Dragado.

Dragar es la acción de remover y extraer materiales, en un medio acuoso, del fondo del mar, lagos, ríos, esteros, presas etc.

La palabra dragado es una derivación del inglés antiguo "draw" que significa extraer material bajo el espejo del agua.

Quizá uno de los primeros aparatos para dragar fueron la "cuchara y la bolsa", consistente en una pieza larga de madera que en su extremo tenía un recipiente con el que se extraía el material del fondo. Este aparato era accionado por dos personas, una que manipulaba la bolsa y otra encargada de bajarla al fondo subirla y girarla para depositar el material en el lugar adecuado. (Ing. MarioR. de la Gala. "dragado". Curso de Proyectos Marítimos y Portuarios. UNAM 1979)

En un principio los aparatos usados para el dragado eran movidos únicamente por fuerza humana, posteriormente sustituída por la fuerza animal logrando con ésto una mayor eficiencia, pero los cambios trascendentales ocurrieron al rededor de 1860 cuando se aplicó el acero a la construcción naval y las máquinas de vapor fueron montadas en las dragas.

Entre los paises que han realizado las mayores aportaciones, tanto en obra como en investigación en esta rama, se pueden mencionar Holanda, Francia, Inglaterra, Estados Unidos y Japón.

Los objetivos principales del dragado se pueden resumir en los siguientes puntos:

2.3.1.- Profundizar y mantener la profundidad de ríos, lagunas, canales y puertos marítimos a fin de facilitar la navegación de las embarcaciones removiendo grandes volúmenes de material, resultando ser el procedimiento más económico, depositando dicho material a grandes distancias, dependiendo ésto de la capacidad del equipo que se utilice, así como el tipo de material que se esté removiendo.

2.3.2.- Elevar el nivel de áreas bajas del terreno para mejorar sus condiciones.

2.3.3.- Construir diques y otras obras de control de corrientes y de la línea de costas.

2.3.4.- Explotar depósitos sub acuáticos con valor comercial talesccomo minerales, plantas para productos alimenticios, coral, grava, arena y fertilizantes.

2.3.5.- El relleno de áreas ganadas al mar.

Las obras de dragado las podemos clasificar como:

2.3.6.- Dragados de construcción; son aquellos que se efectúan con el fin de formar las áreas de navegación para las embarcaciones, como son los canales de acceso, dársenas de ciaboga y de operación, etc.

2.3.7.- Dragados de mantenimiento; son los que han de realizarse periódica, permanente o eventualmente a fin de mantener la profundidad en los puertos.

2.3.8.- Dragados de emergencia; son aquellos que tienen que realizarse en los puertos fluviales por la falta de control de las avenidas de los ríos.

2.3.9.- Aplicaciones del dragado: Las técnicas del dragado se emplean en la industria y en la minería para mover grandes volúmenes de minerales, en la ingeniería marítima para sanear marismas y pantanos al rellenar grandes extensiones con el material que se obtiene al efectuar los dragados en las dársenas y canales de navegación.

La aplicación del dragado en la agricultura es posible en la construcción de canales de riego, o bien en la industria petroquímica para la construcción de zanjas que alojarán tuberías en las zonas costeras donde los terrenos puedan ser, frecuentemente ocupados por marismas.

2.3.10.- LAS DRAGAS Y SU CLASIFICACION:

Una draga es una embarcación que cuenta con dispositivos especiales para extraer materiales y así profundizar las áreas de navegación en puertos y canales o para obtener materiales para la industria, la minería o la construcción. (Fernando Hernández de Labra. "Puertos. México 1983).

Los diseños de las dragas no han permanecido estáticos, sino que han sufrido constantes cambios de acuerdo a la experiencia y a los materiales a dragar, propios de cada región donde se ejecutan los trabajos.

2.3.10.1.- Por su movilidad pueden ser:

a) Dragas estacionarias; aquellas que no tienen medios propios para desplazarse. Generalmente extraen el material y lo vierten inmediatamente para su transporte a: tuberías, bandas transportadoras, canalones, chalanes, tolvas, etc.

b) Dragas autopropulsadas; son aquellas que pueden desplazarse en forma autónoma y disponen de tolvas para almacenar el material extraído; también reciben el nombre de dragas portadoras autocargantes.

2.3.10.2.- Por su operación pueden ser:

a) Mecánicas; su característica principal es que el desprendimiento del suelo lo hacen empleando cucharones, cangilones, rompedoras de roca, etc.

b) Hidráulicas; considerada como la más versátil por las aplicaciones de su equipo.

2.3.10.3.- Por el equipo de ataque de que están dotadas se subdividen en:

a) Si son mecánicas:

- Dragas con:

* Cucharón de arrastre.

* Cucharón de almeja.

* Cucharón de gajos.

- Palas con cucharón.

- Dragas de rosario o de cangilones

* Con cazuelas simples.

* Con cazuelas y dientes.

b) Si son hidráulicas:

- En las dragas estacionarias:

* De succión simple.

* De succión simple y cabezas cortadoras.

- En las dragas autopropulsadas:

* De succión simple.

* De rastras con o sin escrepas con disgregación mediante agua o aire inyectados a presión.

2.3.11.- DESCRIPCION GENTERAL DEL EQUIPO Y SUS USOS:

La productividad de las dragas está dada en función de diversos aspectos como son: la profundidad del dragado, tipo de material, altura y distancia de descarga, habilidad del operador, porcentaje de sólidos en la mezcla y las condiciones meteorológicas del lugar.

De la selección adecuada del tipo de draga para un determinado trabajo depende el éxito, tanto técnico como económico, de la obra.

2.3.11.1.- Las dragas mecánicas pueden estar montadas sobre un chalán (estacionarias) o sobre el casco de un barco autopropulsado o estacionario y tener una o varias unidades de producción, según el tamaño de la embarcación. Su elemento de ataque puede ser:

a) Cucharón de arrastre, su rendimiento máximo se obtiene en materiales granulares, arcilla y fango.

b) Cucharón de almeja, presentan ventajas al usarse al pie y en las esquinas de los muelles sin dañar la subestructura. Con este equipo puede extraerse fango, materiales granulares, sedimentos y arcillas.

c) Cucharón de gajos, usado con ventajas en fondos de cantos rodados o de rocas producto de explotación submarina.

2.3.11.1.1.- Dragas de pala, son máquinas provistas de un cucharón colocado en el extremo de una guía soportada por una torre. Elcucharón, accionado por un sistema de cables y poleas es efectivo en la remoción de rocas disgregadas, materiales duros como conchuelas, cantos rodados y extracción de troncos sumergidos. El material es depositado en chalanes-tolva los cuales lo transportarán hasta el lugar de descarga.

2.3.11.1.2.-Draga de cangilones o rosario. Consta de una torre que soporta una escala, la cual a su vez sirve de apoyo y guía a una cadena de cangilones que vierten el material extraído a unas canaletas transversales y de ahí, bien a la tolva interconstruída (si la draga es autopropulsada) o a los chalanes-tolva (si la draga es estacionaria).

Los cangilones son cazuelas de acero reforzado, perforados para facilitar la eliminación del agua y provistos de dientes de acero al manganeso para atacar materiales de gran dureza.

El tamaño de la draga está en función de la capacidad de los cangilones que varía de 100 a 1000 lts por cazuela.

2.3.11.2.-Dragas hidráulicas, podemos clasificarlas en:

2.3.11.2.1.- Estacionarias.

2.3.11.2.2.- Autopropulsadas.

2.3.11.2.3.- Fijas.

Su principal característica es la bomba centrífuga para extraer y transportar el material, mezclado con el agua. Sus dimensiones están en función del diámetro de la tubería de descarga si es estacionaria, o bien de la capacidad de las tolvas si es autopropulsada.

2.3.11.2.1.-Draga hidráulica estacionaria, se llama así a aquella draga que no posee medios propios de propulsión. Son las más adecuadas para realizar trabajos en vasos con poca agitación, el material extraído es transportado por medio de la tubería de descarga, propia de la draga.

La draga estacionaria puede tener solamente un tubo de succión acoplado a la bomba centrífuga, pero lo más común es encontrar dragas con cortador acoplado en el extremo de succión, accionado con un motor propio para facilitar el corte y hacer la succión más eficiente.

Se considera que una draga es pequeña cuando el diámetro del tubo de succión está entre 6" y 12" y la potencia de sus motores sea hasta de 400 H.P.; mayores si la succión sobrepasa las 12" de diámetro con potencias que alcanzan los 10000 H.P. y 54" de diámetro en la descarga.

2.3.11.2.2.-La draga hidráulica autopropulsada, en esta categoría tenemos a los buques provistos de los dispositivos necesarios para efectuar los trabajos de dragado así como para navegar, ésto es, que pueden combinar la extracción del material y su transporte al lugar de descarga.

Es el tipo de draga más adecuada para realizar trabajos en mar abierto. Disponen de tolvas para almacenar el material de extracción transportándolo cuando ha completado su carga hasta una zona de tiro previamente seleccionada, buscando que las corrientes no arrastren este material a la zona de trabajo. En estos casos se dice que el depósito se hace a "fondo perdido".

Su forma de dragar es navegando a una velocidad lenta que varía entre 1 y 3 nudos. (1 nudo = 1 milla marina/hora).

El material es levantado del fondo mediante una tubería que en su extremo inferior tiene una rastra o cabeza, ascendiendo aquél por el tubo debido a la acción de una bomba centrífuga instalada a bordo.

El material succionado pasa por la bomba y es enviado a las secciones en que está dividida la tolva, posteriormente el agua con la que se succiona el material es derramada por los vertedores dispuestos en ambas bandas de la tolva y en toda su longitud.

Este tipo de dragas resultan muy versátiles, las hay con zancos y cortadoras en el extremo de la tubería de succión; con instalaciones para descargar por tubería hacia los costados hasta 100 m de distancia o a chalanes-tolva; con uno, dos o más tubos de succión, con dos hélices y dos timones en popa y una hélice en proa a fin de que resulten altamente maniobrables en espacios reducidos. Su principal empleo es en mar abierto o en canales y dársenas donde una draga estacionaria podría ser un obstáculo.

El rendimiento de estas dragas es alto, aún cuando se ve afectado por la necesidad de suspender el dragado para acudir al lugar de tiro y depositar el material.

De estas dragas se han construido algunas de gran capacidad aprovechando buques tanque que ya no son útiles, como por ejemplo: la draga "Zulia" para dragar en el lago maracaibo; otras ya construídas exprofeso como la Mc. Farland y la Icoa, esta última con una capacidad de tolva de 2330 m3 construída para el dragado del río Orinoco en Venezuela.

2.3.11.2.3.- Draga hidráulica fija, este tipo de dragas utilizan el mismo sistema de los anteriormente descritos, con la diferencia de que ésta carece de movimiento, es decir, es una estructura convenientemente situada donde se localizan las bombas; en la costa de California y en México fueron instaladas dragas de este tipo. (En Sta. Barbara, actualmente en operación y en Salina Cruz, Oaxaca que se encuentra fuera de servicio).

La difusión de este tipo de draga ha sido muy escasa ya que una falla en la localización la deja inutilizada o trabajando con muy bajo rendimiento.

El cortador es el dispositivo que se coloca en el extremo de la succión cuando la naturaleza de los materiales es tal que la succión sola no puede extraerlos. Se emplea con ventaja en suelos de material compacto, no así en fango, limo o arenas finas de poca compacidad.

Por la naturaleza del trabajo que realiza el cortador, debe entenderse que está sometido a esfuerzos de toda índole y que el constante contacto con el material le produce una abrasión considerable, por lo que su deterioro es sistemático. Estas piezas son de acero al manganeso y su velocidad de giro varía de 12 a 36rpm.

Existen varios tipos de cortadora, dependiendo del material que ataquen, pudiendo ser: abiertas para arcillas; de corona para arenas y dentadas para materiales muy duros y conglomerados.

El tipo de cortadora se determina en base al material por dragar, siendo de gran importancia una elección adecuada para evitar un desgaste prematuro.

La rastra o boquilla es la parte de la draga que se ajusta al fondo para aspirar el material, las hay de tipo "coral" para extraer materiales suaves y sueltos y la "california" que hace más efectivo el dragado de materiales con cierto grado de compactación.

El rendimiento de la rastra se ve afectado por factores como:

a) El área de los claros libres de la rejilla.

b) La presión que la rejilla ejerce sobre el fondo.

c) Los medios de que esté provista, que le permitan romper la estructura de las capas por dragar.

Especificaciones típicas para cinco tamaños de dragas. (John Huston."hidráulic Dredging").

Concepto	Diámetro de la succión (pulgadas)
Dimensiones	14	16	20	24	28
Eslora	100	120	140	160	175
Manga	35	40	45	50	50
Calado	8	9	10	12	15
Desplazamiento	560	840	1200	1850	3000
Potencia de la bomba	570	1000	1500	2700	5000
Velocidad de la bomba	500	400	350	325	300
Potencia de la cortadora	150	200	400	750	1000
Velocidad de la cortadora	005 -30	005 -30	005 -30	005 -30	005 -30
Long. máx. de tubería	2500	4000	5000	7000	9000
Prof. máx. de dragado	35	40	45	50	60
Prof. mín. de dragado	4	5	6	8	12

En la tabla anterior las potencias están dadas en H.P.; las velocidades en rpm y las longitudes en pies.

2.3.12.- Trabajos previos al dragado: No solo para la ejecución del dragado sino también para la adecuada selección del equipo, es necesario efectuar ciertos trabajos previos, que pueden dividirse en:

2.3.12.1.- Muestreo del área por dragar. Cuando el lugar donde se han de efectuar los trabajos nunca ha sido dragado, o bien, se desea incrementar su profundidad en forma importante, es necesario muestrear el fondo a base de sondeos para conocer la estratigrafía y poder determinar la dureza de los materiales que se atacarán.

Dado que el costo del dragado varía con el equipo y el tipo de material es primordial el conocimiento del suelo para seleccionar el equipo así como para determinar el ángulo de reposo del material para el cálculo de los taludes.

2.3.12.2.-Elección de la zona de tiro. Esto resulta necesario cuando el material extraído no se ha destinado para un propósito determinado, es decir, para el relleno de una zona específica.

Las zonas de tiro pueden ser:

Bajo el agua: Se realiza en mar abierto, sin mayor utilidad, procurando que el depósito no afecte la navegación.

En tierra: Se busca que la zona de tiro se encuentre lo más cerca posible de la zona por dragar.

2.3.12.3.-Construcción de bordos y vertederos en el área de tiro. Una vez que se ha elegido la zona de tiro se deberá proteger mediante bordos para confinar el material y evitar su regreso al agua o que dañe zonas pobladas o de cultivo.

Los bordos serán lo suficientemente anchos en su base para soportar los empujes del material de relleno, con una cota que le permita tener como mínimo 50 cm de bordo libre después de terminado el relleno.

Los vertedores tienen como función permitir la salida del agua en que va suspendido el material y se construirán en las partes más bajas del terreno, o bien, en aquellas más distantes del punto de descarga.

2.3.12.4.-Levantamientos batimétricos de la zona por dragar. El primer levantamiento batimétrico servirá para conocer el estado actual del fondo del terreno, lo mismo que para estimar el volumen por dragar, el plano resultado es llamado "plano ántes de dragar" y servirá, junto con el levantamiento después de dragar, para el cálculo de volúmenes en forma precisa.

El método más sencillo para conocer la profundidad es utilizando un pedazo de plomo en forma de cono llamado "escandallo", unido a una cadena o cordón marcado con marbetes, en pies o metros, llamada sonda o sondaleza. Los escandallos pueden ser de puerto y de altamar, siendo los segundos de mayor peso; un levantamiento con este aparato es lento y sólo nos permite conocer la profundidad en el punto sondado, estos puntos se marcan desde tierra con un teodolito o desde abordo con un sextante.

Se recomienda el uso de la sondaleza para reconocimientos rápidos, áreas pequeñas o lugares próximos a muelles.Uno de los aparatos más comunes en el registro de las profundidades es la ecosonda, cuyo funcionamiento se basa en la emisión de un sonido dirigido que se refleja en el fondo y es recibido por un transductor que lo envía a un registrador.

El registro de la ecosonda puede ser:

a) De destello, el equipo más liviano, el transductor recibe la señal y la pasa a una carátula circular graduada la cual emite un destello.

b) De gráfica, pueden ser circulares o lineales. La señal recibida es registrada en papel dando una gráfica continua de la profundidad.

c) Ecosonda digital. Es el equipo más moderno con el cual las profundidades son registradas en forma numérica mediante una computadora.

2.3.12.5.-Balizamiento de la zona por dragar. Una vez hecho el plano batimétrico ántes de dragar, elegido el lugar de descarga y construídos los bordos, se elige el lugar para iniciar el dragado colocando para ello las enfilaciones que permitirán al operador de la draga trabajar en el lugar preciso.

2.3.12.6.-Tendido de la tubería flotante y terrestre. Este concepto se circunscribe a aquellas dragas que requieren de este medio de conducción para transportar el material. La tubería flotante se coloca sobre pontones, la unión de los tubos se realiza mediante juntas esféricas o tramos de manguera en ambos casos para dar flexibilidad a la línea.

Por su parte la tubería terrestre se arma sobre el terreno apoyada en caballetes o trozos de madera para evitar que sea cubierta con el material de relleno.

2.3.13.-Usos del material extraido: El material producto del dragado es utilizado generalmente como relleno, en un principio se elegía el área de tiro con la única característica de que fuera bajo y próximo a la zona por dragar. Posteriormente, se observa que el terreno se mejoraba notablemente al elevar su cota quedando fertilizado, si el material depositado no era salobre, pudiendo utilizarse para la agricultura.

De esta forma algunos poblados ribereños y costeros han sido beneficiados en sus zonas aledañas y en la salubridad del medio que los rodea, al eliminar zonas pantanosas que propician algunas enfermedades.

Otra utilización que rinde beneficios económicos a corto plazo es la creación de zonas industriales, ya sea sobreelevando el nivel de terrenos bajos o bien ganando terrenos al mar. Entre otros, se pueden citar como ejemplos, los rellenos con motivo del dragado de los puertos de San Pedrito en Manzanillo, Yucalpeten, Yucatan, y Pajaritos en Veracruz. En este último se localiza el complejo industrial más importante del sureste del país.

No siempre se cuenta para los rellenos con el material de dragado adecuado, si resulta forzoso hacer el trabajo con el material existente, sucede que pasado algún tiempo (a veces meses según el espesor de la capa) no es posible caminar sobre él y mucho menos transitar equipo o intentar construcción alguna.

En virtud de lo anterior se han desarrollado técnicas de aceleración de consolidación de suelos que permiten la utilización de los terrenos en tiempos relativamente cortos.

Son dos los métodos más importantes empleados en la consolidación de los suelos arcillosos:

2.3.13.1.-Métodos mecánicos.

a) Precarga simple, consistente en tender una capa de arena sobre el terreno arcilloso que con su peso comprimirá a la arcilla, haciendo que esta expulse el agua. La rapidez de estabilización de este método dependerá del espesor del relleno, del peso de la sobrecarga y de las facilidades que brinde el terreno adyacente para drenar el agua (figura 3.17).

Este método tiene una variante, alternando el relleno con material de dragado y capas de arena (método del sandwich, figura 3.18).

b) Pilotes de arena y precarga. Este es una modificación del anterior que incluye un medio efectivo de drenar el agua y consiste en hincar pilotes de arena a cada uno o dos metros formando una cuadrícula, con una profundidad de hinca igual al espesor del relleno arcilloso. El diámetro de los pilotes generalmente es de 40cm y la arena utilizada es gruesa. Una vez hincados los pilotes se tiende una capa de arena como precarga para que por capilaridad el agua sea expulsada hacia la superficie a través de los pilotes (figura 3.19).

c) Con papel de drenado y precarga. Como en el caso anterior se usa precarga y un dren para el agua, solo que en este método se colocan tiras de papel absorbente con la misma separación de los pilotes; la sobrecarga será una capa de arena.

2.3.13.2.-Métodos químicos.

a) Pilotes de carbonato de cal. Aún en experimentación, funciona en base a la reacción química que se genera al entrar en contacto el CaCO3 con el agua. Se realizan perforaciones con espaciamientos imilar al de los métodos anteriores y se llenan con CaCO3.

b) Carbonato de cal mezclado con la arcilla. También en experimentación, en este método además de la cal en las perforaciones, ésta se mezcla también con la arcilla adyacente, logrando la eliminación del agua y mejorando la resistencia del terreno. Estos sistemas son costeables cuando el espesor del relleno arcilloso sea de 10 metros como mínimo y el que mejores resultados ha dado, tanto en economía como en eficiencia, es el del papel de drenado.

2.3.14.- EL DRAGADO EN MEXICO.

En México, los trabajos de dragado los realiza el Gobierno Federal a través de Puertos Mexicanos, dependencia de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, por administración directa o por contrato que se licita entre las empresas constructoras que disponen del equipo adecuado.

Los dragados de construcción se realizan por contrato, los dragados de mantenimiento se llevan a cabo cuando las áreas dragadas se han azolvado y son realizados por el Gobierno Federal en administración directa con equipo propio.

Los puertos principales en la Costa del Golfo de México, en sumayoría están localizados en las vías fluviales. Con el aprovechamiento del río y construyendo obras exteriores, un dragado de poca importancia y se contaba con un lugar abrigado para construir instalaciones portuarias que en algunos casos se encuentran a una distancia considerable río arriba de la desembocadura, tal es el caso de los puertos de Minatitlán, 40 km aguas arriba en el río Coatzacoalcos y Tampico, 14 km río arriba del Pánuco.

Esta solución en un principio dió buenos resultados, con el paso del tiempo y la construcción de embarcaciones cada vez mayores, no sólo se presentaron problemas con el calado, sino con las dimensiones físicas de dársenas y canales.

Como ejemplo mencionaré el canal de navegación del río Coatzacoalcos hasta Minatitlán que dadas sus características la eslora de los barcos que por él navegan, está limitada a 143 m ya que las embarcaciones mayores no alcanzan a librar.

Visto de esta manera el problema, se reduce a dragar los canales a la profundidad y ancho requeridos por los barcos; sin embargo, por ser puertos de ría, el río recibe de sus afluentes y a traés de todo su recorrido, una gran cantidad de sólidos que se depositan en los últimos kilómetros de la desembocadura debido fundamentalmente a la escasa pendiente de su lecho, dando como resultado la disminución de la velocidad del agua y consecuentemente la sedimentación del azolve.

En la época de avenidas, que se presenta anualmente, pueden suceder dos fenómenos:

FIGURA 2.17

PRECARGA SIMPLE

FIGURA 2.18

METODO DEL SANDWICH

FIGURA 2.19

PILOTES DE ARENA Y PRECARGA

a) Si la velocidad de la corriente se mantiene constante y de cierta intensidad, durante un período más o menos largo (una semana aproximadamente) arrastra los sólidos depositados con anterioridad, profundizando el río.

b) Si la corriente adquiere velocidad máxima pero ésta decrece rápidamente, el resultado es un depósito que puede disminuir la profundidad en uno o dos metros en sólo unos días, volumen que para ser retirado toma varias semanas y en ocasiones meses, dependiendo de la cantidad de material depositado.

Si al dragado de mantenimiento se agrega el de emergencia y los dragados de obra, la situación se torna crítica, a veces con resultados poco halagadores para los barcos de itinerario fijo que se ven obligados a disminuir su calado y con ello su capacidad de carga, lo cual redunda en la elevación de las tarifas o en evitar la escala en este puerto.

Una so lución acertada y que ya se ha puesto en practica, en México que es un país con escasos recursos económicos, es la de aprovechar parte de las obras de infraestructura de los puertos existentes (escolleras por ejemplo) y Construir puertos río arriba lo más próximo posible a la bocana minimizando los trabajos de dragado, este es el caso del puerto de Pajaritos en la margen derecha del río Coatzacoalcos, ya en operación. (Ing. Mario R. de la Gala. "Proyectos marítimos y portuarios" UNAM 1979).

Дата добавления: 2015-08-03