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.
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.
Playa de Almadrá (provincia de Castellón). Imagen: (c) V. Yepes
¿Hay que adoptar algún tipo de estrategia para defender nuestras playas de la regresión, del previsible cambio climático, de las agresiones sufridas por una mala planificación? Es evidente que si queremos preservar la biodiversidad de este medio y la importancia económica que proviene del turismo, hay que buscar soluciones que compatibilicen todos estos problemas, siendo probablemente la estrategia de “no hacer nada” la peor de todas ellas.
Una playa, en su estado “normal”, no necesita ningún tipo de intervención. El propio Ministerio de Medio Ambiente (2008) en un documento denominado “Directrices sobre actuaciones en playas” establece que una playa se encuentra en su estado “normal”, cuando su comportamiento sólo está condicionado por los agentes y el medio natural, sin coacciones de origen humano o aquellas que teniendo actuación humana en su modelado, el tiempo transcurrido es tal que la población considera este estado como el propio de la playa. Para que el funcionamiento dinámico de las playas sea el correcto, a grandes rasgos deben darse dos condiciones:
Resulta evidente que una acertada normativa que sea capaz de conjugar el respeto medioambiental y el desarrollo sostenible de una zona tan frágil y con tantos usos como es la franja costera requiere de una profunda reflexión por parte de todos los agentes implicados. En este post traigo a colación uno de los problemas que más quebraderos de cabeza están causando a los municipios turísticos costeros, y es el problema del balizamiento de las playas para proteger a los bañistas de otros usos como los deportivos o de otro tipo que todos los años traen numerosos accidentes. En estas líneas se recogen partes de las ideas que expusimos en su momento sobre este tema (Yepes y Medina, 1997).
El puerto de Ibiza se encuentra inmerso en un gran proceso transformador, que empezó con la construcción del dique del Botafoc, ha proseguido con la entrada en servicio de los nuevos muelles, continuará con la construcción de las pasarelas y la estación marítima y concluirá con el nuevo paseo marítimo proyectado en el frente urbano del puerto. El objetivo de la construcción de los nuevos muelles del Botafoc es descongestionar la zona de la Marina, liberándola del tráfico portuario y así renovar su espacio, con paseos peatonales, actividad comercial de la zona, áreas de servicios a grandes yates y un atractivo punto de destino para cruceros de pequeña y mediana eslora.
Os dejo a continuación un par de vídeos, realizados por Adarve Producciones, para la UTE de empresas constructoras y para la Autoritat Portuària de Balears que muestra la evolución de las obras de la explanada y los muelles comerciales al abrigo del dique de Botafoc en el puerto de Ibiza (2010 – 2013). Os recomiendo que os fijéis en la instalación de los pilotes. Espero que os gusten.
La draga de succión con cabezal cortador, también conocida como cutter suction dredger o simplemente cutter en inglés, es un tipo de draga que tienen un cabezal cortador sumergible, capaces de manejar materiales compactos con una alta producción volumétrica. Gracias a sus equipos de succión, el material se transporta a bordo para su inmediato bombeo. Su campo de aplicación es muy amplio, desde restauración de terrenos a rellenos hidráulicos.
Estas dragas funcionan estacionariamente, pero pueden ser remolcadas sobre pontonas o incluso autopropulsadas (especialmente las más grandes). La combinación de características mecánicas e hidráulicas permite que estas dragas utilicen un dispositivo mecánico para cortar el material y un sistema hidráulico para su transporte y vertido a través de tuberías.
Puede dragar cualquier tipo de material, excepto rocas de elevada dureza. El dragado de bolos y piedra quebrantada en tamaños grandes presenta dificultades, pues el material debe pasar por el cortador y las bombas centrífugas. Además, el dragado de materiales cohesivos como la arcilla puede obstruir y cerrar el cortador, reduciendo drásticamente la producción.
La draga cuenta con un spud en la popa para operar y mantener su posición, así como con dos anclas en la proa. Gracias a las anclas, la embarcación puede realizar movimientos transversales de borneo durante su operación, mientras que el spud de popa le permite avanzar longitudinalmente. Además, el tubo de succión está ubicado en la proa. Muchas dragas están equipadas con una pluma en la proa que les permite mover las anclas de borneo por sí mismas.
Ciclo de trabajo:
Navegación hacia el área de operación
Fijación de la embarcación (basada en el número de anclas o spuds disponibles)
Duración del proceso de carga (que depende del espesor y tipo de terreno)
Descarga sobre el gánguil, o bombeo por tubería
Desplazamiento de los anclajes o spuds
Figura 2. Ciclo de trabajo de la draga de succión con cortador (Bray et al., 1997)
Una vez que la pontona se ubica en la zona de dragado, las spuds se anclan y, en caso de emplear tubería, se conecta desde la embarcación hasta el punto de descarga. Luego, se hace bajar la cabeza cortadora hasta alcanzar la profundidad deseada, se encienden las bombas de dragado y se activa el motor del cortador. Con materiales blandos, el grosor de corte es igual al diámetro de la cabeza cortadora. No obstante, con rocas y arcillas duras, la profundidad de corte es menor que el diámetro del cabezal. Por lo tanto, en este caso, se suelen dar varias pasadas antes de avanzar el equipo. En general, para completar el proceso de corte, se realiza una última pasada hasta alcanzar la altura del cortador. Una vez terminado el corte de esta sección, se levanta el spud y se desplaza el equipo hacia adelante, repitiendo el proceso.
Las producciones son moderadamente elevadas y están determinadas por la eficiencia de las bombas, la potencia del cortador y la distancia de bombeo. El diámetro de la tubería de succión oscila entre los 150 mm y los 1.100 mm, y el poder de corte de la cabeza cortadora varía entre 15 kW y 4.500 kW. La instalación de una bomba en la escala de la draga mantiene la producción sin variaciones significativas, independientemente de la profundidad. A pesar de que la adquisición de estos equipos requiere una inversión considerable y el costo del personal es medio, la producción elevada reduce el costo unitario de manera significativa.
En cuanto a las ventajas de esta draga, se destacan las siguientes: la capacidad de dragar una amplia variedad de materiales, incluyendo roca, y transportándolos directamente mediante bombeo a las áreas de descarga o restauración. Además, esta draga es efectiva en zonas con un radio de acción limitado, también puede operar en aguas poco profundas, permitiendo nivelar el fondo marino y lograr altos volúmenes de producción. Para los equipos más avanzados, también existe la posibilidad de realizar operaciones de dragado siguiendo un perfil predeterminado.
La draga presenta una serie de desafíos en su funcionamiento. Es muy sensible a las condiciones marítimas debido al uso exclusivo de un spud, lo que provoca una menor precisión del dragado en comparación con sistemas que utilizan anclas. La profundidad máxima de dragado se limita a unos 35 m. Además, el oleaje puede afectar la dilución del material dragado y limitar la profundidad de este proceso. Desde un punto de vista económico, la distancia de transporte del material se ve limitada debido a los elevados costos de desplazamiento de la draga.
Las cabezas cortadoras más empleadas son las de tipo corona, compuestas por un grupo de cuchillas diseñadas especialmente para cortar o romper el fondo marino y dirigir el material hacia la entrada del tubo de succión. Hay tres tipos de cuchillas más comunes:
Cuchilla con hojas de filo plano, ideal para materiales blandos como arena, sedimentos y arcilla.
Cuchilla con hojas de filo aserrado, usadas para materiales consolidados como arcillas duras, arenas densas y, en algunos casos, para trabajar con rocas muy débiles y altamente meteorizadas.
Cuchillas para roca, con hojas diseñadas para mantener el mayor número de dientes en contacto con la capa, independientemente de la profundidad de dragado. La forma de la cuchilla varía en función del material a trabajar y puede ser en forma de trépano para arcillas compactas y rocas débiles, o en forma de pica para rocas de dureza moderada.
La eficacia de las dragas depende de sus características específicas, sin embargo, se pueden establecer unos parámetros mínimos para determinar su viabilidad económica en términos de operación. Para que una draga sea considerada viable, debe tener una profundidad mínima de trabajo de 0,75 m y una profundidad máxima de dragado de 35 m. Además, la anchura máxima de corte debe ser de 175 m, la altura máxima de las olas debe ser de 2 m, la velocidad máxima de la corriente debe ser de 2 nudos, el espesor máximo de la capa de hielo debe ser de 200 mm, el tamaño máximo de la partícula debe ser de 500 mm y la resistencia máxima de compresión del terreno debe ser de 50 MPa.
Es importante tener en cuenta que cuando las operaciones de dragado se realizan en aguas confinadas donde el flujo de agua es insuficiente para el bombeo de la draga, el nivel del agua puede disminuir continuamente, lo que puede causar problemas operacionales y graves impactos ambientales. Es relevante destacar que incluso las dragas más pequeñas son capaces de remover 300 m3/h, lo que demuestra su poder y capacidad de impacto.
Os paso los siguientes vídeos donde se puede ver cómo trabaja esta máquina:
A continuación os paso un vídeo sobre Artemis, la segunda draga de succión cortadora autopropulsada construida para Van Oord en los Países Bajos.
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.
La draga de pala frontal (front shovel dredger, en inglés) es una draga mecánica con una pala excavadora frontal accionada mediante cables, montada sobre un pedestal situado en un extremo de un pontón. Está constituida por un fuerte brazo que puede realizar una excavación frontal, elevar la carga, girar el brazo y depositar el material sobre gánguil. Esta draga se fija al fondo con tres spuds, dos en proa y uno en popa. La capacidad del cazo oscila entre 3 y 5 m³, aunque en Estados Unidos se fabrican hasta de 20 m³. Las ventajas es que excava muy bien rocas blandas y arcillas duras y además según excava se va abriendo a sí misma un canal.
Es una variante de la draga con retroexcavadora hidráulica y en la actualidad ha sido prácticamente sustituida por esta. Frente a la draga de retroexcavadora hidráulica, puede alcanzar profundidades mayores, pero su ciclo de producción es menor y su construcción más rústica. Sus usos y forma de operar son similares a las dragas de retroexcavadora hidráulica. La descarga se efectúa en barcazas situadas en los laterales del pontón.
Figura 2. Ciclo de trabajo de la draga de cuchara frontal (Bray et al., 1997)
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.
Draga de rosario de cangilones. Vía: http://loostrom.com
La draga de rosario, de cangilones, o de tolva continua (bucket ladder dredge, en inglés) es una draga mecánica formada por una cadena de cangilones montada sobre un robusto castillete. La escala de cangilones atraviesa el pontón y se hunde en el fondo para excavar el material. La acción de dragado se realiza mediante un rosario continuo de cangilones que levantan el material del fondo y lo elevan por encima del nivel del agua, volcándolo sobre el mismo pontón.
Es la única draga mecánica que excava de forma continua. Su diseño ha permanecido inalterable durante muchos años. Puede trabajar en todo tipo de suelos, incluso en rocas de hasta 10 MPa, siendo la dilución que crean al excavar poco importante. Además, se puede controlar con precisión la profundidad a la que se excava.
La profundidad máxima de dragado se encuentra sobre 35 m, necesitando un mínimo de 5 m para trabajar. Puede dragar con unas condiciones de altura máxima de ola de 1,5 m y una velocidad máxima de corriente de 2,0 nudos.
Como inconvenientes podríamos decir que son muy costosas, ocupan demasiado sitio, pues al posicionarse necesitan mucho espacio para extender los anclajes y no son apropiadas para el trabajo en aguas someras o cuando el espesor a trabajar es pequeño. Además, la necesidad de barcazas o el vertido directo dificulta su uso en tareas de regeneración costera. Todo esto ha hecho que estas dragas estén cayendo en desuso.
Detalle de los cangilones. Vía: http://www.teara.govt.nz
Os dejo a continuación unos cuantos vídeos para que veáis el funcionamiento de esta draga.
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.
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.
Kugira significa ballena en japonés, como es la máquina que funciona como cajonero: 56 m de altura, lo que equivale a un edificio de 18 pisos; 74 m de largo, y 49 m de ancho. Aunque, tratándose de una estructura flotante, lo más apropiado sería hablar de puntal, eslora y manga. Este tamaño le permite fabricar cajones de hormigón de hasta 24.000 toneladas, y ostentar el récord de ser el cajonero que ha construido el cajón en dique flotante más grande del mundo. Nada menos que los 66,85 m de largo, 32 de ancho y 34 de altura de los 31 bloques del puerto de Algeciras. No obstante, el Kugira se adapta a las necesidades de cada proyecto, y puede realizar cajones de las dimensiones requeridas. Os recomiendo el enlace de Acciona donde se explica el funcionamiento: https://www.acciona-construccion.com/es/salaprensa/a-fondo/2017/febrero/el-barco-que-construye-puertos-el-kugira/
También os paso un vídeo donde se explica cómo se ha transportado la plataforma Kugira para levantar el mayor astillero de Suramérica, en Brasil. Forma parte del Dique de Abrigo Exento de Isla Verde Exterior. El encargo parte del conglomerado industrial brasileño EBX, su presupuesto alcanza los 400 millones de euros y el contrato ha sido firmado por Acciona. La solución propuesta por la firma española es construir los diques artificiales a base de cajones de hormigón, una técnica hasta ahora inédita en Latinoamérica. Son necesarios 35 cajones. La altura es equivalente a un edificio de doce plantas y se han necesitado 9.500 metros cúbicos de hormigón y un millón de kilos de acero.
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.
Resulta evidente que una acertada normativa que sea capaz de conjugar el respeto medioambiental y el desarrollo sostenible de una zona tan frágil y con tantos usos como es la franja costera requiere de una profunda reflexión por parte de todos los agentes implicados. En este post traigo a colación uno de los problemas que más quebraderos de cabeza están causando a los municipios turísticos costeros, y es el problema del balizamiento de las 
