Las plantas asfálticas en caliente disponen de un tambor secador que seca los áridos y eleva su temperatura, hasta los 150 a 200ºC, para que en el mezclador queden perfectamente envueltos en el ligante. La elevación de la temperatura permite el secado (humedad < 1% en peso) y la eliminación del polvo de los áridos. El secador debe regularse para que la combustión sea completa y garantice la ausencia de humo negro en la chimenea. La eficacia de un secador depende del tipo de quemador, del sistema de alimentación, de la circulación y evacuación de áridos, del grado de humedad de los áridos, del diámetro y longitud del tambor, entre otros factores. Los rendimientos dependen en gran medida de la humedad de los áridos, donde el árido fino es el que más humedad retiene.
Figura 2. Secador y ciclón extractor de una instalación de fabricación de mezclas bituminosas
En las plantas discontinuas y en las continuas convencionales, el tambor secador consiste habitualmente en un cilindro metálico de gran diámetro y una longitud de 3 o 4 diámetros (hasta 2 m de diámetro y 15 m de longitud). Este tubo gira sobre su eje a una velocidad de 5 a 15 revoluciones por minuto. Los áridos entran a contracorriente: unas paletas arrastran los áridos hacia la llama y los gases calientes del quemador de fuel, que se encuentra en el extremo opuesto del cilindro (Figura 2). Un sistema de ciclones fuerza el aire para permitir la salida de vapor de agua. En las plantas de tambor secador-mezclador, el secado de los áridos se realiza junto con la mezcla. El diseño de tambores secadores mezcladores largos, con longitudes mayores a 5 diámetros, permite la extracción del calor de los gases de combustión hasta temperaturas de 12ºC por encima de la temperatura de la mezcla, evitando el deterioro del ligante.
Se aconseja que la temperatura de los áridos a la llegada del quemador no supere en más de 10ºC a la del ligante, y que el conjunto no sobrepase 15ºC de la máxima de envuelta del ligante, calculada de la viscosidad óptima de fabricación de la mezcla. Si no fuera así, existirá un deterioro en las características del betún debido a una brusca oxidación por choque térmico y una merma de las prestaciones de la mezcla.
Figura 3. Secador de áridos
Os dejo a continuación algún vídeo al respecto de este elemento.
Referencias:
YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.
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Figura 1. Ejemplo de máquina de limpieza de playas remolcada mediante tractor. Imagen: V. Yepes
Resulta difícil poner en tela de juicio la gran trascendencia social y económica que tiene el turismo para España, especialmente en situaciones de coyuntura económica y sanitaria tan complicadas como las actuales. Esta actividad se ha basado fundamentalmente en la explotación de su zona costera. La sociedad del ocio actual genera una presión de usos que, concentrada en los periodos estivales, tiene un impacto ambiental significativo. En particular, la arena de las playas y el espacio litoral son dos recursos naturales críticos para la pervivencia económica y medioambiental de las regiones costeras (Yepes y Medina, 2005). Esto justifica la necesidad de conciliar la funcionalidad de estos espacios, frecuentados de forma masiva en algunos lugares, con los problemas de conservación y estabilidad de la ribera del mar a corto y largo plazo.
El reconocimiento de la importancia de las playas se ha traducido en estrategias europeas y nacionales para aumentar la excelencia de estas áreas naturales mediante directivas que atienden a la calidad higiénica de la arena y del agua de baño, así como en la adopción de diferentes distintivos y normas internacionales con una clara orientación hacia el usuario (Yepes, 2005, 2007; Ariza et al., 2008a). Como consecuencia, cada día se están implementando más procesos formales de gestión de playas (James, 2000).
Así, la limpieza de las playas es fundamental para ofrecer a los usuarios espacios singulares en buenas condiciones higiénico-sanitarias, especialmente en aquellos municipios donde su uso es intensivo. De hecho, los estándares exigidos a las playas por el distintivo Bandera Azul y otras normativas (ISO, ICTE) suponen una garantía de calidad en este sector. Sin embargo, la limpieza exhaustiva de las playas con medios mecanizados puede provocar impactos que implican tanto una reducción de los sedimentos como una alteración del equilibrio de la biodiversidad existente. Las playas urbanas con gran afluencia de público (Yepes y Medina, 2007), o las playas semiurbanas con sistemas dunares (Roig, 2004) pueden ser ejemplos extremos donde las consecuencias de estos impactos pueden ser significativas, tal y como se verá a continuación.
El objetivo del presente artículo, basado en los trabajos de Yepes y Cardona (2008, 2009), es establecer una serie de criterios o medidas correctoras que minimicen los impactos producidos por la limpieza mecanizada de las playas, de forma que se tengan en cuenta en las distintas normas o manuales de calidad de los municipios costeros que gestionan sistemáticamente sus playas. Para ello, en primer lugar, se repasarán someramente los requisitos exigidos por algunos sistemas de gestión de playas; a continuación, se describirán brevemente las características principales de las máquinas de limpieza; posteriormente, se analizarán las consecuencias de una gestión inadecuada de este tipo de equipos y, por último, se establecerán ciertos criterios y recomendaciones que traten de minimizar dichos impactos.
Requisitos de limpieza de playas en los sistemas de gestión
Los instrumentos voluntarios de gestión de la calidad y del medio ambiente han contribuido a transformar positivamente la forma de entender las playas turísticas en muchas zonas de nuestro litoral (Yepes, 2007). En el ámbito del control y del aseguramiento de la calidad, cobran especial importancia las normas que definen las características de un producto, un servicio o un proceso. Cuando el objeto de una norma es una playa, estas se pueden clasificar en normas de producto o servicio, centradas en las características, especificaciones y atributos que debe cumplir una playa (como las Banderas Azules o el Sistema de Gestión del Uso Público de las Playas, desarrollado por el Instituto para la Calidad Turística Española (ICTE)), y en normas del sistema de gestión, que inciden en las especificaciones que deben cumplir las actividades que conforman los procesos (las normas ISO 9000 de calidad e ISO 14000 de medio ambiente constituyen los referentes internacionales de gestión).
Tanto los requisitos de Banderas Azules como los del sistema del ICTE priorizan la satisfacción de los usuarios sobre otros aspectos. Por este motivo, la limpieza de las playas, del agua del mar y de las instalaciones durante la temporada de baño constituye una condición de cumplimiento mínimo. Para ostentar estos distintivos en sus playas, un municipio debe realizar labores de prevención, dotar al número mínimo de papeleras, que deberán ser vaciadas con la suficiente periodicidad, realizar tareas regulares de limpieza de la arena y llevar a cabo un control sistemático del agua de baño y de la arena que aseguren las buenas condiciones higiénico-sanitarias.
La norma del sistema del ICTE (ver Yepes, 2005) define las características de gestión y los requisitos internos aplicables a los procesos de limpieza de la superficie de la playa y de sus instalaciones, así como a la recogida selectiva de residuos. Se exige un equipo de trabajo, propio del Ayuntamiento o de un proveedor de servicios, que se encargue de la limpieza y se asegure de que se respetan las instrucciones establecidas para alcanzar los niveles de calidad y servicio indicados en la norma. Uno de los aspectos novedosos de este documento consiste en la obligación de establecer un conjunto de indicadores para hacer un seguimiento del nivel de servicio ofrecido y del nivel de satisfacción percibido por el usuario.
La norma del ICTE obliga a establecer un Plan de Limpieza de la superficie seca y húmeda de la playa y del agua que incluya, al menos, los recursos humanos y materiales disponibles, la frecuencia del servicio, el horario de prestación, las rutinas de limpieza y de recogida de residuos naturales (si la legislación aplicable lo permite), las pautas de actuación frente a residuos peligrosos y la relación de gestores o vertederos autorizados. Durante la temporada de baño, la ejecución de este plan implicará la recogida de residuos de la superficie seca de la playa, la oxigenación de la arena y su reubicación si es necesario, y la retirada de residuos no naturales del agua. Fuera de la temporada de baño, al menos se deberá realizar la recogida de residuos de la superficie seca de la playa y, cuando corresponda, reubicar la arena. En la Tabla 1 se muestra un ejemplo típico de limpieza de una playa en función de la temporada de baño.
El Ente Gestor contemplará en el Plan de Limpieza las actividades necesarias para garantizar que se alcancen los niveles de limpieza de la superficie seca requeridos tras la celebración de eventos especiales y otras situaciones no habituales. Durante la temporada de baño, la frecuencia mínima del servicio será diaria en la superficie seca y se mantendrán registros de las actividades de limpieza. Asimismo, el Ente Gestor supervisará el cumplimiento del plan de limpieza establecido y, en caso de producirse desviaciones, tomará las medidas correctoras necesarias. Para garantizar este mecanismo de control, se elaborará y mantendrá un registro actualizado de las inspecciones realizadas, dedicando especial atención al grado de cumplimiento de las rutinas de limpieza y a la comprobación de la eficacia del Plan de Limpieza.
La maquinaria empleada en la limpieza de las playas
El mercado ofrece equipos para la limpieza de playas que se basan en la succión y el rastrillado o cribado. El primer método se emplea en playas de árido grueso, mientras que el segundo, más frecuente, se utiliza en playas de arena fina. Existen equipos de distinta complejidad que penetran en la arena hasta una profundidad típica de 30 cm, realizando un intenso y continuo batido que permite el secado y la ventilación de la arena gracias a la acción del aire y los rayos ultravioleta. El material recogido atraviesa unas mallas cribadoras de diferentes calibres que separan los desperdicios para depositarlos en unas tolvas que se vacían hidráulicamente, ya sea sobre un vehículo contenedor o en el lugar de vertido. También existen opciones que incorporan equipos de desinfección para actuar contra hongos, bacterias y virus.
En el mercado se pueden encontrar máquinas de distintos tamaños que se adaptan a las dimensiones de cada playa. Hay modelos con anchos de trabajo típicos de 2,2 m y tolvas de hasta 2,5 m3, adecuados para playas largas y anchas. Estas dimensiones se reducen a valores de 1,2 m para el ancho de trabajo y 0,5 m3 cuando se trata de pequeñas calas y zonas de difícil acceso por presencia de toldos, sillas, etc. Para municipios pequeños, algunas firmas comerciales ofrecen equipos polivalentes capaces de operar como barredoras, mediante la sustitución del rulo de limpieza por cepillos, con el objetivo de aumentar la rentabilidad del equipo, en los meses de invierno. En la Figura 1 se recoge un ejemplo de máquina de limpieza remolcada mediante tractor.
Los requisitos funcionales deseables para la maquinaria de limpieza de playas podrían ser, entre otros, los siguientes (ver Yepes y Cardona, 2000):
Recoger residuos de cualquier tamaño y naturaleza.
Dejar la arena en el mismo lugar.
Capacidad para limpiar tanto la arena seca como húmeda.
Manejabilidad
Buen rendimiento con poco mantenimiento.
Es difícil encontrar una máquina lo suficientemente versátil como para cumplir con todos los requisitos anteriores. Normalmente hay que alternar unidades de gran rendimiento, que suelen ser remolcadas por un tractor, con pequeñas máquinas autopropulsadas capaces de realizar la limpieza en pequeños espacios, como los bordes de los paseos marítimos, las pasarelas, las áreas de juego y otros lugares. También es complicado compatibilizar su uso en arena seca y húmeda. Los procedimientos de recogida de residuos incluyen desde cintas con resortes de aleación capaces de barrer superficialmente hasta técnicas de cribado por bandejas o mallas. Si bien con el primer método la recogida de arenas es mínima, la profundidad de limpieza está limitada. El segundo método recoge una gran cantidad de arena y no es adecuado para la zona húmeda de la playa. En cualquier caso, se recomienda que la máquina tenga un recipiente de almacenamiento basculante y que el mantenimiento y las piezas de repuesto sean accesibles.
En determinadas ocasiones, resulta muy efectiva la remoción superficial de unos 15 cm de arena en primera hora de la mañana con un rastrillo acoplado al tractor, pues la oxigenación, la desecación y la radiación solar de la arena favorecen su desinfección, disminuyen su compacidad y mejoran el aspecto visual y la comodidad de la playa. Ahora bien, esta operación no puede sustituir, evidentemente, a la recogida de residuos. Asimismo, es conveniente que cada playa disponga de maquinaria capaz de reubicar la arena que normalmente se almacena junto al pretil de los paseos marítimos. En la Tabla 2 se muestran una serie de características básicas de la maquinaria de limpieza de playas de arena, junto con sus ventajas e inconvenientes.
Consecuencias de la limpieza mecánica de las playas
Roig (2004) argumenta que la limpieza mecanizada de las playas realizada de forma exhaustiva y sin aplicar criterios geomorfológicos y ambientales de gestión reduce la biodiversidad costera, altera los perfiles de playa y provoca una pérdida de sedimentos. De hecho, como se muestra en la Figura 2, la reducción de la materia orgánica natural provoca una disminución del desarrollo de microorganismos y fauna intersticial, así como de la cantidad de nutrientes necesarios para las comunidades vegetales (Llewellyn y Shackley, 1996; Gheskiere et al., 2006). Otros trabajos, como el de Malm et al. (2004), indican que, si bien la limpieza mecánica reduce el contenido orgánico de la arena, mejorando la calidad del agua de baño y reduciendo la producción microbiana, no tiene un efecto significativo en la biodiversidad sobre la macrofauna. La retirada de plantones afecta negativamente a las dunas embrionarias y, por ende, a la estabilización natural del sedimento. La compactación de la arena cambia su rugosidad natural y elimina geomorfologías efímeras de playa (ripples y shadow tongues), acrecentando el ángulo de incidencia del viento y su erosión. En la zona húmeda de la playa (swash) aumenta la probabilidad de retirada de las arenas por su grado mayor de cohesión; al mismo tiempo, la compactación favorece la entrada del oleaje, incrementando los procesos erosivos. Asimismo, la limpieza mecanizada descalza el pie de talud de las dunas, con la consiguiente eliminación vegetal; ello facilita la acción directa de viento en su proceso erosivo.
Figura 2. Consecuencias de la limpieza mecánica de la playa sin criterios de gestión. Elaboración propia a partir de Roig (2004).
Sin embargo, a pesar de las evidencias aportadas por estos autores, las razones esgrimidas no suponen el grueso de las pérdidas de sedimentos originados por una mala gestión de la limpieza mecánica de las playas. En efecto, la limpieza diaria en zonas de uso intensivo y la eliminación periódica de residuos naturales acumulados (algas y restos de Posidonia oceanica) supone una retirada de arena involuntaria que se ha podido estimar (Yepes y Medina, 2007) en unos 500 m3 por kilómetro y año en playas no muy intensivas y con un sistema de gestión relativamente bien organizado; las pérdidas en playas sin un sistema de aseguramiento de la calidad de la limpieza pueden ser mucho mayores y derivar en extracciones encubiertas de arena para usos agrícolas y ganaderos, jardinería, etc. La Figura 3 muestra una acumulación en ecoparque de restos de Posidonia oceanica (obsérvese la gran cantidad de arena retirada involuntariamente). Una mala interpretación de las consecuencias de una mala gestión no puede derivar en la completa eliminación de la limpieza de las playas por parte de los municipios. Este argumento ha sido utilizado demagógicamente por algunos responsables municipales, que debido a la grave crisis económica actual han decidido eliminar o reducir la limpieza de las playas por razones de índole medioambiental.
Ariza et al. (2008b) constatan deficiencias en la limpieza mecanizada de las playas catalanas, especialmente en la recogida de residuos de pequeño tamaño tales como colillas y en la excesiva retirada de arena. En su trabajo, estos autores recogen cifras proporcionadas por el Servei de Prevenció i Medi Ambient de una retirada de más de 163 toneladas de arena en la limpieza de las playas de Barcelona en la temporada de junio a septiembre de 2005. En algunos casos, se retiraron más de 50 kg de arena por cada hora de trabajo, suponiendo que esta representaba el 80 % del peso total del material recogido. Por estas razones, se propone revisar las operaciones de limpieza mecánica de las playas.
Figura 3. Posidonia acumulada durante los últimos 5 años en el ecoparque de Benissa. Se aprecia la gran cantidad de arena almacenada
Con el fin de colaborar con los diversos municipios en la limpieza y mantenimiento de sus playas, desde 1996 la Generalitat Valenciana ha contemplado en su Plan de Turismo Litoral la adquisición de máquinas de limpieza, que son cedidas a las corporaciones locales e incluso a las diputaciones (ver Yepes y Cardona, 2000). La importancia que tiene la retirada de arena de la playa por parte de estos equipos aconsejó a la Conselleria de Turismo que estableciera pruebas «in situ» que sirvieran de base para sus concursos de adquisición de estas máquinas y que sirvieran para discriminar, mediante criterios técnicos, la idoneidad de cada una de ellas. De hecho, dicha Conselleria adquiere máquinas para luego cederlas a los ayuntamientos y así fomentar la limpieza y la calidad de las playas de la Comunitat Valenciana. Los aspectos críticos a la hora de realizar dichas pruebas consisten en determinar los rendimientos de la limpieza, tanto en arena seca como húmeda, con y sin obstáculos. Además de evaluar la efectividad de la retirada de residuos con elementos normalizados (tacos de madera, canicas de vidrio, etc.), se mide la cantidad de arena retirada durante la limpieza (véanse las Figuras 4 y 5). Estas pruebas normalizadas se han llevado a cabo en la Universidad Politécnica de Valencia, bajo la supervisión de profesores de Procedimientos de Construcción y de Maquinaria y Medios Auxiliares del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil (ver Figuras 6 y 7). Cabe destacar que la pericia del conductor de la máquina y su buen hacer influyen decisivamente en la calidad de la limpieza conseguida.
Figuras 4 y 5. Elementos normalizados y muestra de restos recogidos por una de las máquinas (arena incluida). Imágenes: V. YepesFiguras 6 y 7. Pruebas de rendimiento y limpieza realizada por la Conselleria de Turismo de la Generalitat Valenciana. Imágenes: V. Yepes
El acceso de maquinaria a la playa puede empeorar la situación descrita. La combinación del viento con un diseño inadecuado del paseo marítimo y de la trama urbana puede provocar la pérdida de sedimentos, que en algunos casos puede ser tan importante como la limpieza directa de la playa. Finalmente, el volumen de arena que retira cada usuario de forma involuntaria (dependiendo de la granulometría, unos 20 gramos/bañista/salida) supone una pérdida del orden de 10 m3/km/año. En conjunto, las operaciones de limpieza pueden suponer, en ausencia de aportación de sedimentos (playas encajonadas, por ejemplo), un retroceso medio sostenido de la línea de orilla de 10 cm/año si se controla la limpieza, y mucho más si no se controla (ver Yepes y Medina, 2007). A corto plazo el efecto es imperceptible, pero a largo plazo las consecuencias son significativas.
Propuestas de mejora en la gestión de la limpieza mecánica
Todo lo anteriormente expuesto justifica el establecimiento de una serie de medidas correctoras en la gestión de la limpieza mecanizada que reduzca, en la medida de lo posible, los impactos realizados sobre los arenales. Estas propuestas deberían introducirse como requisitos en las normas de calidad y en los manuales de gestión de las playas turísticas:
La limpieza mecánica sólo se permitirá si la superficie se encuentra seca (7-10 cm). La limpieza en la zona húmeda se centrará en los residuos antrópicos.
Se evitará la limpieza mecánica cuando exista previsión de viento fuerte, con el fin de reducir el transporte eólico.
No se aceptarán prácticas de roturación y arado en profundidad de la playa.
En playas con sistemas dunares, se establecerán franjas de reserva (3-5 m) donde la limpieza será manual y selectiva.
Se asegurará un sistema de control de las operaciones de limpieza para evitar el fraude y las extracciones sistemáticas de arena para usos no autorizados.
Se realizarán periódicamente pruebas “in situ” con las máquinas de limpieza mecánica que midan el volumen de arena retirada, con la elaboración de indicadores de seguimiento. Este será un criterio que prime a la hora de adquirir nuevos equipos.
Los conductores de los equipos de limpieza realizarán cursos de adiestramiento, pues su pericia influye decisivamente en la reducción de la arena retirada.
Se limitará la frecuencia de retirada de restos naturales (Posidonia oceanica), depositando los restos dentro de la propia playa (zona dunar).
Se adecuará el diseño de paseos marítimos y rampas de acceso a playas para minimizar las pérdidas debidas al transporte eólico.
En playas de uso masivo, se colocarán duchas o lavapiés que eliminen los sedimentos adheridos a los bañistas.
Como recomendación final se debería incluir el incremento de las actividades de educación ambiental. En efecto, Rodríguez-Santos et al. (2005) comprobaron que el comportamiento del usuario afecta a la cantidad de basura generada en las playas. Se trata de una medida cualitativa con un gran efecto cuantitativo.
Conclusiones
El reconocimiento de la importancia de las playas se ha traducido en estrategias dirigidas a aumentar su excelencia mediante directivas que atienden a la calidad higiénica de la arena y del agua de baño, así como en la adopción de diferentes distintivos de calidad y normas internacionales con una clara orientación hacia el usuario. Esta situación ha provocado la limpieza sistemática con medios mecánicos de estos espacios naturales que, realizada de forma exhaustiva y sin aplicar criterios geomorfológicos y ambientales de gestión, reduce la biodiversidad costera, altera los perfiles de playa y provoca una pérdida de sedimentos. A ello hay que añadir la importante pérdida de arena provocada por la falta de efectividad de algunas máquinas en la limpieza diaria y la eliminación periódica de residuos naturales acumulados (algas y restos de Posidonia oceanica). Todo ello supone una retirada de arena involuntaria estimada en unos 500 m3 por kilómetro y año en playas no muy intensivas y con un sistema de gestión relativamente bien organizado. Estas pérdidas pueden ser mucho mayores y derivar en extracciones encubiertas de arena para usos agrícolas, ganaderos, de jardinería, etc. Para minimizar los impactos producidos por una gestión ineficiente de la limpieza mecánica, se proponen una serie de medidas correctoras que deberían incluirse como requisitos en las normas de calidad y en los manuales de gestión de las playas turísticas. Entre ellas, destacan la creación de zonas de reserva en sistemas dunares y la adopción de indicadores que midan de forma objetiva la efectividad de la maquinaria para evitar la retirada excesiva de arena junto con los residuos. Todo ello se debería complementar con una mayor educación ambiental de los usuarios, lo que sin duda redundaría en una reducción importante de los residuos generados en estos espacios naturales.
Referencias
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Ariza, E., Jiménez, J.A. y Sardá, R. 2008b. Seasonal evolution of beach waste and litter during the bathing season on the Catalan coast. Waste Management, 28(12): 2604-2613..
James, R.J. 2000. From beaches to beach environments: linking the ecology, human-use and management of beaches in Australia, Ocean & Coastal Management, 43: 495-514.
Llewellyn, P.J. y Shackley, S.E. 1996. The effect of mechanical beach-cleaning on invertebrate populations. British Wildlife, 7(3): 147-155.
Malm, T., Raberg, S., Fell, S. y Carlsson, P. 2004. Effects of beach cast cleaning on beach quality, microbial food web, and littoral macrofaunal biodiversity. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 60: 339-347.
Medina, J.R. 2007. PLAYEN (Informe Nº 2): Estudio de la gestión de arenas dentro de playas urbanas encajadas. Informe para la Dirección General de Costas del Ministerio de Medio Ambiente. Abril de 2007.
Gheskiere, T., Magda, V., Greet, P. and Steven, D. 2006. Are strandline meiofaunal assemblages affected by a once-only mechanical beach cleaning? Experimental findings. Marine Environmental Research, 61: 245–264.
Rodríguez-Santos, I., Friedrich, A.C., Wallner-Kersanach, M. y Fillmann, G. 2005. Influence of socio-economic characteristics of beach users on litter generation. Ocean and Coastal Management, 48: 742-752.
Roig, F.X. 2004. Análisis y consecuencias de la modificación artificial de perfil playa-duna provocado por el efecto mecánico de su limpieza. Investigaciones Geográficas, 33: 87-103.
Yepes, V. 2002. Ordenación y gestión del territorio turístico. Las playas. En Blanquer, D. (ed.). Ordenación y gestión del territorio turístico: 549-579. Ed. Tirant lo Blanch. Valencia.
Yepes, V. 2005. Gestión del uso público de las playas según el sistema de calidad turístico español. Actas de las VIII Jornadas Españolas de Ingeniería de Costas y Puertos. CD-ROM, 10 pp.
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Yepes, V. y Cardona, A. (2009). La limpieza mecánica de las playas. Equipamientos y servicios municipales, 141: 20-30.
D. José Juan-Aracil Segura. Imagen gentileza de Gregorio Rabago Juan Aracil.
Salvando las diferencias generacionales y de contexto, siempre me ha sorprendido las coincidencias biográficas que he tenido con la figura de D. José Juan-Aracil Segura. Aunque no tuve la suerte de conocerlo personalmente (falleció en 1982, el año en que comenzaba yo la carrera), ambos somos ingenieros de caminos nacidos en Alcoy (Alicante), con el número 1 de promoción en ambos casos y curiosamente, con hijos que también son ingenieros de caminos. Además, hemos sido catedráticos de universidad de la misma asignatura. En efecto, Juan-Aracil fue el catedrático de esta asignatura que en los años cuarenta se denominaba “Maquinaria y Medios Auxiliares de Obra” en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid, asignatura que luego fue cambiando de nombre hasta llegar a la de «Procedimientos Generales de Construcción y Organización de Obras«. También en esta asignatura imparto docencia en la Escuela de Valencia. A diferencia de otro tipo de asignaturas (Hormigón, Geotecnia, Materiales de Construcción, etc.), las asignaturas de Maquinaria y Medios Auxiliares, o bien de Procedimientos de Construcción, han sido impartidas en las distintas escuelas, mayoritariamente, por profesores asociados, muy ligados a las empresas constructoras. Es por ello que son pocos los catedráticos en España de esta materia. De hecho, José Luis Juan-Aracil López, su hijo, pasó a ser catedrático de la asignatura en Madrid, que la ejerció hasta su paso a Profesor Emérito. Os remito al siguiente artículo donde expliqué en su día los antecedentes históricos de la asignatura.
Proyecto de distribución de agua potable de Benidorm (Alicante). https://histobenidorm.blogspot.com/2013/11/
De interés, hoy para los coleccionistas, es la colección de 8 tomos de apuntes de Maquinaria Auxiliar de Obras, con diagramas, dibujos, esquemas, tablas, etc. Una grandísima cantidad de información y que fueron un precedente de los textos españoles en la materia. Otros libros de interés han sido el de los “Saltos de agua y presas de embalse”, escrito junto con José Luis Gómez Navarro, del año 1953. O la “Conversión de unidades del sistema inglés o norteamericano al sistema métrico y viceversa”, del año 1958. Todos estos libros, descatalogados, son de coleccionista.
Apuntes de Maquinaria Auxiliar de Obras (8 tomos). Tapa dura – 1 de enero de 1959.
Fernando Sáenz Ridruego, escribió una muy breve biografía en las páginas de la Real Academia de la Historia. José Juan-Aracil Segura nació en Alcoy (Alicante) el 5 de noviembre de 1905, falleciendo en Madrid el 19 de enero de 1982. En 1905 nacieron Christian Dior, Henry Fonda o Miguel Mihura, por poner algunos ejemplos. También en dicho año fallecieron Julio Verne, José María Gabriel y Galán o Juan Valera. Pero lo más sorprendente fue el año milagroso del Albert Einstein, que publicó la Teoría de la relatividad especial, el efecto fotoeléctirco y el movimiento browniano.
Viaducto de Segovia, Madrid. https://es.wikipedia.org/
El joven José Juan-Aracil cursó la enseñanza media en Alcoy, su pueblo natal, en el colegio Luis Vives. Se trasladó a Madrid para estudiar en la Escuela de Ingenieros de Caminos, donde terminó la carrera en 1930, con el número 1 de su promoción. Apenas terminados sus estudios, ganó en 1932, junto con el arquitecto Francisco Javier Ferrero Llusiá, y el ingeniero de caminos Luis Aldaz Muguiro el concurso para el proyecto del viaducto sobre la madrileña calle Segovia. Es de destacar que en este concurso se presentaron proyectos técnicos de la talla del ingeniero de caminos, Eduardo Torroja, y del arquitecto Secundino Zuazo. El proyecto ganador se caracteriza por empleo de hormigón armado pulido, calado en unos machones de granito. Si bien la construcción se demoró hasta 1942, debido al deterioro que sufrió por los daños de la Guerra Civil.
Recién terminada su carrera, se atisba sus inquietudes técnicas, publicando, en 1931, un artículo, “Esfuerzos secundarios” en la Revista de Obras Públicas, donde publicó a partir de entonces numerosos artículos. En este artículo llenó parte del vacío de los libros y revistas de entonces sobre este tema, siendo encargado de curso de la asignatura de Construcciones Metálicas. Va a ser habitual ver artículos en esta revista donde desarrolle temas concretos de los explicados en sus clases.
En 1935 realizó un viaje de estudios pensionado por la Escuela, llevando el tema “Presas de embalse”, visitando Francia, Suiza e Italia. A su vuelta redactó una memoria que se publicó en la Revista de Obras Públicas. Durante la Guerra Civil combatió en el bando nacional, en el que se le concedió la Medalla de la Campaña. En 1939 fue nombrado profesor de Maquinaria en la Escuela de Caminos, asignatura que explicó hasta su jubilación en 1975. Fue director técnico de Obras y Servicios Públicos, S.A. (OSEPSA), empresa con la que ejecutó numerosas obras, entre las que destacan la construcción del acueducto de Tardienta, la reconstrucción de los puentes de Bilbao, del puente de Vizcaya y de la presa de Ordunte, destruidos durante la contienda, y la construcción de los viaductos de San Jorge, Cabriel y Narboneta, en el ferrocarril Cuenca-Valencia, así como del pantano de Amadorio, en la provincia de Alicante.
Juan-Aracil reconstruyó, tras la Guerra Civil, el Puente transbordador Bizkaia/ Vizcaya, con un proyecto que introducía bastantes cambios sobre el proyecto original. El más importante fue la eliminación de los tirantes de los extremos de la luz en el vano principal, que el autor justificaba por la dificultad que suponía la indeterminación de la actuación conjunta de péndolas y tirantes. Sin embargo, y como el propio Juan-Aracil reconocía, eso le obligó a aumentar la inercia de la viga, pasando de dos a tres metros de canto.
Puente Vizcaya, Transbordador de Portugalete a Las Arenas. Al fondo se ve Sestao. El tramo horizontal superior es una pasarela para peatones, a la que se puede acceder mediante ascensores. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Vizcaya#/media/Archivo:Zubia_jun.jpgVista del puente sobre el Turia (2018). https://www.wikiwand.com/es/Puente_de_Santa_Cruz_de_Moya
Otra obra de Juan-Aracil fue el puente de Santa Cruz de Moya (también, puente Nuevo) es un viaducto existente en el término municipal de Santa Cruz de Moya, provincia de Cuenca (Comunidad de Castilla-La Mancha). Construido en la C-234 de Valencia–Ademuz sobre el río Turia en la segunda mitad de los años cincuenta. Otro ejemplo más es la traída de agua a la Celupal, proyecto finalizado el 10 de octubre de 1947, fue redactado por Juan-Aracil, entre otros, aparte de los citados, como el acueducto de Tardienta, de la presa de Ordunte, o la distribución de agua potable de Benidorm, entre otros.
Como curiosidad del carácter alcoyano de D. José Juan-Aracil, baste recordar el homenaje que se le rindió el 27 de noviembre de 1980 en un céntrico restaurante madrileño por parte de la Asociación de San Jorge en la capital de España. Juan-Aracil fue el presidente (clavario) de esta Asociación alcoyana en Madrid. Os dejo a continuación un par de textos escritos en 1949 sobre la Asociación de San Jorge Mártir de Madrid y otro de 1951 sobre Alcoy y el Cuerpo de Ingenieros de Caminos, ambos de la Revista de la Asociación de San Jorge.
Constituyen el mecanismo del vehículo por el cual disminuye la velocidad o incluso se detiene. Se consigue una disminución moderada de la marcha con el denominado freno motor: el propio motor disminuye la velocidad del vehículo si se deja de acelerar la máquina. Sin embargo se requieren otros mecanismos específicos.
Tipos de frenos:
Freno de cinta: es una banda que abraza la llanta de una polea calada en el eje que se desea frenar. Es muy habitual en los tractores de orugas.
Freno de zapatas: muy utilizado en vehículos de neumáticos. El frenado consiste en la aplicación de una superficie fija contra un tambor giratorio.
Freno de disco: actúan mediante unos émbolos que oprimen unas zapatas sobre ambas caras de un disco unido a la rueda del vehículo.
Se distinguen tres tipos distintos de accionamientos de los frenos:
Mando mecánico: sólo empleado para el estacionamiento en tractores de pequeña potencia.
Mando hidráulico: es el sistema más habitual para accionar los frenos de los tractores, turismos y camiones. Se trata de un sistema de transmisión hidráulico desde el pedal hasta las zapatas o discos.
Mando neumático: utilizado en camiones de gran tonelaje y algunos tractores de arrastre. Se basa en la presión de un circuito de aire comprimido.
Os dejo algunos vídeos explicativos, que espero os sean útiles.
Referencias:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
Compactador vibratorio tipo tándem Caterpillar CD54B de tambor dividido
Son máquinas más utilizadas en la compactación de firmes asfálticos que en obras de tierras. Constan de dos cilindros montados sobre un bastidor, articulado o rígido. En este caso todo el peso se suma al esfuerzo de compactación. Pueden ser vibrantes uno o los dos cilindros, y ser tractores uno o ambos.
Sus anchos de trabajo oscilan entre los 0,60 m y los 2,10 m. Los diámetros de los cilindros varían entre los 0,60 a los 1,30 m. Los pesos pueden ser de 2 t en los más ligeros, a las 10 t en los más pesados. Presentan valores de frecuencia de trabajo elevados, de 50 a 55 Hz y amplitudes nominales comprendidas entre 0,3 y 0,8 mm. Las velocidades de trabajo llegan a 10-13 km/h, aunque en tierra no se aconseja superar los 4 km/h.
Os paso algunos vídeos de este tipo de compactador.
YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 553 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3
El vertido del material dragado por una draga de succión en marcha se puede realizar a través de una tubería o bien bombeándolo a distancia con una tobera curva. Es el llamado método “rainbowing” y que es muy utilizado en regeneración de playas o cuando se quiere restaurar el terreno detrás de un dique. La limitación está en que la pulpa (material + agua) no puede alcanzar más de 100 m de distancia.
A continuación os presento un vídeo para que veáis cómo se ejecuta dicha impulsión.
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.
SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.
Figura 1. Distribución de presiones en el frente del escudo
La necesidad de equilibrar suelos inestables que además se encuentran bajo el nivel freático, ha desarrollado un conjunto de escudos con diversas tecnologías que estabilizan el frente empleando aire comprimido, lodos o las propias tierras extraídas en la excavación.
El aire comprimido es el sistema más antiguo empleado como medio de estabilización en la excavación de túneles. En 1874, James H. Greathead plantea el primer escudo que utiliza aire comprimido, aunque no se llegó a emplear. En 1879, De Witts Haskins maneja por primera vez la presurización a 0,24 MPa en la construcción del túnel en Nueva York, bajo el río Hudson, y del túnel Antwerp Docks recurriendo a dovelas de fundición.
En sus primeras aplicaciones se utilizaron escudos abiertos con una presurización integral del túnel, para construir túneles bajo niveles freáticos poco importantes (0,1 a 0,2 MPa), entre el frente y la esclusa inicial de entrada. En el frente bastaban simples escudos de entibación u otros con rueda abierta, pues el único condicionante era disponer un frente con un coeficiente de permeabilidad al aire bajo, compuesto en su mayoría por arenas finas, arcillas y limos. Estos escudos tenían acceso al frente de excavación por medio de dos sistemas de esclusas de cierre hermético: una para la entrada y salida del personal, y otra para la evacuación del escombro.
Sin embargo, es a partir de los años 1950-60 cuando se reconocen los problemas que plantea el trabajo prolongado en condiciones hiperbáricas. En efecto, cualquier pérdida de aire podría implicar un desastre de enormes proporciones.
En terrenos con frentes con suelos granulares no cohesivos, el riesgo es alto de accidentes debido a la inestabilidad del frente por su rotura. Además, los rendimientos son muy bajos, pues la entrada al túnel del personal y la maquinaria se hace a través de esclusas para mantener la presión. Incluso trabajando por debajo de los 0,3 MPa, se exigen tiempos de descompresión cercanos a las 4 horas, por lo que solo son útiles de 2 a 3 horas por turno, lo cual dispara los costes.
Los inconvenientes de esta forma de trabajo, especialmente por razones de seguridad y salud para los operarios, han eliminado por completo la presurización integral del túnel. Sin embargo en escudos cerrados, el aire comprimido cuando el terreno reúne las condiciones necesarias, puede ser un medio de estabilización eficaz, aplicable en combinación con otros medios de sustentación. Por tanto, se presuriza exclusivamente el terreno del frente, es decir, el espacio comprendido entre la rueda de corte y un mamparo, que es lo que se denomina “cámara de tierras”. De esta forma, se aísla la presión del resto de la máquina, pudiendo los operarios trabajar a presión atmosférica. Hoy día solo se entra en la cámara presurizada para la revisión de la rueda de corte y la reposición de herramientas, siempre con la máquina parada. De todas formas, los escudos de aire comprimido apenas se utilizan hoy en día, pues el aire comprimido complica mucho la organización de la obra. Solo se emplean en labores complementarias o túneles muy cortos y siempre con presiones inferiores a unos 0,3 MPa.
El reparto desigual de presiones sobre el frente de excavación, puede ser un inconveniente tanto más importante cuanto mayor sea la altura del escudo según se aprecia en el esquema siguiente: en escudos de grandes dimensiones la diferencia de cota entre la solera y la clave del túnel, puede llegar a establecer importantes diferencias de presión. Para una diferencia h2 – h1 » 10 m la sobrepresión en clave sería del orden de una atmósfera.
Por otra parte, para que el aire comprimido sea un medio efectivo de sostenimiento arenas o gravas, es necesario que el suelo contenga una proporción mínima (>10 %) de finos, es decir, son necesarios terrenos muy homogéneos. En el caso de materiales no cohesivos con riesgo de roturas del frente, se prefieren otro tipo de escudos, tal y como se describirá en lecciones posteriores.
Los principales componentes de un escudo de aire comprimido son los siguientes:
Cabeza de corte, formada por cuchillas y dientes
El escudo cilíndrico de protección. Su parte frontal está cerrada por un mamparo que separa la cámara presurizada donde está la cabeza de corte, del resto
Gatos hidráulicos de empuje horizontal
En estos escudos la extracción del escombro se realiza hasta la zona despresurizada a través de un tornillo sinfín, que puede descargar en una válvula esférica rotativa. Cuando existen dificultades, se pueden adicionar espumas o polímeros para conformar un gel viscoso manejable.
Existe un tipo especial de tuneladora denominada escudo abierto de aire comprimido, donde la excavación se realiza con un minador puntual o rozadora, mientras que el frente se sostenien con aire comprimido.
La realidad, la presurización neumática actual de la cámara frontal del escudo queda reducida a situaciones de emergencia en escudos de presión de lodos o de tierras para, mediante una esclusa situada en la cabeza de la máquina, permitir el acceso para la sustitución de picas, reparar o solucionar alguna situación inesperada.
Referencias:
GALLO, J.; PÉREZ, H.; GARCÍA, D. (2016). Excavación, sostenimiento y técnicas de corrección de túneles, obras subterráneas y labores mineras. Universidad del País Vasco, Bilbao, 277 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
MENDAÑA, F.; FERNÁNDEZ, R. (2011). Hidroescudos y tuneladoras E.P.B. Campos de utilización. Revista de Obras Públicas, 3525:67-86
Figura 1. Bombeo desde pozos eyectores. https://wjgroup.org/our-services/ejector-dewatering/
El sistema de pozos eyectores combina las ventajas de los pozos profundos y de las lanzas de drenaje (wellpoints), pero con algunas desventajas. Los pozos profundos precisan un diámetro suficiente para alojar en su interior una bomba sumergible, con el coste correspondiente, además, presentan una relativa fragilidad que puede solucionarse con el sistema de pozos profundos con eyectores. En este caso, la elevación del agua se realiza inyectando agua a alta presión hasta el fondo del sondeo, donde el efecto venturi succiona el agua y la eleva al exterior. Trabaja por succión, pero a diferencia de los wellpoints, esta se produce en el fondo del pozo. La ventaja respecto a los pozos profundos es que los eyectores presentan un diámetro pequeño. Las bombas de presión se sitúan en superficie y son del tipo normal, lo cual resulta de interés por su fácil vigilancia y facilidad de mantenimiento y sustitución. Además, a diferencia de las electrobombas sumergibles, que pueden quemarse rápidamente si funcionan en seco, los eyectores pueden bombear mezclas de aire y agua sin problemas. Por tanto, el coste unitario de los eyectores es significativamente menor que el de los pozos profundos, por lo que pueden utilizarse en espaciamientos más pequeños cuando las condiciones son adecuadas.
Su desventaja es su bajo rendimiento energético y su aplicabilidad se centra en caudales bajos. De hecho, en suelos con más del 5 % de partículas finas, los métodos de drenaje gravitacionales son muy lentos y los conos de depresión tardan en formarse. Por tanto, este sistema es adecuado cuando se quiere rebajar el nivel freático en terrenos de baja permeabilidad (limo o arena fina) a más de 5 m, que sería el límite de un wellpoint de una sola etapa. En estos terrenos con tan baja conductividad, el uso de vacío garantiza un mejor drenaje del suelo. Además, si la columna del filtro del pozo se sella con bentonita, el vacío se transmite por completo al terreno, lo que acelera el drenaje de los suelos finos que atraviesan capas más permeables y aumenta la resistencia al corte del terreno.
Sin embargo, a profundidades superiores a 45 o 50 metros, este sistema deja de ser eficiente, por lo que se opta por un pozo profundo con una bomba en el fondo. Además, los sistemas eyectores son sensibles a distintos componentes del agua subterránea, como el hierro o el manganeso, cuya precipitación puede obstruir el sistema y hacer que pierda rendimiento, al igual que las bioincrustaciones o el desgaste de la boquilla, por lo que es necesario realizar un mantenimiento regular del equipo.
La instalación consta de una serie de pozos, con una sola instalación de bombeo, cuya disposición depende de las condiciones del suelo. Los pozos están equipados por conductos o tuberías de alimentación, un expulsor (venturi), y un conducto de retorno. En la cabeza del pozo, la tubería de alimentación es conectada a una línea de alimentación de alta presión, y la tubería de retorno es conectada a una tubería de evacuación de baja presión. Las líneas de retorno están conectadas a una planta especial de bombeo, la cual abastece a la línea de alimentación con agua a gran presión, y recoge el agua de la línea de evacuación. La elevada presión de agua que pasa a través del venturi, succionará el agua del suelo y la enviará a la superficie a través de la tubería de retorno. Pueden ser de dos tipos: de tubería única (dos concéntricas) o de dos tuberías. Este sistema se usa en suelos con baja permeabilidad (Figura 2).
Figura 2. Esquemas de eyector de dos tuberías o de tubería única (Powers, 1992)
A pesar del alto costo de la instalación de estos pozos, pueden resultar en algunos casos más económicos y fáciles de operar que los wellpoints. Los pozos pueden ser instalados en la superficie de la tierra fuera del área de construcción, bajando el nivel de agua en una sola etapa. La distancia entre eyectores es similar a la utilizada en el sistema de wellpoints. En un principio, las profundidades de operación no están limitadas por la altura de succión, habiendo eyectores capaces de trabajar hasta 150 m de profundidad, aunque lo normal es estar entre los 30 y los 50 m en una sola etapa. Cuando se utilizan eyectores de una sola conducción, el diámetro interno de la perforación puede llegar a ser tan pequeño como 50 mm, lo que hace que este sistema sea muy factible económicamente.
Una estación de bombeo suele constar de un tanque y una o más bombas, con válvulas y tuberías de conexión. La bomba toma agua del tanque y la impulsa a presión a la línea de abastecimiento, a las que están conectadas las tuberías de inyección de cada eyector. El agua inyectada y extraída del terreno vuelve al tanque a través de la línea general de retorno, a la que se conectan las tuberías de descarga de los eyectores. Una sola estación puede abastecer hasta 75 pozos eyectores.
Os paso una animación para que veáis cómo funciona un eyector. Espero que os sea útil.
REFERENCIAS:
POWERS, J.P. (1992). Construction dewatering: New methods and applications. Ed. Wiley et al., New York.
PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W., DYER, M.R. (2004). Groundwater control: design and practice. CIRIA C515, London.
TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A. de Ediciones, Bilbao, 825 pp.
Figura 1. Cuchara para excavar pantalla. https://www.geo-solutions.com/resource-category/slurry-walls-equipment/
La pantalla de lodo autoendurecible armado, también llamada pantalla de lechada armada (reinforced slurry wall) es una pantalla compuesta, de carácter estructural, donde colaboran unos elementos portantes resistentes a flexión y un relleno intermedio que los solidariza y que descarga los empujes recibidos hacia los elementos portantes. Se trata de una técnica a medio camino entre un muro berlinés y un muro pantalla.
Los elementos resistentes suelen ser tablestacas o perfiles metálicos de sección en «I» y el relleno intermedio, de una mezcla bentonita-cemento. Es por ello que el sistema también trabaja como elemento de contención del agua. Una variante es utilizar una mezcla de suelo-cemento en vez de la lechada, las llamadas pantallas de suelo-cemento armadas (reinforced soil-mixing wall).
El procedimiento constructivo para la pantalla de lodo armado utiliza las mismas herramientas de excavación (cuchara bivalva) que los muros pantalla (Figura 1), donde la lechada de bentonita-cemento actúa también como elemento estabilizante de las paredes. En la lechada fresca se colocan perfiles verticales (Figura 2). La transmisión del empuje activo de las tierras y del agua se moviliza en el lodo endurecido por efecto bóveda hacia los perfiles, los cuales resisten a flexión gracias a los apoyos en anclajes, arriostramientos y el empotramiento bajo el fondo de excavación. En el caso de utilizar tablestacas, la pantalla funciona como un muro continuo convencional.
Figura 2. Procedimiento constructivo de una pantalla de lodo autoendurecible armado. https://www.rodiokronsa.es/contencion/pantalla-compuesta/
Figura 3. Procedimiento constructivo de una pantalla de lodo autoendurecible armado. https://www.raitoinc.com/technologies/soil-mixing-wall/
REFERENCIAS:
CASHMAN, P.M.; PREENE, M. (2012). Groundwater Lowering in Construction: A Practical Guide to Dewatering, 2nd edition. CRC Press, Boca Raton, 645 pp.
INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA (1987). Manual de ingeniería de taludes. Serie: Guías y Manuales nº 3, Ministerio de Educación y Ciencia, Madrid, 456 pp.
POWERS, J.P.; CORWIN, A.B.; SCHMALL, P.C.; KAECK, W.E. (2007). Construction dewatering and groundwater control: New methods and aplications. Third Edition, John Wiley & Sons.
PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W. (2016). Groundwater Control – Design and Practice, 2nd Edition. Construction Industry Research and Information Association, CIRIA Report C750, London.
TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A. de Ediciones, Bilbao, 825 pp.
El vertido del material dragado por una draga de succión en marcha se puede realizar a través de una tubería o bien bombeándolo a distancia con una tobera curva. Es el llamado método “rainbowing” y que es muy utilizado en regeneración de playas o cuando se quiere restaurar el terreno detrás de un dique. La limitación está en que la pulpa (material + agua) no puede alcanzar más de 100 m de distancia.
