LAS DRAGAS

¿QUÉ ES UNA DRAGA PORTADORA DE SUCCIÓN EN MARCHA?

Aunque los sistemas que permiten describir las dragas varían, en general se reconocen tres grandes clasificaciones en función del modo de extracción y de funcionamiento. Se trata de dragas mecánicas, hidráulicas e hidrodinámicas. Las dragas portadoras de succión en marcha (DAM) son dragas de tipo hidráulico. Las dragas hidráulicas tienen todas las herramientas de dragado que utilizan las bombas centrífugas durante, al menos, una parte del proceso de transporte de los materiales dragados, ya sea elevando los materiales fuera del agua o transportándolos horizontalmente hacia otro sitio.

¿CUÁNDO SE UTILIZAN LAS DAM?

Las DAM se utilizan en gran variedad de proyectos de mantenimiento y de construcción marítimos. Incluyen dragado de puertos y de canales de acceso para elevar el nivel de la arena y restablecer los fondos necesarios, proyectos de profundización como proyectos gigantes de terraplenado que exigen millones de metros cúbicos de arena. La eficacia de una DAM en términos de rendimiento tiene una influencia directa en los costes de un proyecto. Por esa razón, hay un esfuerzo continuo en la investigación y el desarrollo de DAM por mejorar su rentabilidad.

¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE UNA DAM?

Las DAM son buques autopropulsados que contienen un pozo en el interior de su casco. Se utilizan principalmente para dragar materiales blandos como arena, arcilla o grava. Las principales características de una DAM son los filtros (también llamados cabezales de succión), los tubos de succión (o succionadores), los compensadores de oleaje y los pescantes. En general, una DAM está equipada con uno o dos tubos de succión, a los que se acoplan los filtros. Un filtro se suele comparar con un aspirador gigante. Los tubos de succión se colocan bajo el agua y los filtros se arrastran por el fondo marino para que aspiren el material mientras la nave se desplaza lentamente hacia delante, es decir, draga. Los tubos de succión y los filtros pueden colocarse según las necesidades de la operación de dragado prevista para el transporte de los materiales hacia el pozo. Gracias a un sistema de bombeo, la mezcla de arena y agua, llamada mezcla, se lleva hacia el interior de los pozos del buque. Los pescantes y cabestrantes permiten manipular los tubos de succión en cubierta. Se utiliza un compensador de oleaje para controlar el contacto entre el filtro y el fondo marino durante el dragado, en caso de oleaje. Por otra parte, la DAM debe tener un sistema de rebosadero para separar los materiales densos y verter el agua sobrante. La eficacia de cada uno de estos elementos tendrá un efecto directo en la productividad de la DAM.

¿CUÁLES SON LOS TIPOS DE FILTROS DISPONIBLES?

Aunque todas las DAM tengan filtros de dragado, esos filtros pueden ser de otro tipo. La función del filtro de la draga es extraer los materiales de los fondos marinos y mezclarlos con agua para crear la mezcla. El filtro es el primer punto de contacto con el suelo. En general, la fuerza que permite que los dientes del filtro entren en el suelo es el peso del cabezal y del tubo de succión. Sin embargo, durante los trabajos de dragado de suelos duros, si ese peso no es suficiente, el filtro no penetrará lo suficiente en el suelo y se deslizará por la superficie sin cortarlo. Eso se traduce en una mezcla de densidad débil que reduce la producción de la draga.

Cuanto mayor sea la densidad de la mezcla creada por el filtro, mayor será el rendimiento. Los trabajos de investigación han permitido el desarrollo de filtros que utilizan chorros de agua a alta presión y dientes con el fin de mejorar el proceso de formación de la mezcla en el nivel de succión y, por tanto, de la productividad de la draga. Con el fin de mejorar su eficacia, la inyección de agua se lleva a cabo, a veces, en el extremo de los dientes para facilitar el proceso de corte de los materiales. Se reduce, así, la fuerza necesaria para penetrar en el suelo y aumenta la eficacia de corte. La bomba de dragado aspira, a continuación, los materiales de los fondos marinos y permite el transporte hidráulico de los materiales. La bomba centrífuga transporta el sedimento de forma hidráulica al pozo a través de los conductos de aspiración. Los materiales densos se decantan en el pozo a la espera del transporte y la puesta en marcha.

¿QUÉ ES UN FILTRO «RIPPER»?

Un filtro desarrollado recientemente es el « ripper », un succionador con dientes. Normalmente, la roca es dragada por una draga estacionaria con cabezal cortador (DSD) dotada de un cabezal especial que profundiza en los materiales duros. Pero las DSD no son adecuadas si las condiciones del mar son difíciles o si una vía navegable es muy frecuentada. Un filtro « Ripper » se puede colocar en una DAM tradicional y combina la fuerza de corte de una DSD con la flexibilidad y estabilidad de una DAM.

¿QUÉ HACE UN TUBO DE SUCCIÓN?

Los tubos de succión juegan varios papeles de importancia. Son los conductos por los que se transporta la mezcla hacia el pozo. Además, el tubo de succión, dirigido por el operador de dragado, controla el movimiento del filtro en el fondo marino. Al transmitir las fuerzas del filtro al buque, el tubo de succión mantiene un buen contacto entre el filtro y el fondo del mar. Al trabajar con los compensadores de oleaje, la altura óptima del filtro con respecto al fondo del mar puede regularse. Si el filtro está demasiado alto, se crea una mezcla con demasiada agua, pero si está demasiado profundo o si el peso lo presiona demasiado, se crea una fuerza de fricción demasiado grande. El tubo de succión y los compensadores de oleaje compensan el movimiento vertical del buque y las eventuales irregularidades del fondo marino y ayudan a mantener un justo equilibrio en la posición del filtro en relación con el fondo del mar. El operador de dragado es capaz de ver y regular todas esas acciones por medio de instrumentos sofisticados. Si el trabajo se realiza correctamente, los rendimientos mejoran mucho.

¿QUÉ ES UN SISTEMA DE REBOSADERO?

La mezcla que draga una DAM es una combinación de agua y materiales sólidos, como la arena. Dado que la finalidad de la DAM es recoger la arena para reutilizarla o depositarla en otro lugar, una DAM debe tener un sistema que maximice la retención de esos materiales sólidos y que minimice el agua que queda en el pozo. El agua sobrante debe separarse y lanzarse por la borda. La parte sólida y arenosa de la mezcla caerá al fondo del pozo, pero ese proceso lleva su tiempo. Un sistema de rebosadero permite separar los sólidos del agua reduciendo las turbulencias de la mezcla y dejando tiempo suficiente a la parte sólida (arena, grava) para que caiga al fondo. A continuación, el agua sobrante de la superficie se tira por la borda gracias a ese dispositivo de rebosadero.

¿CÓMO DESCARGAN LAS DAM LOS MATERIALES DRAGADOS?

Las DAM son muy flexibles y pueden funcionar independientemente de otros equipos y, como están autopropulsadas, son capaces de transportar materiales dragados largas distancias. Una vez que está cargado por completo, el buque se dirige hacia el punto de descarga o el depósito donde se descarga el material del dragado. Según el proyecto, el material se descargará de una de las siguientes tres formas: los materiales se depositan en el punto de inmersión abriendo los portones situados en el fondo del pozo; pueden llevarse a tierra por medio de conductos que pueden estar sumergidos o ser flotantes; o los materiales pueden proyectarse al aire por medio de bombas de arena, un proceso denominado « rainbowing ».

El método de descarga está directamente vinculado al tipo de proyecto.

¿CUÁNDO SE DESCARGA A TRAVÉS DE LOS PORTONES DEL FONDO? DE 

Cuando los materiales se dragan en un puerto o en un canal de acceso y los materiales son limpios, la DAM navegará por mar hasta un lugar designado y descargará los sedimentos dragados abriendo los portones del fondo. La descarga por los portones del fondo permite una inmersión rápida, directa y total de los materiales dragados en el lugar elegido. Se trata de un método fiable y eficaz pero solamente en determinadas circunstancias.

¿CUÁNDO SE DESCARGA A TRAVÉS DE UN CONDUCTO?

En los trabajos importantes de relleno hidráulico y de rearenamiento de playas, la DAM navegará hacia la zona de extracción seleccionada, que puede encontrar a kilómetros del punto de construcción. En el lugar de extracción, la draga cargará su pozo con arena y, a continuación, navegará hacia el lugar que se va a terraplenar. Esos materiales se expulsan en el sitio mediante «rainbowing » o por medio de conductos flotantes o sumergidos. Para conectar el conducto a la draga hace falta un empalme especial denominado conexión de proa. Si la distancia de la nave a la orilla es grande, pueden acoplarse bombas de relevo a lo largo del conducto de expulsión como fuente complementaria de energía. La tobera para el «rainbowing » forma también parte del dispositivo de «conexión de proa».

Un conducto de expulsión sumergido es menos sensible a las condiciones meteorológicas y no constituye un obstáculo para los otros buques que circulan por la zona. Normalmente se monta en tierra y después se tira de él hasta que el extremo abierto queda colocado correctamente en la playa. Si fuera necesario, pueden acoplarse secciones complementarias. Aunque los conductos flotantes son más sensibles a un mar agitado, tienen la ventaja de que son visibles sobre la superficie del agua y se pueden alcanzar fácilmente en caso de que necesiten reparación.

¿QUÉ ES EL RAINBOWING?

El “rainbowing” es el nombre que se da a la técnica por la cual la DAM proyecta al aire para expulsar a chorro la arena que se ha dragado del fondo marino en el sitio de terraplenado. Esos sitios pueden ser desde una playa que debe recargarse de arena para prevenir la erosión de la costa o con fines de ocio (o ambos) a una zona de recuperación de tierra en el mar donde hay que acondicionar nuevos terraplenes o islas por la ampliación de un puerto, con fines de ocio u otros.

En un principio, la DAM crea lo que llamamos una mezcla que, según sus cualidades líquidas, puede enviarse a la playa o expulsarse en el sitio de depósito proyectándola al aire siguiendo una trayectoria en forma de arco («rainbow»). El « rainbowing» es el mejor método para descargar grandes cantidades de arena en sitios poco profundos cerca de la orilla, para proyectos de terraplenado o de recarga de playas. Como el «rainbowing» no necesita conductos flotantes ni sumergidos, estaciones base ni conductos terrestres, es el método más económico.

¿QUÉ FACTORES INFLUYEN EN LA DAM QUE REALIZA UN «RAINBOWING»?

Hay muchos factores que influyen en la productividad de una DAM que realiza «rainbowing», pero son sobre todo las características de la tobera las que deben tenerse en cuenta.

Para empezar, hay que tener en cuenta el ángulo vertical de la tobera. Hace una década, un ángulo de 45° era la norma habitual. Actualmente, el ángulo vertical de una tobera es de 30° pues los estudios han demostrado que es más eficaz a la hora de proyectar la mezcla a largas distancias. Con un ángulo así se produce menos retorno hacia la draga y los cráteres que se forman en la zona de terraplenado son más pequeños.

El diámetro de la tobera también es primordial. Cuanto más pequeño, más débil es el caudal, lo que reduce el rendimiento, pero ya que la velocidad de salida es más elevada, la arena puede proyectarse a mayores distancias. Tomemos el ejemplo de las dragas jumbo modernas: aunque el tiempo de descarga sea de alrededor de un 30 por ciento mayor, pueden descargar en rainbow y tener un alcance de 150 metros. Estas dragas jumbo pueden, sin embargo, expulsar producciones máximas de 25.000 m3 / hora para empezar. Recientemente, las DAM han dado un paso más en el plan de producción en relación con la distancia de expulsión al incluir dos toberas que trabajan simultáneamente para optimizar el rendimiento.

Otro factor importante es la altura de la tobera de proyección con respecto a la línea de flotación. La forma de la tobera es igualmente importante, las toberas en punta producen un mayor flujo y mayores velocidades de salida de la arena, lo que implica índices de producción más eficaces.

¿CUÁNDO SE CONSIDERA APROPIADO EL RAINBOWING?

Para una descarga en «rainbowing», el calado en carga de la draga debe realizarse de forma que la nave pueda llevarse cerca del sitio de terraplén. Los fondos poco profundos pueden limitar el acceso a la zona de terraplén. Normalmente, esto se puede compensar expulsando grandes cantidades de arena en los primeros minutos para disminuir el calado antes, de forma que la nave pueda acercarse más a la playa. El varamiento («beaching») de la nave es una opción, pero podría estropear el casco con el tiempo y habría que reforzar la proa.

¿CUÁL ES EL TAMAÑO DE UNA DAM?

El tamaño de las DAM varía considerablemente. El tamaño se expresa por la capacidad en volumen del pozo, su longitud y la potencia de bombeo. Esto puede variar desde varias centenas de m3 hasta 45.000 + m3. Recientemente, muchas empresas de dragado internacionales han encargado DAM muy grandes. Por ejemplo, una de las más grandes del mundo tiene una capacidad de pozo de 46.000 m³, 78.500 toneladas de peso y alrededor de 223 m de longitud, con un calado en carga de 15,15 m. Puede alcanzar una velocidad de dragado máxima de 155 m con tubos de succión con un diámetro de 1.300 mm. La potencia de la bomba en dragado es de 2 x 6.500 kW, la potencia en descarga es de 16.000 kW y la potencia de propulsión es de 2 x 19.200 kW. La potencia total instalada es de 41.650 kW y puede navegar a una velocidad de 18 nudos. En cambio, una de las más pequeñas del mundo tiene una capacidad de pozo de solamente 3.400 m³, 4.800 toneladas de peso y solo 93,3 m de longitud, con un calado en carga de 5 m. Su profundidad de dragado máxima es de 26,5 m con una tubería de succión de 800 mm de diámetro, una potencia de bomba de dragado de 1.250 kW, una potencia de bombeo en tierra de 2.000 kW y una potencia de propulsión de 2 x 1.000 kW. La potencia total instalada es de 4.100 kW y puede navegar a una velocidad de 11,5 nudos.

¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS DE LAS DAM?

Las DAM pueden utilizarse para un gran número de operaciones ya que son las herramientas de dragado más flexibles que existen. Esta flexibilidad se evidencia en los tipos de materiales que pueden dragar, los sitios donde pueden descargarse esos materiales y los sitios donde pueden trabajar. Por ejemplo, pueden dragar arenas, arcillas, limos o gravas e incluso, en la actualidad, ciertos tipos de roca. Pueden funcionar en aguas calmadas y protegidas o en aguas más agitadas como los canales de acceso a los puertos o a lo largo de las costas o en condiciones meteorológicas y meteomarinas desfavorables. A diferencia de los buques estacionarios, las DAM pueden trabajar en puertos muy frecuentados porque no tienen anclas ni cables, son autopropulsadas y pueden desplazarse libremente.

Además, pueden trabajar a profundidades muy grandes o en zonas poco profundas. Los buques grandes tienen la ventaja económica de poder dragar materiales de sitios muy alejados de la zona de terraplén. Tienen rendimientos relativamente elevados, aunque pueden variar según el tipo de materiales, la profundidad de los fondos marinos y las condiciones meteorológicas.

¿CUÁL ES LA PRECISIÓN DE UNA DAM?

Las DAM no son especialmente precisas ni están especialmente adaptadas para la recogida de capas finas de sedimentos (contaminados). Pero como la DAM está fundamentalmente pensada para raspar el fondo marino de manera horizontal y no puede cavar, solo se disgregan cantidades limitadas de suelo en cada pasada. La cantidad de material disgregado y no aspirado es normalmente baja y, aunque se añada agua durante la fase de aspiración, hoy en día esto también puede limitarse y vigilarse.

¿CUÁNDO SE CONSIDERA ADECUADA UNA DAM PARA UN PROYECTO DE DRAGADO?

Cada proyecto debe evaluarse según sus beneficios y la decisión del material que se va a utilizar se basará en el tipo y la cantidad de material que se va a dragar así como el sitio de dragado y el de terraplén. En la actualidad, las grandes sociedades internacionales de dragado encargan fundamentalmente DAM personalizadas que responden a las exigencias específicas del dragado. Las naves están totalmente informatizadas y, normalmente, solo hace falta un equipo mínimo para que el proceso de dragado pueda regularse desde la pasarela. Como las DAM están autopropulsadas y son capaces de navegar, son ideales para los grandes proyectos de terraplén en los que son necesarias grandes cantidades de material y debe llevarse la arena adecuada de zonas de extracción lejanas. Esta autonomía permite dragar materiales y descargarlos donde sea necesario sin necesidad de otro equipo de soporte. Esto también implica que pueden servir en puertos muy frecuentados donde el tráfico marítimo es un problema. Por la misma razón, pueden desplazarse con facilidad a cualquier parte del mundo y llegar por sus propios medios. Todas esas cualidades juntas hacen que esos buques sean un equipo de dragado particularmente rentable y eficaz.