Busto de Juanelo Turriano realizado por Alonso Berruguete. Wikipedia
Juanelo Turriano o Giovanni Torriani (1501 — 1585) fue un ingeniero e inventor italo-español. Turriano se había forjado como maestro relojero en el taller de su padre y adquirida cierta reputación como ingeniero e inventor, por haber fabricado, entre otros, una grúa mecánica para elevar cañones o una dragadora para la laguna de Venecia.
Pero quizá lo más conocido de este inventor sea una máquina hidráulica diseñada en el siglo XVI para llevar agua del río Tajo a la ciudad de Toledo salvando un desnivel de más de 100 metros. La primera subida de agua tuvo lugar el 23 de febrero de 1569 y suministraba a la ciudad 14 100 litros de agua al día, es decir, una vez y media más de lo pactado. Fue uno de los grandes inventos del Renacimiento y alcanzó gran popularidad nacional e internacional, y fue mencionado por muchos escritores del Siglo de Oro en sus obras. Baste decir que, hasta aquella obra, solo se había conseguido subir agua a 40 metros con un tornillo de Arquímedes en Habsburgo.
Artificio de Juanelo Turriano. Wikipedia
Pero creo que lo mejor será que veáis este vídeo donde se explica el funcionamiento del artificio.
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. Sin embargo, a diferencia de estas, las dragas estacionarias operan ancladas en un punto fijo y también difieren en la forma de cargar el material extraído. En general, estas dragas no tienen cántara y el material se transporta a través de gánguiles o se bombea por tuberías si la zona de vertido está cerca de la de extracción.
Al estar ancladas, estas dragas crean un hueco con forma de cono invertido en la zona de dragado (ver Figura 1). Por este motivo, no se recomiendan para proyectos que requieran 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 y 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 metros. La draga puede trabajar con olas de hasta 3 m de altura y corrientes con velocidades máximas de 3 nudos. Son útiles en zonas de trabajo alejadas de los puntos 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 su capacidad para extraer materiales ubicados bajo capas estériles, la posibilidad de realizar dragados en aguas poco profundas y su alta producción en capas de sedimentos gruesos y sueltos. Por otro lado, entre sus desventajas se encuentran su sensibilidad a las condiciones marítimas si la carga se encuentra sobre gánguiles y 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 equipo auxiliar muy grande. Solo es necesario ajustar los cabezales de succión y la forma de descarga. Para dragar a profundidades elevadas, se coloca la bomba de dragado en la parte inferior del tubo de succión, lo que soluciona las limitaciones del cabezal hidráulico de succión. En otros casos, 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 disolver los sedimentos del fondo marino cerca de la entrada del conducto de succión, lo que 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 consiste en eliminar rocas, sedimentos y otros materiales subacuáticos en entornos marinos, fluviales o lacustres. Incluye las etapas de extracción, transporte y eliminación de dichos materiales. El dragado puede tener como objetivo profundizar ríos, canales o puertos para mejorar la navegación o evitar inundaciones en zonas situadas aguas abajo, lo que aumenta la capacidad de transporte de agua. La extracción se lleva a cabo con equipos especializados y el transporte puede realizarse mediante la propia 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 es más frecuente el aprovechamiento de los materiales obtenidos mediante el dragado.
Los dragados tienen una aplicación muy amplia, fundamentalmente en ingeniería civil y minería. Se clasifican según el objetivo del dragado, el emplazamiento y las características de los terrenos a dragar. El dragado se considera un medio para alcanzar un objetivo concreto. 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 maquinaria y medios especializados son fundamentales en las operaciones de dragado, por lo que es crucial seleccionar los equipos adecuados. Los equipos de dragado se pueden clasificar según el método de excavación, el modo de operación y la disposición del material. Entre estas categorías se incluyen las 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 que se va a dragar y las condiciones medioambientales de las zonas de dragado, transporte y disposición. Esta información es fundamental para minimizar los costes 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 de entre 1 y 20 m³. Desarrollada a partir de las retroexcavadoras hidráulicas terrestres, en ocasiones se fijan directamente estas últimas a un pontón. Para garantizar su estabilidad durante la excavación, la barcaza se ancla con 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 habitual 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 uso en regeneraciones costeras es limitado debido a la necesidad de barcazas o vertido directo. Además, su funcionamiento discontinuo reduce su productividad en comparación con otras dragas. El campo de aplicación de la draga retroexcavadora es similar al de las dragas de rosario, y es 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 el cucharón se acerque a la plataforma durante la excavación. La cuchara entra en la capa de material que se va a extraer de arriba hacia abajo. Este método de trabajo es similar al de las dragas de pala frontal al excavar coronas circulares. Sin embargo, estos equipos pueden operar tanto en avance como en retroceso, lo que reduce los derrames y garantiza 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, como la capacidad de dragar diferentes tipos de terrenos, incluso con escombros y cantos, de trabajar en espacios reducidos y controlar la posición y profundidad con precisión, de no necesitar anclajes, de diluir el material dragado con mínimas consecuencias y de tener 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 costes de instalación y mejora la calidad y el control. Solo se requiere una persona para realizar las operaciones de dragado, aunque, por motivos de seguridad y para ayudar en la maniobra del pontón, se recomienda contar con un equipo de dos o tres personas.
El principal desafío de la retroexcavadora es su baja capacidad de producción en comparación con la de otros equipos de dragado que trabajan de forma continua. Este inconveniente es común a la mayoría de las dragas mecánicas, excepto a 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, pero también es importante tener en cuenta las características del terreno que se va 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 en condiciones marítimas desfavorables. Este tipo de dragas supone algo menos de una cuarta parte del parque mundial de dragas hidráulicas.
El material se aspira mediante una tubería provista de un cabezal de succión en su extremo. La bomba de dragado centrífuga puede ser sumergible (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 el material suelto y el agua, y aspira dicha mezcla mientras el barco sigue en movimiento, almacenándola en la cántara de la propia draga. El material sólido se decanta y el agua se evacúa por rebose. La cántara puede almacenar entre 1000 y 20 000 m³, por lo que es posible transportar el material a grandes distancias. El material se descarga mediante la apertura del fondo o por bombeo.
Esta draga es muy útil en terrenos blandos con poca compactación y cohesión (fangos, arcillas blandas, arenas y gravas). La profundidad de trabajo de esta draga se encuentra habitualmente entre los 4 y los 50 m, aunque ya se han alcanzado profundidades de trabajo de hasta 120-150 m. Navega a una velocidad de 17 nudos. Puede trabajar con una altura de ola de hasta 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.
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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 próxima semana tendrá lugar el II Curso de posgrado «Especialista en tecnologías sin zanja», en el cual tendré la oportunidad de participar explicando aspectos generales de la perforación horizontal dirigida. Para aquellos que queráis más información sobre este curso, os recomiendo que os pongáis en contacto con IbSTT, que es la Asociación Ibérica de Tecnología SIN Zanja (http://www.ibstt.org/). Existen precios especiales para estudiantes y para aquellos otros alos que les interese sólo uno de los módulos. Os dejo algunos folletos al respecto.
La hidrodemolición es una técnica de demolición y extracción del hormigón que consiste en el uso de agua a alta presión. Se trata de extraer el hormigón de estructuras tales como puentes, túneles, etc. Se utiliza además para la reparación y el acondicionamiento de las estructuras dañadas.
La porosidad del hormigón permite que un chorro de agua a presión sea capaz de romperlo. A diferencia de otros métodos, la hidrodemolición no genera microfisuras ni el despegue de las armaduras del interior de la estructura, es decir, queda una superficie rugosa que favorece claramente la adherencia ante cualquier revestimiento posterior. Las armaduras, además, quedan libre de óxido y preparadas para su protección posterior.
El rendimiento de esta técnica alcanza un valor promedio de un metro cúbico por hora, variable en función del tipo de máquina empleada. Estas máquinas cuentan con motores diésel de unos 500 caballos de vapor que proporcionan al agua una presión de unos 1.500 bares, a un caudal de unos 200 litros por minuto. Variando el tiempo que el hormigón esté expuesto al chorro de agua se conseguirá una mayor o menor profundidad de demolición. En comparación con otros métodos tradicionales de demolición del hormigón, como el uso de martillos, supone un rendimiento unas veinte veces mayor. Es además la técnica menos agresiva con el medio ambiente, aunque el residuo que genera es una suspensión agua-hormigón.
Os paso a continuación algunos vídeos al respecto. Espero que os guste.
La innovación en la maquinaria de la construcción avanza hacia la especialización y la autonomía de los equipos. Así hoy día existen equipos de demolición de elevada potencia capaces de funcionar mediante mando a distancia con bluetooth, incluso a 100 m sin peligro de interferencias y con seguridad para el operario. Esto es especialmente interesante en trabajos en zonas peligrosas con desniveles o con accesos reducidos. Si además funcionan de forma eléctrica, es posible su uso en recintos cerrados al no provocar humos de combustión. Sin embargo los usos también se encuentran fuera de la ingeniería civil, como es el caso de la manipulación de escombros o la realización de trabajos en altas temperaturas como acerías y fundiciones, limpiar hornos en cementeras, o trabajos en túneles y galerías en el sector minero.
A continuación os dejo un vídeo explicativo de los robots de Husqvarna, que espero os sea de utilidad.
También denominado como cable-grúa, grúa funicular o andarivel, es una instalación similar a los puentes-grúa donde la viga-puente se reemplaza por un cable portante sobre el que se desliza el carretón del que se suspende la carga. Tanto el accionamiento del carretón como los movimientos de izado o descenso se consiguen mediante cables que se manejan desde el suelo. Su aplicación es habitual en la construcción de presas, puentes, astilleros, etc. El nombre de «blondin» viene del funámbulo y acróbata francés Jean François Gravelet-Blondin ( 1824-1897).
Esquema de funcionamiento del blondín
Se distinguen los siguientes cables en el blondín:
Cable vía o cable carril: cable atirantado sobre el que se desplaza el carretón o bicicleta. Está fijo a dos mástiles o torres, actuando a modo de dintel de pórtico.
Cable tractor o de vaivén: es el que desplaza al carretón.
Cable elevador: sirve para el izado de la carga, fijando la posición vertical del gancho.
Sistema de cables del blondín
Los tipos de blondines más habituales, en función de los grados de libertad de los soportes, son los siguientes:
Fijos: si los mástiles son completamente inmóviles.
Basculantes: cuando un mástil es fijo y el otro abatible alrededor de la base.
Radiales: con un mástil fijo y el otro desplazable sobre carriles.
Paralelos: si los dos mástiles pueden deslizarse paralelamente sobre carriles.
Blondín de cable fijoBlondín de cable basculanteBlondín de cable radial
Los blondines han permitido alcanzar luces que se aproximan a los 1000 m, y una capacidad de carga ha llegado a las 50 t. Sin embargo las características normales de estas instalaciones se recogen en la Tabla. Sin embargo, estos equipos requieren una instalación compleja y por tanto difícilmente amortizable si la obra no es de gran volumen.
Tabla.- Características normales de los blondines
Luz entre torres
300 – 1,000 m
Capacidad de carga
10 – 25 t
Altura de las torres
10 – 30 m
Velocidad de traslación del carretón
2 – 8 m/s
Velocidad de elevación del gancho
0.3 – 1.5 m/s
Velocidad de traslación de las torres
0.1 – 0.3 m/s
Os dejo un vídeo de un blondín usado en la construcción de la presa de Ibiur.
En este otro vídeo podéis ver cómo se vacía hormigón con un blondín.
Referencia:
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.
Las losas de hormigón postesado en edificación pueden encontrarse ya en el año 1955 en los Estados Unidos, cuando apareció un sistema de construcción denominado «lift-slab», patentado por Tom Slick, que consistía en hormigonar las losas en la planta baja de forma que sirvieran de encofrado para las otras, y elevarlas hasta su posición definitiva tras sucesivas operaciones de izado. En pocos años, entre los años 50 y 60, los constructores emplearon este método constructivo, que se hizo con una parte muy importante del mercado de la edificación americano.
Inicialmente, las losas eran de hormigón armado, lo que generaba dos problemas básicos:
— Las losas tendían a pegarse las unas con las otras en el momento del izado y se fisuraban debido al peso propio añadido al tratar de despegarlas.
— En vanos de 8,5 a 9 m los espesores de las losas oscilaban entre 20 y 25 cm., por lo que las deformaciones eran un problema considerable.
Los ingenieros que trabajaban con este método constructivo tenían conocimiento del pretensado y del modo como podía evitar las deformaciones. En estas primeras realizaciones el postesado empezó a solucionar los problemas del aligeramiento del peso para reducir flechas y la fisuración. La técnica del postesado ya se utilizaba por aquellos años en Europa en puentes y otras tipologías constructivas.
Los sistemas más conocidos de izado de forjados son el Jack Block en el que los gatos están situados en la parte inferior y el Lift-Slab en el que los gatos se colocan sobre los pilares. En el caso del Lift-Slab los forjados se construyen unos sobre otros, eliminándose así todo encofrado, interponiéndose entre dos consecutivos unas láminas de separación. Este procedimiento permite ejecutar los forjados en óptimas condiciones, sobre un plano horizontal, sin puntales ni encofrados, a cambio de una elevación cuidadosa de cada una de las placas y la ejecución de las uniones de elementos ya terminados, donde a veces es difícil establecer la continuidad.
Os dejo a continuación un vídeo donde podemos ver los principios básicos de este procedimiento constructivo. Espero que os guste.
