Dragas Hidráulicas

Como ya hemos dicho antes, las dragas hidráulicas son unidades que realizan un trabajo completo de dragado (entendiendo por tal la extracción, el transporte y la disposición final de los suelos a remover); es decir, son capaces de extraer los sedimentos, depositarlos dentro de la propia draga o en otro sitio, y transportarlos mecánica o hidráulicamente.

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Esta característica hace que este tipo de draga opere de manera más eficiente y económica. Los equipos hidráulicos de uso más común son las dragas de succión por arrastre (también conocidas como dragas de tolva o “hopper”) y las de cortador, aunque existen otras de interés para aplicaciones particulares, como las dustpan y las de rueda. A continuación se describen las dragas mencionadas, poniendo énfasis en las que tienen mayor posibilidad de aplicación para el proyecto

Draga de succión por arrastre: estos equipos extraen el material diluido por bombeo,

con una concentración entre el 10 y el 20%. Este tipo de draga se caracteriza por tener uno o (uno en cada banda) tubos de succión en cuyo extremo inferior se coloca un cabezal.

Las bombas aspiran el material a través de los tubos de succión mientras los cabezales se desplazan por el lecho acompañando la navegación de la draga. En la draga, los sedimentos se depositan en una bodega denominada cántara o tolva. Una vez en la cántara los sedimentos decantan hacia el fondo de la misma quedando agua sobrenadante por encima de ellos (en el caso de suelos finos la decantación de las partículas en la cántara puede ser muy lenta). Una vez que se llena la cántara, el líquido sobrenadante comienza a salir por aberturas superiores (rebalse).

El dragado continúa hasta que la concentración de la mezcla succionada es del orden de la que rebalsa por la cántara. La duración de la operación de llenado de la cántara depende, en consecuencia, del tipo de suelo dragado, pudiendo ser óptimo no utilizar el rebalse en el caso de suelos muy finos. La Figura 4.12 muestra un esquema de una draga de esta clase.

TÉCNICAS DE DRAGADO Página 65 rellenos costeros, pero su alcance es muy limitado). También existen dragas con casco partido, en las que el casco del buque se abre a la mitad (en dos partes) para la descarga del material.

La eficiencia de estas dragas depende del tipo de material de fondo, de la potencia de las bombas, de las condiciones hidrometeorológicas, de la velocidad de operación, del diseño de los cabezales y de la distancia entre la zona de trabajo y la zona de vaciado. Actualmente existen variedades de cabezales que se adaptan a distintos tipos de fondo y exigencias ambientales. Para cada tipo de fondo se puede optar por un cabezal específico.

El dragado de suelos de arenas compactas y gruesas o gravas se puede efectuar mediante un cabezal denominado California. Este cabezal contiene una rejilla o reja que regula la entrada de objetos (ver Figura 4.15).

De esta manera, se controla el ingreso de objetos de gran tamaño que pueden dañar la bomba de succión. El diámetro de la tubería de succión puede variar entre 450 y 1200mm.

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El dragado de arenas se puede efectuar mediante un cabezal denominado Venturi. Este diseño fue promovido alrededor de 1970, y está conformado por dos partes principales:

 En el eje central, una sección con capacidad de regular la apertura de la boca de succión.

 Jets de agua de alta presión para remover las arenas de mayor densidad, fig 4.16

Figura 4.16. Cabezal Venturi

Si se quiere dragar arcillas medianas, firmes y compactas, es necesaria la utilización de un cabezal de tipo activo. Estos cabezales pueden estar integrados por una serie de cuchillos dispuestos en forma circular que rotan (ver Figura 4.17). Este sistema de rotación en una draga que se encuentra en movimiento mientras draga genera piezas pequeñas de material.

Otro diseño de cabezal de tipo activo contiene una cuchilla dispuesta perpendicularmente al suelo. Este sistema corta el suelo a la profundidad de dragado que sea necesaria

TÉCNICAS DE DRAGADO Página 67 El aumento de la turbidez de las aguas es mayor en estos equipos que en las dragas mecánicas, pero se puede disminuir si la velocidad de dragado es menor. Por esta razón es recomendable que este tipo de draga se utilice con sedimentos no contaminados. De lo contrario deberían tomarse precauciones como, por ejemplo, no usar el sistema de rebalse, realizar el dragado a una mínima velocidad para evitar turbidez y posible contaminación de las aguas, utilizar medidas de contención de la dispersión (por ejemplo, barreras o cortinas) o utilizar cabezales especiales.

A lo largo de los años se han diseñado diversas adecuaciones con fines ambientales para este tipo de dragas, algunas de ellas son las siguientes:

 Una cántara de gran capacidad con características especiales que ayuden a incrementar los índices de sedimentación del material dragado.

 Control en los rebalses, para reducir el derrame de sedimentos suspendidos.

 Control de acumulación de agua en los caños de succión, separando el agua limpia del agua que contiene sedimentos.

 Desgasificación de la mezcla de agua y sedimentos (estos sistemas se utilizan para evitar que los sedimentos suspendidos suban a la superficie por medio de las burbujas de gas).

 Sistema de recirculación cerrado entre el agua sobrenadante en la cántara y el cabezal.

La capacidad de la cántara varía ampliamente según el tipo de draga; la gran mayoría de la flota mundial tiene cántaras de hasta 10.000 m³ pero existen dragas con cántaras de hasta 35.000 m³. Las dragas grandes alcanzan profundidades de hasta 50 m (aunque existen algunas adaptadas para trabajar a más profundidad). La capacidad de producción de estas dragas, que trabajan en forma continuada durante largos períodos, es muy variable en función del tipo de suelo, el tamaño de la cántara y la distancia entre la zona de dragado y la de vaciado.

Draga de succión con cortador: estos equipos extraen una mezcla de sedimentos y

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Conceptualmente similar a la anterior, la draga posee, además del tubo de succión (único en este caso), un cortador rotativo que disgrega el material consolidado. Existe una amplia variedad de cortadores que pueden ser clasificados como de cuchillas o de dientes (ver Figura 4.18 y Figura 4.19).

Figura 4.18.Distintos tipos de filos de cortadores a cuchillas.

Figura 4.19. Diseños de puntas de cortadores de dientes.

En las figuras anteriores se muestran esquemas de los distintos tipos de elementos con los que se conforma un cortador. Dependiendo de las características del suelo, se disgregará el material con cuchillas o con dientes.

Una vez disgregado el material, el mismo es absorbido por la bomba a través del tubo de succión y descargado directamente a la zona de vaciado a través de tubos de descarga. Este sistema permite disponer el material en forma prácticamente continua a grandes distancias del lugar de trabajo, pero los tubos, que usualmente se mantienen en-

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Figura 4.20. Draga de Cortador

Estos equipos fueron concebidos para tener la capacidad de reducir el tamaño de suelos compactos y consolidados. Las dragas con cortador, por sus características de remoción del material, originan valores altos de turbidez en las zonas de dragado y de refulado. Para limitar el impacto ambiental que se genera en la zona de dragado se pueden utilizar pantallas en los cortadores.

Por ejemplo, los cortadores pueden tener una protección de sección cónica que encierra la zona de resuspensión. De esta manera se succiona la mayor parte del material,

minimizando los valores de turbidez generados. La Figura 4.21 esquematiza un cortador con pantalla.

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• Dragas con cortador de disco. Estas dragas están equipadas con un cortador en forma de disco (Figura 4.22). La boca de succión está situada dentro del cortador para evitar derrames. Este sistema previene el alto enturbiamiento de las aguas. También se logra alta precisión en el posicionamiento del disco alcanzando la profundidad adecuada para dragar y disminuyendo la turbidez. (International Association of Dredging Companies, 1998).

Figura 4.22. Draga de succión con cortador de disco

• Draga con cortador de cuchara (Scoop Dredge). Esta draga tiene una cuchara que actúa como cortador del material y es utilizada comúnmente para materiales de fondo contaminados y consolidados. Esta draga no contiene cortadores que rotan y, por lo tanto, la turbidez y los volúmenes de agua son controlados.

Durante la operación pueden generarse burbujas de gases (cavitation); por lo tanto se les adiciona un diseño especial de desgasificación.

Las dragas con cortador pueden dragar profundidades de hasta 30 m. La capacidad de producción de estas dragas varía de acuerdo con la potencia instalada (que normalmente es función del tamaño el equipo), el tipo de suelo extraído y la distancia de bombeo involucrada en un amplísimo rango.

Draga a succión con rueda de baldes: son equipos similares a la draga de succión con

cortador; la diferencia se encuentra en que el sistema cortador es una rueda de baldes con un filo cortante. Existen diferentes diseños de ruedas, como por ejemplo dos ruedas paralelas, capaces de desintegrar suelos más difíciles de extraer (de mayor grado de consolidación). Este tipo de draga con rueda, absorbe los materiales que disgrega mediante succión y los bombea a través de ductos al sitio de disposición tal como una draga de cortador. Estos sistemas pueden completarse con cortadores, en la Figura 4.23 se puede observar un esquema de la draga de rueda y con cortador.

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Figura 4.23. Draga con Rueda y con Cortador

Estos equipos son utilizados en suelos muy consolidados. Por su estructura y forma de disgregar el material provocan gran cantidad de turbidez en el agua. Pueden dragar a profundidades de 25-30 m según el largo del brazo. La tubería de succión tiene diámetros variables de 300-500 mm. De acuerdo con dicho diámetro, la potencia de la bomba y la capacidad de los baldes, estará determinada la producción general de la draga.

Según datos de 1994, las dragas hidráulicas representan el 60% de la flota mundial, y las mecánicas el 40% restante.

Las dragas cortadoras o “cutter” son las más abundantes, con casi un 37% de la flota, seguidas de las de cuchara con un 24.5%. Prácticamente la mitad de la flota se concentra en tan sólo cinco países: Estados Unidos, Países Bajos, Bélgica, Reino Unido y Japón (Llorca, J., 1997).

Los volúmenes medios de dragado anuales en España estaban en 1994 alrededor de los 15 millones de m³. Esta cantidad representaba menos del 1% del volumen total mundial.

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