualquier caso, estos cambios tienen como objetivo aumentar la cantidad de material que entra en el conducto de succión o hacer más fluidos los sedimentos del fondo marino cerca de la entrada del conducto de succión, lo cual se logra con inyectores de agua de alta presión.
En cuanto a los métodos de descarga, tenemos los siguientes:
Descarga por el fondo: Este método es similar a la descarga de las dragas de succión en marcha.
Conductos laterales: Esta opción es una alternativa a la descarga sobre cántara. La mezcla bombeada se dirige a través de una tubería hasta los conductos laterales, y desde allí se cargan las barcazas o gánguiles.
Tubería: Las dragas estacionarias también pueden descargar el material de manera similar a las dragas con cabezal cortador, conectando tuberías flotantes por donde se desplaza el material dragado.
He grabado un vídeo explicativo que, espero, sea de vuestro interés.
Os pongo un vídeo que muestra el funcionamiento de esta máquina de succión. Espero que os sea útil.
Referencias:
BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd 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.
El dragado es un proceso que implica la eliminación de rocas, sedimentos y otros materiales subacuáticos en ambientes marinos, fluviales o lacustres. Incluye las etapas de extracción, transporte y disposición de estos materiales. El dragado puede tener como objetivo profundizar ríos, canales o puertos para mejorar la navegación o evitar inundaciones en zonas aguas abajo, aumentando la capacidad de transporte de agua. La extracción se lleva a cabo con equipos especializados, mientras que el transporte puede ser por medio de la misma embarcación, gánguiles o tuberías. Finalmente, el material se descarga en el fondo de la embarcación transportadora o se bombea a través de tuberías. Cada vez más frecuente es el aprovechamiento de los materiales obtenidos mediante el dragado.
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 marinos
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
Las inversiones en maquinarias y medios especializados son un factor clave en las operaciones de dragado, por lo que la selección adecuada de equipos es crítica. Los equipos de dragado se pueden clasificar según los métodos de excavación, forma de operación y disposición del material. Estas categorías incluyen dragas mecánicas, hidráulicas y especiales. Las dragas mecánicas utilizan medios mecánicos para la excavación y la disposición, mientras que las hidráulicas utilizan medios hidráulicos. Los medios especiales son muy variados y están diseñados para usos específicos.
Antes de realizar una operación de dragado, es importante conocer aspectos como la batimetría, las características geotécnicas y geológicas del material a dragar y las condiciones medioambientales de las zonas de dragado, transporte y disposición. Esta información ayudará a minimizar los costos ambientales y económicos asociados.
BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd 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.
Figura 1. 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. 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. 2nd 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.
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. 2nd 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.
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 a analizar brevemente este procedimiento constructivo y a dejar unas cuantas referencias al lector curioso que quiera ampliar información al respecto.
En 1830 el británico Thomas Cochrane ideó y patentó un sistema para cimentar en seco, mientras que en Francia, de forma paralela, el ingeniero de minas francés Jacques Triger ideó en el año 1839 un sistema para poder excavar en el interior de la mina de Chalonnes -que dirigía- en la zona cubierta por el agua del cercano río Loira. Mediante una cámara llena de aire a presión conseguía evitar la entrada del agua y así poder trabajar cómodamente. Habían inventado el cajón de aire comprimido.
Puente de Saltash (Isambar Brunel, 1854-1859)
El aire comprimido fue empleado por primera vez en cajones de puentes por John Wright en 1851 para los pilares de puente Rochester, y algunos años más tarde por Isambard Brunel en el puente Saltash. El primero que lo utilizó en cimentaciones de puentes muy grandes fue James B. Eads, en el puente St. Louis sobre el río Mississippi, comenzado en 1864. El capitán Eads conocía muy bien el Mississippi, por eso sabía que el lecho era muy socavable. En una ocasión había buceado con escafandra durante una de las crecidas del rió y pudo observar el movimiento de las arenas del fondo. Por eso no dudó en bajar las cimentaciones a gran profundidad por debajo del lecho del río. Los dos pilares situados en el río se hundieron por medio de aire comprimido hasta profundidades de 26 y 28 m bajo el nivel del agua, lo que constituyó un éxito notable ya que los efectos fisiológicos al trabajar bajo elevadas presiones de aire eran más o menos desconocidos por aquel tiempo. Los métodos de hundimiento ideados por Eads han variado hasta ahora únicamente en algunos detalles. Daniel E. Moran introdujo en 1936 un nuevo tipo de cajón conocido con el nombre de “cajón de flotación”, siendo empleado para el puente sobre la bahía de San Francisco-Oakland.
Puente de St. Louis sobre el río Mississippi (James B. Eads, 1864-1874)
Puente de Brooklyn, Nueva York (John Augustus Roebling, 1867-1883)
Puente de Brooklyn, Nueva York (John Augustus Roebling, 1867-1883)
En Estados Unidos el ejemplo más llamativo en el uso de cajones de aire comprimido es el puente de Brooklyn. Se trata de cajones de 52 por 31 m, en el lado de Nueva York, que se dividieron en seis habitaciones donde trabajaban entre 15 y 20 personas en cada una de ellas –hasta 180 personas en su interior- y lo bajaron cerca de 24 metros bajo las aguas del East River. Hubieron grandes problemas y accidentes con las descompresiones, donde la mitad de los trabajadores sufrieron graves secuelas, y donde el propio Washington Roebling, ingeniero jefe tras la muerte de su padre John A. Roebling, diseñador del puente, sufrió también las secuelas tras una visita de obra.
El procedimiento constructivo consiste en la hinca de un cajón con su borde inferior biselado o con forma de cuchilla que se va construyendo a medida que progresa la excavación del material que va quedando encerrado en su interior. Cuando se alcanza el lecho de roca, la cámara de trabajo se llena de hormigón y se convierte en la base permanente para la cimentación. Su uso se limita a terrenos muy permeables o flojos debido al posible sifonamiento, cuando no sea posible el uso de un método alternativo. Antes de iniciar el proceso constructivo se hunde como un cajón abierto, tan profundo como sea posible. Mediante la inyección de aire comprimido se evita el desmoronamiento de las paredes.
El cajón de aire comprimido suele tener un cilindro de acceso para los trabajadores, y otro cilindro independiente para los cangilones donde se coloca el material excavado. Hay unas compuertas herméticas que permiten mantener constante la presión de la campana durante la entrada y la salida de trabajadores y materiales. La presión debe equilibrarse en ambos lados de la compuerta para poder abrirla.
Mediante este método se pueden llegar a estratos de hasta 35 m de profundidad bajo el nivel del agua (pues los hombres on pueden trabajar a presiones de aire superiores a los 3,5 kg/cm2), no es necesario el agotamiento, es posible el acceso directo al fondo para vencer ciertos obstáculos durante el proceso de hinca y el fondo, una vez alcanzado, se puede observar y limpiar directamente, por lo que se garantiza unas condiciones buenas de cimentación. Sin embargo, entre los inconvenientes de este tipo de técnica destacan los siguientes: costes unitarios por material excavado altos y primas por peligrosidad a los trabajadores, pues se puede producir la muerte de los trabajadores por asfixia si hay una descompresión rápida de la cámara de trabajo. Ello obliga a duplicar las fuentes de energía para mantener la seguridad en la presión de aire.
Referencias:
Marsal, R.; Lloréns, M. (1980). Cimentaciones semiprofundas, en Jiménez-Salas, J.A. (Ed.) Geotecnia y Cimientos III: 212-251. Editorial Rueda, Madrid.
Presa, J.; Eraso, A. (1970). Las cimentaciones realizadas con cajones de aire comprimido. Una técnica en trance de desaparecer.Revista de Obras Públicas, 117(3064):855-862.
Tomlinson, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos.Urmo, S.A. de Ediciones, Bilbao.
Willson, W.S.; Sully, F.W. (1949). Compressed-air caisson foundations. Inst. C.E. Works Comstruction Paper núm. 13.
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.
Figura 1. http://tecnologia-maritima.blogspot.com.es/
La draga de inyección de agua, también conocida como jet dredger o wid en inglés, es una máquina autopropulsada o remolcable que funciona por medio de la agitación de agua a baja presión sobre materiales finos, creando una pulpa de menor densidad que se desplaza por gravedad por la diferencia de gradiente de densidad y las corrientes marinas. Este método es adecuado cuando el material se encuentra en un plano inclinado descendente. Con una pendiente de 1:1000 se pueden mover fangos hasta una distancia de 1 km. Se originó en Países Bajos a principios de los años 80 y se utiliza principalmente en el dragado de puertos. En Estados Unidos, se emplea ampliamente en el dragado de ríos y cauces fluviales.
Por otro lado, las dragas niveladoras o de remoción se emplean para mover materiales corta distancia o para ayudar en las tareas de dragado de otros equipos. Sin embargo, su principal característica es que no extraen el material del fondo marino fuera del agua, sino que lo transfieren de un punto a otro, siempre por debajo del nivel del agua.
El equipo está compuesto por la unidad propulsora, la toma de agua, la escala, los cables de elevación y los inyectores de agua. Se controla y se mueve mediante sus hélices de proa y popa, lo que le permite operar en áreas pequeñas.
Entre sus ventajas se destacan su alta eficiencia y productividad en condiciones adecuadas, su maniobrabilidad y bajo calado. Sin embargo, la producción depende de la capacidad de los jets, la longitud del brazo y la inclinación del fondo marino, mientras que la profundidad no tiene una gran influencia en su rendimiento. Lamentablemente, su uso está restringido a materiales finos y sueltos y no es viable en presencia de fuertes corrientes contrarias. Además, su efectividad está estrechamente ligada a las pendientes del lecho marino y se limita a desplazamientos de material locales. Es importante tener en cuenta la posibilidad de fallos debido a obstáculos. Además, se desconoce el destino final del material removido, lo que puede dificultar las labores de medición con ciertos equipos hidrográficos si se remueve excesivamente sedimento de la zona a dragar.
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
El funcionamiento del ciclo de estos equipos presenta una desventaja: solo se puede utilizar el trayecto de ida de la embarcación para realizar la impulsión del material fluidificado. Durante la vuelta, es necesario levantar el cabezal y retroceder o girar la embarcación y navegar hacia adelante hasta el punto de partida. En cualquier caso, el tiempo invertido en el trayecto de regreso no contribuye a aumentar la producción.
Figura 2. Ciclo de producción de las dragas de inyección de agua (Bray et al, 1997)ecnologia-maritima.blogspot.com.es
La draga de inyección de agua tiene limitaciones en su uso. La profundidad máxima a la que se puede operar varía en función del tipo de barco y la manera en que está conectado el equipo inyector. Con el empleo de equipos rígidos, se pueden trabajar solo en aguas menos profundas de 15 m. Sin embargo, si se usan conductos flexibles, se puede operar en profundidades más grandes. En cualquier caso, la utilización efectiva de esta draga depende de sus características particulares, aunque también se pueden establecer límites en función de la viabilidad económica.
Las limitaciones en cuanto a profundidad de operación para dragas pequeñas son de un mínimo de 3 m, mientras que para las dragas grandes con un conductor rígido son de un máximo de 15 m. El equipo es sensible al oleaje, siendo la altura máxima de ola permitida es de 0,5 m. En cuanto al tipo de terreno, se puede dragar en aquellos que sean muy blandos y de baja cohesión, así como en terrenos muy sueltos o con una granulometría fina disgregada.
Os dejo un vídeo para que veáis su funcionamiento.
Referencias:
BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd 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.
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. 2nd 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.
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 algún vídeo al respecto. Espero que os sea de interés.
