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El dragado es la excavación de material de un entorno acuático. Las posibles razones para el dragado incluyen mejorar las fuentes de agua existentes ; remodelar las características terrestres y acuáticas para alterar el drenaje , la navegabilidad y el uso comercial; construir presas , diques y otros controles para arroyos y costas; y recuperar valiosos depósitos minerales o vida marina que tenga valor comercial. En casi todas las situaciones, la excavación la lleva a cabo una planta flotante especializada , conocida como draga.
Normalmente los principales objetivos del dragado son recuperar material de valor o crear una mayor profundidad de agua. [1] Los sistemas de dragado pueden estar basados en la costa, llevados a un lugar en barcazas o integrados en embarcaciones especialmente diseñadas.
El dragado tiene importantes impactos ambientales: puede alterar los sedimentos marinos , lo que provoca contaminación del agua a corto y largo plazo , destruye importantes ecosistemas del fondo marino y puede liberar toxinas heredadas de origen humano capturadas en los sedimentos. Estos impactos ambientales pueden perjudicar significativamente a las poblaciones de vida silvestre marina, contaminar fuentes de agua potable e interrumpir actividades económicas como la pesca.
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El dragado es una excavación que se realiza bajo el agua o parcialmente bajo el agua, en aguas poco profundas o en aguas oceánicas . Mantiene navegables las vías fluviales y los puertos y contribuye a la protección costera, la recuperación de tierras y la reurbanización costera, recogiendo sedimentos del fondo y transportándolos a otros lugares. Se puede realizar dragado para recuperar materiales de valor comercial; Estos pueden ser minerales o sedimentos de alto valor, como arena y grava, que se utilizan en la industria de la construcción. [2]
El dragado es un proceso que consta de cuatro partes: aflojar el material, llevarlo a la superficie (extracción conjunta), transporte y eliminación. [1]
El extracto puede eliminarse localmente o transportarse en barcazas o en suspensión líquida en tuberías. La eliminación puede realizarse en sitios de relleno, o el material puede usarse de manera constructiva para reponer la arena erosionada que se ha perdido debido a la erosión costera , o crear de manera constructiva diques, terrenos edificables [1] o formas terrestres completamente nuevas , como islas viables en atolones de coral . [3]
Los autores antiguos se refieren al dragado de puertos. Los siete brazos del Nilo fueron canalizados y se construyeron muelles en la época de las pirámides (4000 a. C.), se construyeron importantes puertos en el Mediterráneo oriental desde el año 1000 a. C. y las capas de sedimentos alteradas dan evidencia de dragado. En Marsella , las fases de dragado se registran a partir del siglo III aC, siendo las más extensas durante el siglo I dC. Se han desenterrado los restos de tres dragas; fueron abandonados en el fondo del puerto durante los siglos I y II d.C. [4]
Los hermanos Banu Musa durante la Edad de Oro musulmana mientras trabajaban en la Bayt-Al-Hikmah (casa de la sabiduría) en Bagdad, diseñaron un invento original en su libro llamado ' Libro de los dispositivos ingeniosos ', una máquina de agarre que no aparece en cualquier obra griega anterior. La captura que describieron se utilizó para extraer objetos del agua y recuperar objetos del lecho de los arroyos. [5]
Durante el Renacimiento, Leonardo da Vinci dibujó el diseño de una draga de arrastre.
Se han utilizado máquinas de dragado durante la construcción del Canal de Suez desde finales del siglo XIX hasta las ampliaciones y mantenimiento actuales. [6] La finalización del Canal de Panamá en 1914, el proyecto de ingeniería estadounidense más caro en ese momento, dependió en gran medida del dragado. [7]
Estos funcionan aspirando a través de un tubo largo como algunas aspiradoras pero a mayor escala.
Una draga de succión simple no tiene ninguna herramienta al final del tubo de succión para alterar el material.
Una draga de tolva de succión arrastrada (TSHD) arrastra su tubería de succión cuando trabaja. La tubería, que está equipada con un cabezal de arrastre de draga , carga los desechos de la draga en una o más tolvas del recipiente. Cuando las tolvas están llenas, el TSHD navega hacia un área de eliminación y descarga el material a través de puertas en el casco o bombea el material fuera de las tolvas. Algunas dragas también se autodescargan mediante transportadores y cangilones de arrastre. [ cita necesaria ]
En 2008, [actualizar]las dragas de tolva de succión de arrastre más grandes del mundo eran la Cristóbal Colón de Jan De Nul (lanzada el 4 de julio de 2008 [11] ) y su barco gemelo Leiv Eriksson (lanzado el 4 de septiembre de 2009 [12] ). Las principales especificaciones de diseño para el Cristóbal Colón y el Leiv Eriksson son: tolva de 46.000 metros cúbicos y una profundidad de dragado de diseño de 155 m. [13] El siguiente en tamaño es el HAM 318 ( Van Oord ) con su tolva de 37.293 metros cúbicos y una profundidad máxima de dragado de 101 m.
El tubo de succión de una draga de succión con cortador (CSD) tiene un mecanismo de corte en la entrada de succión. El mecanismo de corte afloja el material del lecho y lo transporta a la boca de succión. El material dragado suele ser aspirado por una bomba centrífuga resistente al desgaste y descargado a través de una tubería o a una barcaza. Las dragas de succión con cortador se utilizan con mayor frecuencia en áreas geológicas que consisten en materiales de superficie dura (por ejemplo, depósitos de grava o lecho de roca superficial) donde una draga de succión estándar sería ineficaz. Si son suficientemente potentes, pueden utilizarse en lugar de explosiones submarinas. [14]
A partir de 2018, la draga de corte y succión más potente del mundo es la Spartacus de DEME , cuya entrada en servicio está prevista para 2019. [15]
El sistema de draga de barrena funciona como una draga de succión con cortador, pero la herramienta de corte es un tornillo de Arquímedes giratorio colocado en ángulo recto con respecto al tubo de succión. Mud Cat inventó la draga de barrena en la década de 1970. [dieciséis]
Estos utilizan el efecto Venturi de una corriente de agua concentrada a alta velocidad para arrastrar el agua cercana, junto con el material del lecho, hacia una tubería.
Un puente aéreo es un tipo de draga de succión pequeña. A veces se utiliza como otras dragas. En otras ocasiones, un buzo sostiene un puente aéreo bajo el agua . [17] Funciona soplando aire dentro de la tubería, y ese aire, al ser más liviano que el agua, sube por el interior de la tubería, arrastrando consigo el agua.
Algunas dragas de cangilones y dragas de agarre son lo suficientemente poderosas como para arrancar corales y crear un canal de envío a través de los arrecifes de coral .[18]
Una draga de cangilones está equipada con una draga de cangilones, que es un dispositivo que recoge sedimentos por medios mecánicos, a menudo con muchos cangilones circulantes unidos a una rueda o cadena . [18]
Una draga de cuchara recoge el material del fondo marino con un cucharón de almeja , que cuelga de una grúa a bordo o de una barcaza grúa , o es transportado por un brazo hidráulico, o está montado como en una draga . Esta técnica se utiliza a menudo en la excavación de lodo de bahía . La mayoría de estas dragas son barcazas grúa con puntas , pilotes de acero que se pueden bajar y subir para posicionar la draga. [18]
Una draga retroexcavadora/cazo tiene una retroexcavadora como la de algunas excavadoras . Se puede fabricar una draga retroexcavadora tosca pero utilizable montando una retroexcavadora terrestre en un pontón . Las seis retroexcavadoras más grandes del mundo son actualmente la Vitruvius, la Mimar Sinan, la Postnik Yakovlev (Jan De Nul), la Samson (DEME), la Simson y la Goliath (Van Oord). [ cita necesaria ] Presentaban excavadoras montadas en barcazas . Las pequeñas dragas retroexcavadoras pueden montarse sobre orugas y trabajar desde la orilla de las zanjas. Una draga retroexcavadora está equipada con una carcasa entreabierta. La cáscara se llena avanzando hacia la máquina. Generalmente el material dragado se carga en barcazas. Esta máquina se utiliza principalmente en puertos y otras aguas poco profundas. [18]
Accesorios para draga de excavadora
El accesorio de draga excavadora utiliza las características de las dragas de corte-succión, que consisten en cabezales de corte y una bomba de succión para transferir material. Estos accesorios hidráulicos se montan en el brazo de una excavadora, lo que permite al operador maniobrar el accesorio a lo largo de la costa y en aguas poco profundas para dragar.
Se trata de una barra o cuchilla que se pasa sobre el fondo del mar detrás de cualquier barco o embarcación adecuada. Tiene un efecto similar al de una topadora en tierra. De este tipo era la draga de vapor accionada por cadena Bertha , construida en 1844 según un diseño de Brunel y que desde 2009 era el buque de vapor operativo más antiguo de Gran Bretaña. [19][actualizar]
Se trata de uno de los primeros tipos de draga que se utilizaba antiguamente en aguas poco profundas en los Países Bajos. Era un barco de fondo plano del que sobresalían púas. A medida que la corriente de la marea arrastraba el barco, las púas raspaban el material del fondo marino y la corriente de la marea arrastraba el material, con suerte a aguas más profundas. Krabbelaar es la palabra holandesa para "rascar".
Una draga de inyección de agua utiliza un pequeño chorro para inyectar agua a baja presión (para evitar que el sedimento explote en las aguas circundantes) en el fondo marino para poner el sedimento en suspensión, que luego se convierte en una corriente de turbidez , que fluye pendiente abajo. movido por una segunda ráfaga de agua del WID o es arrastrado por corrientes naturales. La inyección de agua produce una gran cantidad de sedimentos en el agua, lo que dificulta la medición con la mayoría de los equipos hidrográficos (por ejemplo: ecosondas de un solo haz).
Estas dragas utilizan una cámara con entradas, desde la cual se bombea el agua con las entradas cerradas. Suele estar suspendido de una grúa en tierra o de un pequeño pontón o barcaza. Su eficacia depende de la presión en profundidad. [ cita necesaria ]
Un bote está diseñado para retirar escombros grandes, como árboles muertos y partes de árboles, de las vías fluviales de América del Norte. [ cita necesaria ]
Algunas de ellas son cualquiera de los tipos de draga anteriores, que pueden funcionar con normalidad, o extendiendo las patas, también conocidas como spuds, de manera que se apoya en el fondo del mar con el casco fuera del agua. Algunas formas pueden ir a tierra.
Algunas de ellas son retroexcavadoras terrestres cuyas ruedas tienen patas largas con bisagras para que puedan avanzar en aguas poco profundas y mantener la cabina fuera del agua. Es posible que algunos de ellos no tengan un casco flotante y, de ser así, no puedan funcionar en aguas profundas.Oliver Evans (1755-1819) inventó en 1804 el Oruktor Amphibolos, una draga anfibia que fue el primer vehículo de carretera propulsado por vapor de Estados Unidos. [20]
Suelen utilizarse para recuperar materiales útiles del fondo marino. Muchos de ellos viajan por vías continuas . Una variante única [21] está destinada a caminar con piernas sobre el fondo marino. [22]
Las dragas de pesca se utilizan para recolectar diversas especies de almejas , vieiras , ostras o mejillones del fondo marino. Algunas dragas también están diseñadas para capturar cangrejos, erizos de mar, pepinos de mar y caracoles. Estas dragas tienen forma de pala hecha de malla de cadenas, y son remolcadas por un barco pesquero . Las dragas específicas para almejas pueden utilizar inyección hidráulica para apuntar más profundamente en la arena. [23] El dragado puede ser destructivo para el fondo marino y parte del dragado de vieiras ha sido reemplazado por la recolección mediante buceo . [24]
En junio de 2018, la draga más grande de Asia es la " MV Tian Kun Hao ", una draga de 140 metros de largo construida en China, con una capacidad de 6.000 metros cúbicos por hora. [25] Una draga aún más grande, retirada en 1980, fue la Ensayos del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU ., que tenía 525,17 pies (160,07 m) de largo. [26] El Mallard II , una draga bivalva que mantiene diques en la Bahía de San Francisco , ha operado continuamente desde su construcción en 1936. [27] [28] : 61
Las dragas suelen estar equipadas con software de monitoreo de dragado para ayudar al operador de la draga a posicionar la draga y monitorear el nivel actual de la draga. El software de monitoreo a menudo utiliza navegación satelital cinemática en tiempo real para registrar con precisión dónde ha estado operando la máquina y hasta qué profundidad ha dragado. [ cita necesaria ]
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En una "draga de tolva", los materiales dragados terminan en una gran bodega a bordo llamada "tolva". Generalmente se utiliza una draga de tolva de succión para el dragado de mantenimiento. Una draga de tolva generalmente tiene puertas en la parte inferior para vaciar los materiales dragados, pero algunas dragas vacían sus tolvas dividiendo las dos mitades de sus cascos en grandes bisagras hidráulicas. De cualquier manera, a medida que el buque draga, el exceso de agua de los materiales dragados se derrama a medida que los sólidos más pesados se depositan en el fondo de la tolva. Este exceso de agua se devuelve al mar para reducir el peso y aumentar la cantidad de material sólido (o lodo) que se puede transportar en una carga. Cuando la tolva se llena de purín , la draga deja de dragar y se dirige a un vertedero y vacía su tolva. [ cita necesaria ]
Algunas dragas de tolva están diseñadas para que también puedan vaciarse desde arriba usando bombas si no hay sitios de descarga disponibles o si el material de dragado está contaminado. En ocasiones, el lodo de los dragados y el agua se bombea directamente a tuberías que lo depositan en terrenos cercanos. Estas tuberías también se conocen comúnmente como mangueras de dragado. Hay algunos tipos diferentes de mangueras de dragado que se diferencian en términos de presión de trabajo, capacidad de flotación, blindadas o no, etc. Las mangueras de succión, las mangueras blindadas de descarga y las mangueras autoflotantes son algunos de los tipos populares diseñados para transportar y descargar materiales de dragado. . [29] Algunos incluso tenían las tuberías o mangueras personalizadas para satisfacer las necesidades de dragado, etc. Otras veces, se bombea a barcazas (también llamadas gabarras ), que lo depositan en otro lugar mientras la draga continúa su trabajo. [ cita necesaria ]
Varios buques, especialmente en el Reino Unido y el noroeste de Europa, extraen el agua de la tolva para secar la carga y permitir que se descargue en un muelle "seco". Esto se logra principalmente utilizando ruedas de cangilones autodescargables, raspadores de arrastre o excavadoras mediante sistemas transportadores. [ cita necesaria ]
Cuando se deben eliminar sedimentos contaminados (tóxicos), o no se dispone de sitios de eliminación de gran volumen en el interior, los lodos de dragado se reducen a sólidos secos mediante un proceso conocido como deshidratación. Las técnicas de deshidratación actuales emplean centrífugas, contenedores de geotubos , grandes filtros textiles o aparatos basados en floculantes /congelantes poliméricos. [ cita necesaria ]
En muchos proyectos, la deshidratación de lodos se realiza en grandes fosas de sedimentación tierra adentro, aunque esto se está volviendo cada vez menos común a medida que las técnicas de deshidratación mecánica continúan mejorando. [ cita necesaria ]
De manera similar, muchos grupos (más notables en el este de Asia) están realizando investigaciones para utilizar sedimentos deshidratados para la producción de hormigones y bloques de construcción, aunque el alto contenido orgánico (en muchos casos) de este material es un obstáculo para tales fines. [ cita necesaria ]
La gestión adecuada de los sedimentos contaminados es un tema de gran preocupación en la actualidad. Debido a una variedad de actividades de mantenimiento, miles de toneladas de sedimentos contaminados se dragan en todo el mundo desde puertos comerciales y otras áreas acuáticas con un alto nivel de industrialización. El material dragado se puede reutilizar después de una descontaminación adecuada. Se han propuesto y probado una variedad de procesos en diferentes escalas de aplicación ( tecnologías para la remediación ambiental ). Una vez descontaminado, el material podría ser adecuado para la industria de la construcción o podría usarse para alimentar las playas. [30]
El dragado puede crear perturbaciones en los ecosistemas acuáticos , a menudo con impactos adversos. [31] [32] Además, los desechos de dragado pueden contener sustancias químicas tóxicas que pueden tener un efecto adverso en el área de eliminación; Además, el proceso de dragado a menudo desaloja las sustancias químicas que residen en los sustratos bentónicos y las inyecta en la columna de agua . [ cita necesaria ]
La actividad de dragado puede generar los siguientes impactos principales al medio ambiente:
La naturaleza de las operaciones de dragado y los posibles impactos ambientales hacen que la industria esté estrechamente regulada y sea necesario realizar evaluaciones regionales integrales de impacto ambiental con monitoreo continuo. [36] La Ley de Agua Limpia de Estados Unidos exige que cualquier descarga de materiales dragados o de relleno en "aguas de Estados Unidos", incluidos los humedales, esté prohibida a menos que esté autorizada mediante un permiso emitido por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército . [41] Como resultado de los posibles impactos al medio ambiente, el dragado está restringido a áreas autorizadas únicamente y la actividad de los buques se monitorea de cerca mediante sistemas GPS automáticos. [36]
Según un informe de perspectivas de Rabobank de 2013, las empresas de dragado más grandes del mundo están ordenadas por tamaño, según las ventas de dragado en 2012 [2]
Empresas de dragado destacadas en América del Norte
Empresas de dragado notables en el sur de Asia
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