Dragado: Tipos, Métodos y Equipos para Mantenimiento de Vías Navegables

Dragado: Definición y Objetivos

El dragado es una operación de limpieza de sedimentos en cursos de agua, lagos, bahías y accesos a puertos. Su objetivo principal es aumentar la profundidad de un canal navegable o de un río para incrementar la capacidad de transporte de agua. Además, se busca aumentar el calado de estas zonas para facilitar el tráfico marítimo y evitar el riesgo de encallamiento.

Ambiente Acuático

El dragado se puede efectuar en el mar, estuarios, ríos, lagos y embalses.

Sedimentos a Extraer

Los sedimentos a extraer se encuentran bajo agua a profundidades variables, desde pocos metros hasta más de 100 metros.

Elevación del Material desde el Fondo hasta la Superficie

La elevación se puede realizar por medios mecánicos o hidráulicos.

Transporte del Material de Dragado

• Por tubería flotante.
• Por tubería terrestre.
• Mediante la cántara de una draga.
• Barcaza.

Descarga del Material

La descarga puede efectuarse:

• Por fondo (gravedad).
• Con almejas o cucharas.
• A través de tuberías.
• Mediante bombas.

Lugar de Descarga

• En tierra.
• En aguas más profundas.

Terrenos de Dragado

• Terrenos sueltos.
• Arcillas.
• Rocas blandas.
• Rocas duras.

Profundidades de los Terrenos a Dragar

• Emergidos permanentemente o durante la bajamar.
• A profundidades pequeñas (hasta 5 m).
• A profundidades medias (entre 5 y 25 m).
• A profundidades grandes (mayores de 25 m).

Condiciones a Considerar al Momento del Vertido

• Según plazo y volumen.
• Según distancia de vertido.
• Según procedimiento de vertido:
  • Mediante gánguiles.
  • Directo desde la cántara de la propia draga.
  • Por cañón.
  • Por tubería.

Tráfico Marítimo

Es necesario tener en cuenta el tráfico marítimo al momento de realizar las operaciones de dragado. Se debe planificar con suficiente antelación el balizamiento de la zona.

Objetivos de las Obras de Dragado

• Dragado de canales de acceso y vías navegables.
• Construcción de puertos.
• Proyecto de relleno de áreas.

Tipos de Suelos desde el Punto de Vista de su Dragabilidad

• Rocas.
• Suelos granulares.
• Plásticos.
• Material orgánico.

Rocas

Cuando la roca tiene una dureza superior a la que puede romperse con equipos de dragado, se utilizan explosivos para fragmentar el material.

Suelos Granulares

Cantos Rodados: son difíciles de dragar y son reconocidos como un riesgo para las operaciones de dragado. Limos

• Gravas.
• Arenas: pueden ser arenas sueltas, arenas compactadas o arenas cementadas.

Arenas gruesas: 2 - 0,6 mm. Arenas medianas: 0,6 – 0,2 mm. Arenas finas: 0,2 – 0,06 mm.

Suelos Plásticos

Los suelos plásticos están constituidos por arcillas. Pueden ser de muy blandos a muy duros.

Suelos Orgánicos

Generalmente con color marrón o negro, con olor a materia orgánica y presencia de materiales leñosos o fibrosos. Pueden ser firmes o esponjosos. No son aptos para rellenos.

Condiciones que Afectan al Dragado

Viento, mareas, corrientes, oleaje y tráfico marítimo.

Selección del Equipo de Dragado

Cantidad, tipo de material a dragar, sitio de descarga, disponibilidad de equipo de dragado y costos de movilización.

Selección del Tipo de Draga

Las características del suelo a dragar, la profundidad de dragado y las condiciones ambientales.

Clasificación de Dragas

Dragas Mecánicas

Utilizan el mecanismo de corte para penetrar el suelo.

Tipos de Dragas Mecánicas

Draga Tipo Rosario de Cangilones

Funcionamiento: Consiste en una cadena sinfín de baldes o cangilones que se desplazan sobre una escala inclinada, de gran rigidez, instalada sobre un pontón. Los cangilones se encuentran vinculados por pernos y eslabones, y en conjunto se desplazan sobre la escala a través de elementos denominados rolos, fijos en ella.

Puede dragar: Fangos, arenas, gravas, bolos, piedra quebrantada, arcillas blandas y duras, y materiales rocosos blandos.

Profundidad que se puede dragar: Hasta un máximo de 30 m, dependiendo del tamaño de la draga. La profundidad no influye en la producción. Para posicionar la draga y poder operar, la misma tiene 6 anclas. Estas anclas están fondeadas a una distancia media de 100 m. La producción depende de la velocidad del rosario y la capacidad de los cangilones, pero no de la profundidad. En general, la producción es razonablemente buena.

Ventajas: Dragado continuo. Al ser un dragado continuo, se puede obtener un nivel bastante uniforme del fondo. La dilución del material no es muy significativa y, por lo tanto, se pueden alcanzar cargas altas en las barcazas sin mucho vuelco (overspilling). Cuando se dragan limos muy blandos (barros), el vuelco puede ser significativo.

Desventajas: El campo de anclas puede perturbar la navegación. La dependencia de la carga en barcazas reduce las posibilidades de realizar rellenos. Baja eficiencia en los casos que se requiere dragar espesores pequeños de material. Niveles de ruido que son superiores a los de otras dragas. La draga no es apta para trabajar en aguas con muy poca profundidad. Altos costos operativos.

Draga de Tipo Dipper o Pala de Retroexcavación

Este equipo ha evolucionado a partir de la retroexcavadora terrestre. La draga está montada sobre un pedestal en un pontón con pilones. El tamaño de la cuchara a utilizar depende del material y la profundidad máxima de dragado. Para dragar materiales duros a gran profundidad, se utilizan cucharas de menor tamaño. La profundidad de dragado está entre 4 y 24 m.

Durante el trabajo con las dragas retroexcavadoras, se fijan dos pilotes a la parte delantera del pontón, cerca del equipo de retroexcavación, y un pilote móvil en la popa, es decir, en el extremo opuesto del pontón. Materiales que draga: Rocas, cantos rodados, gravas, arenas medianas y gruesas, limos y arenas finas, arcillas, suelos orgánicos, basura portuaria y materiales de demolición.

Ciclo principal: Giro al punto de dragado. Bajar balde: depende de la profundidad de agua y la velocidad del sistema hidráulico. Llenar el balde: depende de la resistencia a la penetración del material. Elevar el balde. Giro al punto de descarga.

Ventajas: La posibilidad de trabajar en espacios confinados. El control preciso de posición y profundidad. La ausencia de anclas y cables, con lo que se evita obstruir la navegación. Un ciclo de dragado más rápido que el ciclo de la draga de cuchara. La operación requiere una sola persona en la cabina, teniendo una tripulación total de 2 o 3 para colaborar en el movimiento del pontón y su mantenimiento. Costos menores.

Desventajas: Bajo nivel de producción. La finalización del nivel de dragado depende de la habilidad del operador. La máquina requiere mucho mantenimiento y reparaciones, lo que incrementa los tiempos muertos.

Equipamiento auxiliar: Esta es una draga que requiere muy poco equipamiento auxiliar. De ser necesario, barcazas. Puede utilizar cucharas de diferente tipo y tamaño. Las cucharas más pequeñas se utilizan para la excavación de roca.

Barcazas: Las barcazas que se utilizan para el transporte del material pueden ser de tipo casco abierto, denominados tipo “Split”. El casco del barco se compone de dos mitades, y la descarga se realiza mediante la apertura de las dos mitades por medio de dos o más cilindros hidráulicos, y depositar el suelo en el fondo marino.

Dragas de Cuchara

Esta draga consiste en un pontón sobre el que se encuentra una grúa que sostiene una cuchara. El material que se eleva con la cuchara se descarga en una barcaza situada al lado del pontón. El pontón puede tener acomodación para la tripulación. La grúa se coloca en un extremo del pontón, habitualmente rectangular, pero que puede tener forma redondeada en el extremo donde se encuentra la grúa. El pontón puede mantenerse en posición por ancla y guinches o puede combinar un sistema de pilones de fijación durante el dragado y un sistema de guinches para la reubicación del pontón. Este tipo de draga se califica en función de la capacidad volumétrica de la cuchara. • Cucharas bivalvas: para materiales finos al evitar la pérdida del material en el proceso de izado. • Cucharas herméticas: son cucharas bivalvas especiales que impiden que se pierda material extraído, evitando completamente su dispersión en el agua. • Cucharas de pinzas: se utilizan en la extracción de materiales de mayor volumen, como roca.

Factores Límites: Mínima profundidad: 1 m. Máxima profundidad: 50 m. Máxima altura de ola: 2 m. Máxima corriente de través: 1,5 Ns.

Materiales que draga: Rocas, cantos rodados grandes y medianos, gravas, arenas medianas y gruesas, arenas finas bien graduadas, bordes afilados (parcialmente apta), limos, arcillas y suelos orgánicos.

Ventajas: No se ve afectada por cantos rodados, basura, etc. La draga es adecuada para el dragado de áreas confinadas. Es posible dragar hasta profundidades que son difíciles de alcanzar con otras dragas. El pontón suele tener poco calado, por lo tanto, se puede operar en aguas de muy poca profundidad.

Desventajas: Tiene un nivel de producción bajo. Tiene dificultades en dejar un fondo nivelado y preciso. La penetración en suelos duros se logra solamente por el peso de la cuchara, a menos que se haga un pretratamiento.

Dragas Hidráulicas

Este tipo de dragas utiliza bombas centrífugas para la succión de agua que transporta el material dragado. Combinan la operación de extraer el material con el de su transporte hasta el lugar de depósito, mezclándolo en el agua y bombeándolo como si fuera un fluido. Resultan más versátiles, económicas y eficientes que las mecánicas, ya que realizan las dos operaciones por medio de una unidad integral.

Tipos de Dragas Hidráulicas

Draga Dustpan

La draga Dustpan es una draga que se utiliza en el Paraná. La operación de dragado se realiza desde un pontón mediante un cabezal que se baja desde la proa, el cual se asemeja al cabezal de una aspiradora. La draga llega al lugar de dragado asistida por un remolcador. Se posicionan y se mueven mediante guinches. Una vez fondeadas las anclas, la draga se deja caer hasta el lugar donde comienza a realizar las operaciones de dragado. La draga realiza la operación cobrando de las anclas en dirección contraria a la corriente. Una vez completada la línea, se deja caer y comienza a dragar la línea paralela, y repite este procedimiento hasta completar el ancho previsto. Factores Límites: Mínima profundidad de agua: 1,5 m. Máxima profundidad de agua: 20 m. Máxima corriente de través: 0,5 nudos. Máximo ancho de corte: 10 m. Máxima distancia de refulado: 500 m. Materiales aptos: Limos: Muy apta.

Equipamiento Auxiliar: Ocasionalmente puede utilizar barcazas. Puede requerir tubería flotante y tubería de descarga. Diverso tipo de anclas de acuerdo con el tipo de suelo. Remolcador para desplazamientos a otro sitio. Embarcación para efectuar relevamientos.

Ventajas: Es muy apta para ríos grandes. El posicionamiento con guinches le da mucha flexibilidad. Es muy apropiada para remover espesores pequeños en áreas grandes.

Desventajas: No posee elementos mecánicos que ayuden a disgregar el material. No tiene un buen posicionamiento horizontal. Solo draga materiales de reciente depósito.

Draga por Inyección de Agua

El dragado por inyección de agua es una técnica que consiste en mezclar agua con sedimentos para crear una corriente de densidad. La draga utiliza chorros de agua a presión para fluidificar el material del fondo a remover, creando una corriente de turbidez. Esta corriente de turbidez se desplaza por medio de las corrientes existentes en el lugar. Se utiliza fundamentalmente para dragado de mantenimiento en puertos con equipos de pequeñas dimensiones. Para realizar el dragado, la draga cuenta con un cabezal provisto de boquillas que largan chorros de agua que baja hasta el fondo mediante dos pistones hidráulicos o cabrestante por popa. La velocidad de desplazamiento es baja, de 1 a 2 nudos. Algunas dragas por inyección de agua requieren un remolcador para efectuar su desplazamiento. Materiales que Draga: Suelos cohesivos blandos y muy blandos. Suelos granulares finos sueltos y muy sueltos.

Ventajas: El dragado por inyección de agua es capaz de tener producciones relativamente altas y a bajos costos. Las dragas por inyección de agua pueden ser operadas con una tripulación mínima y sin necesidad de equipos auxiliares. Debido a que el dragado por inyección de agua no requiere equipos auxiliares, puede comenzar a trabajar tan pronto como arriba al sitio del proyecto. No hay necesidad de interrumpir la operación de dragado para transportar el material al sitio de descarga. El sedimento removido no es sacado del ecosistema. Dado que el dragado por inyección de agua no requiere equipamiento auxiliar, o sea, tuberías, anclas o barcazas, puede tener una alta movilidad y puede operar y dejar el canal de navegación relativamente libre para el tráfico pasante.

Desventajas: La aplicabilidad de este método de dragado es más restringida que otros métodos por las condiciones específicas del lugar. El dragado por inyección de agua no puede utilizarse en los casos donde los impactos ambientales causados por las corrientes de densidad sean inaceptables (por ejemplo, re suspensión de contaminantes, impacto de sólidos en suspensión inaceptable, re deposición en lugares no adecuados).

Draga Tipo Succión por Arrastre

En el mundo del dragado, pocos buques son tan cruciales como las dragas de tolva de succión de arrastre (TSHD). A diferencia de las dragas estacionarias, que operan desde una posición fija, las TSHD son móviles y pueden dragar en movimiento. El funcionamiento de una draga de tolva de succión de arrastre puede dividirse en cuatro pasos clave:

1. Succión: La draga utiliza potentes bombas para crear succión en el fondo de la masa de agua, arrastrando sedimentos y agua a la tolva.
2. Transporte: A medida que la tolva se llena, el buque se desplaza a una zona de eliminación designada. Los TSHD suelen estar equipados con sistemas de posicionamiento dinámico para mantener una posición precisa durante las operaciones de dragado.
3. Descarga: Una vez en el lugar de vertido, el contenido de la tolva se expulsa a través de puertas de fondo o bombas, bombeando el material hasta la orilla o expulsándolo mediante una instalación de arco iris.
4. Repetición: El proceso de dragado se repite según sea necesario para alcanzar la profundidad deseada o para mantener los canales de navegación.

Esta draga es muy útil en terrenos blandos, no demasiados compactos ni cohesivos (fangos, arcillas blandas, arenas y algunas gravas). La profundidad de trabajo de esta draga se encuentra habitualmente entre los 4 y 50 m. Puede trabajar hasta con una altura de ola de 5 metros.

Ventajas: No necesita estar anclada para dragar, lo hace mientras navega, permitiendo la navegación de otros buques, con lo cual no se obstruye el tráfico. Su sistema de propulsión le permite la operación en condiciones de aguas abiertas, con fuertes corrientes y oleaje. Sus capacidades de cántara pueden alcanzar fácilmente los 6000 m³.