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El dragado es la excavación de material de un entorno acuático. Entre las posibles razones para el dragado se incluyen la mejora de las características del agua existentes ; la remodelación de las características del terreno y del agua para alterar el drenaje , la navegabilidad y el uso comercial; la construcción de presas , diques y otros controles para arroyos y costas; y la recuperación de depósitos minerales valiosos o vida marina que tengan valor comercial. En todas las situaciones, salvo en unas pocas, la excavación la lleva a cabo una planta flotante especializada , conocida como draga.
Por lo general, 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, llevarse a un lugar mediante barcazas o construirse 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 , destruir importantes ecosistemas del fondo marino y liberar toxinas de origen humano capturadas en los sedimentos. Estos impactos ambientales pueden dañar significativamente las poblaciones de fauna marina, contaminar fuentes de agua potable e interrumpir actividades económicas como la pesca.
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El dragado es una excavación que se lleva a cabo bajo el agua o parcialmente bajo el agua, en aguas poco profundas o en aguas oceánicas . Mantiene las vías fluviales y los puertos navegables y ayuda a la protección costera, la recuperación de tierras y la reurbanización costera, al recoger sedimentos del fondo y transportarlos a otro lugar. El dragado se puede realizar 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 de cuatro partes: aflojar el material, llevarlo a la superficie (extracción conjunta), transportarlo y eliminarlo. [1]
El extracto puede eliminarse localmente o transportarse en barcazas o en una 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 muros marinos, terrenos edificables [1] o formas terrestres completamente nuevas , como islas viables en atolones de coral . [3]
Los autores antiguos hablan de dragados en los puertos. En la época de las pirámides (4000 a. C.) se canalizaron los siete brazos del Nilo y se construyeron muelles; en el Mediterráneo oriental se construyeron numerosos puertos a partir del año 1000 a. C. y las capas de sedimentos alteradas dan testimonio de dragados. En Marsella , se registran fases de dragado a partir del siglo III a. C., la más extensa durante el siglo I d. C. Se han desenterrado los restos de tres barcos de dragado que 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 ingeniosos dispositivos ", una máquina de cuchara que no aparece en ninguna obra griega anterior. La cuchara que describieron se utilizaba para extraer objetos del agua y recuperar objetos del lecho de los arroyos. [5]
Durante el Renacimiento, Leonardo da Vinci dibujó un diseño para una draga de arrastre.
Durante la construcción del Canal de Suez se han utilizado máquinas de dragado desde finales del siglo XIX hasta la actualidad, en ampliaciones y mantenimiento. [6] La finalización del Canal de Panamá en 1914, el proyecto de ingeniería estadounidense más caro de la época, dependió en gran medida del dragado. [7]
Éstos funcionan succionando 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 remover el material.
Una draga con tolva de succión de arrastre (TSHD) arrastra su tubo de succión durante el trabajo. El tubo, que está equipado con un cabezal de dragado , carga los desechos de dragado en una o más tolvas en el buque. Cuando las tolvas están llenas, la TSHD navega hasta un área de eliminación y vierte el material a través de puertas en el casco o bombea el material fuera de las tolvas. Algunas dragas también se descargan automáticamente utilizando cangilones de arrastre y cintas transportadoras. [ cita requerida ]
En 2008, [actualizar]las dragas de tolva de succión en arrastre más grandes del mundo eran la Cristóbal Colón (botada el 4 de julio de 2008 [11] ) y su buque gemelo, el Leiv Eriksson (botado el 4 de septiembre de 2009 [12] ), de Jan De Nul. Las principales especificaciones de diseño para la Cristóbal Colón y la Leiv Eriksson son: tolva de 46 000 metros cúbicos y una profundidad de dragado de diseño de 155 m. [13] La siguiente en tamaño es la 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 cortadora (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 generalmente es succionado por una bomba centrífuga resistente al desgaste y descargado a través de una tubería o una barcaza. Las dragas de succión con cortadora 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. Pueden, si son lo suficientemente potentes, usarse en lugar de voladuras submarinas. [14]
A partir de 2024, la draga de corte y succión más potente del mundo es la Spartacus de DEME , que entró en servicio en 2021. [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 a la tubería de succión. Mud Cat inventó la draga de barrena en la década de 1970. [16]
Estos utilizan el efecto Venturi de una corriente de agua concentrada a alta velocidad para atraer el agua cercana, junto con el material del lecho, hacia una tubería.
Un elevador aéreo es un tipo de draga de succión pequeña. A veces se utiliza como otras dragas. En otras ocasiones, un buzo sostiene un elevador aéreo con la mano bajo el agua . [17] Funciona insuflando aire en la tubería, y ese aire, al ser más liviano que el agua, sube dentro de la tubería, arrastrando agua con él.
Algunas dragas de cangilones y dragas de cuchara son lo suficientemente potentes como para arrancar el coral y crear un canal de navegación 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 material del fondo marino con un cucharón de concha , que cuelga de una grúa de a bordo o una barcaza grúa , o es transportado por un brazo hidráulico, o está montado como en una dragalina . Esta técnica se utiliza a menudo en la excavación de lodo de bahía . La mayoría de estas dragas son barcazas grúa con pilones , pilotes de acero que se pueden bajar y subir para posicionar la draga. [18]
Una draga retroexcavadora/cuchara tiene una retroexcavadora como en algunas excavadoras . Se puede hacer una draga retroexcavadora rudimentaria pero utilizable montando una excavadora retroexcavadora de tipo terrestre en un pontón . Las seis dragas retroexcavadoras más grandes del mundo actualmente son la Vitruvius, la Mimar Sinan, la Postnik Yakovlev (Jan De Nul), la Samson (DEME), la Simson y la Goliath (Van Oord). [ cita requerida ] Presentaban excavadoras montadas en barcazas . Las dragas retroexcavadoras pequeñas pueden montarse sobre orugas y trabajar desde la orilla de las zanjas. Una draga retroexcavadora está equipada con una carcasa semiabierta. La carcasa se llena moviéndose hacia la máquina. Por lo general, el material dragado se carga en barcazas. Esta máquina se utiliza principalmente en puertos y otras aguas poco profundas. [18]
Accesorios para dragas excavadoras
El accesorio de draga para excavadora utiliza las características de las dragas de succión y corte, que consisten en cabezales de corte y una bomba de succión para transferir material. Estos accesorios hidráulicos se montan en el brazo de la pluma 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 arrastra sobre el fondo del mar detrás de cualquier barco o embarcación adecuada. Tiene un efecto similar al de una excavadora en tierra. La draga de vapor operada por cadena Bertha , construida en 1844 según un diseño de Brunel y que en 2009 [actualizar]era el buque de vapor operativo más antiguo de Gran Bretaña, era de este tipo. [19]
Este es un tipo antiguo de draga que se utilizaba antiguamente en aguas poco profundas en los Países Bajos. Era un barco de fondo plano con púas que sobresalían de su parte inferior. A medida que la corriente de la marea arrastraba el barco, las púas rascaban el material del fondo marino y la corriente de la marea arrastraba el material, con suerte hacia aguas más profundas. Krabbelaar es la palabra holandesa para "rascador".
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 llevar el sedimento en suspensión, que luego se convierte en una corriente de turbidez , que fluye pendiente abajo, es movida por una segunda ráfaga de agua de la draga de inyección de agua o es arrastrada por corrientes naturales. La inyección de agua da como resultado una gran cantidad de sedimento en el agua, lo que dificulta la medición con la mayoría de los equipos hidrográficos (por ejemplo: ecosondas de haz único).
Estas dragas utilizan una cámara con entradas, de la que se bombea el agua con las entradas cerradas. Normalmente se encuentran suspendidas de una grúa en tierra o de un pequeño pontón o barcaza. Su eficacia depende de la presión de profundidad. [ cita requerida ]
Un barco de arrastre está diseñado para retirar escombros de gran tamaño, como árboles muertos y partes de árboles, de las vías fluviales de América del Norte. [ cita requerida ]
Algunas de estas dragas son cualquiera de los tipos de dragas mencionados anteriormente, que pueden operar de manera normal o mediante patas extensibles, también conocidas como spuds, de manera que se colocan sobre el fondo marino con el casco fuera del agua. Algunas formas pueden ir a tierra.
Algunas de estas son retroexcavadoras de tipo terrestre cuyas ruedas están sobre patas largas articuladas para poder avanzar en aguas poco profundas y mantener la cabina fuera del agua. Algunas de estas pueden no tener un casco flotante y, si lo tienen, no pueden trabajar 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 se desplazan sobre vías continuas . Una variante única [21] está destinada a caminar sobre patas sobre el fondo marino. [22]
Las dragas de pesca se utilizan para recoger varias 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 la forma de una pala hecha de malla de cadena y son remolcadas por un barco pesquero . Las dragas específicas para almejas pueden utilizar inyección hidráulica para apuntar a más profundidad en la arena. [23] El dragado puede ser destructivo para el fondo marino y algunos dragados de vieiras han sido reemplazados por la recolección mediante buceo . [24]
En junio de 2018, la draga más grande de Asia era la MV Tian Kun Hao , una draga de 140 metros (460 pies) de largo construida en China, con una capacidad de 6000 metros cúbicos por hora (59 000 pies cúbicos/kW). [25] Una draga aún más grande, retirada en 1980, fue la US Army Corps of Engineers Essayons , que tenía 525,17 pies (160,07 m) de largo. [26] La Mallard II , una draga de concha que mantiene los diques en la bahía de San Francisco , ha funcionado de forma continua desde que se construyó en 1936. [27] [28] : 61
Las dragas suelen estar equipadas con un software de control de dragado para ayudar al operador a posicionarlas y controlar el nivel actual de dragado. El software de control suele utilizar navegación satelital cinemática en tiempo real para registrar con precisión dónde ha estado operando la máquina y a qué profundidad ha dragado. [ cita requerida ]
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En una "draga de tolva", los materiales dragados terminan en una gran bodega a bordo llamada "tolva". Una draga de tolva de succión se utiliza generalmente para el dragado de mantenimiento. Una draga de tolva suele tener puertas en su 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 en los materiales dragados se vierte 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 lodo , la draga deja de dragar y se dirige a un vertedero y vacía su tolva. [ cita requerida ]
Algunas dragas de tolva están diseñadas para que también se puedan vaciar desde arriba utilizando bombas si no hay sitios de descarga disponibles o si el material de dragado está contaminado. A veces, el lodo de dragado y el agua se bombea directamente a tuberías que lo depositan en la tierra cercana. Estas tuberías también se conocen comúnmente como mangueras de dragado. Hay algunos tipos diferentes de mangueras de dragado que difieren 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] Algunas incluso tenían las tuberías o mangueras personalizadas para necesidades de dragado exactas, etc. Otras veces, se bombea a barcazas (también llamadas gabarras ), que lo depositan en otro lugar mientras la draga continúa su trabajo. [ cita requerida ]
Varios buques, en particular en el Reino Unido y el noroeste de Europa, desagotan la tolva para secar la carga y poder descargarla en un muelle "seca". Esto se logra principalmente mediante el uso de ruedas de cangilones autodescargables, rascadores de arrastre o excavadoras a través de sistemas de cintas transportadoras. [ cita requerida ]
Cuando se deben eliminar sedimentos contaminados (tóxicos) o no se dispone de vertederos terrestres de gran volumen, los lodos de dragado se reducen a sólidos secos mediante un proceso conocido como deshidratación. Las técnicas de deshidratación actuales emplean centrífugas, contenedores geotubulares , filtros textiles de gran tamaño o aparatos basados en floculantes /congelantes poliméricos. [ cita requerida ]
En muchos proyectos, la deshidratación de lodos se realiza en grandes pozos de sedimentación interiores, aunque esto se está volviendo cada vez menos común a medida que las técnicas de deshidratación mecánica continúan mejorando. [ cita requerida ]
De manera similar, muchos grupos (especialmente en el este de Asia) están realizando investigaciones para utilizar sedimentos deshidratados para la producción de hormigón y bloques de construcción, aunque el alto contenido orgánico (en muchos casos) de este material es un obstáculo para tales fines. [ cita requerida ]
La gestión adecuada de los sedimentos contaminados es un problema de gran importancia 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 diversos 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 la regeneración de playas. [30]
El dragado puede crear perturbaciones en los ecosistemas acuáticos , a menudo con efectos adversos. [31] [32] Además, los desechos del dragado pueden contener sustancias químicas tóxicas que pueden tener un efecto adverso en el área de disposición; 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 requerida ]
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 se requieran evaluaciones integrales de impacto ambiental regional con monitoreo continuo. [36] La Ley de Agua Limpia de los Estados Unidos requiere que cualquier descarga de materiales dragados o de relleno en "aguas de los Estados Unidos", incluidos los humedales, esté prohibida a menos que esté autorizada por un permiso emitido por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército . [41] Como resultado de los posibles impactos al medio ambiente, el dragado está restringido solo a áreas autorizadas y la actividad de los buques se monitorea de cerca mediante sistemas automáticos de GPS. [36]
Según un informe de perspectivas de Rabobank para 2013, las empresas de dragado más grandes del mundo están, en orden de tamaño, en función de las ventas de dragado en 2012 [2]
Empresas de dragado destacadas en América del Norte
Empresas de dragado destacadas en el sur de Asia
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