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Clasificación de las obras de dragado

Figura 1. Dragado mediante una retroexcavadora. https://es.wikipedia.org/

Las operaciones de dragado implican, en esencia, la eliminación de materiales de los fondos marinos y fluviales, así como su transporte y descarga en ubicaciones específicas. Su uso es muy versátil y se centra principalmente en la ingeniería civil y la minería. En un artículo anterior ya se destacó la importancia de las obras de dragado.

En este artículo, clasificaremos las obras de dragado según su objetivo, su ubicación y las características del terreno a trabajar. Es crucial destacar que el dragado es un medio y no un objetivo en sí mismo.

Según el objetivo o destino del dragado

El dragado es de gran importancia en la ingeniería portuaria, ya sea para mantener y mejorar los calados, desarrollar nuevas instalaciones o construir puertos. Muchos puertos requieren trabajos de dragado periódicos para optimizar la navegación. Además, estas obras pueden mantener o ampliar los cauces de los ríos, mejorar su capacidad de drenaje y facilitar la extracción de materiales de construcción y de minerales en ambientes marinos.

Otro empleo cada vez más frecuente de los materiales de dragado es como material de relleno o de sustitución. Estos rellenos son necesarios en diversas obras, como el trasdosado de muelles, la construcción de carreteras, aeropuertos o el reemplazo de terrenos de baja calidad para mejorar las condiciones geotécnicas en la cimentación de muelles y otras estructuras. El dragado también se utiliza para excavar zanjas para tuberías y cables.

En algunos casos, forma parte de proyectos de restauración ambiental, como la limpieza de fondos marinos contaminados o el drenaje de zonas pantanosas. En los últimos años, el dragado ha cobrado importancia en relación con la regeneración y protección de playas mediante la adición artificial de arena

Actualmente, las técnicas de dragado son esenciales en proyectos que buscan ampliar las áreas de uso en el mar, frecuentemente relacionados con el transporte de mercancías y pasajeros, como es el caso de la isla artificial construida en Hong Kong para alojar un aeropuerto (véase la Figura 2).

Figura 2. Aeropuerto Internacional de Hong Kong, China. https://www.guiaviajesa.com/aeropuertos-mas-estranos-en-islas-artificiales/

Según el emplazamiento:

Las condiciones en las que se llevan a cabo las obras de dragado varían según su ubicación respecto de la costa. Pueden realizarse en el mar abierto, en la zona costera o en aguas protegidas, como en el interior de un puerto, un río o un lago.

Según las características del terreno:

Los terrenos a dragar varían en su composición, desde rocas duras hasta fangos, lo que afecta su comportamiento durante la excavación, el transporte y el vertido. Por lo tanto, la naturaleza del material a dragar influye en la elección de la draga y de la técnica de dragado.

He grabado un vídeo explicativo sobre este tema, que espero sea de interés.

Os dejo un vídeo en el que se describe el dragado del Canal de Panamá.

En este otro vídeo vemos la draga en acción en el puerto de Nueva York.

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.

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

Cálculo de la producción de una draga de succión en marcha aplicando el método BBL

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 representa algo menos de la cuarta parte del parque mundial de dragas hidráulicas. En un artículo anterior tuvimos ocasión de explicar este tipo de dragas.

Para calcular la producción de una draga de succión en marcha, podemos aplicar el método BBL (Bray, Bates y Land, 1997), que estima los rendimientos de las dragas aplicando factores de reducción que representan pérdidas de tiempo respecto de la producción teórica.

A continuación os paso un problema resuelto que espero que os sea de utilidad.

Pincha aquí para descargar

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd 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. Valencia, 74 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno, Madrid, 323 pp.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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

Importancia de las obras de dragado

https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Dragagem_Luschi.jpg

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.

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

Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

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

Dragas de succión en marcha o de arrastre

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. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

Cursos:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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

Dragas con inyectores de agua

Figura 1. http://tecnologia-maritima.blogspot.com.es/

La draga de inyección de agua, también conocida como jet dredger o wid en inglés, es una máquina autopropulsada o remolcable que funciona por medio de la agitación de agua a baja presión sobre materiales finos, creando una pulpa de menor densidad que se desplaza por gravedad por la diferencia de gradiente de densidad y las corrientes marinas. Este método es adecuado cuando el material se encuentra en un plano inclinado descendente. Con una pendiente de 1:1000 se pueden mover fangos hasta una distancia de 1 km. Se originó en Países Bajos a principios de los años 80 y se utiliza principalmente en el dragado de puertos. En Estados Unidos, se emplea ampliamente en el dragado de ríos y cauces fluviales.

Por otro lado, las dragas niveladoras o de remoción se emplean para mover materiales corta distancia o para ayudar en las tareas de dragado de otros equipos. Sin embargo, su principal característica es que no extraen el material del fondo marino fuera del agua, sino que lo transfieren de un punto a otro, siempre por debajo del nivel del agua.

El equipo está compuesto por la unidad propulsora, la toma de agua, la escala, los cables de elevación y los inyectores de agua. Se controla y se mueve mediante sus hélices de proa y popa, lo que le permite operar en áreas pequeñas.

Entre sus ventajas se destacan su alta eficiencia y productividad en condiciones adecuadas, su maniobrabilidad y bajo calado. Sin embargo, la producción depende de la capacidad de los jets, la longitud del brazo y la inclinación del fondo marino, mientras que la profundidad no tiene una gran influencia en su rendimiento. Lamentablemente, su uso está restringido a materiales finos y sueltos y no es viable en presencia de fuertes corrientes contrarias. Además, su efectividad está estrechamente ligada a las pendientes del lecho marino y se limita a desplazamientos de material locales. Es importante tener en cuenta la posibilidad de fallos debido a obstáculos. Además, se desconoce el destino final del material removido, lo que puede dificultar las labores de medición con ciertos equipos hidrográficos si se remueve excesivamente sedimento de la zona a dragar.

Método de operación:

—Posicionamiento de la draga

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

—Inyección de agua a baja presión

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

El funcionamiento del ciclo de estos equipos presenta una desventaja: solo se puede utilizar el trayecto de ida de la embarcación para realizar la impulsión del material fluidificado. Durante la vuelta, es necesario levantar el cabezal y retroceder o girar la embarcación y navegar hacia adelante hasta el punto de partida. En cualquier caso, el tiempo invertido en el trayecto de regreso no contribuye a aumentar la producción.

Figura 2. Ciclo de producción de las dragas de inyección de agua (Bray et al, 1997)

La draga de inyección de agua tiene limitaciones en su uso. La profundidad máxima a la que se puede operar varía en función del tipo de barco y la manera en que está conectado el equipo inyector. Con el empleo de equipos rígidos, se pueden trabajar solo en aguas menos profundas de 15 m. Sin embargo, si se usan conductos flexibles, se puede operar en profundidades más grandes. En cualquier caso, la utilización efectiva de esta draga depende de sus características particulares, aunque también se pueden establecer límites en función de la viabilidad económica.

Las limitaciones en cuanto a profundidad de operación para dragas pequeñas son de un mínimo de 3 m, mientras que para las dragas grandes con un conductor rígido son de un máximo de 15 m. El equipo es sensible al oleaje, siendo la altura máxima de ola permitida es de 0,5 m. En cuanto al tipo de terreno, se puede dragar en aquellos que sean muy blandos y de baja cohesión, así como en terrenos muy sueltos o con una granulometría fina disgregada.

Os dejo un vídeo para que veáis su funcionamiento.

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Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2^nd edition, Willey, 434 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno. Madrid, 323 pp.

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