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Vicent Esteban Chapapría

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EDITORIALPOLITÉCNICAUNIVERSIDAD DE VALENCIA

Vicent Esteban Chapapría

OBRAS MARITIMAS

Departamento de lngeniería e lnfraestructura de ros Transportes

Escuela Técnica Superior de lngenieros de Caminos,Canales y Puertos

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIAEDITORIAL UPV Rel:2004.4327

Íwotcn

capÍrulo l. t¡,tcn¡,unni¿ u¡nÍnutTNTRoDUCcTóNLA ocnANocnrrÍt. ocEANocrurÍt rÍsrcaLA rNGENrpnfu runÍrru¡ ..........

CAPÍTUL O 2. t¡,tcnNtsnÍt qzRTUARTA: EL puERro

EL PUERTo. onrrNrcróNCLASIFICAcTÓN DE PUERToSESTRUCTURA GENERAL PORTUARTASERVICIOS PORTUARIOSEL coMERcro u¡,RÍruoDocuMENr¿.cróN coMERCIAL6.1. PRECIO Y FORMA DE PAGO6.2. I-AS CONDICIONES DE ENTREGA oo t¿ unnce¡,tci¡6.3. EL CONTMTO DE TRANSPORTE6.4. EL sEGLrRo u¿.niuuoLOS USUARIOS DEL PUERTOLAS OPERACIONES PORTUARIASVARIABLES QUE DETERMINAN QUE UN BUQUEPUEDE USAR UN PUERTO

CAPÍTULO 3. zBMS PzRTUARIAS

cLAsrFrcAcróN DE oBRAs uanÍrrnn¡,sCONCEPTOS DEL BUQUECLASIFICAcIÓN DE LA PLANTA DE LoS PUERToS ENruNcróN DE sus oBRAs DE ABRrcoLA BOCANA

CAPÍTULO 4, oBRAs u¿,nÍnues DEABRIGI

uBr¡xrcróxTIPOS DE DIQUES.solrcrrAcroNEs Que ,lcruAN soBRE Los DTQUES.MATERTALES rARA LA coNsrnuccrón DE DIeuEsnrsBño DE oBRAs DE ABRrco

1.1

3.4.5.6.

ll13

l51.,3.

4t

4349

5055

57

s259&6567

r9

23

252526272829303031

31

33

37

37

7.8.9.

l.t3.

4.

1.',

3.4.5.

OBMS MAR|TIMAS

69

7t7t7474747578

8082

8588

909395

9797

98100

6.7.8.

9.10.

CAPÍTULO S. npuns EN TALUD o RoMpEot^ls

r. DEFrNrcró¡r. rNrnonuccróN.2. LA TNFLUENCTA DEL cLrMA u¡nÍrrtro nB orspño¡. srccróN DE uN DreuE EN TALUD

s.t. nr¡túcrno y L4s cApAS 1NT8RM8D1A,s..............3.1.1. Permeabilidad y estabilidad del núcleo3.1.2. Transmisión de energía, materiales y construcción......................

3.2. MANTO PRINCIPAL3.2.1. Diseño del manto principal con escollera y unidades de

hormigón.....3.2.2. Piezas especiales

4. CALCULO DE LOS ELEMENTOS DEL MANTO PRINCIPALDl UN DrQUE EN TALUD. FÓRMULA DE rRrBARREN....................

5. METODOS CONSTRUCTIVOS DEL DIQUE EN TALUD5.1. ESPECIFICACIONES DEL DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS ....,,....TIPOLOGÍA DE GÁNGUILESCOMPARACIÓN ENTRE MÉTODOS CONSTRUCTIVOS..................RELACIÓN ENTRE CANTERA, ACOPIO, PREVISIÓNMETEREOLÓGICA Y EJECUCIÓN NBI, AVANCE...DURABILIDAD DE MATERIALES...............CIMENTACIÓN: nltOs, MEJORAS, COMPORTAMIENTOY DISEÑO

11. MODELACTÓN HrDRÁULTCA DEL DrQUE ROMPEOLAS ...............

CAPÍTULO 6. DIQUES VERTICALES 101

t031. DEFINICIÓN.............2. CARACTERÍSTICAS DE ORDEN GENERAL.3. TTPOLOGÍA ............4. DISEÑO y CONSTRUCCTÓN DE LOS DTQUES VERTrCALES.........

CAPÍTULO 7. zBRAS DE ATRAQUE

1. DEFINTCTÓN............. rt72. MU8LLES................. 119

2.1. PARTES DE UN MUELLE I2O2.2. CI"ASIFICACIÓN DE MUELLES SEGÚN SU TIPOLOGÍA

CONSTRUCTNA .. I2I2.3. FASES ATENER EN CUENTA EN I-4 CONSTRUCCIÓN DE MUELLES,,... 126

3. CIMENTACIONES.. 1343.1. CI"\SIFICACIÓN SEGÚNTERRENOS.,, 134

4. PARÁMETROS DE DISEÑO A CONSIDERAR EN LASOBRAS DEATRAQUE.............. .. 135

104

106

108

115

f¡,totcn

CAPÍTULO 8. ontcenos1. DEFTNTCIóN............. 139

2. CLASIFICICIÓN DE LAS OBRAS DE DRAGADO.............. 139

3. OBJETIVOS DE LAS OBRAS DE DRAGADO........... I4O4. EQUTPOS DE DRAGADO........... 140

s. FACToREs euE coNDICIoNAN LA u,nccrÓN DE uNTREN DE DRAGADO.............. 140

s.t. coNDrcroNES uurnonotóG1cA5.......... 140

s.2. I¡NDICIqNES pistc¿.s....... l4l5.3. CONDICIO¡,IaS rÉCUÚCAS DEL EQUIPO DE DRAGADO......................... I4l

6. DRAGAS MECÁNrCAS.................. r426.1. DMGADEROSARIODECANGILONES I426.2. DRAGA DE cucHARA nicm 146

6.3. DMGADECUCHAMARTICUI.A,DA 148

6.4. DMGALTNA 149

6.5. DMGARETROEXCAVADORA 15I

6.6, DRAGAonnruoctóN................. 152

7. DRAGAS DE SUCCrÓN................. 153

7.1. DRAGAS ntonÁuttces.................. 153

7.1.1. Draga de succión con cortador 153

7 .1.2. Draga de succión en marcha (trailer)....... 155

7.1.3. Dragas de succión con descarga lateral .......... 158

7.1.4. Draga de succión... 158

7.1.5. Dragas de succión especiales 158

7.1.5.1. Wheel dredger................. 158

7.1.5.2.5weepdredger.............."... 159

7.2. DRAGAS NEUMÁT1CAS.................. 160

7.3. DMGAS 5UM8RG1DAS................... 160

CAMPOS DE APLICACIÓN DE LAS DRAGAS 161

MAQUTNARÍ¡ AUXrlrAR DE LAS OBRAS DE DRAGADO .............. 162

9.r. GÁNGUTLES 1629.2. REMOLCADORES 163

9.3. TUBERÍAS.................. 163

9.4, BOMBAS DE IMPULSIÓN.............., 163

s.s. EQUrpos DE FMCTURACIÓN PR8V1A............... 165

9.6. BOYAS Y OTROS MEDIOS DE POSrcIONAMIENTO 167

CAPÍTULO g. zBRAS MARÍTIMAS AUXILIARES

DEFINICIÓNLA REPARACIÓN DE EMBARCACIONESLOS DTQUES SECOSDIQUES FLOTANTESVARADEROS

137

8.9.

169

l7tt71t7tt76177

1.

2.

3.

4.5.

OBMS MARíTIMAS

COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SISTEMASGRADASESCLUSAS

CAPÍTULO 10. zBRAS MARÍTIMAS EXTERIzRES

nprrNrcróN..............coNDUCCToNES suneuüñrs. üiüñóy cóñiinüódéñ:..::.:..oBRAS DE pERFoRAcróN EN LA zoNA ExrERroR3.]. ESTRUCTUMS DE AGUAS POCO PROFUNDAS....,,.3.2. ESTRUCTURAS EN AGUAS PROFUNDAS....ISLAS ARTIFICIALES .............TERMINALES EXTERIORES Y SISTEMAS DE AMARRE

CAPÍTULO I.1. PRICESIS LITzRALES

TNTRoDUCcTóN...........nrNÁurca LrroRAL..2.1. VIENTOS2.2. OLEAIE.2.3. pRopAcActów ont qLEAJE........

2.4. VARIACION ES DEL N NEL DEL MAR..,,..,,.....2.5. TRANSponra sórtoo uroML*,...2.6. EvALUActóu o nr rRAN s poRTE sóuoo uroruL...................narruprnÍlACCIONES HUMANASVARHCIONES DE LAS FORMAS COSTERAS...................PERFIL DE LAS FORMAS COSTERASBALANCE DE SEDIMENTOS..........FoRMAS cosrERAS nn BnosróN..................FoRMAS cosrERAs nn oppósrro ...............SINGULARIDADES

CAPÍTULO 12. zBRAS DE DEFENSAy REGENERAcTóv cosrnn¿,.......

INTRoDUCcTó¡rPRorEccróN on PLAYAsESPIGONES Y DIQUBSDEFENSAS LONGITUDINALFSDEFENSASEXENTASALIMENTAcIÓx ARTIFICIAL

6.7.8.

l.2.3.

4.5-

1.

2.

183

178179180

185

t87191

192194198199

201

2032M2042M206207

3.4.5.6.7.8.9.

10.

2092102122t32142142t72t7218219

1.

2.3.4.5.6.

221

22322422522823t232

CAPÍTULO 13. IA,S R.o.M. (,,RECIMENDACIzNES DE zBRASutnirtmes"),,...,..,.... z3s

r. rNTRoDuccróN..... .. 2372. EL PROGRAMA ROM........... 2373. DESARROLLODELPROGRAMA 2404. DOCUMENTOSROMELABORADOSHASTALAFECHA 241

4.1. IA, R.O.M. 0.2-90. ACCIONES EN EL PROYECTO DE OBRAS

utninu¿,s y poRTUARrAs................... 2424.2. IA "R.o.M.0.3-gr. zLEAJE. ANEIq I. ;LIMA ulnirtuo nx

ruttron¿tnsptñot 2444.3. I^A, " R.O.M. 3. 1.99. RECOMENDACION ES PARA EL PROYECTO

DE coNFrGUMaóN nttnÍnu¿, DE Los puERTos; GANALES

DE ACCES¡ v Ánnts on rtor,qctóu" ... 2464.4. rA " R.o.M. 0.5 -94. RECzMENDACrzNES crorÉcNtcts pARA

oan¿,s utninu¿,s"................. 2464.5. rA "R.o.M.0.0 pRocEDrMrENTo GENERALy BASES DE cÁrcuto

EN EL pRoyECTo DE onrus u¡nirturs y qzRTUARTAS. qARTE I" ..... 2474.6. IA, "R.O.M.0.4-95. ACCIO¡'¡BS CUUÁr\CAS II: VIENTO"...... 247

5. DEFINICIONES......... 2485.1. DEFINICIONES EN I-A "R.O.M.0.2-90. ACCIONES EN EL PROYECTO

DE zBMS MAninux y poRTUARrAs" ................ 2485.2. DEFINICIONES EN IA, 'R.O.M.0.3-91. OLEAJE. ANEJO I. CLIMA

u¿nÍrwo EN LE LrroMr nsptñoa' . 260

CAPÍTULO 14. ESTT]DI)SMARÍTIMA

GENERALES PARA IA. CONSTRUCCIÓW267

r. EsruDros cENERALES pARA LA coNsTnuccróNMARÍTIMA

2. ESTUDIOS DE MATERIALES2.1. ASPECTOS A ESTUDIAR EN LOS MATERIALES

3. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS.

269270271272

272273

3.T. FINALIDADutnÍrtuts

DE Los ESTUDTqy cnorÉcutcos EN qBRAS

3.2.3.3.

ETAPAS DEL ESTUDTI czorÉcutcoRE c o M EN D AC r o N ES p AM r-A nuttzl,c t ó u D E s o N D Eo s ENoqNSTRU c cIoN ES uenfrt ues. o ts p o s tc t ót¡ y p Ro F u N D r DADDE LOS SONDEOS

ENSAYOSESTUDTq c¿orÉcutco

3.4.

3.5.

280284286

CAPÍTULO 15. IA, SEGT]RIDAD EN IA,S zBRAS MARinues

1.

2.INTRODUCCIÓNDESCRIPcTóN oB LA oBRA

287

289290

OBMS MARíTIMAS

3. GESTIÓN DE LA PREvENCIÓ¡q nN LA oBRAs. t. p nnvpNctóN EN Lo s TRABAJqS DE vorADUMs..................,3.2. TRABAJO DE MOVIMIENTO DETIERRAS3.3. INSTAI-ACIONES GENERALES DE OBRA3.4. cENTRo DETMNSFona¡ctóN on nwenci¿, erÉcrruc,q oe

ALTAY MEDttraustóu3.5. zTANTA DE MACHAeuno pa Árunos................3.6. PLANTA DE HORMIGONADO3.7. FABRICAcnóN v ¿copto DE BLoeuES

4. OTRAS MEDIDAS DE SEGURIDAD Y SALUD ADOPTADAS............4.1. SIMULA.CRO DE EMERGENCIA4.2. CONTROL DE INCORPORACIONES DE EMPRESAS, TRABAJADORES

Y EQUIPOS DETRABAJOqs. ¿sru,oÍsrrcA DE ACCIDENTALIDAD EN 1"4 )BRA

CAPÍTULO I.6. zNDAS EN ELMAR

1. TNTRODUCCTÓN 3092. MECÁNrcA DE LA oNDA 3093. clAsrFrcacróN DE LAs oNDAS...... 3tz4. HIDRoDINÁMrcA DEL oLEAJ8................ .. 3r45. soLUcIoNEs rEóRrcAS DEL MovrMrENTo oNDULAToRro... 3r5

5.1. soLUCró¡¡ oo unv. 3155.2. soLUCróu os sroxns 3185,3, ONDAS CNOIDALES 3I85.4. OTRAS SOLUCIONES 318

CAPÍTULO 17. DINÁMICA LITzRAL

1. INTRODUCCIÓN..... ,. 3232. VIENTOS.................. 323

2.t. GENERActóuoruvrENTo......... 3242.2. MEDIDA DELVIENTO 3252.3. pRESENTActóu oeo,cros................... 3zB

3. CORRIENTES........... .. 3294. VARIACIONBS DEL NIYEL DEL MAR 330

4.1. MAREAS ¿.srnoNóutc¿.s.................... 3314.2. LOSTSUNAMIS.... .. 3324.3. MS R85ACAS.............. 3324.4, SET-UP DELOLEAJE 3324.s. SoBREELEvACTqNES METEoRoTóctc¿s... 332

5. NIVEL MEDIO DEL MAR EN REPOSO (N.M.M.R.). 334

29129r295297

29729830030r302302

30430s

307

321

Íuotcc

CAPÍTULO 18. zLEAJE. CLIMA MARÍTIMO

1. INTRODUCCIÓN2. GENERACIÓN DEL OLEAJE................3. TIPOS DE OLEAJE4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO Y ESPECTRAL DEL OLEAJE....

¿.t. ptnÁuornos nsreoÍsrlcos DEL oLEAJE4.2. MODELOS ESPECTRA¿ES .............

5. EQUIPOS Y SISTEMAS REGISTRADORES DE OLEAJE

CAPÍTULO 19. FENÓMENzS DE PROPAGACIÓN DELOLEAJE 347

INTRODUCCTÓN 349pRopAGACróN DEL oLEAJE. REFRACCTóI¡.............. 349z.t. uÉrooos DE cÁtcuto.... 351

2.1.1. Hipótesis.............. 351

2.1.2. Leyes utilizadas en las aplicaciones prácticas de la refracción..... 352z.z. uÉrooos DE EvALUACTóN DE r^4, nnpnecaóN 356

2.3. REFMCCTóN coN BAnuBrnÍe pAMLEta, 357z.t. uÉrooo DE Los pIA,Nos DE oLEAJE DE IRIBARn¿N........... 359PROPAGACIÓN DEL OLEAJE. DIFRACCIÓN................. 364s.t. uÉronosDECALCULo.... 367

PROPAGACIÓNDEL OLEAJE. REFLEXIÓN................. 369PROPAGACTÓN NBT, OLEAJE. REFRACCIÓN YDIFRACCIÓN COMBTNADAS....... 3695.1. EFECTosDEt-A,otrnecaów 370

6. ROTURA DEL OLEAJE............... 371

BIBLIOGRAFÍAS

33s

337337338339340342345

1.)

4.5.

3.

373

cAPÍruLo 1ntcntwgnÍe urnÍnue

CAPÍTULO ]. INGENIERíA MARíT]MA

l.INTRODUCCIÓN

Desde siglos atrás ha sido necesaria la existencia de iireas para el refugio de embar-caciones. La navegación marítima es una de las actividades más antiguas. Se desarrollapor la necesidad de abrir nuevas perspectivas y como clave de intercambio. Y todo elloproviene de la ubicación del hombre y su actividad en el borde costero y el medio marino.

El puerto aparece en la historia económica como un trascendental factor del desarrollode un pueblo y es evidente a este respecto la importancia decisiva supuesta por la institu-;ionalización de las operaciones de cambio o transacciones. La principal limitación físicapara éstas pudo ser obviada gracias al desarrollo de los puertos. La necesidad de abrigo yseeuridad no solamente frente a los agentes naturales, sino también frente al agresor -casi

siempre contrincantes económicos en sentido amplio-, indujeron la tendencia a la.-oncentración de servicios en los puertos. Con el desarrollo económico y político de lospueblos, y la especialización del transporte marítimo, esta concentración no sólo deja de

s-r tan necesaria sino que puede llegar a ser asfixiante y limitadora del desarrollo; necesita', a no sólo extenderse sobre una gran superficie -terrestre y marítima- sino que, en los

luertos de nueva creación, existe la tendencia a desarrollar verdaderas zonas portuarias a

-.-¡ largo de un tramo litoral con obras más o menos específicas en relación con su utiliza-.'ión previsible por é1, también, específico sistema de transporte respectivo. La Ingeniería;e Costas y la Oceanografía aparecen así como disciplinas intrínsecas y estrechamente::l¡cionadas con la Ingeniería de Puertos, y todos con estrechos puntos de contacto con laI:seniería Ambiental, no sólo desde el punto de vista "patológico" o degradante, sino:¡mbién desde el estructurador o creador de un medio ambiente potenciador del desarrollo.:n introducción de factores limitativos.

España posee cerca de 8.000 kilómetros de línea de costa y su territorio es peninsular3n su mayor proporción), insular (Canarias y Baleares) e integrado por ciudades litoralesCeuta y Melilla). Quiere eso decir que la influencia que la ma¡ y su actividad posee sobre:l país es grande. La relación o cercanía con el mar es importante para gran parte de la:trblación: 13 millones de personas viven en municipios costeros, el 64 Vo de la potencia.:dustrial se localiza junto al mar y un 95 7o del comercio se realiza a través de é1. Lo::ismo ocurre en otros países con fachada marítima. Otros, sin salida al mar, luchan incan-s:blemente por ganarla y obtenerla, incluso con guerras. En muchas negociaciones de

.irr ¿¡5es conflictos entre naciones la obtención de la salida al mar es uno de los elementos:Áicos puestos sobre el tapete.

Interesante resulta destacar aquí la definición que de "obra" da la Real Academia de la- ensua Española, "cosa hecha", y aquélla otra referente a Ingeniería: "arte de aplicar los:..iocimientos científicos a la invención, perfeccionamiento o utilización de la técnica,:-Justrial en todas su determinaciones". Tenemos así cómo se puede definir "obra de inge-:.::ría": como aquello hecho aplicando los conocimientos científicos.

La ingeniería marítima se ha encaminado tradicionalmente a la construcción y explota-::in de infraestructuras portuarias y costeras. Recientemente se han establecido nuevas-'e¡esidades y actividades, úales como la minería oceánica, con la instrumentación y cons-:-;,-ión de plataformas para explotaciones petroleras, construcción de emisarios subma-r-r-crS par& la evacuación de vertidos de aguas residuales, etc. En España la práctica

13

OBRAS MARÍTIMAS

ausencia de abrigos naturales para el refugio de embarcaciones llevó históricamente a Iaconstrucción de puertos y obras ganados al mar. Ello supuso la resolución de numerososproblemas de ingeniería con economía y aciertos, haciendo que el país fuera puntero, con-tribuyendo a Ia formación de grandes especialistas y a la formación de un acervo tecnoló-gico nucional en esta materia.

Alimentacíón arfficial en playa

Por otra parte, el turismo supone para España una muy importante fuente de ingreso dedivisas. La actividad turística supone un porcentaje importante del producto interioi bruto.

El 25 Vc de la longitud de costa española corresponde a playas. Buena pane de los in-gresos derivados del turismo tienen su origen o están conectados a la costa y a la bondadclimática del país. Todas estas circunstancias han condicionado y continúan haciéndolo,una particular atención a la creación de infraestructuras en el borde costero. La ingenieríade costas, como parte de la Ingeniería Marítima, se encamina a abordar soluciones y trata-mientos de los problemas que se registran en playas y otras formaciones costeras.

Así, la Ingeniería Marítima y uno de sus aspectos, las "obras Marítimas", precisa deunos conocimientos previos de los factores y cuestiones que intervienen en su actividad.Esos conocimientos, de carácter científico, son abordados por la oceanografía.

14

CAPíTULO 1. INGENIERí A MAR|TIMA

2. L A ocEANocRAFÍA. ocEANocRAFÍA rÍsrclEl conocimiento del medio marino tiene una historia que está ligada a la de la humani-

dad. El mundo Mediterráneo, el Mar Rojo, el Golfo Pérsico, los mares marginales delOcéano Indico, y,los del Pacífico occidental, el Atlántico, el Pacífico, la Circunvalación,el Antártico y el Artico son los sucesivos elementos del conjunto oceánico que van siendodescubiertos y reconocidos por navegantes y estudiosos. En el siglo XVI (1519-1522) sepuede decir que se termina la primera aproximación, con la circunvalación de Magallanes-Elcano, y con ella se completa por vez primera la visión de nuestro planeta tal como hoy.o concebimos. Porque el reconocimiento de los mares nos ha puesto en el verdadero ca-rlino para la auténtica identificación de los continentes. A lo largo de los siglos XVI y\\'II, se completa al detalle esa primera aproximación merced a la lucha por el dominio:rilitar de la mar por parte de las potencias europeas. Pero salvo muy excepcionales casos,.,¡s datos sobre la profundidad, la naturaleza de los fondos y las características bajo la. :perfi cie son prácticamente nulos.

La palabra griega "graplzos" significa "descripción de". La palabra "logos" se refiere a..r lógica de" o "la ciencia de". En general se prefiere hablar de Oceanografía en vez de

tl--eanología, respetando así un pasado histórico en el que la actividad científica se refería: Lr descripción de mares y océanos. Por ello se conoce como Oceanografía a la ciencia:.-: estudia mares y océanos en muchas y variadas vertientes, sus fenómenos, fauna y-l:ra. etc. Y así se reconocen la Oceanografía Física, Oceanografía Química, biológica,rl:ológica, etc. La Oceanografía Física és aquella ciencia que trata los océanos, sus::rnas, procesos físicos y fenómenos. Es esta la rama de la Oceanografía más relacionada:: r la Ingeniería Marítima.

.\ lo largo de las últimas décadas se han desarrollado numerosas nuevas áreas de inves-:_:ación y aplicación práctica fuera de la disciplina tradicional de la Oceanografía. La:r.:loración y el estudio científico de mares y océanos ha estado siempre ligado estre-::.Jmente a cuestiones y necesidades prácticas. A causa de la diversidad de estas deman-:;-i son distintos los puntos de vista de aproximación a la Oceanografía. Hay quien esta-:.;ce el origen de la oceanografía como ciencia independiente e interdisciplinada en 1852::r los trabajos de Maury, y quien prefiere establecerlo en 1872 con la expedición delJ:allenger. Aquél publicó en 1849 el primer atlas náutico y la primera carta batimétrica:¡- Atlántico norte, junto con "The Physical Geography of the sea" en 1855, lo que puede::rfigurar el primer tratado de Oceanografía conocido. También ideó el uso de ondas;.-:.rras para los sondeos, aunque sólo se pusieron a punto cincuenta años más tarde. En

!-<-1 fue el alma de la conferencia internacional de Bruselas que estableció las condi-: ::les de observación del "Clima marítimo" por los barcos de tráfico normal, y que fueron: : npletados en el Congreso de Londres de I 873.

La Oceanografía como una ciencia sistemótica comienza por consiguiente en la primera:,:::: del S - XIX, junto con una ciencia hermana, la Meteorología. Ambas se separan del:-:-'unto de ciencias geofísicas y adquieren un rápido desarrollo. Hubo tres factores que---:e¡on que eso sucediera. El primero de ellos hay que reconocerlo en la necesidad de la:,:.:ención de datos referentes a profundidades marinas. Los objetivos eran propiamente:::nieriles, sobre todo de tendido de cables de telecomunicación. En 1.851 Dover y--i::s quedaron conectados por cable a través del Canal de la Mancha. El tendido de

l5

OBMS MAR|TIMAS

cables transatlánticos fue una de las razones prácticas de exploración de la tercera dimen-sión de los océanos. Para ello fue preciso desarrollar rápidamente métodos de sondeo. Lasegunda razón por la que las ciencias oceanográfica y meteorológica se desarrollaronintensamente en aquellas fechas fue igualmente una raz6n comercial: la necesidad de

reducir la duración de las singladuras. Las embarcaciones eran cadavez más rápidas y erahabitual establecer primas por rápida entrega de la mercancía, por ejemplo en el caso delté. Se necesitó disponer de cartas de navegación seguras para conocer las travesías y rutasmás favorables. Igualmente se precisó disponer del mayor número posible de conocimien-tos generales de los vientos, oleajes, corrientes, distribución de hielos y nieblas y todo tipode información meteorológica y oceanográfica a fin de navegar más rápida y seguramente.En 1.855 se publicó el que puede ser considerado como primer libro de texto de Oceano-grafíabajo el título "The Physical Geography of the Sea" de M.F. Maury. Son dos razonesgenerales, las hasta aquí indicadas, de índole técnica y económica. La tercera, que explicael desarrollo de la oceanografía en la segunda mitad del siglo pasado, es de carácter acadé-

mico o científico. Durante mucho tiempo los biólogos defendieron la tesis de la inexis-tencia de vida en las grandes profundidades oceánicas. De hecho existía la denominada"Teoría abisal" que afirmaba que no podía existir vida en los fondos oceánicos por debajode los 550 m de profundídad a causa de la oscuridad. Sin embargo las evidencias en contrade dicha teoría se sucedieron, por lo que comenzaron a organizarse expediciones de carác-ter científico a fin de refutar la teoría de una zona sin vida, sobre todo sufragadas por bri-tánicos y norteamericanos. Así se llega arealizar el trascendental viaje del"Challenger",buque oceanográfico que realizó la más importante exploración científica (L872-1.876) a

lo largo de los tres océanos, acometiendo observaciones físicas, químicas y biológicas en

362 estaciones. Su viaje constituye hito y referencia obligada en el mundo de la Océano-grafía, al igual que lo son los trabajos de Darwin a raiz de las expediciones del " Beagle" .

En el desarrollo de la investigación oceanográftca en los últimos cien años se puedendistinguir tres etapas. La primera de ellas introdujo la exploración tridimensional de losaspectos físicos, químicos, biológicos y geológicos marinos. Se relaciona, por tanto, máscon Ia obtención y provisión de información mundial de las características oceánicas. Alfinal de la primera etapa, poco antes de Ia primera guerra mundial, se habían obtenidograndes avances en todas las ramas de la investigación. El cambio de los métodos deinvestigación oceanográfica desde los de carácter descriptivo-geográficos a los de natura-leza físico-matemática fue posible gracias a numerosos trabajos, algunos de ellos relacio-nados con el desarrollo de la meteorología dinámica.

l6

CAP.TUL) 1. INGENIERíA MAR.TIMA

x*nlt¡ '.1: 11 I ill

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ir't..1 ..

,4lrtTt¿LlÁlr ..,r- i'_l¡: '!- -...-

Trazado general de la expedición del Challenger (arriba) y aparatos de sondeo ydragado en el puente (abajo)

11

OBRAS MAR|TIMAS

Después de la primera guera mundial se inicia la segunda era de la investigación ocea-nográfica. Ha aumentado considerablemente el conocimiento empírico del estado físico delos océanos. Apoyados en la argumentación teórica los oceanógrafos señalan la inestabi-lidad del medio. Se remarcan pefurbaciones periódicas y no periódicas del estado medio,incluso en los fondos oceánicos. Por ello, se reconoce que, además de las tres dimensionesespaciales, una cuarta dimensión, el factor tiempo, ha de ser introducido en 1a exploraciónde los océanos. Por ello se indica la necesidad de realizar reconocimientos sinópticos oquasi-sinópticos del estado físico de los océanos. En esta segunda etapa, aproximadamenteentre la primera y segunda guerra mundial, la oceanografía profundiza en el conocimientoy comprensión de la estructura y comportamiento dinámico de los océanos, en parte

gracias al perfeccionamiento de las teorías desarrolladas, en parte a causa de la mejora delas técnicas de observación. Los trabajos se fundamentan en equipos de trabajo norteame-

ricanos, daneses, noruegos, alemanes y británicos. Los japoneses se incorporan a la inves-tigación oceanográfica intensiva en los años veinte; hoy día son de los más activos en el

mundo. En los años treinta se instrumentan campañas oceanográficas internacionales, en

especial de los países atlánticos.

Esa tendencia de establecer y acometer campañas internacionales de reconocimientooceanográfico pareció señalar el principio de la tercera etapa de la investigación oceánica.

Por otra parte, se obtienen grandes progresos gracias al desarrollo de nuevas técnicas de

observación sobre todo derivadas de los avances en la electrónica y las telecomunica-ciones. La tendencia, por ejemplo, es desligar la instrumentación de los barcos oceanográ-ficos, instalándola en boyas. Estos y otros instrumentos y técnicas oceanográficas son

ejemplos del desarrollo actual de la oceanografía. Esta etapa se caracteriza por el análisismás detallado de campañas más precisas referentes a la estructura y comportamientotemporal de las masas oceánicas, intentando establecer la intenelación con la atmósfera abase de observaciones sinópticas, etc. Esta etapa se catactenza, además, por la utilizaciónde cada vez más sofisticados modelos teóricos y técnicas experimentales para el estudio.Hay que señalar aquí los importantes cambios registrados más recientemente relacionadoscon la informática. Su aplicación permite el análisis y tratamiento de grandes volúmenesde datos y la aplicación de técnicas de análisis estadístico, lo que supone una ventaja adi-cional en el análisis de los procesos.

Los antiguos oceanógrafos se dedicaban a la recogida de datos relativos a los sedimen-tos marinos, a las masas de agua oceánicas y a las formas de vida marinas. Mientras que

todo ello sigue constituyendo importantes temas de investigación, otras líneas se han idoabriendo, encaminadas al descubrimiento de nuevos recursos alimentarios y físicos, la lu-cha contra la contaminación, la seguridad en las infraestructuras y la navegación, el con-servacionismo, etc. No obstante, debemos centrar nuestro trabajo en el ámbito más especí-ñco de la ingeniería. Las diferentes ramas que se abren en la Oceanografía (Física, Quí-mica, Biológica, Geológica, etc.) tienen diferente influencia en nuestra actividad. LaOceanografía Física estudia los procesos físicos en los mares y océanos, esto es, los movi-mientos de las masas de agua, la energía, etc., y es la que mayor incidencia presenta en

esta materia, seguida, en segundo lugar, de la Oceanografía Geológica.

r8

CAPíTUL) 1, INGENIER.A MAR.TIMA

.]. L \ I\GENIERÍA MARÍTIMA- . :l;r'egación y el mundo portuario han evolucionado de manera rápida y constante. El

.'..:-ecimiento de rutas de navegación, las embarcaciones, sus características y sus nece-' -:13: \ -por otra parte, de manera complementaria-, los sistemas de transporte terrestre---. .il¡ creando un conjunto de diferentes instalaciones con vertientes en las áreas de la-:::lena civil. la arquitectura, la construcción naval, la industria y la defensa. Los me-- -. los servicios y los recursos se han transformado desde aquellos en que las playas:: : -¡ilizadas para varar las embarcaciones, cargarlas y descargarlas. Las relaciones entre.' :"-'bleciones y las instalaciones portuarias que van apareciendo se modifican en función:. :.nbio de las variables. Y así se llega hoy a diferentes situaciones en las que el grado-: l-::rrollo de los puertos conforma distintos modelos. Otro tanto ocuffe con la actividad-: :-l,rnada con la ingeniería de costas, muy influida por el desarrollo económico habido- .r .rparición del turismo que utiliza los recursos costeros.

-. Inseniería Marítima como rama de la Ingeniería Civil se basa en numerosas cienciasi:.-;: \ en distintas disciplinas de la ingeniería que tienen aplicación en el ámbito maríti--- Se adentra en la Oceanografía, Meteorología, Mecánica de Fluidos, Electrónica, Es-r-_-:-iJs. etc.

E. Ji:eño. construcción y explotación de obras marítimas requiere de la consideración y- - ciniiento de aspectos y materias en ocasiones no habituales en otros campos de la.-:::ieía Civil. Son desafortunadamente muy abundantes los ejemplos de obras destrui-

-' Jr la acción del mar. o con los objetivos inalcanzados, con los consiguientes costes:- :timico. etc.). Inicialmente dos son las líneas básicas que se establecen en esta ma-- i.

- Inseniería Portuaria.

- ineeniería Costera.

Puerto deportivo y Playa de Poniente de Gijón

l9

CAPíTUL} I. INGENIERÍA MAR|TIMA

La historia española está ligada profundamente a la mar. Tanto por el carácter penin-sular e insular de su territorio como por su ubicación, los periodos de colonización y laactividad comercial ha sido parte de la historia de sus tierras y gentes. En la edad antigualos fenicios fueron los primeros en construir puertos en las costas españolas en el sigloVIII A.C. La principal colonia fue Gadir (Cádiz) y otras colonias de menor influenciafueron Malaka (Málaga), Sexi (Almuñécar) y Abdera (Adra). En el siglo vI A.c. loscartagineses fundaron Qarthadasat (más tarde Cartago Nova con los romanos) y utilizabanigualmente los puertos de Ebussus (Ibiza) y Onuba (Huelva). Simultáneamente los griegoscomenzaron su expansión por el mediterráneo occidental. Su colonia más importante fueEmporion (Ampurias), que inicialmente se ubicó en una isla (Paliapolis), si bien sucrecimiento obligó a crear una nueva ciudad, Neapolis. Emporion fue la primera ciudadconquistada por los romanos en la península, en el año 218 A.C., lo que marcó el inicio dela consolidación del imperio romano. La ciudad romana de Emporion fue construida enlugar diferente de las griegas, tierra adentro. El puerto dispone de un dique vertical cons-truido con sillares en su perímetro y relleno de un conglomerante hidráulico, sobre unabanqueta de escollera.

El tráfico y la actividad comercial marítima fundamenta cualquiera de los análisis deldesarrollo portuario. Las rutas mediterráneas y atlánticas, y también, en cada uno de esosámbitos, las condiciones de navegación, a las que adaptan sus caracteísticas las embar-caciones, conforman inicialmente cualquier consideración que deba realizarse sobre lospuertos. En España Ampurias, Dénia, cartagena, Cádiz, A coruña desde épocas tempra-nas, y, más tarde, la profusión de instalaciones que vanjalonando nuestras costas configu-ran un patrimonio portuario, tanto histórico como actual, de gran magnitud.

Y por otra parte, la costa ha servido, con carácter inequívocamente ambivalente, paraestablecer poblaciones, pero también para lo contrario, su alejamiento. La inseguridad queen ella se puede vivir se contrapone a la necesidad del nexo con la mar y el mareaje. In-cluso a veces por concepción moral, como Platón, se recomendaba la separación físicaentre la ciudad ideal y los puertos para que su vida y actividad no contaminara a los ciu-dadanos. Los puertos abren paisajes, las ciudades al comercio, a otras gentes, ideas y po-deres. El Mediterráneo es tumulto de oleajes según Baltasar Porcel, de figuras sobre pai-sajes, vector de civilizaciones, pero el Atlántico es también nuestra gran puerta, de autén-tico alcance histórico.

21

cAPÍruLo 2nvcn¡wnnfu PzRTUARIA: EL puERTo

I. EL PUERTO. DBFINICIÓN

Un puerto es un conjunto de elementos físicos sobre los que se desarrolla una serie deactividades que permiten al hombre realizar trasvases o transferencias de carga entre mar ytierra. Así el puerto constituye el eslabón de la cadena de transporte entre sistema de trans-porte terestre y marítimo.

La existencia de zonas relativamente abrigadas de la acción de la mar permitió que engran número de nuestras playas se varasen las embarcaciones utilizadas para la pesca y elcomercio. Imágenes, planos y proyectos, en los que incluso se planea la construcción deobras de abrigo de futuros puertos, muestran claramente esos usos, que se mantendrán a lolargo del tiempo. Las atarazanas, donde se construyen las embarcaciones, dispersan igual-mente su presencia en la geografía española en todo tiempo. Las de Sevilla, Almería,Tortosa, entre otras, se datan con anterioridad a otras que hoy aún perduran y que vanconstruyéndose a partir de los siglos XII y XIII: Barcelona, Valencia, Cartagena, San-tander, etc. Santander y A Coruña son ya en el siglo XIII puertos con importantes tráficosgracias al camino marítimo de Santiago que conectaba con Francia, Inglaterra e Irlanda.Por otra parte, la influencia y necesidad defensiva se denota continuamente en las actua-ciones de fortificación (Díaz-Marta, 1998), tanto aquí como posteriormente en América.

2. CLASIFICACIÓN DE PUBRTOS

Son varias las clasificaciones que pueden establecerse en función de la:

- Lo c alización geográfica:

Puertos exteriores (terminales).

Puertos costeros.

Puertos interiores (en cauces fluviales o lagunas litorales).

- Acción humana requerida en la naturaleza:

Puertos naturales (Sydney, Southampton).

Ganados al mar (Castellón, Valencia).

Excavados en tierra (Port Saplaya).

- Función principal que desempeñan:

Puertos de mercancía general.

Puefos graneleros.

Puertos pesqueros.

Puertos de recreo o deportivos.

Puertos militares.

25

OBRAS MAR¡TIMAS

Pueño de Alicante

3. ESTRUCTURA GENERAL PORTUARIA

Dada la misión que un puerto tiene como eslabón en la cadena de transporte, en él puer-to se puede distinguir fundamentalmente el área marítima y el área terrestre, don{e se rea-lizan funciones diversas.

1. Zona marítima, que comprende los espacios y obras destinadas fundamentalmente albuque y puede disponer de:

- Obras de abrigo: permiten crear áreas defendidas de la acción del oleaje que f'acili-ten el atraque y las labores de carga y descarga.

- Obras de acceso: canales navegables, señalización.

- Obras de atraque: destinadas al atraque y amatre de las embarcaciones.

- Dársenas: superficies de agua destinadas a operaciones con los barcos.

2. Zona terrestre, constituida por el espacio y obras destinadas fundamentalmente a lamercancía:

- Muelles: permiten el atraque y amarre, disponen de utillaje y depósitos provisiona-les.

26

CAPÍTULo 2. INGENIER.A P)RTIJARIA,. EL PL'ERT)

- Depósitos: tienen misión reguladora del tráfic<t.

- Zona de evacuación: destinada al transporte terrestre.

Zonas industriales: son áreas urbanizadas de gran extensión destinadas a industriasbásicas (siderírrgicas, astilleros, petroquímicas. refinerías). En algunos c¿rsos lecierl-tes algunos puertos han sido construidos específicamente para el abastecimiento deestas áreas.

q"-.,i¡r:'i t:ú.':

¡¡rAntigua terminal de pasaje del Puerto de Valencia

{. SERVICIOS PORTUARIOS

El puerto como unidad ofrece a sus usuarios diferentes servicios que se suelen clasificar:r "senerales", si se aplican automáticamente, y "específicos", si se realizan a petición del,.uario,

Según el usuario. se pueden clasificar los servicios que pueden ofrecerse en:

Barco: consigna. prácticas, rernolque, avituallamiento, mantenimiento.

\Iercancía: consigna, mano de obra para operaciones, aduana. sanidad, vigilancia, ser-vicios comerciales.

Transporte terrestre: representación, reparación, estaciones de servicios.

\-arios: seguros, bancarios, mercantiles, comunicación, etc.

21

L\;L

OBR4S IVIARiTIMAS

Las diferentes obras e instalaciones deberán ser consideradas dentro de estos diferentesservicios: la utilización de señales de ayuda a lar navegación o el abrigo de diques (serviciogeneral), la utilización de grúas o almacenes (servicios específicos), etc.

,;::-1p

Instalación portuaria para descarga de grano

5. EL COMERCIO MARÍTIMOLa gran parte del contercio entre distintas naciones gila en torno a la red portuaria

mundial. Los productos transportados tienen un valor muy superior al coste de las opera-ciones del transporte y éstas son muy grandes en comparación con las obras e instala-ciones.

Ei transporte marítimo va en aumento, aproximadamente el 5O7o (1970) del tráfico (entoneladas) corresponde al petróleo y gas licuado. mientras que un 20 7o son los granelessecos básicos: hierro \10 Vo), carbón. fosfatos, bauxita y graDos.

Entre los grandes puertos del mundo hay que destacar Rotterdam, Nueva York,Kavasaki, Marsella. Hamburgo, Londres, Amberes y Génova. Entre los españoles los másimportantes son los de Valencia, Barcelona, Bilbao y Algeciras. El sistema portuarioespañol dispone de unos 200 puertos en 6.800 kilómetros de costa. La cuarta parte de ellostienen c¿rrácter comercial. En los años 70 se movían cada año unos 200 millones de

28

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CAPíTULO 2, INGENIER.A P)RTUARIA: EL PI]ERT7

' :reladas (110.000 barcos). El 95Ec del tonelaje y 907o en valor del comercio exterior se::"liza a través de los puertos. Entre ellos hay que señalar:

Sen'icio a refinerías: Bilbao, Algeciras, Huelva, Málaga, Cartagena, Castellón, Tarra-gona y Santa Cruz de Tenerife.

Serr.icio a siderúrgicas: Bilbao, Gijón, Avilés.

Astilleros: Cádiz, Sevilla, Valencia, Ferrol.

.\bastecimiento a la navegación: Ceuta,LaLuz, Las Palmas y Sta. Cruz.

Puerto de Tarragona

ó. DOCUMENTACIÓN COMERCIAL

La mayor parte del comercio internacional se realiza por vía marítima. La operación de- :upraventa tiene lugar entre dos agentes, comprador y vendedor, que usualmente son de-.::es diferentes. Dentro de esta operación son de destacar los siguientes aspectos:

'' El precio y la forma de pago.

= Las condiciones de entrega de la mercancía.

' El contrato de transporte marítimo.

- El seguro marítimo.

29

CAPÍTUU) 2. INGENIERíA PORTUARIA: EL PIJERTO

En fábrica (Ex works - EXW) el comprador acude ala fábrica del producto corriendode su cuente con todos los gastos restantes.

Franco al costado del. buque (Free along side - FAS) por el precio pactado el ven-dedor lleva la mercancía hasta el costado del buque de carga, siendo los restantescostes de cuenta del comprador.

Franco a bordo (Free on borrad - FOB) el vendedor, respecto del tipo anterior FAS,cone además con los gastos de la operación portuaria y licencias de exportación.

Coste y flete (Cost and Freight - CFR) el vendedor, respecto del tipo anterior FOB,corre además con los gastos del flete marítimo.

Coste seguro y flete (Cost Insurance & Freight - CIF) el vendedor, respecto del tipoanterior CFR, corre además con los gastos del seguro del transporte marítimo.

L¡s más usuales son las FOB y la CIF.

4.3. EL CONTRATO DE TRANSPORTE

Eristen dos grandes tipos de contratos de transporte, que a su vez tienen diferentes mo-:-rdades. Estos son:

- La póliza de fletamento. En este tipo de contrato se contrata el transpofe de un barcocompleto. Es adecuado para tráfico de graneles, tanto sólidos como líquidos.

* El conocimiento de embarque. En este contrato se pacta el transporte de la mer-cancía, utilizando para ello sólo una parte de la capacidad del barco. El nombre delmismo proviene del hecho de ser un recibo del capitán, acreditando su depósito en elbarco.

6.1, ELSEGURO MARíTIMO

El seguro tiene su origen en el tráfico marítimo. El seguro es un contrato (póliza) por el::d el asegurador se compromete a indemnizar al asegurado los daños o pérdidas deri-.:Jos de los riesgos (expresamente pactados en la póliza) de la navegación marítima. A::"nbio de ello, el asegurado devengará al asegurador una cantidad llamada prima. No es

:ies una apuesta (las cantidades a satisfacer coincidiriín con el valor real del daño pro-:¡cido, siendo ilegal asegurar varias veces el mismo riesgo con diferentes aseguradores) y

'.endo el objetivo general que no se favorezca la aparición de daños, y sí la seguridad del

--ái-rco marítimo.

La píliza aseguradora de mercancía, debe establecer:

o Quién y qué se asegura.

o De dónde a dónde.

o Por cuánto tiempo.

o Qué riesgos cubre.

3t

OBRAS MARITIMAS

Puerto de Altea (Alicante)

Dique de Punta Lucero (Puerto de Bilbao)

32

CAPíTUI,o 2 INGENIER.A PORTT]ARIA: EL PUERTO

LOS LSUARIOS DEL PUERTO

-.. :'.trión del puerto es atender a sus usuarios. Estos usuarios pueden clasificarse en:

P;:ljeros y mercancías.

- \f edios de transporte: terrestre y marítimo.

: L.uarios indirectos.

El pasajero, pudiendo clasificarse este tráfico por:

- tipo de navegación: trasatlántica, cabotaje...

- ripo de barcos: pasajeros, mixtos...

- rrpo de tráfico: entrada, salida

- tipo de puerto: escala, terminal, turismo.

L¿s instalaciones que se precisan pueden clasificarse:

- Puertos terminales o de escala (tráfico internacional).

- Puertos con tráfico internacional medio.

- Puertos con gran tráfico de cabotaje.

- Puertos con tráfico local.

- Puertos con turismo en tránsito.

Grúa en terminal de contenedores

.1.1

OBRAS MAR.T]MAS

2. La mercancía: puede clasificarse según presentación, características especiales ytráficos.

- Forma de presentación:

* Mercancía General:

- Carga general unitaria (rollos, piezas, máquinas).

- Carga ensacada (f'ardos, bultos de fruta).

- Carga envasada (cajas, paquetes. barriles).

- Contenedores.

- Remolques.

- Roll-on/roll-ofl'.

- Otros.

Graneles sólidos:

- Sólido ligero: ordinario (grano) o refinado

- Minerales: hierro. carbón.

--.*" b

ry{¡

Terminal de contenedores

* Graneles líquidos:

- Petróleo: crudo o refinado.

- Gas licuado.

- Varios (aceites, vinos,...).

34

cApiTUrc 2. INGENIERíA poRTUARrA: EL puERTo

x Pesca:

- Pesca fresca.

- Congelada.

- Salada o Seca.

- Industrial.

- características especiales: cargas húmedas, secas, limpias, sucias, frágiles, delica-das, refrigeradas, peligrosas, especiales, varias.

- Tráfico: Unidad de cargamento (homogénea, heterogénea), volumen, destino (unoo varios puertos), línea de tráfico (regular o esporádico), tipo de operación (expor-tación,...).

-3. El transporte marítimo. Sus características y exigencias marcarán las caracterís-ticas del puerto. Las características del buque son importantes tanto para el diseño yconstrucción de las instalaciones portuarias como para el planeamiento de opera-ciones y tráfico marítimo. Las principales características de los buques, aunque másadelante se detallarán otras definiciones del buque que condicionan la ingenieríaportuaria, son las siguientes:

- Eslora: longitud.

- Manga: anchura del barco.

- Calado: profundidad que un barco alcanza.

. en lastre: sin carga.

. en carga: con la máxima carga.

- Arqueo: volumen de huecos del que un barco dispone para el transporte de mer-cancías. La unidad que la define se conoce como Tonelada MooRSoN que equi-vale a 100 pies3 12,83 rn'¡. Se distingue:

. arqueo bruto, TRB, (toneladas de registro bruto) entendido como volumen ge-neral.

. arqueo neto, TRN, si se habla de volumen realmente utilizable para la mercancía.

A efectos informativos puede decirse que los tamaños de los buques son del ordende lo que a continuación se indica (eslora/manga/calado):

Transatlánticos: 300 m / 35 m / l0 m.

Barcos mixtos: 170-250 m I 20 m / 9 m.

Carga general: 150 m I 2O m I 9 m.

Petroleros: 1o - (hasta 10.000 TPM, 150 m eslora / 9 m calado).

2 - (10-20.000 TPM, 170 m eslora / l0 m calado).

3" - (50-150.000 TPM, calados - t7m).

4' - (150-400.000 TPM) -350 m I 52 m I 24 m.

35

OBRAS MARITIMAS

Graneles ordinarios: (2.-20.000 TPM) - 110 m I 12 m.

Mineraleros: (20-150.000 TPM) 250 m / 16 m.

E,speciales : portacontenedores :

(hasta 30.000 TRB) 240 m / 30 m / 12 m.

Lash (40.000 TPM) 240 m / 32 m I 12 m.

Pantalán de descarga de fluidos

4. El transporte terrestre o interior: Distribuye pasajeros y mercancías en la red detransporte teffestre. Se realiza por:

Carretera.

Ferrocarril.

Conducciones.

Vías navegables.

5. Usuarios indirectos. se engloban en este conjunto las zonas industriales anejas a lospuertos en conexión directa con ellos. Las industrias que suelen adherirse al puertoson:

Marítimas: navales (astilleros, separación), pesca (conservas....).

Pesadas de transformación: varias, refinerías, importadores materias primas.

Varias: maquinaria, cadenas de montaje....

III

36

CAPÍTULO 2. INGENIERíA PORTI]ARIA: EL PIJERTO

8. LAS OPERACIONES PORTUARIAS

Se llaman operaciones portuarias a aquellas acciones destinadas a realizar el paso del:r¡sporte marítimo al terrestre o a la inversa. Las funciones principales son: carga y des-:":sa. almacenamiento y evacuación. Las funciones auxiliares son: identificación de mer-:¡ncía, despacho de aduanas, mantenimiento, conservaciones, etc.

La organización portuaria debe buscar la máxima eficiencia económica en su conjunto.:.¡ eficiencia es a menudo difícil de conseguir ya que confluyen en el puerto intereses:.r ltrapuestos.

Respecto del utillaje necesario para realizar las operaciones de carga y descarga hay

:-: señalar que dependen del tipo de operación arealizar. De los utillajes para operaciones- -:nales cabe destacar:

- Gruas de muelle: sobre rafles (pórtico o semipórtico), se desplazan a unos 0.5m/s, gi-ran arazón de I vuelta/minuto, se mueven elevando cargas (3-6 Tn) a lm/s y suelen

trabajar con cargas de 3 a 2O toneladas.

- Grúas automóviles: sobre neumáticos.

- Puntales: Los barcos de mercancía general disponen de aparejos pararealizar las ope-raciones de carga y descarga.

- Gruas de barco: modernamente están sustituyendo al puntal como método de descarga.

Las cargas unitizadas están cambiando sustancialmente la forma de trabajo portuaria al--^:-:.-ir el tiempo en la manipulación e inspección de mercancías. Las dimensiones del: -::enedor están estandarizadas. Están, por otro lado, caracterizados por su condición.::inaria, ventilados, isotermos...) y también por el material que los compone: acero,

- -irLinio, madera. Para graneles las operaciones portuarias se adaptan al tipo y necesidad-:;. ¡erido.

't. \..{RIABLES QUB DETERMINAN QUE UN BUQUE PUEDE USAR UNPUERTO

Un puerto ha de ofrecer a los buques:

. ABRIGO.

. \ÍANIOBRABILIDAD.

-CALADOS.

Los calados, tanto en bocana como en muelles, limitan la utilización de un puerto.

- -.nto menor sea la bocana de un puerto, mayor abrigo frente al oleaje se tendrá en é1,

:€:r menores serán las condiciones de maniobrabilidad. A efectos de calado lógicamente-:; que considerar el calado del buque en carga, así como tener en cuenta los niveles:r.:!!entes en el mar: existencia o no de mareas. Si existen mareas hay que considerar el:., ¡do en la bocana como nivel mínimo o nivel más bajo de bajamar.

37

OBRAS MARíTIMAS

,i.,,,eii.;:rr.,

.. f-*{*il-r.li\¡5*',

.-"i-*ri.';i

%,:;i:;..

I n stalac io nes p e s q u erd.s

Generalmente se adoptan una serie de resguardos cle seguridad, a partir de la existenciade irregularidades en el fbndo o por la movilidad clel mismo si se presentan situacionescambiantes en la batimetría. Se toman resguardos también debido al movimiento que pue-de originar en el barco el oleaje o la agitación. El barco sufre además escoras y otio f'enó-meno que también tiende a hundir la popa cuando se halla navegando es el "squat". Losresguardos a considerar se aumentan cuando interesa conseguir mayor seguridad. Todoello determina que determinados calados en bocana permitan o no el uso de un puerto porbuques de características dadas en cuanto a calados se refiere.

Las anchuras libres en la bocana y las dársenas, condicionan directamente la manio-brabilidad de la embarcación: en general cuanto mayor es el <lesplazamiento de un buque,menor maniobrabilidad tiene. Por otra parte, la anchura de una bocana cclndiciona laexplotación que se le quiera dar (entrada y salida simultánea de dos barcos), esto es, laregulación del tráfico. Si sólo se establece una ruta (dirección en la bocana), de entrada ósalida, la anchura mínima que se adopta para el diseño de una bocana es 3-4 veces lamanga del barco que puede utilizarla. Si existen dos rutas, habitualmente se reserva una deentrada y otra de salida, señalizándolas. En este caso la anchura en bocana suele ser delorden de 6 veces la manga máxima del barco al que se presta servicio.

La sección transversal de una bocana será generalmente trapezoidal; la anchura en estecaso se mide en el plano en el cual el barco al acercarse a esa obra tocaría. También hayque tener en cuenta la estabilidad de los márgenes de las obras de abrigo, por lo cual sedeben adoptar también ciertos resguardos de seguridad al medir el ancho.

38

.rl

CAP.TULO 2. INGENIERíA PORTLIARIA: EL PL,ERTO

Trdfico portuario

::,r: factores que se deben tener en clleuta Son:

' ,lie¡jes: pueden generar cotrientes que provoquen derivas en los barcos (deriva: des-:i.lzarniento lateral de un barco).

- \l¡reas: corientes de llenado o vaciado de la dársena cuando se va hacia la pleamar o':jamar respectivamente. La mayor velocidad de la coriente se crea en la bocana, por-ir éste el punto más estrecho.

" \ ientos: posibles causantes de abatimientos (abatimiento: desplazamiento lateral de

-n barco a causa del viento).

:- -seneral, los condiciorlantes que pueden presentarse en un puerto son:

. Físicos: batimetría, clima marítimo (vientos, oleajes, coüientes y marea), cauces flu-. irles (que pueden producil'atenamientos o problemas de crecidas).

- L'rbanos; existencia de una ciudad en las inmediaciones del puerto. Hay interacción.L¡ evacuación de mercancías puede ser molesta. El desarrollo urbanístico es contrario, la actividad portuaria, por lo que aparecen intereses contrapuestos.

' Geotécnico-geológicos de los fondos: a efectos de cimentación de las obras existentes:n el puerto.

'- :ro de los más importantes que hay que tener en cuenta es la agitación que puede exis-

- :: la dársena a causa del oleaje que penetra en el puerto o el que se puede generar en la' :;¡ dársena por la acción del viento.

39

OBRAS MARITIMAS

La agitación máxima permitida en un puerto está ligada al tipo de actividad y embar-cación de que se trate. En función del tipo de actividad se admitirá cierto grado cle agita-ción. En puefios deportivos se recomienda que la agitación sea.< 0,2 m, y <.0,4 m si sejustifica suficientemente que esa agitación no va a interferir la actividad.

Terminal de contenedores en el Puerto de Valencia

40

cAPÍruLo 3OBRAS PORTUARIAS

CAPíT|JLO 3, OBRAS PORTUARIAS

- ].[- \SIFICACIÓN DE OBRAS MARÍTIMAS

-¿: . rrilS marítimas portuarias son aquéllas sobre las que actúa el mar o están relacio-'ú:* :.:. 3:nbarcaciones y áreas de navegación.

:-:-3ido a su localización las obras marítimas se clasifican en:

- :::. erteriores: en zonas alejadas de la costa y a gran profundidad.

, r::s Josteras: en la zona litoral, a poca profundidad y sometidas a la acción del:: 3 .'ontinuamente.

- ::- interiores: situadas en zonas abrigadas, no sometidas a Ia acción del oleaje.

- -. :::erminada localización implica unas ciertas condiciones generales (solicitacio-'rr*' - -: .:lluven poderosamente sobre la problemática y tipología. La segunda condición- .c i- r;:; ,a problemática de las obras marítimas es la función que desempeñan.

, :1_¡¡1¡tfeSi

- - -:ducciones submarinas: transporte de fluídos (gas, petróleo, residuos líquidos,...).

- :.':¡cturas exteriores de atraque (y amarre): son empleadas para el atraque (y ama-::: de srandes buques.

- :.':ucruras exteriores de exploración: son empleadas para la prospección de gas y:e'-:!ileo en la plataforma continental.

- :.::-¡cturas exteriores de explotación: son empleadas para la explotación de campos:e :ol íferos (gas-petróleo).

--',.s artificiales: construidas en mares o áreas de poca profundidad para pros-:et--iones-explotaciones o para instalaciones industriales, almacenamiento de mer-:¡-.;ías peligrosas, etc.

' ,- - a:-ras:

- l,::¡s de abrigo: son obras destinadas a reducir la intensidad del oleaje en una zona.

- li::as de estabilización, defensa y regeneración: su objetivo es modificar adecua-:jjxente los procesos litorales de un tramo de costa.

- -':r¡s de atraque y am¿ure: destinadas a permitir el atraque y amarre de embarca-- - n-i

- l¡:iducciones: destinadas al transporte de fluidos en zona litoral (emisarios, oleo-: i.-tos. gaseoductos).

- ,l:ras de señalización: ordenación de la navegación costera.

- li':ias de dragado: para conseguir o mantener calados en un iírea determinada.

43

OBR,4S MARITIMAS

Interiores:

- Obras de atraque y amarre: atraque y amarre embarcaciones y operaciones auxi-liares.

- Obras de servicio a estructuras flotantes; empleadas para el mantenimiento, cons-trucción o transtbrn-ración de estructuras flotantes (diques secos-flotantes..).

- Obras de señalización: ordenación de vías navegables.

- Obras de dragado: mantenimiento o alcance de calados.

P lat afo r m a p e t r olíf e ra

Obras exteriores

Están situadas a gran profundidad, expuestas al oleaje. corrientes marinas y accionessobre la plataforrna continental. En las últimas décadas. este tipo de obras ha experi-mentado una fuerte expansión gracias al aumento del precio de los productos petroleros,constituyendo la tecnología off'-shore. Aunque es una faceta reciente de la Ingeniería Marí-tima, es indudable que su importancia económica la ha hecho en algunos países (espe-cialmente en lo petroleros) uno de los temas más importantes de investigación.

14

CAPíTULO 3, OBMS PORTUARIAS

' - r;ucciones submarinas: para el transporte de fluidos en gran profundidad (gas,:rr': :, Parecen estn¡cturas simples, pero es difícil determinar las cargas que inter-:':*- l::ología, materiales y usos son semejantes a las obras terrestres (sometidas a

u-. :,-É: especiales).

- .: : --_:as y solicitaciones que hay que considerar en este tipo de obras son:

::-l'. rtatorias: peso, flotación, anclajes, corrosión y deterioro.

- :.:-rientales: corrientes, oleaje, condiciones de fondo.

' -- ,:,¡:rucción: cada técnica constructiva conlleva unas solicitaciones.

- I -:-'ionamiento: presiones, cargas en soportes, movimientos, etc.

:.;:.ri de las cargas que deberá resistir la conducción, es muy importante el efecto de

* : :--.:ón por lo que resulta necesario establecer un plan de explotación (cuidadosa ins-" -r' :. ,-onstrucción y función.).

' I ,:-r-'ruras exteriores de atraque: para realizar operaciones de atraque, amarre y carga

tÉ----it en mar abierto (atraques y amarres). Las solicitaciones a considerar son los:- .:. r,leaje interno, corrientes y solicitaciones accidentales. Son las boyas, duques de

*--:.:

' ='':rcturas exteriores de exploración: en los últimos 20 años han experimentado un- *-,-: 3spectacular. Se utilizan para el descubrimiento y explotación de recursos marinos.:i : .:'sCturas se pueden clasificar en:

- i:re rgibles.

. :':rsumergibles.

- l::ba¡caciones de sondeo ("drillships").

' '"'".-k-ups".

' l¡ructuras exteriores de explotación: Se utilizan para la explotación de recursos del---: -.:ürocarburos). Según la forma de resistir acciones del mar, se clasifican en:

:.Lucturas apoyadas en el fondo. (<150m.).

- :s'.ructuras flotantes.

- - '.a-r afificiales. (<30 m, sin retención).

-.. iipologías correspondientes a estructuras de exploración y explotación pueden ser: -€. ¿:res (y están sujetas a parecidas solicitaciones) con la diferencia respecto de su- .:ad.

. I.las artificiales: están construidas con materiales sueltos. Pueden ejecutarse especial-:ente en áreas de poco calado. En algunos casos requieren de obras de contención si: profundidad es grande (anillo de cajones o similar). Se construyen p¿üa realizar

45

'i

l

i

l,li:lii,lrl

OBRAS MARITIMAS

operaciones teffestres en zona marítima:de fabricación...

perforación, explotación, depósitos, plantas

Obras ínterit¡res en el Puerto de Valencia

Obras interiores

Son obras en zonas abrigadas o no sometidas a la acción del oleaje, tales como obras de

acceso a zonas de atraque y amarre u obras de servicio y seguridad.

* Obras de atraque y amarre: permiten la aproximación del buque para realizar opera-ciones de transferencia de carga de mercancías o personas, avituallamientos, etc. Las obrasde atraque y amarre permiten el contacto y sujeción de las embarcaciones entre la zonaterrestre y la marítima, así como establecer las operaciones portuarias necesarias. Estánconstituidas fundamentalmente por diferentes tipos de muelles, defensas y bolardos. De-fensas son los dispositivos entre infraestructuras (el muelle, por ejemplo) y los buques que

permiten reducir las cargas y esfuerzos que producen el atraque y amarre. Los materialesque las componen son materiales tales como goma, acero anticorrosivo, topes neumáticos,hidráulicos, madera, etc. Su tipología es muy variada, estando formadas por madera o ra-maje no asido al muelle, pilotes y vigas de madera, defensas flotantes, defensas de grave-dad, defensas de tensión, pendulares y anillos de duque de alba.

* Obras de servicio a embarcaciones: son instalaciones para la construcción, manteni-miento y reparaciones de estructuras flotantes, tales como gradas y varaderos, diques secosy flotantes, esclusas, etc.

x Obras de señalización: destinadas a la ordenación del tráfico marítimo en el interiorde los puertos, para que se produzca en condiciones de seguridad.

* Obras de dragados: son obras de excavación de materiales bajo el nivel de las aguas.ejecutadas, por ejemplo, a fin de dotar de las condiciones de calados suficientes a las áreasinteriores de puertos, canales de navegación e instalaciones.

46

¡:

i!:

CAP.TULO J. OBRA.' PORTLI.\RIA'

, ¡bn¿s costeras

>.n obras situadas en la franja litoral y a poca profundidad. por lo que reciben Ia acción- -;,1¡ del oleaje. Modifican con su presencia los procesos litorales.

Otras de abrigo: su objeto es reducir la intensidad del oleaje en una zona. Se persigue: -rillcr para permitir gerreralmente el resguardo de estructuras flotantes. el amarre, carga

-:--Jreir y cualquier operación naval que precise calma (desembarco).

-..,.rbras típicas de abrigo, que serán analizadas en detalle más adelante, son:

- Dique rompeolas o en talud: reduce la acción del oleaje provocando la rotura sobre el^:r:mo (taludes de escollera o de piezas de hormigón especiales).

- D:que reflejante: refleja el oleaje incidente sobre un paramento casi vertical y por lo.¿:rto €n el intradós la acción es reducida, pero en lazona anterior, el oleaje aumenta,

cual es un peligro para la navegación y los procesos litorales.

' ):que mixto: Puede reflejar el oleaje o provocar su rotura en paramento verlical o.,:ud de escollera.

- 3.',nrpeolas flotantes: estas estructuras tienen ciertas ventajas como son la economía:: material, libertad respecto a la cimentación, indiferencia respecto a los cambios de-'.eI. fácil transporte, etc. Se trata de pontones, balsas, membranas. Su utilización:: :re limitaciones elevadas.

- >..remas neumáticos e hidráulicos: ronrpeolas movibles basados en provocar la rotura

-,,: nredio de corrientes en sentido opuesto fturbujas o agua). Las estructuras móviles-.: utilizan en operaciones militares, dragados, áreas con gran carrera de marea, salva-

-.3;itos. etc.

.. 't-'s\..... \{*Xryt3."gl\ ..;

!1.*.'-{

Diques exentos para regeneración costera

47

OBMS MARíTIMAS

* Obras de estabilización, defensa y regeneración: su objeto es modificar los procesoslitorales, para estabilizar bocanas o como complemento de instalaciones portuarias. Sutipología es la propia de la ingenieía de costas, por lo que se analizará en detalle más ade-lante, siendo lo tipos más importantes:

- Defensas de ribera: de carácter longitudinal, frenan el proceso erosivo defendiendo laplaya al provocar la rotura sobre un manto de escollera o piezas situadas en el litoral.

- Espigones transversales: perpendiculares a la línea de costa, interceptan el transportesólido litoral longitudinal.

- Diques exentos y sumergidos: sensiblemente paralelos a la costa reducen la acción deloleaje sobre la misma, aminorando el transporte de sedimentos.

- Reposición de arenas (by-passing): reponer artificialmente materiales en zona erosiva.

- Espigones de encauzamiento: en desembocaduras de ríos, para, por ejemplo, estabi-lizar canales de navegación.

x Obras de señalización: constituidas por diversos sistemas en tierra y flotantes, para laordenación y seguridad de la navegación. Existen diferentes tipos de señales:

- Radioeléctricas = ondas electromagnéticas,

- Luminosas = luz (destellos, colores, ..).

- Diurnas - puntos característicos.

- Acústicas = en zonas sin visibilidad.

Las fuentes de energía más comúnmente utilizadas son:

- Eléctrica (tales como grupos electrógenos o bateías, cargadas o no con placassolares).

- Acetileno, petróleo y combustibles (para motores y compresores en las acústicas).

* Obras de dragado: son obras de excavación de materiales bajo el nivel de las aguas,que se pueden desarrollar bajo diferentes premisas y objetivos.

* Obras de atraque y am¿ure: casi siempre pequeñas estructuras que, con esos fines, seubican en zona expuesta a la acción del oleaje: Sólo son operativas si el oleaje es pocointenso.

* Obras de conducciones en lazona litoral: construidas con diferentes objetivos (eva-cuación de vertidos, conducciones para transporte de mercancías, etc.), sus característicasestán determinadas por la importancia de los procesos litorales que actúan sobre ellas:

- Diferentes solicitaciones.

- Enterramiento.

48

m

I

]1

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CAPíTULO 3. OBMS PORTUARIAS

]. .'-,\I-EPTOS DEL BUQUB

: :--- . .enerales, y de una manera conceptualmente amplia, enyez de buque sed¡rLr : :: --- - -- :: :lotador, esto es, todo artefacto flotante capaz de navegar en aguas marí-''''''*rr,L: ..:. .¡ lacustres. Los elementos y las características del flotador que pueden'I tr - ' -

-- :- :lnensionamiento de las instalaciones portuarias se pueden enumerar como

t- - . l":;¡. roda y codaste, babor y estribor.

- -- .::'. \ entrepuentes; mamparos.

- *-:::::"s: ordinarias, media y maestra.

-* ; -- - r:t t'lotador escorado y adrizado.

: -- :: iotación, línea de flotación, obra viva*-:

(carena) y obra muerta (superestruc-

Las T, TC (0,907 T) y TL (1,016 T).

49

OBRAS MARITIMAS

iiiiililil

Desplazamientos: (g = 1.025 Tn/m3):

- en rosca.

- en lastre,

- a máxima carga.

Peso muerto (DWT o dead weight tonnage).

Arqueos bruto y neto:

TRB y TRN (GRT y NT).

Toneladas MOORSON (100 pies3 = 2,83 m3 )

C {, jiú 2,fñ

-f

FñE

Puerto deportivo con dique paralelo a la línea de costa

3. CLASIFICACIÓN DE LA PLANTA DE LOS PUERTOS EN FUNCTÓNDE SUS OBRAS DE ABRIGO

En general en los puertos se pueden distinguir los siguientes elementos:

- Dique: obra principal de abrigo.

- Contradique: obra secundaria de abrigo (pueden existir o no).

50

CAPITULO 3. OBRAS PORT UARI,\S

irea de acceso de un puerto. Situada entre el dique y el contradique, sl exls-

l .:..::¡: superficie de agua interior que queda encerrada o abrigada por las obras, que

- -- . 3z está delimitada en su interior por los muelles.

'.1 -:-.::: obras en las que el barco atraca y desatraca, y trasvasa mercancías.

:..:.i.'rura y configuración, especialmente en planta de las obras de abrigo de Lrn

:-,:n üondicionadas por las del entorno. Así se suele encontrar:

Vista aérea Puerto de Palma de Mallorca

DIQUE PARALELO A LA LÑEA DE COSTA' ., iimensión principal del dique es paralela a la línea de costa. Puede existir o no el

. -::jique. Esta estructuración se presenta en zonas en las que el calado sea suficiente---. ¡: barcos. Por ejemplo, en un puerto deportivo (calado = 4 m.) que no se necesita: ---r calado, y también en zonas en las que por ser acantiladas existe ya un gran calado.* :..posición suele ser de tal manera que el tramo del dique transversal a la línea de costar rrrr€ct&, no perpendicular a aquélla, para que, con un ligero incremento en el coste del

- - -: ¡l ser éste ligeramente más largo, poder disponer áreas de servicio en tiena.

51

OBR4S MARITIMAS

P¿terto de Barcelona

Los puertos de Barcelona, de la Vila Joiosa o de Mataró y muchos otros son ejemplo deeste tipo de puertos.

2. DTQUES PARALELOS

Dispone de dos obras de abrigo de similar longitud y entidad. Es el caso de puertosinteriores: hay un acceso al mar por medio de un c¿rnal y la dársena queda en el interior. Seda en desembocaduras de río. No hay contradique. Un ejcmplo de este tipo es el puerto deCullera o el de Deva o Avilés.

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l:-lr -f,: ¡ISru -r,:-4'¡5 |

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Puerto con canal de navegación con diques paralelos

52

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(:A P ITI] I,O.I, OBR{.S P O R't LI,.\ R I.\S

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Puerto de Gandia, con diques cottverge,rtes

: DIQUES CONVERGENTES

: '.l>tert dos diques, uno de ellos de envergadura algo superior al otro. La bocana se

,-,..2¡ en la convergencia de ambos. Han de adentrarse bastante en el mar hasta que haya.- -:,-r :uficiente para los buques. Su problema principal es que el ser tan grandes, son- -., .'JroS. Y otro problema es el de las ampliaciones, cosa que es muy complicada sin:-:: que desmontar parte de los diques. por lo que los puertos así configurados tienen:' ,- ' elasticidad a la hora de su ampliación. Ejemplo: Dénia" Gandia, Cagliari. L'Ampolla.

53

OT]RAS MAR.TIMAS

Puerto de Haifa

4. DIQUES CON ANTEMURALES

Hay dos diques paralelos complementados con un dique paralelo a la línea de costa yseparados entre sí. Se crean, así, dos bocanas, estableciéndose separadamente las rutas de

salida y entrada, si las condiciones climatológicas lo permiten. Así era antiguamente elPuerto de Valencia.

Puerto de Groningen

_5-t

CAPíTULO 3. OBRAS PORTI]ARIAS

1. LA BOCANA

ln su diseño se contrapone la accesibilidad de entrada y salida de buques y la mayor. .¡¡ración del oleaje, según la anchura y orientación elegidas.

)eterminados oleajes en una zona pueden ser los más frecuentes o los más intensos.* . .-rleajes más frecuentes no tienen por qué ser los más intensos, A efectos de diseño en- :::l se consideran principalmente los primeros.

.rs oleajes más frecuentes se conocen como oleajes reinantes, y los más intensos como-.:es dominantes. Esta denominación se utiliza también para vientos. Los oleajes rei-

'- .3s son los que se tienen en cuenta en el diseño en planta de la bocana al considerar los:.:,ioS de la difracción y refracción en el morro del dique, esto es, en el extremo de la-:' de abrigo.

:. tamaño del buque condiciona la planta y la sección transversal. Por ello se diseña: *-. el buque máximo. El diseño transversal de la bocana, calado necesario, limitado por

-- :'rras de abrigo (dique y contradique) está condicionado por las características del bu-- -: ná.rimo a que se vaya a prestar servicio.

55

cAPÍruLo 4zBRAS utnÍrtuts DE ABRTGI

CAPíTUL) 4. )BRAS MAR|TIMAS DE ABRIG)

: EFL\ICIÓN: - .: ruertos se denominan así las obras que generan protección frente a la acción del- : . ".s distintas áreas e instalaciones, buques, zonas de accesos, zonas de maniobras y: : : ,:tjunto de obras interiores de servicio.

' -: -:: de ese objetivo principal pueden existir otros objetivos de carácter complemen-

- '':zación o eliminación de corrientes.

- -.-:Jrr obras secundarias tales como:

. :::¿lizaciones y conducciones

o . :r d€ acceso rodado

r -ii¡-r de rellenos para asentar elementos de actividad en el puerto.

: *: :--er líneas de atraque.

-":',,fS DE DIQUBS

- .:--ión que causan sobre el oleaje, existen dos tipos:

: -e impiden el paso del oleaje.

: -: amortiguan el oleaje.

: ::r:rer caso al lado contrario del de incidencia del oleaje no existirá agitación:- :. segundo caso se consigue reducir las características del oleaje que incide,

-. -r-.3 en cuanto a altura.

: :e los diques que impiden el paso del oleaje se puede establecer la siguiente':..-ión tipológica:

, :..re rompen el oleaje: DIQUES EN TALUD O ROMPEOLAS.

:;: reflejan el oleaje DIQUES VERTICALES.-']OS:

combinación de los anteriores.

,. LS E\ TALUD O ROMPEOLAS. Son los más usados. Establecen un meca-- -: -.ri que el oleaje suba por el talud perdiendo energía por remonte con la

i - : :.>ipación de energía. La rugosidad del talud hace que el oleaje rompa.

- - -:i 3n talud, que se analizarán detalladamente más adelante están compuestos- - :::ior por un núcleo, que es la zona central compacta, integrado por material

. --,::.ales sueltos que impiden el paso del oleaje. Sobre él se disponen capas de::; una impide que la interior se pierda hacia el exterior. Se trata de mate-

.::: .: :ie crecen de tamaño hacia fuera. Su diseño se base en condiciones filtro,¡. - -i temaño de las partículas) que impide que el material de una capa se fugue

r i-::. puesto que los poros que ofrece la capa no deja escapar el material que

59

OBRAS MARITIMAS

hay clebajo. Creamos una o más capas hasta llegar a la exterior, que es el manto exterior oprincipal, donde hay una serie de elementos también sueltos que resisten el oleaje por su

peso y por el grado de encaje entre ellos. Estos elementos son escolleras, bloques de

hormigón de tipo paralelepipédico o piezas especiales, habitualmente de hormigón con

geometría singular que permite mayor engarce entre los elementos adyacentes.

Diques en talud puerto tle recreo

La parte que más se cuida es precisamente el manto exterior, pero también es impor-

tante cómo se diseña y construye el núcleo.

En función de cómo se ejecute y remate el manto exterior se puede hablar de:

a) Diques concertados: se establece la colocación de elementos del manto con riguroso

orden con un esquema preestablecido. En general los de escollera suelen establecer

una figura y superficie final cuanto menos rugosa mejor.

b) Diques no concertados: el material es dejado caer.

Si se trata de romper el oleaje es preferible la utilización de acabados no concertados

por la rugosidad que ofrece en el caso de escollera. Si se trata de cuidar la imagen final o

en el caso de piezas especiales o de hormigón se suele construir diques concertados.

En el caso de diques de bloques se pueden distinguir cuatro tipos de colocación:

1. Bloques ar-rimados: se establecen en horizontal los bloques contiguos, sin dejar ra-

nuras entre ellos, estableciendo un escalonamiento que va dejando un talud. El oleaje

se disipa por subida y bajada del talud.

2. Bloques semiarrimados: disposición horizontal con cierta holgura entre bloques; se

garantiza, así, la rugosidad que puede disipar el oleaje y además parte se disipa tam-

bién como antes en remonte.

60

CAP¡TUL) 1. ?BRAS MARíTIMAS DE ABRIGO

i ,- -: - ,rrinrados inclinados: se colocan siguiendo el talud su dimensión mayor.

,-:-.rñ escalonada en contrapendiende: el talud está formado por la dimensión- :"il del bloque: se consig.ue mayor resislencia y se requieren piezas meno-

, i:::iere en el extremo inf'erior del talud. bloques horizontales que sujeten el

Diques verticales

i'-rl- E5 \ ERTICALES. Constan de un paramento vertical o quasi vertical en el que, - : '.eaje. Su comportamiento estructural se basa en su propio peso y en fuerzas- - :-.i,r en el contacto con el fondo marino. Sólo producen reflexión. siendo la ener-

-- j¡ Pt)r la estructura.

- -:..'iones que debe cumplir como estructura son: a) que no exista deslizamiento,- .: - )e produzca su vuelco.

- --r "ertical tiene un comportamiento rígido. por lo que su rotura es instantánea y- !. dique en talud tiene, en cambio un comportamiento más elástico dada su f'le-

. . - .- r()turc es progresiva.

. :.,. un área de grandes profundidades, el dique vertical es el óptimo, ya que un. - .',¡d en grandes profundidades supone grandes volúmenes de materiales. Los di-, - -.les transmiten cargas más concentradas al terreno de cimentación. Su densidad

- -,.1e la de un dique en talud. Por ello, si el terreno no admite grandes cargas, hay

. ---:: .r soluciones de diques en talud.

6l

OBRAS MARTTIMAS

DIQUES MIXTOS. Están formados por un dique en talud sobre el cual se cimientauna obra de hormigón que ofrece un paramento vertical al lado de mar abierto. Se

consigue así impedir el paso del oleaje. El dique rompe los oleajes incidentes más fre-cuentes, mientras que es la estructura que corona la obra, el denominado espaldón quien

actúa en ocasión de grandes temporales. Este dique puede impedir o no el rebase del

oleaje, garantizando la ausencia de agitación en la dársena. La rebasabilidad de un diquedepende de la cota de coronación principalmente.

Este tipo de obra, el dique mixto, suele ser la solución óptima en profundidades ele-

vadas y cuyo fondo marino no es un buen terreno de cimentación para construir un dique

vertical. Además de los aspectos económicos y geotécnicos, hay que tener en cuenta ladisponibilidad de materiales para construir el dique, sobre todo en el caso de escolleras.

b) Los diques que amortiguan el oleaje se pueden clasificar en:

- Sumergidos.

- Flotantes.

- Neumáticos o hidráulicos.

Funcionamiento de un dique sumergüo

DIQUES SUMERGIDOS. Suponen un obstáculo a la propagación del oleaje. Se dis-minuye el calado lo que hace que el oleaje rompa o se refleje parcialmente, de manera que

el otro lado pase sólo una parte del oleaje.

Lo que más interesa es la relación entre la altura de ola incidente y la de la que se

transmite, Ht / Hz; Hz debe ser la permisible en función de la agitación máxima que se

acepte.

Hr_ |H2 K.T

! = *,(coef de reflexión)Ht r\

62

CAP.TULo 1. 2BRAS MARíT]MAS DE ABRIG}

Componentes de un dique flotante

- €:r.iente de transmisibilidad depende de las características geométricas, de las

-' :: .rla incidente, etc... Se define el coeficiente de reflexión como el cociente entre-r-- :. rrla que se ve reflejada y la altura de la incidente:

Itlt'il.ltES FLOTANTES. Son obstáculos sujetos al fbndo del mar, esto es, fondeados.' r'-:- .e encadenan varios de ellos. La variable principal de diseño es la dimensiónrr r'' - '. más que la vertical. Al estar unidos realizan una labor de filtración sucesiva del

rriri-: ,1 S: .uelen instalar en el interior de dársenas de puertos deportivos, por ejemplo,rri)iillr"- i -.,rr.r pequeños oleajes que se pueden originar dentro de la misma. Pueden estarr"*.-.; - :cr cajones de hormigón (huecos), de fibra de vidrio, o de neumáticos.

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ll -'

63

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OBP#.S MARíTIMAS

DIeUES NEUMATICOS O HIDRr(ULICOS. Colocados en el fondo, generan un

chorro de aire o agua que se opone a la propagación del oleaje (pequeño oleaje). Cuanto

más alta esté la salida del chorro, mayor efecto tendrá sobre el oleaje. Es un sistema extra-

ño y de gran coste económico.

Su funcionamiento no es continuo, sólo cuando hay excesivo oleaje o se quiere conse-

guir calma total.

3. SOLICITACIONES QUE ACTÚAN SOBRE LOS DIQUBS

La principal de las solicitaciones que actúa sobre un dique es el oleaje, que suele ser

caracterizado por su altura, H. En algunos casos se hacen consideraciones sobre su pe-

ríodo, T. Para estudiar estos fenómenos se recurre a los modelos físicos, que son una

reproducción a escala de la sección, de un modelo reducido, del dique. Esto se hace en un

canal de oleaje, que es un canal rectangular; en uno de cuyos extremos hay un elemento

llamado pala que genera olas que alcanzan la reproducción del modelo situado en el otro

extremo del canal.

De este modo se analiza el comportamiento del dique, aumentando H, hasta que deter-

minados oleajes terminan por provocar averías o incluso romper el dique. El problema de

estos canales, es que hay algunos elementos que no pueden reproducirse a escala.

En los tanques de sedimentación se ejecutan ensayos en dos dimensiones. Se reprodu-

cen a escala la planta del conjunto de obras de abrigo. Al igual que en el canal, hay tam-

bién palas que generan el oleaje.

CORRIENTES

Se analizan por medio de modelos matemáticos en una fase inicial, y luego en los

tanques de sedimentación. Estos modelos físicos en tres dimensiones pueden ser:

- de fondo fijo

- de fondo móvil.

CIMENTACIONES

Los terrenos de cimentación suelen ser granulares (arenas), y en el peor de los casos.

fangos, limos y arcillas cuaternarios. Hay que estudiar las posibles penetraciones del dique

en el terreno. Y también posibles asientos en caso de obras rígidas, tales como diques ver-

ticales, donde al producirse asientos se empieza a producir el fallo.

Para evitar la penetración se suele recurrir a soluciones de sustitución de capas de ma-

terial suelto, en parte o en su totalidad, por materiales sanos como escolleras.

Esos materiales deben cumplir las condiciones filtro. En ocasiones se utilizan los geo-

textiles sobre los cuales se asiente la obra, en general, para diques en talud.

64

CAPíTULO 4, OBMS MAR|TIMAS DE ABR]Go

- -.:do existen problemas de inestabilidad de diques, las soluciones que se plantean

::ler los taludes (en los diques en talud): es la más inmediata.

-. i:tución de materiales inferiores.

::ecarga del terreno para su consolidación previa a la construcción del dique.

....trucción de drenes o pilotes (a tresbolillo) rellenados de materiales granulares en

-.nentación (en las capas desfavorables, arcillas, limos, etc.).

- ,.: de resistir mejor el oleaje se pueden construir banquetas: colocados en el pie del

- -: del dique proporciona gran estabilidad al deslizamiento en curva. También es

--.:esistencia a las erosiones producidas por el oleaje y el peligro de rotura. Están' :: - -i de escollera.

:;" solucionar asientos excesivos se puede hacer todo lo que se ha dicho excepto-*--eltar los taludes, ya que ello aumentaría la carga general sobre la capa no con-. -'da del teneno y produciría un mayor asiento en el terreno.

{TERTALES PARA LA CONSTRUCCTÓN DE DIQUES

- :R-A,S

- --'::riales naturales, rocosos. Interesan para el núcleo, manto principal o exterior,

- :¡ .os diques en talud, para banquetas, etc. Las características requeridas son:

l.: , l- densidad.

;--..-üd: rocas masivas, sin diaclasas.

: ._:i no lajosas o longitudinales. Interesan formas cúbicas.

, - _-r\ES

- i- :- "::'1 las escolleras del manto principal cuando las canteras no pueden suministraru-;: : :aquerido. En todo caso es uno de los materiales más utilizados. Se ven so-

: - :-- :. ma¡ a ataques químicos, a grados elevados de humedad y a la alternancia der,,r1,,,., .-cesivos secos y húmedos, en las ¡áreas de mareas.

' ,;-:;os del mar colroen las armaduras si el hormigón es armado. Generalmente se' ,r,,,,,r ! *i Eran ataque químico. Esto produce el descascarillado y hace que la pieza pier-

;-,*'rr:'tlád. Hay otros ataques químicos producidos por el vertido de aguas indus-

'r' :É -=osas para el hormigón.

.i-- :- ::¡ corrosión o destrucción debida a los organismos existentes en el medio,i ' :r:r :_lemplo en el caso de los litófagos. Se trata de organismos que se adhieren al, Lrl"" * . : ta-eocitan; así también se destruyen las escolleras. Por el contrario la fijación

,r .. *:. ]" . lfecen SU COnSefVaCión.

65

OBRAS MARITIMAS

Cuanto mejor esté fabricado el hormigón mejor. A veces se exigen aditivos resistentessiderúrgicos, con escorias en w 85Vo y pobres en AC¡ (87o). Se recomiendan compaci-dades elevadas. Su fabricación ha de ser con agua dulce, ya que da mejores resultados. Sólo

si es hormigón en masa en algunos casos excepcionales se puede utilizar agua del mar.

Su puesta en obra y el vibrado ha de ser muy cuidado. Generalmente se exigen den-sidades elevadas, con bajas relaciones A/C.

A/C < 0,45 para hormigones pretensados.

A/C = 0,5 - 0,65 para hormigón armado.

Un ejemplo de dosificación de hormigón para obras marítimas es el que a continuaciónse muestra:

Tamañomáximoáridos

Hormisón armado v oretensado Hormisón en masa

Kg cemento/m'hormigón f"t (28 días)

Kg cemento/m'hormisón f.r ( (28 días)

40 320 40 2,80 t520 360 40 3r0 35

10 410 40 360 35

Para evitar la corrosión se recomiendan recubrimientos en las armaduras como mínimode 6 a 8 cm, e incluso l0 cm. para asegurar la ausencia de corrosión. No está permitidoque se produzcan fisuraciones.

ACEROS

No es un material muy habitual en obras de abrigo, pero sí en muelles y utilizado para

elementos auxiliares en diques durante su construcción. Están sometidos a corrosionesmuy fuertes.

Se utilizan en tablestacas en la construcción de diques y espigones. Se puede utilizaracero galvanizado, o con pinturas especiales, anticorrosivas. También aceros al cobre yacero inoxidables. Todos estos últimos casos han de ser muy especiales y justificablesdebido a su elevado precio. Se puede recurrir a protecciones catódicas.

MADERAS

Se utilizan como medios auxiliares. Se usa más en obras costeras que en portuarias.

Tienen escasa vida. Es recomendable que tengan tratamientos especiales (alquitrán, crea-solas, etc.) que eviten su putrefacción.

ARENAS

Suele emplearse para rellenos o sustitución de capas no consolidadas. Su problema es ladispersión debida al oleaje. Por ello se utilizan geotextiles alrededor de ella. Se suelen

construir núcleos de arena procediéndose en seguida a su recubrimiento con geotextil.

66

V

"illlilr. 1

CAPíTUL) 4. )BRAS MAR|TIMAS DE ABRIG}

- ":-': ).:lución provisional para reparaciones se utiliza también arena ensacada, en sa-I " :É ::, :3\til.

'-i:.-i se utilizan para fabricar hormigones para diques. Deben ser arenas lavadas,:-:r¡ cioruros y sulfatos, y por eso su utilización no es muy frecuente.

: :'I*{E\'O DE OBRAS DB ABRIGO

*; :.i.,i:r principal que actúa sobre un dique es el oleaje. una vez determinadas las;rll:-rL-:-,:.,'a-i del oleaje dos son los métodos más comúnmente utilizados en el diseño de

-:.::io de riesgo: se asume determinado riesgo en la obra. La decisión en cuanto al-:.-:.r asumible la toma el proyectista. Este método utiliza el concepto de vida:r:.:sible de la obra: la obra se encontrará en condiciones de perfecta explotación-.: :eríodo de L años, tras el cual será necesario abordar inversiones a causa de su.,:.,--lescencia o daños registrados, etc... Se basa en la determinación de la probabi--'l de presentación de temporales superiores a los de cálculo durante ese período.:.¿i probabilidades se traducen en riesgos para la obra (rotura o daño en el dique).

I --:-:;rio económico: se basa en evaluar dos tipos de costes:

Coste de construcción de la obra.

Pérdidas económicas en caso de destrucción de la obra.

;::: :::erentes alturas de ola de cálculo se determinan los pesos p de los elementos del-li:, , :rilcipal (en talud) o los volúmenes de obra necesarios (vertical). El método se ba-,' :": .' :iaboración de una gráfica que relaciona para cada altura de ola de cálculo el'i:j -'e .-onstrucción de la obra de abrigo. Se obtiene así una curva de pendiente cre-:* i P..r otra parte se evalúa la gráfica de pérdidas econórnicas en caso de destrucción

,1 * . rrf,. Si una determinada altura de ola de cálculo es superada y la obra queda afec-lL* ¡:r-.rir necesarias reparaciones y paralizaciones en el puerto. Por lo tanto ello va a- -Ér ..1ooS costes o pérdidas económicas en general, tanto por reposición de lo des--' :., :.rmo por la imposibilidad de prestar sus servicios. La pérdida económica dismi-

: : redida que la altura de ola de cálculo es mayor, es una curva de pendiente contra-," - .: -rterior. A menor altura de ola de cálculo considerada, mayor probabilidad de que-i :l!or riesgo de pérdidas económicas.

: :' :nente se determina la altura de ola de cálculo óptima económicamente, mínimo de, i- jeración simultánea de ambos costes, esto es, del coste total, de la suma de ambas"*' : .. .'¡btenidas.

67

-cAPÍruLo 5UES EN TALUD O ROMPEOIA,S

CAPíTULO 5. DIQUES EN TALUD O ROMPEOIAS

II E FI\ICIÓN. INTRODUCCIÓN

- - 5ra marítima de abrigo portuaria por excelencia es el dique en talud, también-'--. Jique rompeolas. Su misión principal es reducir la acción del oleaje en una zona'- ':::,itar operaciones de atraque, amaffe, cargay descarga.

- . ::rna de trabajo consiste en provocar la rotura del oleaje sobre el talud de escollera,: : ::ientos especiales que constituyen su manto principal.

- :::.iás del manto resistente, el dique puede contar con una estructura soporte (cuerpo)- :r3nor importancia que constituye el núcleo y las capas de filtro. En España, ade-

.- , -:le construirse un espaldón de hormigón en masa, situado en coronación y que re-: . ¡,-cióD del oleaje en ocasión de temporales, permitiendo, además, disponer de una

. : : - .3 r'ía de acceso a las instalaciones o incluso albergar galerías de servicio.

:--. :ehnir aspectos a considerar hay que proceder a la ordenación de acciones, clima"- --.r. recursos, modelos matemáticos y físicos, condiciones de cimentación, disponi-

- -: :e materiales, tecnología disponible, etc...

* \ I\FLUENCIA DBL CLIMA MARÍTIMO DE DISEÑO

: :.que de escollera tiene un coste que crece exponencialmente con la intensidad de, . : 13 diseño. Para obtener el óptimo económico es de capital importancia establecer

,::.-rsión el clima marítimo (riesgos de presentación de estados de mar, solicitaciones.-. -::. etc...).

- --:.re son obras de elevado coste de instalación, en general este costo es pequeño en- .:.--ión con el daño en buques e instalaciones y operaciones que su ruina puede pro-

-- .-..nsiderando los costes de instalación, mantenimiento y riesgos sobre bienes y ser-:;e pueden ser afectados.

. :::lcultad maxima reside en establecer con precisión la curva de riesgo-solicitación,: l_ü€ suele existir una alta incertidumbre sobre el clima maítimo de diseño, y por' :. s¡ande la influencia de la incertidumbre en el costo y diseño óptimos. La incer-

. -::: implica un coste grande especialmente si el error es por defecto. Fallos como los- :-:r.rs en los diques de Bilbao y Sines son buena prueba de ello.

- ,'. 1979) clasifica los modelos estadísticos descriptivos del qleaje en corto, medio y: :..2o. Los datos que pueden emplearse en el diseño del clima pueden clasificarse de. - .3rsa forma:

,.-:. rariables = viento, presiór¡ oleaje...

: r-: instrumentos-método = visual, instrumental.

= cortas (pocos años), largas...

= constante, aleatorio.

= costero, litoral, exterior.

,.-: duración

: _: -: intervalo muestreo

r;-: localización

7T

pp!4;!!A _

En general es imposible disponer de registros óptimos durante un periodo lo suficiente-mente extenso y por lo tanto es necesario maximizar la base de datos y fuentes de informa-ción con control de calidad.

PM.UE.

B.M,V.E.At_

u¡ srn eseeloóN

T_1,5 A

c) CON ESPALDÓN

Diferentes secciones de diques en taluil (Iribanen)

72

sEccroN TtPo

ESCALA GHAFICA

0 I 2 3 I 5 ¡0 ¡.l+l+lJ+

toRñlGoN Et 6A5A

ÉscollÉR¡

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tW ¿scoLLER^ st{ cL^slrIc^R

\rlK*&

Sección de un di4ue en talud o rompeolas (Puerto de Peñíscok+ Castellón)

o\J!r.oS^

üÁ!rvaglrJz{t-.eoo-uf¡ot-

\¡U)

OBRAS MARíTIMAS

3. SECCIÓN DB UN DIQUE BN TALUD

Un dique en talud o rompeolas consta generalmente de tres diferentes elementos:

- Núcleo.

- Capa o capas intermedias.

- Manto principal o exterior.

3.T. EL NÚCLEO Y IA,S CAPAS INTERMEDIAS

El núcleo de un dique en talud es la parte más interior de la obra. Generalmente está

constituido por materiales procedentes de todo uno de cantera o por escollera de pequeño

peso. Sobre él se disponen las capas intermedias que cumplen el doble objetivo de servirde asiento a la capa exterior, llamada manto exterior o principal, así como impedir que los

materiales que integran el núcleo se pierdan por la acción del oleaje u otro fenómeno. El

manto principal de un dique evita la erosión de la estructura pero en ningún caso actúa de

"piel" reteniendo el volumen de escollera.

En general se dedica mucha atención al estudio del manto y poca al de la estructurasoporte, que en un dique en talud está constituida por núcleo y capas intermedias. Elnúcleo debe ser un buen cimiento para capas intermedias, el manto principal y el espaldón.si existe.

Por otra parte el núcleo debe ser relativamente impermeable para evitar transmisionesde oleaje, así como ser buena plataforma de trabajo, si se emplea. Debe igualmente tenergran volumen relativo, dado su bajo coste.

Las capas intermedias deben ser un cimiento satisfactorio para el manto y actuar comofiltro de las capas del núcleo, esto es, deben actuar como protección del núcleo, tantocuando el dique se halla en construcción, como cuando se ha ejecutado en su totalidad, es

decir, durante la explotación de la obra.

La estabilidad de un bloque del manto exterior o principal depende del bloque mismo y

de su relación con los demás bloques y con las capas inferiores, es decir, de los fenómenosque movilice de fricción - trabazón.

3.1.1. Permeatrilidad y estabilidad del núcleo

De la permeabilidad del núcleo depende la estabilidad del dique, el remonte del oleaje(run-up) y el descenso del oleaje (run-down), así como la transmisión de energía que se

produzca. Se define remonte y descenso como los fenómenos de ascenso y descenso deloleaje a lo largo del talud de un dique. También, en ocasiones, se alude a esos conceptospara señalar las cotas que se alcanzan en dichos procesos.

La permeabilidad aumenta con el tamaño de los huecos y no puede ser modeladacorrectamente. En general si la permeabilidad disminuye la estabilidad también disminuye.Dependiendo de la permeabilidad y presencia o no de espaldón en ocasiones es necesario

't4

':.],1i,::lr

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..lr

,ii::lii,ili:

CAPíTULO 5, DIQUES EN TALUD O ROMPEOI"4S

l]mrnÍr¡':- : :a¡a interior de un dique, bien del rebase por el oleaje, bien del flujo intemorrtüürll: qi r:::;srre. El núcleo es fundamental, en cualquier caso, para la estabilidad delfiiilrl]ut tJ:ir ,

s:(o-u)tg@

i , :i3sión intersticial, se aproxima a o, la estabilidad se reduce.

h :tl:,-lpio es deseable un núcleo permeable, es decir, con canto mínimo grande, yiiilirlllrmii¡::-'. esto es, preferiblemente compuesto por rocas y materiales angulosos y gra-rlirrLriiin¡,'\ =--¡ no obstante, no hay que perder de vista que una alta permeabilidad en elruilruru:,r..: ::.rluce una elevada transmisión de energía hacia la parte abrigada y que, porr lflnrl :¿' 3s permeabilidades pueden provocar deslizamientos.

lr,*j Transmisión de energía, materiales y construcción

I :-;-;e debe proteger y abrigar de la presencia de oleaje y, por lo tanto, deberá espe-r':r,¡;*-.e la cantidad y tipo de energía que se permite atravesar el dique. En general lai:irr;:¡:-.:.in depende del periodo de las ondas. Los periodos largos se amortiguan menos."d;r1:¿i Je la transmisión hay que tener presente que se pueden producir gran número deüi,r* : --ausa de erosiones de las capas internas. Por ello es por lo que deben ser proyec-,lr1 ".. ---ño flltros.

' --:¡dación de capas dependerá de la distribución del tamaño de grano y de que sel";-:ir ':r--3 suficiente fricción en el manto,

* :::--tos de consideración de las condiciones de filtro que deben cumplir los mate-" .-:ia : ..r- integran las distintas partes de un dique en talud, se suelen seguir los criteiios de' .l-1r.

D,, (raba infeior)

-h,@r/ro) ='

1: ,-DsoftaPainfeior)-'-- '<20p,, (necleo)

-. - D,o (capa infeior) . ,,- Dso(o*ho)

.. _ Da' (caPa infeior) , ,p¡*., (nanto)

l :. Dss, Dso son los diámetros correspondientes al 15, 85 y 50Vo del material que pasa-; conespondientes análisis granulométricos. D¡u."o* es el máximo tamaño de huecos

: ]1antO.

75

OBRAS MARITIMAS

Dique en talud en construcción

Si los elementos del manto son muy grandes, la capa intermedia se convierte en mul-ticapa (condiciones de l'a 3u).

La última capa intermedia suele tener escollera de peso entre un lO y 207c' del peso de

los elementos del manto principal o exterior y, además, debe disponer de gran resistenciaal deslizamiento. El espesor dependerá de Ia gradación y de las condiciones de colocación.si bien se recomienda siempre disponer un mínimo de 2 capas con rocas de gran peso )tamaños uniformes.

16

.AqÍTULO 5. pTQUES EN TALUp O ROMqEOT,A,S

. ';.:'-ción de materiales constructivos es un importante objetivo del proyectista.--- :3r materiales resistentes a los ambientes agresivos en que este tipo de obras se- : rn ataques físicos, químicos y biológicos).

-:::rLienda que las capas intermedias dispongan de materiales de formas prismáticas- L-n) y que en el núcleo se eviten materiales de formas angulosas, pero que

. :: d€ elevada densidad relativa (L-u* ( 2,5 L^").,::>iones son necesarios filtros entre el conjunto de la estructura, el dique, y el::e el que se cimienta. Recientemente se ha extendido el uso de geotextiles, esto

i -3:'nbranas filtrantes que consiguen mejoras importantes de las características del:,:: ripo de material presenta elevadas resistencias a tracción y resulta de fácil'- capacidad de filtro. sin embargo, pueden aparecer problemas a causa del ras-

-: ::ateriál, daños, etc.

- . -.'do constructivo de estas partes del dique, su núcleo y las capas intermedias, se-: -:.onado con las tareas propias del mantenimiento, tanto de núcleo como de capas:1.:s. durante su construcción. La anchura de coronación del núcleo depende y se-. 3strechamente con el espacio necesario para su propia construcción. El programa- :-.-ción debe incluir el análisis, estudio y organización de la producción y equipo' .:, Si son necesarios grandes volúmenes puede ser adecuado adaptar trabajos en

' . . -''¡ra para evitar grandes almacenamientos de material.

'- :. diseño de la obra hay que tener en cuenta los siguientes aspectos que a conti-- >3 enumeran:

----,ño y forma de la piedra de cantera.

. :¡d de la piedra (durabilidad).

-.3guir resistencia a fricción del núcleo adecuada.

,:;ar mejora de densidad del núcleo cambiando el material.'-:iar tamaño mínimo del núcleo.

-i:a¡ la adecuación del modelo físico al núcleo.

:-.jrar la capacidad del filtro de las c. intermedias.

.:-i:ar rugosidad de la última capa de filtro (binders?).

-:iar espesor de las capas intermedias.

- :--;ión adecuada del núcleo durante la construcción.

.-::o de tolerancias en construcción^

-::o de la transmisión de energía.

-, .:.-ción de la cara interna.

- :--,-ión del pie de berma.

--::o del uso de geotextiles.

'-:;.r de la mejora de las condiciones de construcción.

77

OBRAS MARÍTIMAS

Manto principal ilel dique del puerto d.e Sotogrande

3.2. MANTO PRINCIPAL

El manto principal de un dique en talud constituye el elemento resistente del dique

fi'ente al oleaje. Generalmente está integrado por la agregaciór] de elementos de cierto pest'

mínimo deterrninado, escolleras o elementos de hormigón (bloques paralelepipédicos t-

otras piezas especiales). La unidad que integra el manto exterior o principal de un diqLrc

resiste la acción del oleaje fundamentalmente por dos razones:

- el peso propio unitario de los elementos que constituyen el rrlanto, y

- el engarce y trabazón entre los elementos que lo integran.

Los prirneros diques rornpeolas se construyeron acopiando rocas, pero ello exigía u '

gran mantenilniento, Un segundo sistema fue colocar grandes piedras de protección. En ;S. XIX el horrligón permite tabricar grandes unidades. En 1834 ya se fabricaban el.-mentos prismáticos de entre 10 y 60 toneladas.

E,n los últimos años se han diseñado y construido elementos especiales en cuanto a -.

geometría (dolos. tetrápodos,...). Los prirreros diques tenían taludes muy tendidos (1:l -

l:7). Posteriormente. la tbrnla típica llegó a quedar constituida por un núrcleo revestido c, -

una o varias capas de flltro sobre cuyo conjunto se establecía el elemento protector. :

manto exterior o principal.

Para calcular el manto principal, esto es. para determinar el peso unitario mínimo ne..sario de los elementos del manto principal, existe toda una colección de fórmu -

78

I

;i1i

CAPITULO 5. DIQUES EN TALUD O ROM?EOLIS

- r- que pueden ser empleadas en el prediseño. Una de las fórmula disponibles que: - '¡sanrente utilizada en España se debe al ingeniero Iribarren:

"'=G;#-,,*)'f;fr'[p, )

--:nino necesario.

-: rozamiento.

,: .¡. fbrmulaciones hoy día más utilizada es la de Hudson:

H, P,

[;; ';'-- lrente se recomienda tomar una fórmul¿r empírica para el prediseño y en canal: -. -litar el resultado final rnediante el desanollo y ensayo cle rlodelos a escala. La. l-' en reproducir adecuadamente la estructura, así como el clima marítimo.

Manto principal de un dique de tetápodos

-'¿ción aleatoria de los elementos del manto principal es lo usual, pero también- .trcars€ regularmente, concertados, si se pretencle conseguir un aspecto estético.

:.¡s. si la cantera Io aconseja. es conveniente aumentar la anchura del dique, pues-:t;.r sobreseguridad frente a una posible infiaestimación del clima marítimo.

Iw=

k D ctga

19

0BRAS Mt\RITIiIíAS

Construcciótt del monto del moto en eI Ptterto de Dénia

En la construcción del manto principal los elernentos de hormigón vienen utilizántt' '

desde 1834 (Poirel-Argel). EI Congreso de Navegación de Milán (1905) recomend.colocación aleatoria. La prirnera pieza especial que se diseñó y usó fue el tetráp' -(Francia, 1950). Algunos de estos elenentos especiales, los dolos por ejernplo, se fabli.-con hormigón arnrado. Los golpes y rotur¿ls que sufren los elementos del rnanto princ.:durante su manipulación en cualquiera de las fases constructivas (cantera o f'abricac:

transporte. colocación, etc...) se reprociucen muy mal en modelos. En general el diseñ,

piezas especiales es poco fiable y debe disponer. sin embargo, de fiabilidad suficiente . :ocasiclnes en que ciertos elementos se han colocado regularnlente trabándose se han r!'=

trado asientos y roturas en la obra, con el consiguiente colapso total de la estructura.

3.2.1. Diseño del manto principal con escollera v unidades de hormigón

E,l discño cle un dique no es único, depende de un conjunto de factores relacionados.'

- Localización.

- Condiciones físicas.

- Fuentes de rnateriales disponibles.

- 'I'ecnología y equipos disponibles.

80

CAP|TULO 5. DI)UES EN TALI]D o R)MPE)IAS

- - ,lgunos casos especiales se han obtenido rotundos fracasos con costes económicos--:¡imos en diques en talud. El cálculo basado en fórmulas tradicionales y en los- ) en modelos físicos a escala reducida ha fallado en ciertas ocasiones (Bilbao,:. ,. Lo habitual es utilizar en el predimensionamiento la fórmula de Hudson:

I H'p" KDctgd ( p. -)"'--, IIo, ]

...rra de ola.

:. "'. s idad del material.

- . ' ::dad del agua del mar.

- --:.-e han sido propuestos Kp = Ko(T), el coeficiente de daño Kr¡ se ha determinado, -.-:3 -nsayos con modelos a escala. Las limitaciones básicas que suelen presentarse

,e ha establecido la H a usar (H.a*, Hv:,...). El "Shore Protection Manual (1984)-: - :nienda el uso de la Hrno.

. .-' ha establecido dependencia de Ko - T, duración, grupos de olas, etc...

- . --,reficientes publicados no sirven con carácter general.

- 'r,'ción sólo se considera a través de Ko.

r :. ototipo puede ser diferente.

. .e utiliza el mismo método constructivo.

: :eterial puede ser muy diferente.

: ' s estudios en modelo reducido resulta difícil comparar los Ko a causa de:

, :3rentes características de los elementos del manto.

- .:erente construcción de modelo.'-

.-. de diferentes parámetros de oleaje.

. -;nicas de test diferentes.

I . :erente presentación de resultados.

--':¡ndes variaciones de escalas e imposibilidad de modelar alavez fuerzas y flujos.

: - _:eneral se recomienda que proyectista y constructor planeen, organicen y estén pre-:: 3n los ensayos, puesto que afecta tanto al diseño como a la construcción.

- : 3lementos del manto principal pueden ser:

:.-'olleras.

-: -oques de hormigón de tipo paralelepipédico.

?,ezas especiales.

8l

OBRAS MARITIMAS

82

El parámetro fundamental de dichos elementos es su peso. Sin embargo, en el caso drlas piezas especiales parte de su comportamiento se confía a la mayor frabazón que tiene:con los elementos contiguos, debido precisamente a las formas y geometrías especiale.

con que cuentan.

Nuevo dique de levante en el Puerto de Valencia, con bloques de hormigón

3.2.2. Piezas especiales

En la actualidad existen en el mercado distintos tipos de bloques prefabricados de hc:-migón que están siendo utilizados para diseñar y ejecutar las estructuras costeras. Tod''-ellos basan el comportamiento del elemento en su peso, por un lado, y, por otro, en l:-formas especiales que tienen. por las que consiguen mayores trabazones que las que tieni:los bloques paralelepipédicos de hormigón o las escolleras. Siempre es necesario lar,q¡ -

periodos de ensayos en modelos reducidos en laboratorio a efectos de determinar l.-características que resultan de aplicación a cada tipo de pieza. tanto a efectos de cálcu-(coeficientes a utilizar), como también constructivos, etc. A lo largo de los últimos años -"

ha ido buscando una reducción del peso unitario de estas piezas y, por tanto, una disn-,.-

nución del volumen de hormigón de la obra, a base de incrementar el grado de encaje c.cada una de éstas con las restantes unidades que componen el manto.

Podría considerarse que la optimización de los bloques artificiales de hormigón se

consigue mediante las siguientes características;

L Alta estabilidad hidráulica cuando son colocados en obra en una sola capa.

2. Reserva de estabilidad estructural en el caso de que las condiciones de oleaje er;.'dan a las de diseño.

3. Baia tendencia de las piezas a la fragmentación.

r

CAPTTULO 5. DTQUES EN 1,\r,UD O ROMqEOTAS

:'-::.: de estabilidad estructural en el caso de rotura parcial del manto.

-:.:l!-ión eficiente entre la porosidad y la rugosidad con el fin de disipar la má-- . :i:ergía posible.

, ::.istencia estructural con el mínimo volumen de hormigón posible.

- - :¡nsiones internas para evitar las armaduras de acero.

-rrnstrucción de las piezas (uso de técnicas de construcción convencionales).

.-,¡locación en obra, incluso en condiciones de baja visibilidad.

- -,-:':.-i:iciónseenumeranydescribenlaspiezasespecialesmásconocidas.

'l[ lT-rPt]DOS

I : - -:.rdo es un pieza especial compuesta de una esfera central a la que se adosanil,¡iri:: r -.-trs de cono. Es la pieza especial más antigua. Hay dos tipos de encofrado po-1,'. lf

: -- : piezas (cada uno de 1os 4 conos).

: ,: I piezas (partiendo el tetrápodo por un plano vertical).

--: eritar las tracciones en el transporte desde el centro de fabricación a la zona de:, : ser de hormigón). Se utiliza un sistema de transporte que se encaja en el

Fabricación de bloques paralelepipédicos

j

I

lftür*

"¡

83

OBRAS MARITIMAS

84

Su colocación se realiza por eslinga mediante grúa; la eslinga pasa por el tetrápodo pcrdetrás del tronco vertical y en la parte inferior coge dos conos, los cuales se encuentrai.uno frente al otro y al lado. Es un sistema sencillo de colocación. La colocación se dispon;de acuerdo a una malla prefijada. Un ejemplo de su uso se tiene en el dique del Puen,Deportivo Las Fuentes en Alcocebre

DOLOS

El dolo presenta la forma de dos martillos con sección del vástago central octogon¡.Esos dos martillos se colocan ortogonalmente. Es como una doble ancla o doble T.

En cualquier dique en talud, el ataque del oleaje produce acoplamientos en las piezu-En los dolos, esos movimientos introducen tensiones y tracciones en las secciones i-unión que han llegado a producir roturas. Es por tanto una pieza bastante delicada. Ha sicrnuy renornbrado el fracaso en el dique de abrigo de Sines. Un ejernplo de su uso se tier.en el Puerto de San Ciprián.

En cuanto a la construcción, perrnite elementos de encofiado en dos piezas y transpor:sencillo. Para evitar tracciones se ha dotado de armaduras al alma, pero como la sección c.la misma es pequeña, las armaduras quedan muy superficiales y eso introducía otr, -

problemas de corrosión o de puesta del hormigón.

ACRÓPODOS

E,l acrópodo es un bloque de hormigón en masa. Se utiliza para fabricar mantoa hon:

-{éneos de diques. fbrmaclos por una sola capa de bloques dispuestos libremente, ya qLle -

posición adoptada por éstos puede ser indif'erente. y solo clebe respetarse la red de ct'.cación.

:l&,a:. * '--

.t'qfa,

Colocaciótt de acrópodos en manto principal

CAP|TULO 5. DIQUES EN TALUD O ROMPEOIAS

-:.- fonna geométrica compleja. El encofrado se compone de dos cascos o medias-

- - - ,aterales y deja su cara superior abierta. Dicha abertura superior del molde facilita- --::Eonado por la cara superior y la vibración del hormigón. Además las limitadas-i:-:.-,nes de bloques y encofrados permite el almacenamiento de los bloques en el

- -: --:smo de fabricación, optimizando la disposición en hileras con las piezas encajadas-.:. alternadas. Por la forma que tiene el bloque puede ser manipulado por medio de

- : -.r,r. de horquillas o de eslingas, con un riesgo mínimo de falsa maniobra

"' i-\S,: :enor difusión han resultado piezas como el stabit, tribar, akmon, mexápodo,

s¿uro, octópodo, cónico, antifer.

\LCULO DB LOS ELEMENTOS DEL MANTO PRINCIPAL DE UNrQL E EN TALUD. rÓnUUl,A DE IRIBARREN

:.!:ema de fuerzas que actúa sobre un elemento del manto principal está compuesto

- -:esión y subpresión ejercidas sobre el elemento, la fuetza de la gravedad y las de

-' :::o. Como resultado de analizar el problema estático, Iribarren plantea inicialmen-. r :. ¡eso P de los cantos viene dado por el valor:

N.H3 .dP_

(,f ..ora - trna)' .(d -l)'

coeficiente.

altura de ola.

densidad del material.

coeficiente de rozamiento.

:::3r supuso inicialmente f = I : tg on (por similitud con el coeficiente de roza-

=: taludes de materiales sueltos). En la fórmula se desconocía por tanto el valor de

. *n temporal de altura de ola conocida, una densidad y un ángulo de talud deter-

: -:. .rbservación directa en algunos puertos dedujo que:

'., = 0,015

'.- = 0,019

:.r se puede tomar f = I si se trata de escolleras, bloques o piezas especiales; f-: je la longitud del talud y de los tamaños de los materiales y N es también varia-

85

OBRAS MARíTIMAS

I

T

I

escolleras: 3 <cotgcr<4

bloques: 2<cotga<4

tetrápodos: l<cotga<2

86

Analizada en laboratorio, en modelos a escala reducida como se producía la rotura de

los diques en talud en distintos casos se pudo elaborar la gráfica que se muestra, en la que

se relaciona las aveías que registra un dique en función de la relación altura de ola

incidente/altura de ola que produce la destrucción total del dique. Se observa cómo existen

tTes Zonas de ESTABILIDAD TOTAL, ESTABILIDAD PARCIAL E INESTABILIDAD.

El punto en el que empieza a producirse inestabilidad en el dique presenta valores

constantes de h./trlooqó e igual a 0,62, independientemente de la longitud del talud y del

material que lo compone.

0,62 .hw"n = h, altura de la ola que produce inestabilidad.

Posteriormente se analizó la existencia de dos tipos de rotura: a) rotura hacia arriba, en

los taludes muy tendidos (al estar el talud muy tendido el oleaje al romper el dique hace

que el material ascienda por el talud), y b) hacia abajo, en taludes no tendidos (a causa de

la pendiente, los elementos caen). Se buscó mediante ensayos el talud crítico, esto es

cuándo se cambia de una rotura a otra'

La rotura de los diques en talud se producen en una zona concreta del desarrollo del

talud, y así se define talud activo como la longitud en la cual se producen movimientos de

los elementos. Dichos taludes dependen del material del manto principal, determinándose:

El talud activo se llegó a determinar que venía dado por seis veces el lado del cubc

equivalente (definido el cubo equivalente como el cubo que tiene igual peso), concluyend.

los siguientes valores:

CoeficienteEquilibriohacia abaio

Equilibriohacia arriba

Talud crítico

f, = 2,38 N" = 0,105 N" = 0,207 cotg 0€ = 3,64

il=2,84 Nu = 0,105 Nu=0,224 cotg 0b = 2,80

f¡= 3,47 Nt = 0,157 Nt = 0,425 COtg Ct = l,'77

Los subíndices "e", "6" y "t" indican si se trata de escolleras, bloques o tetrápodos.

Lo que interesa es definir unos coeficientes de aplicación a partir de la relación:

44*o

CAPíTULO 5. DIQUES EN TALUD O ROMPEOLAS

- :i:irrninar el coeficiente N, que produzca un IVo de averías, en comparación a-: i r.tsi3 para la h19sa.

!*Nr*o

=(n#)' =( ')'=¿.r10.62 )

- -: ::rtentamos obtener es el mínimo Peso que soporta la máxima altura de ola de::¡erminar los finales valores de N para que se produzca un |Vo de averías. Así

= 1.38 N"oz = 0,43

- = 1.84 Nuo* = 0,43

= i.-17 Ntor = 0,656

- '--::i concluyó su estudio con el establecimiento de unos taludes mínimos acon-- : . .3iún distintos tipos de elementos, indicando:

. :-: ü€ = 1150

: :: Ob = l,4l-:-:Ct = 1,33

- .-: :,rs variables fundamentales sobre las que se puede incidir en el diseño de un dique*. -: lJn rro,rr y tt¿tt para conseguir un P determinado para una H determinada.

- .:r estos trabajos de Iribarren se hicieron con las siguientes consideraciones:

-". . oleajes que se emplearon en el ensayo son frontales. Esto no es la realidad en una:, a de abrigo, sino que habrá en la mayoría de casos o en alguna parte de la obra (en, ! rnorros, por ejemplo) incidencia oblicua. Ello supone un cierto riesgo de que los

:.3nentos salten lateralmente (hay ausencia de resistencia lateral de los elementos).:r ;ualquier morro hay incidencia lateral en alguna parte de é1. Por ello, estudiando:. i:ma en otros ensayos se obtuvieron una serie de valores de N diferentes y mayores

_. . :'or tanto, otro peso P, considerando la posible incidencia oblicua del oleaje.

- :.:mpre eran oleajes monocromáticos, esto es, regulares, con olas de igual T y H. En::qres en talud existen algunos problemas por la sucesión de grupos de olas y tam-::án derivados de longitudes de onda particulares que producen resonancia en los:.:mentos del manto principal (aún siendo de H < Hc¿lculo). Hay una serie de trabajos:,¡borados que dan fórmulas para obtener el peso, que introducen una serie de coe-.-:cientes diferentes y unas variables similares (L ó T).

,':¡ de las fórmulas hoy día más utilizada es la de HUDSON:

IY= 7

Ko.cot ga

87

OBRAS MARITIMAS

donde:

Kn = 3.2 si se consideran 0 - | a/c de averías.

Ko = 15.9 si se consideran averías del 30 - 6O %.

5. MÉTODOS CONSTRUCTIVOS DEL DIQUE EN TALUDExisten dos tipos de procedimientos o vías para la construcción de diques:

CONSTRTICCIÓN MARITIMA: utiliza medios específicamente marítimos, en espe-

cial gánguiles, pontonas y cabrias, tanto para el transporte de los materiales hasta el tajocomo para sll posterior vertido y colocación.

CONSTRUCCIÓN TERRESTRE: vertiendo y colocanclo materiales en el mar me-

diante la utilización de medios y maqr-rinaria de construcción comunes a los utilizados en

cualquier obra terestre, esto es, medios y maquinaria para el movimiento de tierr¿rs. así

como grúas. encargados del transporte, vertido y colocación. Los materiales que se van

vertiendo son compactados por los propios vehículos y mírquinas que trabajan. El núcleo

debc tcner una cota superior al nivel del mar para poder ejecutarlo por esta vía.

Dique en talud en construcción vía terrestre

La construcción de r-rn dique implica:

- Obtener materiales adecuados.

88

ra' -

cAPIT'ULO t DIQUES EN 7'ALUD O RO.IIPEOLl.\

- -r:los de forma correcta.

J.:r equipos adecuados.

' - uir en lugares expuestos al oleaje.

. -, : un plan preparado de antemano.

.,' ,. plan de construcción, reparación y seguimiento.

- - ::.'ipales problernas que se encuentran son:

:..- i ones ambientales durante la construcc ión.

::i¡les accesibles de cantera.

' ^,:.ro con grandes volúmenes de horrnigón.

:¡.r Lltilizable.

- - métodos constructir'os existentes son, corno se ha dicho. los que se bas¿rn en. .-.\rtirntes y equipos terrestres. La construcción con equipo tefl'cstre es en general' 'tttica: los equipos son fáciles de reutilizar. La construcción terrestre es en serie..'Jue la flotante no. Por tierra es eostoso trallsportar nrucha carga a gran distancia.'- .1 construcción de un dique es necesario disponer de la coronación del núcleo a

,,:nrer-9ida del nivel máximo del mar. a fin de para evitar rebases, y garantizar la-...: Je la obrl ¡ de los equipos.

Transporte de escollera

89

OBRAS MAR|TIMAS

Si no es posible la construcción completa desde tierra un procedimiento general esejecutar la parte sumergida del núcleo utilizando gánguiles, completando la construccióndelaraíz y la coronación con cabrias o bien las gnias desde tierra, si ello es posible, a basede la formación de sucesivos taludes.

La colocación de los elementos del manto principal o exterior se realiza mediante grúas,dotadas de los medios necesarios de enganche (pinzas de presión, eslingas, etc.). Loi ele-mentos especiales disponen de técnicas especiales de enganche. Pueden emplearse grandesgrúas sobre raíles que deberán ser retiradas si existe temporal. En los pequeños diques seusan retroexcavadoras en la construcción de sus capas intermedias.

Es necesario obtener buena información de las condiciones ambientales, disponiendoigualmente de sistemas de previsión:

- Oleaje (altura, duración, dirección).

- Secciones y batimetría.

- Marea y temporales.

- Materiales accesibles.

- Construcción, tiempo y organización.

Los diques requieren grandes volúmenes de materiales y de rocas de tamaño y calidad.Si la cantera no da las proporciones adecuadas se desperdicia material y se necesitan ele-mentos de hormigón. En algunos casos pueden usarse canteras lejanas.

5.T. ESPECIFICACIONES DEL DISEÑO Y CONSTRUCTIVAS

Aunque los diques parecen ser estructuras sencillas, su construcción es sofisticada. Laestructura se caracteriza por su forma de trabajo elástica y tiene una destrucción progre-siva, permitiendo, por tanto, su reparación.

La construcción de un dique suele contratarse especificando:

- Forma, tamaño y calidad de materiales.

- Método de colocación.

- Tolerancias aceptables en cada caso.

Los parámetros esenciales que definen un dique son el peso de los cantos y de los ma-teriales en las distintas partes de su sección (núcleo, capas y manto), así como el talud delmanto principal y otras cuestiones relativas para su definición geométrica completa (cotasde coronación, anchuras, espesores de capas, etc.). Es esencial garantizar la protección delmanto y lafrabazín con capas interiores.

La roca deberá ser conocida y accesible económicamqnte. Deberá dejarse libertad alconstructor para utilizar otras fuentes acreditadas. Deberá asegurarse su durabilidad me-diante ensayos. La especificación especial es la tolerancia admitida en la densidad ya quetiene gran influencia:

90

CAPíTULO 5. DIOUES EN TALT]D O ROMPEOIA,S

: .¡.¿ ;e 2."/ a 2.5 resulta que el peso de los elementos pasa de 8 toneladas a 11,5:i decir que una variación en la densidad del 7.5Vo pfovoca cambios en los

-::,-i;:ios de los elementos del manto de un 44Vo. Ello supone que pequeños:: :ensidad hacen que cambien los pesos de todas las capas por lo que resulta

-" - . :":i,¡estimar el valor de la densidad, que, en todo caso, es una de las variables,' ::':i. Deberá especificarse igualmente el coeficiente de forma (l-2, l:3,máxi-' -. :.mensión), absorción de agua, condiciones del núcleo, etc.

.: - : rel tamaño de las escolleras y materiales hay que señalar que:

' - -- :-- debe gradarse correctamente, evitando finos y frágiles.

' -,. ::'j¡¡se de la parte central a periferia (10 Kgs - 2 Toneladas)

:3:e tener un espesor mínimo de 2 capas y tolerancia de t25%o peso.

' ::. deben presentar tolerancias del orden 25 - 30 Vo.

. ':.--:ón se deja a cargo del contratista. Las especificaciones suelen exigir mate-' -: - : > S uele ser individualizada para pesos superiores a las 2 toneladas.

, :e:;:ón y medición son dependientes y se consideran juntas en el contrato. El: , :-;ícii si no hay periodos de calma. Las especificaciones deben referir cómo

: :erfiles teóricos. En los chequeos el contratista está obligado generalmente a.,

--.edios:

:--:: -: :3 sondeo con pie (perfil del manto) o equipamiento automatizado.

- : . :3! de nivel flotantes con pie ancho.

-- :: :3 barra con inspecciones visuales.

:, - ::rzontales manejadas con grúa.

-- -: :netal con boyancia cero para la inspección de perfiles.

- : -r dicho, deberá estar especificada la forma de controlar la obra y las faci--:::.rs que se necesitarán del constructor. Las operaciones de chequeo deben

: - :. srograma de trabajos.

- : - . r: deben ser considerados igualmente en las especificaciones de diseño. Debe: : -:r,solidación a largo plazo.

. - -: :]lenta pOf:

"--- -:- del rompeolas.

. : --:;.,in en el fondo marino.

" : '-¡.niento del material blando del fondo.

- . :¡,-ión de suelos en la base.

9l

OBRAS MARíTIMAS

<0,2 T

0,2-t T

t-4 T

>4 T

2

I

0

-1

-2

-¡

92

Las especificaciones se cumplen al final del periodo de mantenimiento. Se debe retrasar

en lo posible la construcción del espaldón para evitar fuertes asientos posteriores. Aunque

los riesgos corren a cargo del contratista ya que el cliente paga por obra hecha, es con-

veniente limitar el riesgo dando dimensiones de avance relativas entre capas.

El estudio de canteras debe acometerse a efectos de analizar las fuentes de aprovisio-

namiento de material. Una cantera tipo suministra una gradación de material de peso como

a continuación se indica:

507o

l57o

20Vo

l5Vo

VERTIDO DEL NI]CLEO OE TODO UNO

PERFILADO MEDIANTE RETRO HASTA COTA CERO

Construcción de un dique vía ten'estre

CAPíTUI.O 5. DIOUES EN TALUD O ROMPEOIA,S

- ' :lnas canteras se pueden obtener otros porcentajes, al poder suministrar bloques: . > J toneladas muy abundantes. Hay que abordar siempre un análisis económico,- -- ro 18 distancia de la cantera a la obra, para determinar los costes de transporte.

- -.-::én hay que tener en cuenta las características físico-químicas y mecánicas de los-. :s. para ver si se adecuan bien o no a nuestras condiciones.

r -::io de transporte ha de proporcionar tamaños grandes (dumpers de 25 toneladas)

:, .:!le, es decir, transportes masivos.

: - -..rmo hay que señalar que se deben analizar concienzudamente todas las secciones

-. :istintas cotas del terreno, de la banqueta, dique, taludes de la banqueta, espesores' : --': \' en general todas las características de la SECCION TRANSVERSAL y la- " - \ a efectos tanto de replanteo como de construcción.

. . POLOGÍA DE GÁNGUILES

: I -3den distinguir los siguientes tipos de gánguiles atendiendo al sistema de vertido'-:::-¡i:

,inguil ordinario: consiste en instalar maquinaria convencional de descarga -grúas-'::e el gánguil.

,anguil de cono: está dotado en su fondo -cántara- de una compuerta, que al abrirse

:=ti¡e la descarga de los productos de dragado. La compuerta puede accionarse late-'- :-.-nte o hacia abajo.

93

OBRAS MARITIMAS

94

Gánguit de volcado: no posee ningún mecanismo especial para el vertido; éste se

efect-úa por giro del gánguil alrededor de su eje longitudinal. Se aplica principalmente

para el transporte y vertido de bloques y piezas de gran tamaño, aunque no son mu\

utilizados en la actualidad por la peligrosidad de la maniobra'

Gánguil de empuje: en su cubierta dispone de una pala accionada

hidráulicos, que vierte el material por empuje.

por

CAP|TULO 5. DIQUES EN TALUD O ROMPEOIAS

.rmryil de bisagra: dotado de dos cuerpos flotantes articulados cuyo mecanismo de,,ri:r-*-: :e materializa en unas charnelas o bisagras situadas en cubierta a proa y: r¿ l€ ahí que también se Ie conozca como gánguil de cajón partido o de charnela.- -.¡-'.itivo hidráulico permite la aproximación de los dos cuerpos flotantes que al

-- :,c ;¡nstituyen la cántara y que al separarse originan la descarga del material.

- -" . :rente, en la mayor parte de los casos, se recure al uso de gánguiles de bisagra

-- -r-,pulsados ya que, permiten la descarga en zonas de poco calado -no existe-"4'-:: restricción de calado para permitir la total apertura de las mismas-, quedando

-r--:rrTrente en desuso los gánguiles de descarga por compuertas de fondo.

,.r-rguil de elevación: gánguiles cuya descarga se lleva a cabo por elevación del-*-=::¡l de dragado almacenado en los mismos. Esta tipología no suele construirse en

- *::alidad por la falta de flexibilidad que supone la inviabilidad de su empleo en

-: .iie? de fondo.

- . - guiles suelen ser más económicos para construir la parte sumergida del dique ya, : -.1:3n trabajar con mayor oleaje que desde tierra, son equipos más fuertes que los"-'' ::i. aceleran la construcción, si bien necesitan equipos de carga en muelle y' :'-.-:- rroblemas derivados de la imprecisión en la colocación y seguimiento. La carga

," : -'naño de la escollera y la existencia de mareas determinan el gánguil a emplear.- , -:inguiles se alcanza como mucho la cota -2. Los grandes bloques no pueden

--..: ,'on mar calma pueden emplearse estructuras flotantes de colocación (platafor-,,,, - -':eievadoras).

:-::i hay una parte del dique que se queda sin construir. Para ello se utilizan' -:i. plataformas flotantes en las que se aloja todo tipo de medios auxiliares (hor-- -É:¡. rírea de acopio de materiales, etc.) para la construcción marítima. Mediante

--.* ¡i realiza el vertido de ese material (o mediante cucharas, etc.). Mención especial'*r"":: ::. lss cabrias que son pontonas con grúas muy potentes, que se utilizan para verter y

,- ": :¡Jo tipo de materiales (bloques, piezas especiales, etc.).

. ,I]\IPARACIÓN ENTRE MÉTODOS CONSTRUCTIVOS

- r{ :nconvenientes de la vía marítima son:

:: produce mayor turbidez que en la vía terrestre y, por tanto, ello conlleva una:;r or dificultad de control y seguimiento de la obra, al menos del visual.

95

OBRAS MARITIMAS

- Mayor dispersión del material en su vefiido y colocación, sobre todo los materiale.finos, por lo que no se respeta la granulometría.

- No compacta el núcleo.

Siempre que se pueda se elegirá la vía terrestre, ya que es mucho mejor tanto por con-diciones técnicas, como económicas.

Si se utiliza la vía marítima, se intentará construir sólo el núcleo (que sobresaldría cle,

nivel del mar), para poder realizar después las capas intermedias y el manto exterior po:vía terestre.

Las desventajas de la vía terrestre son:

- Requiere anchuras de coronación más grandes que en la vía marítima para permitir e

cauce y giro de la maquinaria y camiones. La anchura requerida generalmente ha de

ser suficiente para que circulen y se crucen dos vehículos.

- Si hay temporales, los daños son mayores ya que puesto que la obra emerge del mar e.

oleaje incide más sobre ella, e incluso sin temporales también. En el caso de tenr-porales, se producen derames del material en el extremo, en el avance de la obra. qu:actuará como morro.

Parque de fabricación y almacenamiento de bloques

96

CAPÍTUL} 5. DIOUES EN TALUD o ROMPE)L"AS

; : . \ CIÓN ENTRE CANTERA, ACOPIO, PREVISIÓN: :EREOLÓCTC¿. Y EJECUCTÓN NBT, AVANCE

- :..:ibilidad de material en la cantera, los sistemas de transporte adecuados y el

-: :rrteriales y su colocación en la obra son los aspectos organizativos construc--.- .:.portantes.

- :r:o va se ha indicado, hay que disponer por otra parte de sistemas de previsión::Ja para prever temporales y poder acelerar la obra y proteger el avance del

, - , r's materiales acopiados.

- -.::oles que deben realizarse sobre las diferentes partes de la sección de un dique: .- Jonstrucción son:

--.-EO: Controlar la graduación del peso (caída del material). Se disponen de

sistema tipo tolvas que distorsionan la caída del material y lo redis-tribuyen de nuevo.

- - - - DES: Que se cumplan los taludes estipulados en proyecto; y que no apa-rezcan inegularidades que rompan el perfil (puede ser peligroso para

la navegación).

- : :\TOS: Control de tipo geotécnico y de densidades o compacidades.

- ?-tslDEZ: Controlarla y minorarla siempre que sea posible.

' .:. rimiento adecuado durante la ejecución se debe realizar mediante la inspección:

' -"1: Mediante buzos para que no se hallen piezas irregulares.

- -.-'matizado: Mediante sistemas electrónicos ubicados en embarcación: Los másutilizados son sistemas sondas (monohaz o multihaz) que proporcio-nan la profundidad en un punto dado o en una determinada superficie,respectivamente. Su posición en planta se obtiene mediante sistemastopográficos o de posicionamiento radioeléctrico, por satélite (GPS),etc. Constituyen el sistema para reproducir tridimensionalmente (x, y,z) lo que se está construyendo, La barca realiza varios perfiles trans-versales, de manera que se obtiene información continua y periódicade la obra.

: L R{BILIDAD DE MATERIALES

- -, escolleras y los bloques de protección vienen siendo usados desde hace más der :ios. Los mecanismos de degradación física son:

ibrasión (golpes entre bloques, arena en suspensión...).

)scascarillado (ataques salinos, movimientos térmicos).

i:acruras catastróficas (roturas de elementos).

97

OBRAS MARíTIMAS

Los factores que controlan el deterioro son : a) su posición en el rompeolas, b) el climameteorológico local, c) las condiciones locales (oleaje, persistencias) y, d) el tipo de roca ysu grado de meteorización.

El proceso de deterioro puede iniciarse con la fracturación de bloques inestables, laaparición de cavidades en el manto, etc. Los mecanismos de deterioro se pueden resumiren:

- Redondeo de bloques, reduciendo su peso y tabazón.

- Descascarillado superficial, cristalino o térmico (la porosidad facilita el proceso).

- Golpes, pueden producir roturas en los bloques.

El ensayo de Los Ángeles estudia los procesos abrasivos. Existen, por otra parte.ensayos para fracturas, absorción de agua,... El peso y características de los materialescambia con el tiempo, por lo que hay que estudiar es su evolución. La colocación cuidad:en obra puede evitar movimientos (abrasión) y hay que tener en cuenta que trabazonespobres entre los elementos origina inestabilidades.

* Hormigón: el hormigón resiste bien a compresión, pero no a tracción, por lo que e,necesario armarlo con acero o fibras de polietileno. El hormigón presenta fatiga a flexiór.Para aumentar su durabilidad se recune a su impermeabilización (para evitar sales), usa:bajas relaciones agua/aumento, buena compactación y curados cuidadosos y densos. L.:

más peligroso es el ataque de sulfatos, puesto que genera aumentos de volumen. E

hormigón armado presenta buen comportamiento hasta la fecha. A largo plazo las sale,atacan al acero de forma electrolítica. Se están estudiando hormigones a base de cementc,modificados que resistan a tracción y permitan reducir a cero el armado, Para evitar :ataque salino se recomienda el hormigón pretensado en diques verticales ya que la cor:.-presión reduce corrosión.

Las unidades armadas presentan los siguientes problemas: a) uso de cementos esp":,ciales, b) hormigón de alta calidad, c) mejora del curado y d) fibras armadoras. En tcccaso el futuro pasa por el uso de cementos modificados. El hormigón pretensado :,preferible al armado.

10. CIMENTACIÓN: DATOS, MEJORAS, COMPORTAMIENTO Y DISEÑ-O

Antes de abordar el problema de la estructura de un dique es aconsejable estudiar .:condiciones del terreno sobre el que se va a asentar: la estabilidad del conjunto y su ;mentación.

Al igual que en el clima de diseño, una buena información del fondo es la única for::-de reducir el costo del diseño sin aumentar el riesgo de la obra (la investigación y cos::.deben ser proporcionados a la obra).

Los cambios de corrientes inducidos por el dique pueden afectar gravemente a sue.:.blandos fácilmente erosionables.

98

CAP.TULO 5, DISUES EN TALUD O ROMPEOLAS

rerrv-iones de reposición deben basarse en buena información de fondo, el estudio- '. rmientos de sedimentos y un planeamiento riguroso de trabajos. Por otra parte,- .-er la solución óptima es necesario disponer de buena información de los mate--. :réstamos (coste y localización) procediendo a la identificación, muestreo y son-

* - , r de manto, como de base, bermas y arenas de préstamos.

- " --: ..rLlÉ considerar:

:.: _. -ndad frente al deslizamiento.

- - .:..neS.

- -.' r-naciones durante construcción (medición).

::¡ámetros descriptivos del suelo presentan generalmente amplia variación y hay-,--=ir a los valores mínimos, no a los medios. Igualmente hay que considerar la: - - : de obras de dragado próximas que puedan producir erosiones turbulentas y con-'-- nes de energía.

.- :.-'.ióo de cimientos y bermas es el principal problema para el que no han sido de-* 'j,rs métodos eficaces de diagnosis. Los cimientos tienen gran influencia en el mé-

.:iructivo, en el progreso de los trabajos, el mantenimiento, capital y demás aspec--; : .rbra.

Sección d.e dique en talud ensayóndose en canal de oleaje

99

OBRAS MARITIA.'IAS

11. MODELACIÓN HIDRÁULICA DEL DIQUE ROMPEOLAS

La modelación consiste en la reproducción a escala de las secciones de los diques paraatacarla en laboratorio con oleajes crecientes. El objetivo principal es chequear la estabi-lidad del dique hasta el estado de mar de diseño y por encina.

Puede generalmente también analizarse otras cuestiones: run-up, rebase, transmisión de

energía, etc.

Básicamente el dique rompeolas es un cúmr.rlo de piedras protegido con elementos o

escollera gruesa sobre las capas filtro. Para cada rompeolas y clima marítimo. la estabili-dad depende de muchos pariimetros: form¿r. peso y densidad de bioques. fricción y traba-zón entre ellos. densidad y permeabilidad del milnto en su conjunto. porosidad y permea-

bilidad de las capas de filtro y núcleo. altura y talud del rompeolas.

No se conoce con precisitin la participación de cada factor en la estabilidad por lo clue

algunos se inclu¡ten en coef icientes -eenerales conro el K¡ de la l'órmula de Hudson. El mo-

delo debe reproducir el clinra y la construcción.

\n'*"

Pontona y cabria para construcción narítina

100

cAPÍruLo 6DIOUES VERTICALES

CAP.TUI,O 6. DIQUES VERTICALES

DEFI\ICIÓN

i". :enominan diques verticales o diques reflejantes a aquellos que presentan un para-*u- i.rtical ante el oleaje incidente. En ellos el oleaje se refleja. Son obras construidas-.i-- :::rerar una zona abrigada y consisten en un paramento vertical que se interpone a la¡-- Jel oleaje impidiendo su paso. Los esfuerzos que el oleaje produce sobre é1 son: un:r -,:rl!a tertical ascendente (subpresión) y un esfuerzo horizontal de una cierta duración,"--r I del periodo del oleaje y de las características del impacto de la ola sobre la pared.

---:i estos esfuerzos el dique vertical opone, únicamente, su propio peso que, junto conr - -::niento contra la banqueta de escollera, debe ser suficiente para garantizar su esta-. ..:

:- :,rnstrucción no será siempre posible, por que la exigencia fundamental es que el

:- ,: r.rr rompa y para ello se necesita unos calados suficientes. No será siempre acon-

¡:.*.r: \a que la reflexión del oleaje puede producir molestias de explotación contra los:i.:- - in las cercanías de las entradas de los puertos, o basculamiento de arenas por'"-, ,-. .'n de los fondos y por tanto afectar a playas cercanas.

G:ae frr!

I r23 45

i'*l*'l

Sección del dique en el Puerto de Sóller

. Jiques verticales empezaron a construirse con la aparición del hormigón como,-,. de construcción. Se construyen cuando las profundidades son muy elevadas, ya

:- 3stoS casos la construcción de un dique talud supondía un gran volumen necesario*::riales.

103

\\ SL0OUES 0E mRñlGOi'--\ -,!:-9Ll:'tar!.5q

OBRAS MARITIMAS

Díque vertical

2. CARACTERÍSTICAS DE ORDEN GENERAL

La primera característica esencial es la de reflejar el oleaje a diferencia con Ios diqLres

en talucl que lo que hacen es inducir la rotura del oleaje. Se trata de una obra rígida, estt'

es, cuya rotura es instantánea. Ello no obsta para que diseñado y calculado adecuadamente.

la seguridad en general del dique sea mayor que la de un dique en talud.

La rotura puede sobrevenir por:

. deslizamiento

vuelco.

104

w

CAPITULO 6. D]QUES VERTICALES

i: el cálculo se establecen coeficientes de seguridad, al igual que se hace en el cálculo-.: :.rros. A medida que los coeficientes de seguridad considerados son mayores, mayor es

- ::rf,ntía de que resista.

' .r. coeficientes de seguridad ante el deslizamiento no deben ser muy altos ya que si se: - ,li.e fhllo en el dique, es preferible que sea por deslizamiento ya que es muchos menosr¡: lrrrso que el vuelco. De hecho el fallo conlleva la aparición de deslizamientos peque-' - ;-,e no van a producir la rotura total del dique, sino que van a avisar del peligro.

' ¿ reflexión del oleaje puede producir problemas ya que puede alterarse la dinámica' =. r además af-ectar a la navegación al aumentar la agitación en la zona. Una ventaja

-:-:r:l de los diques verticales es que son, en su trasdós, utilizables como obras de atra-- -: '. J\í establecen zonas de muelles donde atracar los buques.

. ::cisan de muy buenos terrenos de cimentación porque las cargas que se transmiten al:-:r,r SOll mucho mayores que en el caso de dique talud. Si los terrenos no son adecuadosr -,-- :.tablecer la cimentación es necesario tratarlos, dragar o ejecutar banquetas.

og¿x>*

Dique vertical en construcción en la ampliación del Puerto de Sagunto

105

s€ccioN frPo

ññFLfr

t06

OBRAS MAR|TIMAS

3. TIPOLOGÍA

En función de como están cimentados se clasifican los diques verticales en dos grandes

grupos:

A) Diques cimentados directamente en el fondo. Dentro de estos se distinguen dos fa-

milias:

A.l) Los cajones hincados por aire comprimido, utilizados preferentemente como

elementos especiales para los morros de los diques, o en el caso de una mala

cimentación. Este es el caso del dique de puerto Kobe en donde la profundidad

natural es de I I m. y por debajo de ella existe una capa arcillosa de mala

calidad hasta de 19 m. donde empiezan a aparecer las gravas. Se construyó el

rompeolas a base de cajones circulares de hormigón prefabricado de 15,5 m de

diámetro, de l1 m de altura y 15 cm de espesor que se hincaban con la ayuda

de la presión de una tapadera temporal especial y de la presión del agua.

El cajón circular hincado servía de cimiento a otro idéntico rellenándose pos-

teriormente de arena. Este método permitió un ritmo rápido de construcción.

A.2) Los formados por tablestacas. Se ejecutan formando una simple pared o un re-

cinto tablestacado relleno de piedras. Se utiliza este método en zonas de oleaje

de poca intensidad y el comportamiento a largo plazo es mejor si se ubican en

aguas no saladas'

B) Diques cimentados sobre macizo de escollera: este método es el más utilizado. Den-

tro de estos diques cimentados sobre macizo de escollera se pueden distinguir dos

los diques de cajones y los diques de bloques de hormigón.

/a:/ "l-'-':..t- -..

-'a..ta..

Dique veñbal sobre macizo ile escollera Santa Cruz de Tenerife

il,,,.

CAPíTULO 6. DTQUES V',ER1TCALES

. ""* . : el hormigón, salvo en algún caso en que se ha empleado la estructura metá-- -- : ei un paralelepípedo hueco, con características de flotabilidad que permite

-, -*- rrr r'ía marítima después de su construcción. Son de anchura y longitud

' - .-ndo). Para ello se rellena o de material granular o mediante agua. Se hunde-:r.ira controlada, comprobando sLl correcta colocación. Generalmente se

': - - rrú banquetas que sirven para establecer una superficie rasanteada. Han de, * :..Jdos. por ello la operación más delicada es la de fondearlos (por ello se

- , -. -,cear agua, ya que si se ha colocado mal se puede extraer el agua bombeada y

-" : -:rrin). Una vez está ubicado correctamente, empieza a rellenarse con material*-r:i¡ que quede frjo. A veces no se rellena del todo, lo que se hace es sellado con

- '-::ndo así los huecos. El hormigón en masa ha sido empleado alguna vez, como::1 dique de Juliette en Marsella cuya sección, formada por cinco celdas, fue

'- :: .-.,rrnriSón en los exteriores y de grava en los interiores, produciéndose graves..- -:- durante el proceso de relleno con hormigón. Todos estos inconvenientes' - -: .3i mucho más frecuente el uso de cajones de hormigón armado.

.:--rJrr srupo, los construidos mediante bloques de sillería o mampostería, utilizan: :: ¡raterial pétreo o de hormigón, bloques paralelepípedos de hormigón, hoy, y de: . ;:r r sillería, antes, que, colocados correctamente, fbrman el dique. Su compor-- 1. por gravedad. es decir, que resiste por su propio peso). Para los diques for-

- srandes bloques de hormigón se aconseja considerar para un primer dimen-.- :rr,r las siguientes disposiciones:

rrtrs porte Larras aconseja las siguientes disposiciones que él mismo aplicó en la:. del dique del puerto de Marsella:

t01

Cajón aharloadojurrto a uno yafondeado

OBRAS MARÍTIMAS

L Cimentar los muros a -2H por debajo del nivel del mar.

2. Construir una gran placa de asiento intermedia entre los bloques y el macizo de

escollera de longitud 3H.

Dar al muro un ancho uniforme de 2H entre las cotas -2Hy +HJ2.

Coronar a la cota de +1,25H.

Dar al macizo de escollera una anchura de 5H ala cota -2,5H

Calcular el talud del macizo de escollera como p¿ua un dique en talud sometido ¿

una ola de amplitud -a 2H.

7. Solidarizar los bloques entre si mediante pozos o chimeneas rellenas de hormigór

armado.

En todo caso la banqueta ante el pie del dique debe ser amplia y bien protegida con urimportante bloque de guarda. El laboratorio de puertos danés han presentado una nue\¡forma, tanto en sección como en planta, para disminuir la fuerza del oleaje ante un diqu;vertical. Ensayos realizados han demostrado que para fuertes oleajes y gran carrera d:marea la presión disminuye hasta casi la mitad adoptando la superestructura inclinada. A::mismo lafircrzallega a reducirse hasta un 60Vo mediante la disposición en planta de celda.

circulares siempre que estas tengan unas adecuadas medidas.

Los fallos de este segundo grupo o familia, una vez solidarizados los bloques entre sl.

son atribuibles principalmente al mal funcionamiento de la estabilidad del cimiento. Par'proteger el fondo contra las erosiones ante los diques verticales, se debe revestir el fond,

con un tapiz de escollera de 0,2 a 0,5 toneladas en una longitud del orden de 0,25 a 0.1-'

veces la longitud de onda ante el muro (preferiblemente en una fosa dragada, a fin d.

evitar toda reducción de la altura de agua que puede favorecer la rotura del oleaje).

4. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS DIQUES VERTICALES

Se suele utilizar el valor de Hyro, mientras en diques en talud se suele recomendar e

uso de la Hr¡¡.

Esa es la forma de garantizar el comportamiento resistente de la obra ante el oleaje ya que

Hvro ) Hv:

- Estudio de estabilidad: se consideran tres tipos de coeficientes:

. seguridad al deslizamiento horizontal.

f.f{ :::) 1,5 (no es muy elevado porque es "preferible" que se desliceque vuelque).

. seguridad al vuelco.

Cu : : : ) mínimo 2 (no hay que elevarlo mucho más, para no alterar el C, H

108

J.

4.

5.

6.

CAPíTULO 6. DI Q,UES VERTICALES

- -ei-rciente de rozamiento entre el macizo del dique y la escollera sobre la que se:¡ -inta el dique. Se recomienda f = 0,5.

- :-:itos de predimensionamiento se suelen observar los siguientes valores:

-; altura libre que debe haber entre la bajamar y la cota de coronación a efectos de:'Je no sea rebasable es 1,5 Hulo.

: ::niento debe ser adecuado para recibir las cargas transmitidas por el dique. si ello: ---:e lo habitual es la sustitución del terreno en parte mediante el dragado y la susti-- :¡r escollera de peso mayor de 100 Kg., a efectos de rasanteo independientemente

-. ::sistencias del terreno.

: :guema que se recoge el proceso a seguir para establecer un plan de obra y definir,, --c:inaria más adecuada para la construcción de un dique vertical, supuesto de bloques

- . -:s. sobre una banqueta de todo uno protegida por escollera:

: :spesor de la banqueta será mayor cuanto peores condiciones geotécnicas tenga el:-, - : Si el terreno es muy bueno sólo se realiza rasanteo. Si el terreno es menos bueno

: -3¿. construir una banqueta sobre el terreno para asentar sobre ella el dique. Junto al, -:,3.r se construye una banqueta adicional de pie para proteger el dique de erosiones y

.- s.xavaciones.

109

OBRAS MARITIMAS

ll0

Se deben obtener hormigones de calidad,ciones. La escollera debe tener alta densidad.también debe ser elevada.

con cementos resistentes que eviten retrac-La densidad de los áridos para el hormigón

Cajones de un dique vertical enfase de relleno

Factores a tener en cuenta en la construcción:

a) Estudios previos: datos que se recogen previos a la definición y diseño de la t,::-

b) Elección de cantera: que suministren los materiales (áridos y escolleras) a Lrt: -en la obra.

c) Ejecución.

1. Estudios geológicos-geotécnicos.

Hay que proceder al estudio de las características geológico-geotécnicas del te: . -

para determinar si resiste las cargas que el dique vertical va a transmitir. Tarnbl.- ,necesario este tipo de estudio para determinar la disponibilidad y el volunte: *materiales a utilizar.

- Capacidad de obtención de materiales:

. escolleras.

. áridos.

. analizar canteras y fuentes de suministro en el entorno de la obra.

CAPíTUI,O 6, DIOUES VERTICALES

- l::¡entación de la obra:

,resistencia del terreno (capacidad de carga).

.deformabilidad del terreno (asientos).

I * r:-iios de clima:

. continental ---> condiciona las condiciones de trabajo (pluviometría y niebla).

. marítimo ---> determinando corrientes, oleaje, vientos, mareas, etc.

' :¡;:iios batimétricos.

; :¡rimetría está relacionada con la tipología de materiales en el fondo. Propor-: ,,:," la información de base para los estudios geotécnicos.

. :,..-i;os que realiza el constructor (económicos).

l.:¡Jio del programa de tajos y valoración de los mismos. Los trabajos están refe-::ts a:

:apacidad de carga en cantera.

:iempo de carga de gánguil.

;apacidad de descarga de los gánguiles.

Stocks: dimensionar los acopios de los que se va a disponer en obra.

-;.. que abordar igualmente estudios referentes a las condiciones económicas y::- jr.-rs técnicos de materiales, estableciendo costes referidos a origen (costes de:*-:r3.1 en cantera) y transporte desde cantera y para la elección definitiva de la-.¿- .irr que va a proporcionar los materiales (la de menor coste).

! :::¡ión.

¡ i.queta (en caso de ser necesaria). La construcción es casi siempre vía marítima.

- ":sa de material de la escollera; transporte de materiales (gánguiles - vía--:-idma); posicionado del ganguil y vertido de materiales cuando se tenga un: -:: posicionamiento; control de la ejecución; operaciones finales relativas al:-:ase o rasanteo de la banqueta sobre la que apoyar el dique. El enrase se inicia: -¡.ndo la cota de vertido media de la banqueta, está del orden de 50 cm por debajo:¡ .¡ teórica fijada para el fondeo de los cajones o colocación de bloques. Se

-,¡ende el vertido de todo uno de cantera y comienza la operación de enrase. El-..:erial idóneo pararealizar el enrase es una grava de características parecidas al: , --ito de ferrocarril con tamaños comprendidos entre 2 y 4 pulgadas. Si la cimen-': -:n se efectuase sobre un fondo rocoso, en determinadas circunstancias este

:-::>e se realizarta con sacos rellenos de hormigón colocados por submarinistas::, i sistema resulta caro y solo se recune a él cuando el espesor equivalente a

: --:-i3r es muy pequeño y en cualquier caso sobre fondo rocoso.

111

OBRAS MARITIMAS

Fondeo de un cajón

- Macizo del dique: bloques. cajones, etc.: si se construye con bloques es neci'un enrase y acabado más fino de banqueta que si el dique es de cajones. Ta:-.:

bloques como en cajones, se va a bloques prefabricados en seco, traslad::colocados en obra. Los bloques suelen ser macizos o en ocasiones aligerad, -

debe cuidar la colocación del bloque para la posterior colocación de los denl:.

Los bloques suelen ser de entre 50 y 150 T. y su colocación depende de los mecque disponemos, según la grua.

Los bloques se colocan mediante grúas o cabrias, dependiendo si es posible I' -

trucción desde tierra o se hace necesaria por mar.

En el caso de cajones la construcción puede hacerse bien toda en tierra, o bien : ',mar, o bien parte y parte. Dependerá de la colocación de los misrnos y de su tamañc

Las dimensiones de los cajones son citadas como las de una embarcación, r€t-.':por tanto, sus eslora, manga y puntal. Suelen ser de decenas de metros. Si las dinleson reducidas lo normal es construirlo en tierra: grandes dimensiones implica.-zación directamente a flote.

La cajonera es una plataforma flotante en la que mediante encofrados deslizan:..construyendo el cajón.

tt2

CAPITULO 6. DIQUES VERTICALES

- -.: :iner en cuenta en el momento de colocación del cajón la climatología, como,,rL r ""::- :- :. transporte. Sobre todo el viento, ya que el fondeo y transporte del cajón es

riii '-tr--L i. delicada y precisa para poder conseguir verticalidad y alineación. El fondeo

n' - :-. Jesde tierra si ello es posible.

Pontona auxiliar de ferralla de la solera del cajón junto a cajonero

ll3

CAPÍTULOOBRAS DE ATRA

7UE

CAPíTULO 7, qBRAS DE ATRA)(]E

:,.¡I\ICIÓN

-Lji:3 una obra de atraque como aquélla que cumple una o más de las siguientes

: -:---ecer una zona de contacto entre buque y tierra.

-:..: .lna superficie de paso de la mercancía entre tierra y mar.

, -:.: una zona terminal de los sistemas de transporte tanto terrestre como marítimo,--: zona de almacenamiento de mercancías.

* . -:ciones dependen del tipo de mercancía que se trasvase.

: : -:.guen cuatro tipos fundamentales:

I-i ES:

- .i:rctura en la que existen dos planos: uno vertical al que se adosan los buques, y- I :- J horizontal a través del cual se realiza la manipulación de la mercancía, sea ésta

.. " -: ie3.

_ . . IFORMAS Y PANTALANES:

': -, - \ ías a través de las cuales se hace el tránsito de la mercancía. En los pantalanes:-.- )::o de la mercancía es lineal. En las plataformas el triánsito es bidimensional.

T ..E DE ALBA:

: --: estructura aislada en la que se realiza el atraque del buque. La forma más: -c:lal es un pilote hincado al cual se ¿Im¿ura el barco. Hay otras formas, e incluso se::: r Jomplicadas estructuras. En algunas hay sistemas de evacuación (líquidos).

:: .?UCTURAFLOTANTE:

i :. -i de am¿ure a las cuales se amarra la embarcación,-¡ :',acuación. También es aplicable, en general, para- -. *' licuados).

y a la que llegan los sistemasmercancías líquidas (crudas y

tl7

OBRAS MARITIMAS

bi; - '-t. ,:l

-'gS.-'-,,{'

r' 'l&ssd;

Terminal de graneles sólidos y líquidos en Lisboa

Muelle lerminal de carbón de Endesa en el Fenol

:1i.iS.i'

118

CAPITULO 7. OBRAS DE ATRAQUE

Terminal de petróleo de ltt Coruña

* ,,{r- ELLES

, -:.3:r clasificar en función del tipo de mercancía a que presta servicio:

I'f ERCIALES (comercio de mercancía):

'-1:¡cancía general (sin clasificación).

-:. "neles sólidos:

- ¡n instalación especial para la carga.

.: n instalación especial.

- ,ntenedores. Dimensiones uniformes. Por sus ventajas es el medio de transporte-. ,r más utilizado. Se transportan con grúas especiales.

L ,ll-on/roll-off. La carga y descarga de la mercancía se realiza por medios rodados. rbre todo camiones).

-r:¡neles líquidos. Crudos, aceites, gases licuados.

r \ eces se distinguen los de gases licuados, si disponen de una instalación especialrrra ellos.

?;raj e.

::PORTIVOS.

::SQUEROS.

lt9

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I

I

OBRAS MARITIMAS

- REPARACIONES.

- MILITARES.

- ARMAMENTO. No se trata de un muelle militar. Armar unciones que se realizan después de la botadura, para dotarlo delres, interiores, etc.) necesario que lo completa.

barco son las opera-equipamiento (moto-

A veces en los puertos se habla de dársenas (con los mismos objetivos que para lo:muelles), según su lunción.

2,1. PARTES DE UN MUELLE

Se pueden distinguir:

- Zona operación: referida al área en la que se realiza la operación de trabajo.

- Zona depósito.

- Zona de superestructuras. Zona donde se ubican las edificaciones para el acopio c;mercancía, etc., como almacenes (tinglados).

- Utillaje para grúas.

- Viales.

- Servicios y conducciones. Agua. luz, teléfono, etc.

Descargador móvil de carbón

120

CAPíTULO 7. OBMS DE ATRAOUE

-!,)IFICACIÓN NN MUELLES SNCÚN SA TIPOLOCÍI, COI,¡STNACTIVA

, ,..lcación es similar a la que se realiza para diques verticales.

\1::elles de contención de paramento vertical: actúan mediante una estructura de. '. t.r¡amento vertical que realiza la contención de terrenos en su trasdós,

\fuelles plataforma: son estructuras aisladas por debajo de las cuales el terreno:-¡ne el talud natural. La dimensión horizontal es más grande que la vertical. Lais:ructura no contiene tierras en su trasdós. Se adelanta a ellas y penetra en el mar:r¡a conseguir el caladO necesario.

121

OBRAS MARÍTIMAS

C) Muelles mixtos: combinación de los dos tipos anteriores. Son plataformas horizon-tales que se adentran en el mar y en su parte interior sujetan en parte el terreno en su

trasdós.

En el muelle hay que definir:

- Cota coronación.

- Cantil: paramento vertical del muelle que entra en contacto con el barco a la hora c.atracar.

- Norais o bitas: donde se amara el barco.

- Defensas: elementos no rígidos que se interponen entre el muelle y el barco, a efect

de que ninguno de los dos quede dañado (neumáticos, balones de aire, elementos :.caucho). Transmiten empujes de compresión al muelle, menos importantes que las -.tracción producidas por el amarre y el norai. Responden a un cálculo según el tama:de la embarcación (N y D).

MUELLES DE CONTENCIÓN DE PARAMENTO VERTICAL

Se pueden clasificar por su comportamiento estructural o resistente.

A.l) DE GRAVEDAD: resisten por gravedad, por su propio peso.

A.2) PANTALLA: resisten por empotramiento en el terreno, como muros pantalla.

A.r) DE GRAVEDAD

De mampostería:

Pequeños bloques. Antiguamente iíreas de poco calado. Hoy día no se constrL'. : -

Mano de obra cara y lentos.

122

CAPíTUI,O 7. OBMS DE ATRAOUE

De bloques:

Paramento totalmente vertical (a tresbolillo) o con un cierto retranqueo de unosbloques respecto a los otros.

De hormigón armado:

Transmiten cargas excesivas en el terreno. Registran grandes asientos. Cuantomás peso mejor. Cuanto más grande mejor.

De cajones:

El objetivo es aligerar los grandes bloques y no causar problemas al terreno sub-marino. Son de hormigón armado o pretensado. Tipo paralelepípedo con célulashuecas.

Muros en L:

Soportan los empujes del terreno por su propio peso, y a la vez el terreno losestabiliza.

Recintos de tablestacas:

Dos recintos de tablestacas rellenos de material granular. A veces, con una solaalineación de tablestacas sobre (tablestacas gran grosor, poco calado).

Elementos especiales:

Piezas de hormigón armado con forma especial, como los entramados de viguetas(tiena armada).

Macizos ejecutados in situ:

Lo normal es que sea de pantalla porque es más barato.

De cajones hincados:

Es un procedimiento que utiliza un sistema de hinca para cajones en obras maríti-mas. Se consigue eliminar la banqueta de apoyo de los cajones convencionales yla necesidad de dragado o vertido de escollera que se necesita en los casos en losque el terreno no es competente.

.\.2.) DE PANTALLA

Surgieron al ejecutar pantallas mediante tablestacas, hincadas y empotradas.También mediante hinca de pilotes, uno junto a otro, sin dejar excesivos huecosentre ellos. El problema es el sellado entre las juntas. Las pantallas de hormigónque, según forma, pueden ser rectas, de membrana, de elementos especiales, etc.

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sEcqoN TtPo

ESCALA GRAFICA

0123¡1 5 l0 20r.t{¡r*E--{

BLOOUES DE HORI1¡GOII

2.05 (T I P)-r2.00

.7.00SILLARES ARIIFICIALÉS L

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0. 50

0. s0

.8. 00!

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Seccün tipo del muelle I dique en el Puerto de Palma de Mallorca

ESCoLLER^ Slil CLAS¡FtCAR(PESO 11lllll'10 5 K¡r.)

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OBRAS MAR|TIMAS

MUELLES PLATAFORMA

B.l) Sobre pilotes, como por ejemplo el Muelle Sur del puerto de Valencia,

B.2) Sobre pilas, tipología no usual en muelles de grandes calados, pero sí €D puerti:deportivos.

B.l) - Pilotes vertical:

- Inclinados.

- Prefabricados.

- In situ.

8.2.) - Sobre pilas exentas.

- Sobre pilas con muro de contención. Un muro al que se le adosan sus pl.:modo de contrafuertes que sujetan la plataforma. El muro de por sí no tier^:

pacidad resistente.

- Sobre pilas con pantalla. Las pilas actúan de contrafuertes de la pantali.comportamiento estructural se debe al conjunto de efectos.

MUELLES MIXTOS

Aquí hay que considerar los muelles de pilas con muros de contención y los mue...pilas con pantallas, porque realmente tienen un comportamiento mixto.

- Pilotes: con muro contención,

con pantalla.

- Rastrillo: hay un elemento de hormigón tipo dado anclado sobre un rastrillo de :que sujetan el terreno que hay en su parte trasera.

2.3. FASES ATENER EN CUENTA EN LA CONSTRUCCION DE MAELLES

MUELLES DE CONTENCIóN DE GRAVEDAD

Pasan por fases de dragados, a efectos de enrase o sustitución del terreno C: :

tación. Es el caso de las voladuras para el dragado o regularización del terrent-. :rebaje de la cota de cimentación. Son operaciones referentes al asiento o coloca'-.. -

obra. La preparación del terreno se suele llevar hasta L-1,5 m de profundi;.:sustituir el terreno de cimentación. La anchura en la que se actúa es de t¡es veces :del muelle que se va a construir. Se realizarán, por tanto, estudios del terrenr.

anchura 3A.

La escollera que se utiliza en la banqueta de sustitución, debe tener un pt.minado, superior a 50 Kg. El peso exigido a la escollera es debido 3 Que se r-:evitar los descalces que se pueden producir por erosiones.

126

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CAPITULO 7. OBRAS DE ATRAQUE

Construcción de un muelle con bloques

- -::rcterísticas que definen un muelle es su calado, que define el servicio que--: nuelle. Según sea su calado en ocasiones es más o menos recomendable

- - lr\)ceso constructivo.

. , : har que adoptar unos resguardos debido a la agitación, modificaciones o-: ' .ndo debido a las hélices. imprecisiones debidas al sistema de medición

Construcción de muelle con tablestacas

127

OBRAS MAR.TIMAS

Muelle sobre pilotes en construcción

Hinca de Pilotes ilesde Pontona

CAPíTULO 7. OBRAS DE ATRA

: LLES DE BLOQUES

*. '¡es constructivas de este tipo contemplan las actividades en:

--.-er de bloques: producción.

-::l\pOrte.

.,rcación.

rue \¡er el rendimiento según la importancia de cada una de las fases.

'"-:: QUe minimizar en lo posible el transpofie de los bloques, ubicando el área de

-,,--ión y acopio en las cercanías de su colocación.

: LLES DE CAJONES

-' l:ieS que Se reCOnOCen SOn:

'-::icación: hay que considerar la posibilidad de que ra cajonera puede construir dos- - 'nes simultáneamente. Es la fase más determinante por razón de los rendimientos.: -¡dura: no suele retrasar la obra, sino que forma parte del cicro de la cajonera.r : :-rrrlque: depende de otros medios auxiliares, como las remolcadores, por ejemplo.

Cajonera

t29

OBRAS MARÍTIMAS

Fondeo: es la fase más delicada. Hay que cuidar y precisar la alineación,definitiva. Si se ha obtenido inicialmente una mala ubicación, se puedecajón si es necesario.

Relleno: con materiales granulares.

- construcción o remate de la pafe superior o superestructura, en la parte emeri. -:

Hay sistemas de construcción de cajones en varadero. El cajón se construye en i.::.hay una rampa con rafles a través de la que se bota. Otro sistema de construcción e ,

=diques, bien en seco o bien flotantes. Si las dimensiones de los cajones son exceF-: -se construyen en islas superficiales: se crea una isla artificial donde se construye e :-y luego se excava hasta que el cajón queda flotando.

MUELLES DE CAJONES HINCADOS

Estos cajones están formados por celdas perimetrales con solera y un patio inrei-. - -

solera. Para llevar a cabo la hinca a la cota necesaria puede ser preciso realizar dife:=- ,

acciones: lastrado, extracción de agua y terreno del patio interior, lanzas de agua, etc

Una vez hincado el cajón a la profundidad prevista pueden presentarse, en generi -casos: que se haya alcanzado, o esté muy próximo, el estrato portante o bien que s. :lejos de é1. En el primer caso es preciso un tratamiento del terreno bajo la base para s----tizar un correcto apoyo y para mejorar lazona superior del estrato de cimentación. :tratamiento puede llevarse a cabo mediante inyecciones o con jet-grouting. En el ca-., :que la base del cajón esté lejos del estrato competente, una vez que el cajón se :..hincado lo suficiente para asegurar la estabilidad transversal, pueden ejecutarse p:- -,:desde el interior de las celdas para llegar a la profundidad deseada para garantizar la :- -

cidad portante.

A) El cajón apoya o está muy próximo a un sustrato resistente.

En el caso más general el cajón apoyará en el substrato resistente de manerc -

completamente perfecta ya que la geometría del estrato de apoyo será irregula: :-este caso es preciso, en general, un tratamiento del terreno de cimentación ;,:-.garantizar un apoyo correcto de la base del cajón y para mejorar la zonasuperior ::estrato de apoyo que puede estar muy alterada o haber sido removida en el pr63;de hinca.

En este proceso de hinca puede contemplarse asimismo la posibilidad de una ci¿:--sustitución del terreno con ayuda de lanzas de agua y de lanzas de arena. En cu:quier caso, es conveniente el reconocimiento del terreno de apoyo una vez fonde¿¿.el cajón mediante larealización de sondeos desde el mismo cajón.

130

l¡ ¡.- -

r::l , *

CAPITULO 7. OBRAS DE ATRAQUE

FASE I:HINCA C,óJÓN

tP- rNYf cclül AG:J^ PERTiÍML¡ - rllvt!

^GUA INT{RiÓR VAqlAgtE

E= NIVEL I¡ITEg¡OR TTRFTNO ¡{ATUF¡I

c= HtwL L/STPI f l..l ctif]¡,1

FASE 2:SITUACIÓN OETI¡.IITIV¡

l-6= .IFI"GROUIING,I'ISROCOMPACJ,€TC

i.- RELIENO PATIO INTEFIO8

lc: RELTfNO CEtD¡5

FOHDO Ür¿oso 6w esrnlro outg Y-{s} iffi pELttNo

Base del cajón está lejos de un estrato competente.

Se trata de los casos en los que un sustrato resistente está a mucha profundidad o en

ios que la hinca no es viable hasta la profundidad necesaria. Una vez que el cajón se

ha,va hincado lo suficiente para asegurar la estabilidad transversal pueden ejecutarse

pilotes desde el interior de las celdas para llegar a la profundidad deseada para ga-

rantizar la capacidad pofiante.

Durante la fase de obra deben controlarse:

- Asientos.

- Movimientos horizontales.

- Inclinaciones.

- Cambios de tensiones en la estructura del cajón.

-\simismo, una vez fondeado el cajón deben realizarse las comprobaciones geotéc-

nicas de las hipótesis de proyecto: coeficientes de seguridad al vuelco, deslizamien-

to. hundimiento, etc., y reconsiderar, caso necesario, el fratamiento previsto en el

apoyo del cajón.

131

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OBRAS MARiTIMAS

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.a{Do t¡¡:r:of a!r¡arJ co/pti:rTt t:!LE1O

MIJEI,LES IN SITU

Es fundamental la preparación del terreno sobre el que se va a hormigonar el m'*;puesto que es aquí donde se coloca el encofrado.

Es habitual realizar el enrase mediante sacos de cemento, no escollera porQui ::poros.

El encotiado se realiza sobre la hilada de sacos de cemento.

L"na r.ez puesto el encoflado. el hormigonado puede realizarse rnediante tolviis':.--rnientos b.Uos) o por bombeo (1.-5 nr'/h). La manguera de vertido debe estar inmer.".-hormi_eón que está colocado.

Se debe impermeabiliz¿lr el encofiado. sobre todo en las.juntas.

FASE l: -¡ra-ACAja\L lp = N\:fC Ol lq:¡4 FER l¡EfPÁ!I A - \ V:i :GI-JA LN::R O'i VAP,AEIÉI 8 ¡r'' 5- \-:F,C) rrQQ¿\-C NA-!¡/_C = N vgi LAS-iÉ EN Cz 16

FAS€ 2: s -":rc ór :r¡ .. -

fn = *riie¡O rA-ro INTÉ: aF.::j R. = ptLtENo c:iDAsln - ¡LOrtS

hinca, que cuanto mayor núnrerr. ::proporciona ahorro energético \ .

}TUELLES PANTALLA DE TABLESTACAS

Hay que procurar disponer de una máquina de

blestacas pueda hincar a Ia vez, mejor, ya quealineación y acabado.

MUELLES PANTALLA DE HORMIGÓN

Se ejecutan con fangos que estabilizan la paredexcavación del terreno. Se suelen hacer por paños,cución y sellándolas.

132

y permiten el hormigonado 1 p,r- . - ,anclando las.juntas efltr€ ellas. :- : r

CAPíTULO 7. OBR4S DE ATRAQL'E

r{t[}q !-r-f'..,.,'.....-. ..,

b"'t

*

Remodelación del muelle de San Beltrdn en el Puerto de Barcelona. Nuevo muelle con cajones

133

OBRAS MARITIMAS

MUELLES PANTALLA DE PILOTES

Utilizando cualquier sistema de pilotaje. Habrá menos problemas si el pilote es ejecu-

tado in situ que si es prefabricado, aunque los pilotes in situ presentan algunos problema-.

específicos que no tienen los prefabricados.

Conviene ir hincado los pilares de dentro hacia afuera, para que los desplazamiento:laterales y las tensiones laterales que genera la hinca, se vayan desplazando y que el qu:esté hincado se inmovilice.

3. CIMENTACIONES

Respecto a la cimentación hay que determinar:

- La capacidad portante del teneno.

- La compresibilidad del terreno, los posibles asientos y la consolidación.

- La cohesión y resistencia de los terrenos, así como la mayor o menor facilidad c:excavación del terreno.

3. T. CIA,SIFICACIÓN SECTIN TNNNNNOS

COMPACTOS E INCOMPRESIBLES

Son buenos terrenos para cimentar. Duros, tipo roca, o de sedimentos sueltos de pt:espesor asentados sobre material bueno. Compactos. Al ser incompresibles son de bue: -

capacidad portante y con ausencia de consolidaciones posteriores a la entrada en carga.

En estos terrenos se recurre a obras de atraque de tipo gravedad (o verticales también

Un factor a considerar es la relación entre el calado natural del área y el calado :.muelle que dimensionamos, que puede modificar el tipo de muelle que se diseñe. Si ami':calados se ajustan se recurre a los muelles de gravedad. Si el calado natural es mu;-mayor que el del muelle, se recomiendan los muelles sobre pilotes, que se ha¡án de ; '

maneras en función de la dureza, del terreno de cimentación:

- Si el terreno está formado por una roca dura, además de ser compacto e incom;:,sible, hay que ir a muelles de pilotes empotrados en la roca (previa voladura).

- Si el terreno es blando, además de compacto e incompresible tipo roca, se r€currl--: .

muelles de pilotes menos empotrados que los anteriores, y con un proceso c\:tructivo complicado. No se requiere perforación previa (se puede utilizar para hi:':.das lanzas de agua, por ejemplo).

TERRENOS SUELTOS DE BAJA COMPRESIBILIDAD

Materiales sueltos (arenas o gravas) no en pequeñas potencias o espesores de capa-s

Sigue siendo recomendable la construcción de muelles de gravedad, ya que su :'- -

compresibilidad nos garantiza la ausencia de asientos. Su capacidad portante es bu:":--

pero no tanto como las anteriores.

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CAPíTULO 7. OBRAS DE ATRAQUE

:l.l este acso es más recomendable que en el caso anterior la utilización de cajones, ya; -c ',¡ansmiten menoreó cargas al terreno. De todas formas se pueden usar bloques de:c:-,.rr tamaño porque son de más fácil construcción.

Se¡á necersaria la utilización de pilotes en función de la resistencia del terreno, si es:\ca o no. Se utilizarán pilotes si no es buena; además habrá que estudiar la posibilidad,: .rilidad, de hincarlos en el terreno.

I{av que estudiar algunas cuestiones particulares respecto a los movimientos a que:'.--":: sujetos los materiales del fondo. Estos movimientos pueden producir descalces y-::3rlOS en la Obra.

.ERRENOS HETEROGÉNEOS

,i¡eas en las que existen capas alternadas, de espesor variables, por un lado, y, por otro,'i rLrmpacidad variable. Suele ser el caso de los terrenos sedimentarios.

Fial' que realizar estudios de los materiales superficiales para ver las posibilidades de su...¡'-:tución por otros más adecuados. Esta sustitución dependerá de la compacidad y del:\:€sor de la capa superficial que vamos a quitar, y también del espesor y compactación:e .a capa que queda debajo de la que quitamos, p¿Ira ver si va a ser buena, o también la:e::os de eliminar. Saneamiento de la capa superficiales (o las).

En estos terrenos se descartan los muelles de gravedad, ya que son terrenos con mala-:.:¿cidad portante.

Si se descarta la sustitución de las capas impermeables, hay que recurrir a muelles pan-, -i o pilotajes por frente en el peor de los casos.

]ERRENOS BLANDOS

Con grandes espesores, compacidad nula (fangos, limas, arcillas,...). Se suele descartar. ;rmentación superficial por ausencia de resistencia, y por los posibles asientos y desli-:::riientos.

Se recurre a muelles sobre pilotes en la mayoría de los casos. Si encuentran una capa--:na los pilotes trabajarán por punta, y si no se encuentra esta capa entonces por fuste:.lotes de gran dirímetro, con mayor sección y mayor fricción).

Con estos materiales suele haber peligro de socavación por las hélices de los barcos, ya- -: entran en suspensión muy fácilmente. Por ello se recune a un recubrimiento de:,¡ollera (> 50 kg) sobre la capa superficial una vez acabado el pilotaje o el muro, para:,::a¡ dichas suspensiones y erosiones.

1, PARAMETROS DE DISEÑO A CONSIDERAR EN LAS OBRAS DE-l,TRAQUE

1. Orientación de la obra de atraque.

Si se puede elegir la orientación, se hará en relación a los vientos y corrientes quehay en lazona o sean previsibles: dirección del viento reinante (el más frecuente) ydirección de las corrientes (si las hay).

135

OBMS MARíTIMAS

El diseño general depende de las instalaciones portuarias y de las maniobras de

atraque y desatraque de los barcos. Son operaciones muy delicadas debido al com-

portamiento inerte de la embarcación. De la mayor o menor agilidad en esta manio-

bra dependerá la orientación del muelle.

Respecto al viento, se recomienda que la dirección de la obra de atraque difieracomo mucho en 30o de la dirección del viento reinante. En cuanto a las corrientes se

establece una recomendación de 15".

2. Calados del muelle.

Es una variable relacionada con los calados de los barcos a los que va a presta:

servicio y con los resguardos a considerar.

En general el calado necesario en un muelle considera en situación de bajamar e.

calado del buque en carga y la agitación permisible en el puerto (0,5 - 1,5)' Erresguardo general depende además de la capacidad de movilidad del terreno y de lc,medios batimétricos más o menos precisos de los que se disponga para la obtenció:

de información periódica de la existencia o no de pérdidas de calado por aters'mientos.

Coronación de la obra de atraque.

Es la cota de definición del muelle. Se llama también altura de imposta. En todo ca-r:

debe ser lo suficientemente alta para mantener en seco el conjunto de conduccion:,existentes en un muelle. Además de este principio general, la cota es función del r¿-fico al que vaya a servir.

En puertos deportivos la cota es de I - 1,20 metros (tráfico de personas). En puer: ,

pesqueros la cota normal es de 1,50 metros (según como se descarga la mercancía

Esfuerzos a considerar en el cálculo resistente del muelle:

- Horizontales:

'Empuje hidrostático: efecto de agua sobre la obra.

' Esfuerzos debidos a la agitación existente y al oleaje.

' Si no hay drenes habrán presiones intersticiales en el trasdós del muelle.

. Esfuerzos en el atraque, derivado del tiro de amarras y de las defensas al ser :::-pactadas. Estos son los más importantes.

4.

r36

cAPÍruLo IDRAGADOS

CAPÍTULO8. DRAGADOS

:'EFINICIÓN:: Jenomina dragado a la excavación, carga y transporte de materiales sólidos que- ...uven o se depositan en los fondos marinos, fluviales o en i{reas cubiertas por las

. . -:: -: tratarse de una extracción subacuática de material, no se puede recurrir a los equi-

-:"dicionales de excavación, precisándose maquinaria especial denominada tren o. -.ro de dragado, o simplemente draga.

: - L.{SIFICACIÓN DE LAS OBRAS DE DRAGADO,.. obras de dragado pueden clasificarse desde diferentes puntos de vista. Una primera

. ':-'ación de los dragados, según su finalidad, es:

lrragados de primer establecimiento: son aquéllos que se ejecutan por primera vez,. - :nplo los que se llevan a cabo durante la construcción de una obra portuaria con el

- :: :lcanzar la cota de calado prevista en el proyecto, como en el caso del dragado de

- -:isena o de un canal de navegación. Entre los mismos debe incluirse la excavación, i :recesaria para las cimentaciones de muelles y diques.

-rragados de mejora: aumento del calado obtenido en una obra de primer estableci-, - r. Por ejemplo, ampliación o mejora del calado en una obra de atraque.

-rragados de conservación o mantenimiento: aquéllos que se abordan para restituir el.. - - r necesario en una determinada obra, el cual ha disminuido por el arrastre y depósito

-::eriales en su fondo. Por ejemplo mantenimiento de la capacidad de desagüe en la: --bocadura de un río para el control de avenidas.

!.tendiendo a la técnica de ejecución de los dragados, pueden clasificarse en dos grupos:

}ragados por acción mecánica: la excavación se lleva a cabo por medios mecánicos,' :-::Jo por contacto directo entre el medio excavador -pala, cuchara, cangilón- y el me-

:3\C&V8f.

l¡ragados por succión: la extracción se realiza por aspiración del material a través de- : ¡nducción. Dicha succión puede llevarse a cabo mediante una bomba hidráulica-.-; hidráulicas- o por medio de un sistema de inyección de aire -dragas neumáticas-.

- -"ndo el material a excavar presenta cierta compacidad, se combinan ambas técnicas,

--:o a la draga de succión de cortador (cuuer), que es un elemento cortador en el,'.':.1 del tubo de aspiración.

: :ilmente, se pueden clasificar las obras de dragado atendiendo a Ia ubicación de Iar:r:l de trabajo, dado que las características particulares de cada zona predeterminarán o,, ..r:.os, condicionará la elección de uno u otro equipo de dragado. Se distinguen:

-,'ragados en mar abierto.

l,ragados en dársenas.

}agados en ríos y canales.

Itragados en barras.

139

OBMS MARíTIMAS

3. OBJETIVOS DE LAS OBRAS DE DRAGADO

Los trabajos de dragado constituyen una necesidad obligada en diversidad de casos

como los expuestos a continuación:

- Establecimiento de áreas con calado suficiente a efectos de navegación y/o atraque.

- Trabajos auxiliares en otras obras marítimas como la ejecución de diques u obras eigeneral tales como el tendido de cables o la construcción de emisarios submarinos.

- Aumento o mantenimiento de la capacidad de desagüe de cauces, dotando a las d;-sembocaduras de ríos de una sección transversal determinada para el control c:avenidas.

- Defensas y protecciones costeras, regeneraciones de playas y costas.

- Extracción y obtención de materiales existentes en los fondos marinos relevantes pa:.

la minería oceánica, como nódulos de manganeso.

- Obtención y acopio de materiales procedentes de los fondos marinos para la creacic:de islas artificiales.

- Ejecución de sistemas de by-pass.

4. EQUTPOS DE DRAGADOComo ya se ha indicado las obras de dragado se llevan a cabo por medio de una r*

quinaria específica denominada equipo o tren de dragado, constituida por:

- Maquinaria destinada a la excavación: draga.

- Maquinaria encargada del transporte del material extraído: gánguil.

- Maquinaria destinada al remolque del gánguil en el caso de que no sea autoi:pulsado: remolcador.

- Elementos auxiliares que complementan en los trabajos de dragado: romperrfrtll.tuberías, bombas, sondas, boyas, etc.

No siempre es necesario que un equipo de dragado conste de todas y cada una de e, *maquinarias, puede reducirse en algunos casos el número de las mismas. Por ejemplo. .

draga tiene capacidad de albergar en ella el material extraído -draga autoportante- no >:-.

necesario recunir al empleo de gánguiles.

O en el caso de que el gánguil sea autopropulsado no será necesario recurrir a re.

cadores.

s. FACTORBS QUE CONDTCTONAN LA ELBCCTÓN DE UN TRBN DEDRAGADO

5. I. CONDICIONES METEOROLÓCICIS

Las condiciones meteorológicas condicionan la elección desde diferentes pun:- ...r

vista:

140

CAPíTUI.OS, DMGADOS

- :lima marítimo: en especial la exposición al oleaje, pero también las corrientes,-r3as, temporales, vientos existentes en la zona a dragar, etc.

=,.:-.tencia de materiales contaminantes o contaminados así como el volumen de los--::nOS.

-1.:uinaria disponible en el mercado atendiendo a dichas condiciones ambientales.

. ]\DICIONES FíSICAS

: - ..:e apartado hay que referirse a condiciones físicas del dragado en relación con el- -:r que se ubica. Aunque existen numerosos factores a considerar -y cuanta más

-.::ón obtengamos, más idónea será nuestra elección-, enunciamos a continuación- .-, :3presentativos:

':'.Jraleza de los materiales a extraer atendiendo a sus características geotécnicas y: - -::edades físicas como la cohesión o la dureza.

..¡nen de material a dragar.

:- :::ndidad de los materiales a dragar y calado que deseamos alcanzar.

- -:esibilidad alazona de dragado.

- .:rncia existente desde el 6reade extracción hasta la zona de vertido del material.

-)\.DICIONES TÉCNICAS DEL EQUIPO DE DRAGADO

- ,¡¡nibilidad en el mercado de la maquinaria elegida así como distancia desde el: --.-ur donde se encuentra disponible hasta la zona de trabajo (factor técnico-econó--,:ti.

- .:"-terísticas técnicas adicionales del equipo de dragado: autoportante -capacidad de- --:rr sobre sí misma el material dragado, en caso contrario precisa de gánguiles o. :ucciones auxiliares-, autopropulsada -dotada de un sistema de propulsión que le:'.-.::ite trasladarse por ella misma, de no ser así se recurre al uso de remolques-,

-.:na de fijación -puede tratarse de boyas o anclas o disponer de pilotes-.

- -::Ea es la maquinaria básica en el trabajo de dragado, encargada de la excavación: -::.1. Su estructura naval responde a las exigencias de flotación de un barco, pero el" :: sus elementos constitutivos está concebido con la finalidad de poder instalar en

, ::canismos necesarios para llevar a cabo los trabajos de dragado.

- - =. egación puede efectuarla con medios propios -dragas autopropulsadas- o con la

-* :: remolcadores.

: --. los medios instalados para realizar los trabajos de extracción consideraremos los: - :s tipos de dragas:

141

OBRAS MARITIMAS

Dragas de accién mecánica:

- Draga de rosario de cangilones (Bucket dredge).

- Draga de cuchara ngida (Dipper).

- Draga de cuchara articulada (Grab, Clamshell).

- Dragalina (Dragline).

- Draga-retroexcavadora (B ackho e).

- Dragas de remoción.

Dragas de succión:

- Dragas hidráulicas:

' Draga de succión con cortador (Cutter).

' Draga de succión en marcha (Trailer).

' Draga de succión con descarga lateral.

'Draga de succión (Profile dredger).

'Dragas de succión especiales.

- Dragas neumáticas.

- Dragas sumergidas.

6. DRAGAS MBCÁNICAS

6.1. DRAGA DE ROSARIO DE CANGILONES

La draga de rosario es la más clásica y extendida: generalmente es una draga de

estacionario, sin cántara propia, que realiza las operaciones vertiendo a gánguil auxiliu

142

Esquema de In draga rosaria

CAPITULOS. DRAGADOS

- :sra de una cadena sinfín de cangilones (rosario) que se desplaza sobre una escala. -:la. de gran robustez, instalada sobre una pontona.

= Jasco de proa está diseñado con forma de horquilla, de manera que el hueco exis-" : :ntre los cajones de babor y estribor permita el paso de una viga móvil de gran' -,::2. Dicha viga denominada escala está arliculada por un extremo en un castillete, y:': -

jida por proa de otro castillete.

: :¡sario consiste en un cierto número de cangilones unidos por eslabones formando

- ::jena. De forma similar a una noria, la cadena corre a 1o largo del soporte y de dos

:, :is prismáticos (prismas). Situados en los puntos mas extremos, alto y bajo, de la. - .. e I prisma alto es el que comunica el movimiento al rosario; mientras que la zona

, - =. la que entra en contacto con el terreno; los cangilones van arrancando porciones de

, .-:l v reteniéndolas en su interior.

Cangilones

- --:Jo el cangilón llega a la parte superior, gira alrededor del prisma alto y vierte el:-:- que contiene en un depósito, tolva o pozo central. Por medio de unas tolvas o- --..: de descarga laterales (vertederas) se consigue traspasar el producto dragado a

- - .:s de carga, situados generalmente en las bandas.

: :"sco de estas dragas presenta en planta, una forma rectangular o ligeramente tra-:... con un poco más de manga en el extremo donde se ubica el rosario. En esta zo-

-,. ,.r.o dispone de una amplia escotadura rectangular (callejón) para el paso de la

-:: cubierta, se levantan dos castilletes, nombrados anteriormente: el central y el.:: de proa. El primero sirve de soporte al prisma alto y todos sus engranajes de-,-Tiento, el eje de giro de la escala y las vertederas. El castillete de proa sirve de-: 'l cabestrante de elevación y arriado de la escala, al puente y a la grúa de proa.

r;ni d€ trabajo

. "- . '.:¡acción del material la efectúa la draga de rosario mediante la acción de los can-',, :el rosario sobre el terreno, una vez colocada la escala a una cierta profundidad., ::.--er la resistencia de aquel a su excavación es necesario disponer de una fuerza

143

OI}RAS MARIIMAS

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rs:tis1

En el borneo la draga describe una amplialargo de proa. De ahí la importancia de quegiro permanezca constante.

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que mantenga la draga contra el tajo. Esto se consigue mediante un cabestrante situado ¡-cubierta q acciona un cable (largo) anclado, por su otro extremo, a considerable distanc -de la draga. Para evitar que este cable pueda engancharse en el tbndo (ensenarse).-recuüe normalmente a situar entre la draga y el ancla una pequeña pontona (patacha c.largo) sobre la que pueda discurrir dicho cable, garantizándose además así que el tiro -.efectúa en la dirección apropiada.

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Draga de rosario de cangilones

Para que la extracción del rnaterial sea continua, poniendo al alcance de los cansnuevo material a ercavar. la draga debe desplazarse lateralmcnte. Para ello, se disp.'cuatro cabrestantes qlle rccionrn otros tantos cables (traveses) situados dos a cada c' .

de la draga y anclados a una cierta distancia de ella.

Este movimiento later¿rl de la draga (bolneo) perrnite ban'er toda la anchura de 1

que se desea dragar. Alcanzado el límite transversal de la calle, será necesario actu.r: .

el largo de proa para avanz¿ir la draga e introducir de nuer,o los cangilones en el ter:.n.rodo que en otro borneo selnejante al anterior, pero de sentido contrario, puedr .'guirse el dragado.

Para que los cables de los traveses no afecten a los gánguiles de carga en sus nrrrr.

de atrac¡ue y desatraque, discurriendo a suficiente profundidad. se disponen guiader,-rnarinas en los costados de la draga.

trayectoria circular con centro en el

este cable no se enseñe para que el

ti1.,

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CAPíTUL} 8. DRAGAD)S

PONiONA DEt TONCO

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0rRtccr0N AvAilct _

Representacün del sistema de avance de una draga de rosario

-' ¿rchura de la calle que es posible dragar viene impuesta por las distancias a las que. -:Jen fondear los cables del largo y los traveses. De no existir otras restricciones se

. : :: dragar calles de 60 al 100 metros.

-' Jraga de rosario debe ser dispuesta de proa a la corriente o al oleaje, encomendando:o de proa la misión de mantenerla en posición. Por si ello no es posible y, en

. * : -:er caso, para evitar que por distintas causas fortuitas pueda verse impelida hacia el:- : Jel tajo, empotrando la escala en el fondo, se suele disponer también de un largo de

- novimiento lateral de la draga en el proceso de trabajo da lugar a que los cangilones' --:: en contacto con el terreno por un costado y no por su frante. Este fenómeno trae-:.:o que el rosario, en su extremo inferior, tienda a ser expulsado lateralmente del

- :-i bajo. Para evitar esta incidencia se actúa sobre los traveses de modo que la draga'- :e el borneo con una cierta inclinación respecto al frente del tajo (ángulo de borneo

:.:e ángulo suele variar entre 65'y 80".

le acuerdo con lo anterior, las variables principales que debe manejar el operador en el-

':3so de dragado son:

- Espesor de material a extraer por pasada (altura de tajo).

: Avance de la draga tras cada borneo (virada del largo).

). Revoluciones del rosario.

Velocidad de borneo.

t45

OTJRAS MARiTIMAS

Dada su sensibilidad a l¿r existencia de oleaje, las dragas de rosario requieren que exi.:,suficiente abrigo en la zona de trabajo -la agitación sobre el cangilón provoca que éste dc ,

de estar en contacto con el fbndo, con la correspondiente disminución de eficacia en :corte y rendinriento de dragado. Adernás presentan otros inconvenientes como coste\ r:mantenimiento elev¿rdos -la cadena y los cangilones están sometidos a un intenso desga.,.y limitación de actuación a profundidades superiores a los 30 metros.

6.2. DRAGA DE CUCHARA RÍGIDA

Consta, esencialmente, de una pala excavadora frontal instalacla sobre una ponton¡ ,pates. En su concepción más actual, todo el equipo de pala gira sobre una pista de ro;,dura fijada a la pontona. Esta dispone de tres pates metálicas (spirds) para tijar la emt'.--

cación en el tajo y poder absorber los grandes esfuerzos horizontales que se producen e: :

proceso de trabajo.

Los sptrds van situados uncl a cada banda, aproximadarnente en su tercio delantero. ,

tercero a popa en crujía de la pontona. Van dotados de un doble juego de cables que : -

miten tanto su elevación como sll hinca en el tereno. Para garantizar esta última. unr,

posados los,sprds sobre el fondo, los cables de hinca siguen actuando produciendo ur.-.

gera elevación de la pontona, sin llegar a sacarla del agua.

El ,spud de popa suele ser giratorio por accionamiento hidráulico, de modo que un.,

levantados los.ipuds laterales, pueda desplazar la draga longitudinalmente a un¿r rr-.-

posición de trabajo.

Draga de cuchara rígida cargando sobre gónguil

146

'ti

CAPíTULOS. DRAGADOS

:.: ripo de pala esta constituido por un chásis giratorio sobre el que van montados la. :¡ maniobra, los motores de accionamiento, los órganos de transmisión y los con-

'. s En la proa va instalada una maquinaria excavadora similar a la pala excavadora, .'on dos brazos articulados que pueden girar 180", y en cuyo extremo existe una

--: que corta el suelo y extrae el material. Requieren de maquinaria auxiliar -gángui-: -: la descarga y evacuación del material dragado, ya que no suelen ser autopor-

- .:nsibilidad al oleaje es elevada, menor que la de las dragas de rosario, pero mayor:- ltras dragas. Su mayor ventaja es la potencia de empuje, que le permite hincar la.:. en materiales sumergidos, de ahí que sea recomendable para excavar materiales de:.::pacidad y piezas de gran tamaño, sin necesidad de explosivos. Aunque al igual: ::terior, presenta el inconveniente de su limitación de actuación para profundidades-::.s a los 15 metros. La mayoía de ellas suelen ser autopropulsadas.

).i.fla de trabajo

: :-:do el equipo de pala en una determinada posición respecto a su eje de giro y con

- :::rta inclinación del puntal de maniobra, en función de la profundidad a que se

. - ::: dragar, elbrazo de excavación gira y se desplaza de modo que la cuchara excava

-rirr eD el terreno cuya anchura coincide con la de la propia cuchara y cuya longitud-: .:irpuesta por la amplitud del movimiento combinado de giro y desplazamiento.

- : rntinuación el equipo gira, elevando la cuchara, hasta situarla sobre el gánguil atra-:- costado de la draga donde procede al vefido del material que contiene.

.::ando el giro del equipo se van realizando nuevos surcos hasta agotar el material-. : e desde la posición ocupada por la draga. De este modo, para cada situación de los: las dragas de pala excavan un sector circular. Cuando la anchura de la calle que se.:: Jr&gar excede de la amplitud de este sector, se efectúa un giro de la draga respecto

, "d de popa para tener acceso a excavar sectores adyacentes a un lado y otro del"--::,r. Estos giros de la draga deben calcularse detenidamente para que los sectores se

-:r:. \'no queden espacios sin dragar.

Esquemafuncionamicnto ile la ilraga de cuchara

147

OBRAS MARíTIMAS

Dentro del dragado de cada sector se debe llevar un orden muy preciso de actu::para que no se produzcan operaciones de excavación en vacío, al pasar dos veces p:' 'mismo sitio ni se dejen puntos altos sin extraer. Para ello es muy útil disponer en la c;: -

de mando de un monitor de simulación de la operación del equipo.

6.3. DRAGA DE,CUCHARA ARTICU LADA

Consiste en un pontón en cuya cubierta se aloja una grúa de pluma. Mediante u: ,

tema de cableado queda sujeta en su extremo una cuchara de valvas constituida por ::*'díbulas articuladas en el centro, donde resulta fundamental la estanqueidad del ciene ! --su funcionamiento dispone de tres cables: uno para la sujeción y elevación de la cu;----otro para abrir y cerrar la cuchara, y un tercero para mover la pluma.

Si la instalación es sobre pontona, ésta puede estar fondeada mediante cables ¡. r- - -

(suelen ser cuatro) o mediante spuds. La grúa suele situarse en las proximidades :.borda de la pontona para que tenga acceso a barrer una mayor superñcie de dragado.

Una de las modalidades más recientes es la de una grúa instalada sobre una plat- - - .

articulada en la cantara de un gánguil, lo que permite la apertura de éste y el consi-r - , '

vertido por fondo de los productos dragados.

Gr,ú.a instalada sobre la aúntara d.e un gánguil

No precisa pilotes en popa para la sujeción al no producirse esfuerzos hori'---,,,llidnportantes; de ahí que, su comportamiento sea más ágil que el de las anteriores --;lSu principal ventaja frente a las restantes dragas es que no tiene límite de actuacii- :- rrr

referente a profundidad de dragado.

Sistema de Trabajo

Situado el extremo de la pluma de la grúa en la perpendicular del punto donde i: -r"ri,(üsi'

efectuar el dragado se hace descender la cuchara de valvas, abierta, hasta el fonc: n ,n

148

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CAPITULO 8. DRAGADOS

-:--:; suficiente para que se produzca una cierta penetración en el mismo. A continua-- - .i acciona el cierre de la cuchara para que sus valvas corten el terreno dando lugar a

, :,.,-¡r'ación. Una vez cemada la cuchara, se procede a su izado girando la grúa pzra--.:l¡ sobre la cántara (propia o del gánguil auxiliar) donde se abre de nuevo para des-

----: el material que contiene.

'" ':rando el giro de la grua y la inclinación de su pluma se van realizando nuevas exca-

-,- :lei hasta agotar el material extraíble desde la posición ocupada por la draga. El árear -. . ;da puede adoptar cualquier forma dentro del sector circular limitado por la máxima

- ^:Ínima inclinación de la grúa y por los ángulos de giro a una y otra banda.

l':¡ continuar con el dragado la embarcación debe desplazarse a Io largo de la zona a

: -:.;r. Este movimiento puede realizarse mediante el accionamiento de los cabrestantes

-: --. cables de fondeo o de forma similar a las dragas de retroexcavación, en el caso de

- -. -,' disponga de spuds.

l':Jtr Que estos equipos el dragado lo efectúan a base de reslizar <agujeros> en el fondo,: *-.:¡escindible llevar un orden muy preciso en los movimientos de la grúa pararealizar- - ::¡gado eficaz, a 1o que contribuye decisivamente el contar con un monitor de

:':::--tón.

: . este tipo de dragas la profundidad a la que se está excavando se determina en fun-- :e la longitud de cable de la cuchara que se libera en cada momento.

Draga de cucfuira articulüda

r.¿ DRIGALINA

- :isiste en un flotador en cuya cubierta se aloja una torre accionada mediante un"-=:r¡ de cables, con los correspondientes tambores movidos mediante engranajes mecá-

- .- '- !r motores hidráulicos y dotada en su extremo del accesorio de trabajo, la cuchara.''- i rnstituye un tipo de draga específica, se trata más bien de la aplicación a obras marí-r *.- tr t'luviales de un equipo terrestre de excavación.

OBRAS MARíTIMAS

Requiere tres tambores independientes, uno para el movimiento de la pluma y, dos para

el manejo de la cuchara llamados cable de arrastre (A) y cable de elevación (B).

Dragalina

Sistema de trabajo

El ciclo de excavación comprende cuatro fases:

Recién vaciada la cuchara, el cable de arrastre está flojo y, el centro de gravedad :.la cuchara hace que ésta cuelgue hacia abajo.

Se acciona el cable de elevación y se tensa el cable de arrastre hasta que los dier..cortantes comienzan a hincarse en el suelo. El ángulo de excavación puede vari:j'.,sin más que cambiar la posición de las cadenas de sujeción de la cuchara y tamb. : -

por el ángulo de ataque de los dientes de la cuchara.

Se tira del cable de arrastre para que la cuchara se c¿ugue mientras se arrastra p!': :suelo.

Una vez llena de material, la cuchara se cobrando del cable de elevación. El n.',rial se descarga de nuevo, con lo que se reproduce la posición inicial al afloj": .

cable de arrastre repitiéndose el ciclo.

Como las demás dragas de cuchara, requieren un sistema de sujeción mediante : -

para mantener la posición fija durante el trabajo de dragado. Presenta dos característi::destacar: resiste bastante bien las agitaciones debidas a la existencia de oleajes a fd:: -

abrigo en el área de trabajo y, no presenta limitación de actuación en lo concernie:..profundidad de dragado.

Sin embargo, los costes de mantenimiento de la cuchara son elevados ya que, los ; .'tes están sometidos a un continuo desgaste con las consiguientes revisiones ) cofl'-: :

periódicos. Tal y como se ha señalado, una inclinación óptima de las uñas con respe.:terreno implica una mayor capacidad de carga de la cuchara y su adecuación al ti;'-material.

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(2)

(3)

(4)

CAPÍTULO 8. DMGAD)S

. T'R{GA RETROEXCAVADORA

:siste en una pontona en cuya cubierta se ubica una maquinaria convencional de

- .,'ión terrestre, una retroexcavadora, con método de trabajo análogo. El equipo de

'- "::..'3\'ación comenzó siendo accionado por cables. En la actualidad se tiende a utilizar''...,-avadoras hidráulicas. Las accionadas por cables suelen tener mayor potencia de

" - .-'ión, pero las hidráulicas son más sencillas y de ciclo más rápido. Las accionadas' -.:.es. como en el caso de las dragas de pala, son más polivalentes al ser susceptibles- . ertirse en dragas de cuchara.

-:::Jo a los esfuerzos horizontales trasmitidos, como ocuffe en las demás dragas de, :quieren un sistema de anclaje mediante pilotes o spuds. Su principal desventaja es

- ::.-ión de actuación a determinada profundidades, generalmente superiores a los 10

ACCIONAMIENTo HIDRAULIco

Tipos de dragas retroexcavadoras

:i;ma de Trabajo

-.. .lbertad de movimientos del cazo,para excavar un surco de longitud adecuada, se' .re mediante una serie de articulaciones a lo largo del recorrido chasis-brazos-cazo.:-::3 QU€ el calado inicial lo permita estas dragas trabajan en retroceso, ya que así se

-,:en menores derrames y mejor calidad del fondo dragado.

: -: lo demás su sistema de trabajo es idéntico al de las dragas de pala, mediante la. - ,,-ión de sectores circulares.

l5l

OBRAS MARíTIMAS

6.6. DRAGADE REMOCIÓN

Básicamente, el dragado por remoción consiste en el desplazamiento de material del

fondo de un lugar a otro, sin sacarlo fuera del agua. Este proceso comprende realmente dos

operaciones: la separación del material de su posición original y su traslado a la nuer;ubicación. Dependiendo del equipo utilizado ambas operaciones se efectúan por separadc

o conjuntamente.

Uno de los sistemas empleados consiste en arrastrar por el fondo algún elemento mecá-

nico que puede ser una simple viga, unas rastras o una pala de agitación, de modo que la,

partículas del fondo se pongan en suspensión y sean transportadas posteriormente por l:corriente o por la marea. El arrastre del elemento removedor se efectúa mediante un re-

molcador o embarcación similar.

La ventaja esencial del procedimiento es el bajo coste de operación. Entre las desve:.-

tajas que se presentan está el desconocimiento del lugar de sedimentación final del ma'.:-

rial removido, la limitación del material a agitar (limos, arenas muy finas, etc.) y la posib,'

lidad de averías por obstiiculos en el fondo. Este sistema se aplica preferentemente en r-

caudalosos sometidos a fuefes corrientes.

Obviamente, por el principio mismo de operación que conlleva, esta forma de draga:

no es apta para remover fondos polucionados.

Otro sistema, muy utilizado en los últimos años, consiste en arrastrar por el fondo u--cuchara de diseño especial (plough), abiefa en su parte superior y en gran parte de -

inferior donde va dispuesta una cuchilla. Este elemento va suspendido y arrastrado sim-

táneamente por una embarcación de superficie de suficiente potencia. A la acción -,atranque el sistema añade la de desplazamiento y reparto de material. Puede ser us"-

tanto para remover fondos en lugares de difícil acceso (zonas próximas a muelles, pec.-:'

ñas dársenas, etc.) como para igualar fondos después de un dragado con otro tipo de ec -

po, particularmente en los dragados de materiales cohesivos con dragas de succiór. .-marcha.

Draga de remocün con Plough

El efecto nivelador que presenta esüe equipo lo hace también muy apropiado para la ::-zación de otras operaciones en obras marítimas, como el enrase de banquetas de balasto.

152

CAPíTULOS. DRAGADOS

.. DRAGAS DE SUCCIÓN

. I. DRAGAS HIDRÁULICAS

'a extracción de material se lleva a cabo mediante la aspiración de una mezcla flui-: '---ada de productos de dragado -llegando a conseguir emuisiones con un porcentaje de-,:¿rial del 20Vo frente a un80Vo de agua-, siendo el elemento encargado di succionarlo--. bomba hidráulica, normalmente centrífuga.

'.:s dragas hidráulicas constan de los correspondientes equipos de movimiento de las. -l'izas de dragado, elementos de sujeción al fondo, dispositivos de propulsión, etc. En el' -, -' de suelos de elevada compacidad, se recuffe al uso de elementos auxiliares de corte

Rcitulos

Rótulo/ eóoto-¡o,. Bombo

bo de0i?ótróñ-

Direccion

Eqbr_¡!.1-*

Esquema general de una ilraga hidráulica en movimiento

- Draga de succión con cortador- -.:do el efecto ocasionado por el chorro a presión o

"---.ler el suelo, debido a su compacidad, se acude a. utilización de una cabeza cortadora o cutter.

la succión no es suficiente paraun procedimiento mecánico tal

'. Jraga es una pontona equipada en uno de sus extremos con una escala de dragado,- ,.:eralmente por medio de dos anclas llamadas de giro. En la punta de la escala se. :'. "cutter" . Esta draga es de tipo estacionario.

, - otro extremo, el pontón de la draga está equipado por dos pates que le permiten.:: lugar asegurar el anclaje fijo de la draga sobre el eje del dragado y, en segundo

:"--*ler realizar el avance.

153

OBMS MAR|TIMAS

Dirchorge piPc

Dr.dging pumg Suclion ¡lorvr

Esquema general de una draga con cortadot

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Esquema de funcionamiento de la draga de cortador

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CAPITULO 8. DRAGADOS

. -itema de trabajo:. cofador, puesto en movimiento por un motor eléctrico, desagrega el terreno "in- Una o varias bombas, colocadas en serie, ponen los materiales en suspensión y los

-: -l:an por una tubería instalada a bordo de la draga. Una de esas bombas, llamada de

- : ::ción, se instala preferentemente sobre la escala y, por 1o tanto, estará sumergida

---::Ie todo el proceso de dragado. Según sean el destino de los materiales, después de' -:,:: sido aspirados, son impulsados a los gánguiles abarloados a la draga, o bien a depó-

i in tierra, vía tuberías flotantes o, eventualmente, sumergidas o terrestres.

-: su forma de trabajo el"cutter" es una combinación de draga de rosario y de succión,- - -e si bien aspira igual que la estacionaria, el cortador o la rueda de noria le permite el

" .niento lateral para ir deshaciendo el terreno que se opone al movimiento.

,"s características principales de una draga "cutter" dependen de:

- . a potencia del cortador.

- I a potencia de las bombas instaladas a bordo de la draga.

- La profundidad de dragado.

--¡ dragas "cufter" están dotadas de dos spuds q,ue, conjuntamente, aseguran dos fun--:s esenciales: la primera asegurar un punto de anclaje fijo para la draga, alrededor del

.., :irará el artefacto; éste spud se llama "de trabajo". A bordo de las dragas más moder-'- :se spud se instala en el eje de la draga sobre un carretón móvil respecto a la misma. " ' .e acciona mediante un pistón hidráulico y que permite, sin que sea necesario izarlo,- :- ror el artefacto por pasos de I metro, por ejemplo, a lo largo de la longitud total de la

--:.r:ud del pistón que suele ser de unos 6 metros.

' ; segunda función es, precisamente, la de poder asegurar el avance del afefacto- -:o sea necesario izar el spud de trabajo. El segundo spud -auxíliar- asegura el anclaje

,:, . draga (parada ahora) durante el tiempo necesario para volver a situar el pílono de.

- r :- tr €n su nueva posición.

:: las dragas más antiguas, que no están equipadas con el carretón que hemos men--=io. los dos spadsjuegan alternativamente el papel de pílono de trabajo y de auxiliar.

-..J vez extraída la mezcla, se suele transpofar hasta el lugar de vertido mediante.:as de tuberías flotantes, con la incorporación de un sistema intermedio de bombeo

' -:.o de ser necesario.

:.':a tipología de dragas incorpora equipos muy sofisticados, gracias a los cuales con-:-: altos rendimientos de trabajo. Sin embargo dicho rendimiento se ve disminuido a

--.: de su sensibilidad frente al oleaje, a pesar de conectar el sistema de sujeción del- - , a un sistema de amortiguamiento.

- - J. Draga de succión en marcha (Trailer)

-i: trata de una draga similar a las anteriores con la diferencia de que tiene acciona-- '-:¡ simultáneo e independiente de la propulsión y de la bomba de dragado, y, por

155

OBRAS MARíTIMAS

tanto, realiza la succión al mismo tiempo que se desplaza, con lo que se consigue u:jexcavación uniforme y se disminuye la duración del ciclo de dragado.

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Draga Trailer

Existen distintas clases de dragas de succión en marcha, pero todas alrastran su tit:,- .csucción -noÍnalmente central- sobre el fondo, y disponen de una cáu:,tura para deposl'.- ':rproductos dragados.

Sistema de trabajo

La gran ventaja de este tipo de dragas es que, de forma progresiva y uniforme, se : -Éi.u

ir obteniendo el calado pretendido a lo largo de la zona aterrada que se quiere profui-.;*.r

El método de trabajo consiste en dar largas pasadas sobre el iárea a mejorar o 1::¡.¡r:salvo que existan depósitos concentrados en una zona, en cuyo caso deben conce::¡r*r'los esfuerzos en ese punto. La práctica usual, para evitar los tiempos perdidos que !i :'!:"

ginan en los trayectos cortos, es la de avanzar a muy poca velocidad -incluso der'-,i riiu'

llevar sólo por la corriente si existe- de forma que se concentre la acción de la suc'-::,: m,

el punto a eliminar.

Generalmente el trabajo se inicia por el centro del canal, ya que es por donde c-i-:Tla navegación, y además, con ello se producirá un desplazamiento de los sedimentc: :É .;i,itu

zonas laterales hacia lazanja del centro, mejorando tanto la navegación como lLi:.'ru*x-ciones de trabajo.

Si existen taludes laterales de terrenos consistentes, que originan fuertes p€il::nu:lsobre el canal (caso, por ejemplo, de la barra de Huelva en el giro de su alinea.-:-': &l

trabajan sobre el costado donde está el tubo de succión; en estos casos, no s6¡ ¡i;; *run

las dragas de doble tubo o de tubo central; en las primeras porque el rendimien!. -c lu

gundo es menor y, en las segundas, porque el tubo no puede aproximarse al talud r¡.r rnpedirlo el casco del barco.

156

CAPíTUL} 8. DRAGAD1,I

: 3stos casos es preferible utilizar un afefacto auxiliar (draga trailer de menor calado,. -.::r. draga de succión estacionaria, cuchara, pala, etc.), en el buen tiempo, pudiendo

,-::31 producto directamente sobre el fondo por fuera del casco del barco que poste-

-:nte lo limpiará el trailer.

! .os calados iniciales no permitieran la entrada de grandes unidades, puede apro-- -.:se la marea, dragando en pleamar las zonas de menor calado y en bajamar las más'-:.,Jas; si a pesar de eso, o si no existieran mareas, no fuese posible utilizar dragas de'- :3s capacidades, entonces deberá abrirse un primer camino mediante dragas menores

: "'.'ionarias en buen tiempo y posteriormente utilizar las unidades mayores.

''1r3ntras los materiales sólidos constituyentes de la mezcla dragada se depositan en el- -. de la cántara por sedimentación, sube el nivel de agua hasta que alcanza el dispo-

de evacuación del sobrante -vefedero-, arrojando el agua al mar. Claro está que el- -. evacuada lleva una pequeña proporción de materiales en suspensión; para disminuir* :':rdida de productos se han concebido algunas mejoras como la flexibilización de los

, -' . r el acoplamiento de sistemas de amortiguamiento.

:-:re las ventajas que presentan este tipo de dtagas hidráulicas frente a las restantes,- .¡ne destacar su posibilidad de trabajar sin la necesidad de cables tensados -no son- . rles a la acción del oleaje- que mermarían su vía navegable. Además, suelen disponer: :, s hélices propulsoras y dos timones, para mejorar la maniobrabilidad de la draga- -"::e el trabajo.

- :: tratarse de dragas autoportantes, el material debe ser cargado sobre sí mismo, con la-::pondiente limitación de la capacidad de carga; su rendimiento seía más elevado si la

--:: no tuviera que invertir un determinado tiempo en el transporte y vertido del material.

-:¡ caractbrísticas fundamentales de las dragas fipo "trailer" son las siguientes:

. Características llamadas primarias, vinculadas a la función de dragado:

e La capacidad de la cantara.

¡ El coeficiente de carga de la draga.

. La profundidad de dragado.

. Presencia de una instalación de impulsión a tierra.

¡ La instalación de dragado.

- :aracterísticas llamadas secundarias, vinculadas a la función de navegación:

r La velocidad de navegación.

¡ El calado de la draga.

o El tipo de combustible utilizado.

:- equipo suele estar previsto para ser descargado por fondo.

157

OBMS MARíTIMAS

7.1.3. Dragas de succión con descarga lateral

Consisten básicamente en una pontona equipada con una bomba centrífuga poteni. .,

una tubería de succión colocada lateralmente para poder descargar el material drag,-r.sobre gánguiles, ya que no son autoportantes.

7.1.4. Draga de succión

Consiste básicamente en pontonas equipadas con bombas centrífugas potentes ¡ '-:utubería de succión. El posicionamiento de la tubería se consigue con winches actue:.'r:

sobre los cables de anclaje. En primer lugar, se disgrega el material con un chorro c¡':-cado delante de la entrada de la tubería de succión, utilizando para ello bombas especi:,r.de alta presión. La tubeía de succión absorbe la mezcla resultante -emulsión de ag.:.suelo disgregado- y la bombea mediante un sistema de conducción flotante no ígido hr-*rel lugar de vertido.

Dados los esfuerzos horizontales que se transmiten durante la succión, este tipo de :aga requiere un sistema de sujeción: dos spuds situados en popa e hincados en el tenen¡

Estas dragas suelen utilizarse cuando se trata de dragar grandes volúmenes de r:,ax-

riales no cohesivos o granulares, los acabados de los taludes no están predeterminadct. nson indispensables tolerancias concretas. En resumen, se usa en operaciones de obte.-,.-,:m

de arenas como materiales de préstamos, por ejemplo en las actuaciones de regener.r.-rt:@

de playas.

Es muy sensible a las agitaciones producidas por la existencia de oleajes, impidier"a: rcontacto entre la cabeza y el fondo, con la consiguiente disminución en el rendimien:: ¡rdragado. Dicho rendimiento de trabajo depende de la longitud de la tubería, de la po'e:-r.ur

de succión y de las pérdidas por rozamiento. De todas formas, la proporción de mater:' mla mezcla es del l2Vo, valor muy inferior al obtenido con otras dragas de succión.

7.1.5. Dragas de succión especiales

7.1.5.1. Wheel dredger

En esta draga se ha sustituido el cortador por una rueda giratoria como si fug¡¡ ¡muri

draga de cangilones. La principal ventaja de este equipo es que las fuerzas transmiúC* ¡mr

los cabrestantes de giro sobre las anclas de la draga, son las mismas cualquiera que \:jr ül

movimiento del artefacto, de izquierda a derecha o viceversa, lo que no es el ca-so c ru¡r

dragas "cuttef'. Permite obtener unos rendimientos más importantes que los de una :nryu"cuttet''con una potencia instalada equivalente. Su mayor inconveniente es que :): üjustifica su inversión mas que cuando se trata de dragar capas de terreno homogéner-. , nlgran espesor. Esta es la razón por la que este equipo se utiliza principalmene í i&rL

minería.

158

CAPITULO 8. DRAGADOS

Wheel dredger (draga de rueda)

- Sweepdredger

- draga permite dragar e impulsar una mezcla cuya densidad es casi igual a la que,'. situ", reduciendo el costo del m3 dragado cuando está contaminado el material a

.:jta de una draga estacionaria de tipo <<cufter>> en la que el cortador se reemplaza- :¡bezal de succión del tipo de las que se utilizan en las dragas <<trailer>>. Después de

:¡ción, los fangos contaminados se impulsan directamente a un depósito espe-; :¡ acondicionado, o bien se transportan por gánguiles cerrados, si el depósito de

::evisto no se ubicara en las cercanías de la zona de operación.

. '-.dos pueden haber sido objeto de tratamiento previo, mediante la utilización de

. -. especiales en el lugar mismo del dragado, con objeto, principalmente, de reducir-:-1e n.

-.:-.is. esta draga tiene las siguientes características:

I :-.rite dragar selectivamente los terrenos contaminados, limitando al mínimo el es--": - r d€ la capa removida <<in situ>, por medio del aparato de succión de la draga y no, -.:¡da por ésta. Se considera que dicha capa puede tener, como máximo, un espesor-: -< ,-entímetros.

*- Iolerancias obtenidas por este tipo de draga son sumamente interesantes, puesto- -: >Lrn del orden de l0 centímetros.

:mpleo de un cabezal de succión de tipo <<trailer>> permite minimizar la turbidez-: ;SU& provocada por el dragado frente a la draga:

159

OBMS MAR|TIMAS

- el espesor de las capas de fondo a dragar puede oscilar entre 20 y 60 centímerrc '- está equipada con una instalación de desgasificación de lodos.

- el sistema de control del proceso de dragado ha de ser de gran exactitud.

- en el caso en que la concentración <<in situ> sea demasiado grande para aseg-:-eficacia del bombeo, es posible añadir agua en la cantidad exactamente preci.:

La Sweepdredger

La <<sweepdredgen> es eftcaz para dragados hasta profundidades de 20 :,,terrenos de limos y Iodos contaminados en canales de acceso, puertos y ríos. A,:*-la <<sweepdredgen> está trabajando especialmente en Bélgica y Holanda.

7.2. DRAGAS NEUMÁTICAS

Su funcionamiento se basa en la aspiración o succión del material por el '.:-en un tubo central debido a la inyección de aire a presión en un tubo concé::.actualidad no son de uso generalizado debido a su elevado coste económic¡.quieren potentes compresores para generar la inyección de aire. Sin emba¡-:.mendables en el caso de que los materiales a dragar sean contaminantes, \ i : -

rencia de las dragas hidráulicas, succionan directamente sin producir la remcr- . -

do. También son utilizadas en trabajos de mineúa oceánica, debido a que la. ,-. - . .

flexibles que utilizan permiten operar a grandes profundidades.

7,3. DRAGAS SUMERGIDAS

Son tractores de orugas submarinos que realizan la succión por cualquie:. :,,dos conocidos, y bombean el material hasta la superficie. Aunque presen"-

160

ií úlm.

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CAP|TUL}S. DRAGADqS

- :-:entes como su coste económico elevado, bajo rendimiento de trabajo y sensi--.: ' oleaje, son utilizados en algunas aplicaciones particulares como excavación de

- ::ndido de cables submarinos.

,. \IPOS DE APLICACIÓN DE LAS DRAGAS: :;¡ión de uno u otro tipo de draga vendrá condicionado por numerosos factores

- -.":uraleza de los materiales a dragar, rendimiento de trabajo, condicionantes físi--- ;os y económicos -tanto precio de adquisición como costes de mantenimiento-,

- :: la obra de dragado, posibilidades de mercado, etc.

:-. :nente se recurre al uso de dragas mecánicas o hidráulicas debido a su gran pro-: - :1 mercado actual, aunque debe estudiarse la disponibilidad del parque de ma-

- : ¡;rdiendo a las condiciones particulares de la obra -localización geográfica, du--: ., obra, profundidad de dragado, etc-.

: :-ende a la naturaleza de los materiales a dragar, se deberán considerar princi-. : r3S propiedades físicas: dureza, compacidad y granulometía o tamaño del mate-' :::o de que exista un fondo constituido por material rocoso, se deberá proceder--.-:3 a su fracturación, bien mediante voladura o bien recurriendo a medios auxi-

- - el romperrocas.

':::3no subyacente presenta dureza y compacidad elevada, se emplearán dragas

-: \ €n especial, dragas de rosario de cangilones. En caso que los terrenos sean: -:--urrirá al uso de dragas hidráulicas ya que los rendimientos de trabajo logrados

.- t :'' ados.

. : ..os encontremos ante una situación límite entre las dos descritas anteriormente,r- - lr-rr la draga de succión con cortador dado que resulta económicamente más

: -: cualquier draga mecánica -siempre que el elemento cortador sea capaz de: -:ar el material-.

,.: :¡;iones de las dragas neumáticas quedan reducidas a un número muy pequeño;*=:.Jables sólo en caso que los materiales a dragar sean de naturaleza conta-

:: tráte de trabajos de minería oceánica, dado que trabajan sin producir la remo-. io.

. :rde a la granulometría no serán aptas las dragas de succión cuando el fondo, -:do por piedras, bolos y/o gravas, siendo necesario en ese caso recurrir al uso

- -.ecánicas. En los restantes casos -arenas gruesas, arenas finas, limos,... - todas, i::r aceptables, por lo que se atenderá a otros condicionantes.

-:-:o únicamente a condicionantes económicos, la elección entre unas u otras" . -;ión de compromiso entre las dragas mecánicas, cuyo coste de adquisición es

"--:.re t¿mbién son menores los rendimientos de trabajo obtenidos-, y las dragas

- .¿: cuales requieren un menor coste de mantenimiento.

- ,::ón de actuación atendiendo a profundidad mínima y máxima de dragado es

: rndicionantes a tener en cuenta, sobre todo, si nos referimos a algunas dragas- - :no la draga-retroexcavadora restringida a calados inferiores a l0 metros, la

161

OBPÁ,S MARITIMAS

draga de cuchara rígida (15 metros) o en último lugar, la draga de rosario de cangilon.,30 metros. Las dragas cuyo elemento excavador requiere un sistema de cableado -d¡._. -

de cuchara articulada o dragalinas- o se fund¿menta en tubos de succión -dragas hi::. -

licas o neumáticas- no presentan limitación de actuación. En estos momentos, no obs -- ,

se está ampliando la capacidad de trabajo de las dragas.

Finalmente, se puede analizw el campo de aplicación de cada una de las tipol - _: ,

existentes de dragas en relación con el área de dragado y su clasificación -primer es-'cimiento, mejora o mantenimiento-. Las dragas de rosario suelen emplearse en oL':-primer establecimiento -diírsenas, canales de acceso, excavación de las zanjas de cin-:-de muelles y diques, etc.- en las que resulta imposible el empleo de dragas de succ: -

marcha por tener que extraer materiales compactos, restos de obras, etc. Sin embr;empleo puede entorpecer la navegación como consecuencia de los seis cables que r:: -

en la maniobra de avance. Por este motivo, pueden producirse intemrpciones que : -nuyan el rendimiento de trabajo previsto.

Cuando se trate de dragados de mantenimiento, constituidos generalmente F\-: - -

riales sueltos, la tendencia actual es utilizar dragas de succión, siempre que dich - , - .,

riales no estén muy consolidados, en cuyo caso se recurrirá a dragas mecánicas i= : -

hidráulicas con cortador.

Se deberán tener en consideración otros condicionantes como:

- Distancia hasta el lugar de vertido, escogiendo entre dragas autoportantes. \:-gránguiles o uso de conducciones flotantes.

- Condiciones de abrigo en el ¿írea de trabajo, a fin de elegir el sistema de . --

anclaje más adecuado.

- Características técnicas propias, como la autopropulsión, por ejemplo.

9. MAQUINARIA AUXILIAR DE LAS OBRAS DE DRAGADO

9.1. GÁNGUILES

Los gánguiles son embarcaciones cuyo casco consiste en un recipiente o c:- -'.se vierten los materiales extraídos tras el dragado para ser transportados a .-,vertido consideradas. Un gánguil sólo será necesa¡io en el caso de que la :-- -autoportante. La tipología de gánguiles y otros detalles y cuestiones relacion¡:se encuentran detallados en el capítulo relativo a la construcción de diques e: - -

peolas.

El vertido de material desde la draga al gánguil se efectúa por medio de :,letas situadas lateralmente. En algunos casos, el gánguil dispone de un sisre :. -,

mediante bombas para posibilitar el vertido de estos materiales a tierra dire¡:--el gánguil.

Como ya se comentó anteriormente, la simplificación de los equipos de : --.-.,

materializarse mediante la autopropulsión de los gánguiles, evitando de es- - *rrir a la necesidad de usar remolcadores.

t62

CAPíTULOS, DRAGADOS

:: las obras de dragado, el gánguil recibe directamente los productos extraídos de la- -:'. por ser ésta la encargada de la extracción de materiales. Sin embargo, en otro tipo^ :"rajos pofuarios, el gánguil recibe directamente los materiales desde camiones u otra- . , -lna¡ia situada en tierra.

:- número de ganguiles a emplear vendrá dado por la capacidad de extracción de la-:- i: \ el análisis de los ciclos y la duración del transporte al área de vertido, incluido el

: -:-"-¡ de retorno. El dimensionamiento del equipo de gánguiles debe, por tanto, realizarse.: " - rrlá que el trabajo de dragado se lleve a cabo de forma continua, sin intemrpciones.

': REMOLCADORES' :s equipos de remolque están destinados al arrastre de artefactos flotantes que no'.=r elementos de propulsión propia. Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran-:nolque de gánguiles, así como la conducción maniobra y traslado de barcos en

--=-,1s. En el primer caso se recune a remolcadores de potencia media y en general, de' ,-, calado; los segundos suelen emplear remolcadores de altura de gran potencia prepa-r r ! para navegación en alta mar.'ri

potencias de los remolcadores vienen determinadas por el tonelaje y la velocidad:üs para las embarcaciones que requieren ser remolcadas. De todas formas, su estruc-

-:: 1 caracteísticas no difieren esencialmente de los empleados para las operaciones de--l::'-aje. En algunos casos, tales equipos de remolque se emplean también para el arras--: -. raslado de piezas flotantes de gran volumen, como en el caso de los cajones flotan-; .tre pueden ser fabricados en cajonera a distancia del punto de empleo y colocación-. -t:-:tiva.

" : TL'BERíAS

Son elementos auxiliares utilizados en algunos casos para el transporte del material de

-*.-.ado hasta el lugar de vertido. Son indicadas como medio de transporte cuando la draga:: succión, uniéndolas a la salida de la bomba y, enviando el producto a través de ellas.

" :incipal ventaja es la continuidad en el dragado, ya que el transporte de materiales se:-:ja sin intemrpciones. Por otra parte, la velocidad de transporte debe ser superior a la: cidad de sedimentación de los materiales, e inferior a la velocidad de turbulincia para

:-": posibles erosiones.

" I BOMBAS DE IMPALSIÓNS-rn elementos auxiliares necesarios tanto para la impulsión del material de dragado

*.:do el transporte del mismo se lleva a cabo mediante tuberías, como para constituir el-r'::o de excavación del terreno en el caso de dragas de succión hidráulicas.

:l terrenos de elevada compacidad no es factible recurrir a este medio auxiliar debido a- .ln de fuerza necesaria para su arastre; y en terrenos constituidos por productos de: :isiva ligereza (fangos, arcillas sueltas,...) presentan el inconveniente de que al poner en- -.sión el producto se dificulta su decantación.

Nlltt','

163

OBKAS MARITIMAS

Dragado para Ia regeneración de playa y vertído de maleriales a través de tubena

Vertido a través de tubería de materiales dragados para la re-qeneración de pl;r -

Dragado de dársena en Alicante y vertido de materiales a través de tubería

t64

-:->5

CAPíTULOS. DRAGADOS

" :. ESUIPOS DE FRACTURACIÓN PREVIASon elementos auxiliares instalados sobre pontonas destinados alapteparación previa

-: r3rr€Ilo para su posterior dragado cuando la dureza de aquél es elevada. Para llevar a-:.. su misión constan de un dispositivo capaz de quebrantar la roca. Pueden ser de dis--:: s tipos:

- Químicos.- \fecánicos.

- Otros.

-\unque hay alguna experiencia en el empleo de resinas químicas que rompen porerpansión el material al que se aplica, el procedimiento usual es la utilización de:rplosivos para lograr la fracturación. El uso de explosivos no deja de tener susiesgos para el tráfico marítimo, los muelles próximos, los cables y emisarios sub-rarinos, etc. El explosivo más normal en la actualidad es la goma, tipo EC.

' ?.¡taforma de perforación: está constituida por una pontona que se apoya en el fondo, - .-i a pies derechos o pates, de forma que durante el trabajo no le afecta el oleaje o la-.:. En dicha plataforna se instalan elementos de perforación y sondeo, que se utilizan

- -':cución de voladuras como etapa previa para su posterior extracción con draga.

- ' ¡ fracturación previa por medios mecánicos puede efectuarse por pilón romperroca,:,rr mafillo picador, o por cabezal fresador.

r El pilón rompeffoca consiste en una pieza metálica de gran peso en forma de agujaque es dejada caer desde cierta altura sobre el fondo de forma repetida logrando elquebrantamiento por impacto. Se opera desde la superhcie por medio de una grúa:nstalada en pontona.

Pilón rompen'oca

165

OBRAS MAR(TIMAS

Martillo pbador

Su uso es casi obligatorio en aquellos casos en los que, por diversos motivos, el =nnuourr"

de explosivos no está autorizado y no se dispone de equipos de dragado de gran p-;L-,:u'

* Martillo picador: El quebrantamiento lo efectúa un martillo hidráulico o nei'-:que permite mejorar los rendimientos de rotura del material al actuar sobre é, ¡frecuencia mucho mayor que en el caso de pilón romperrocas. Su punta, más :permite también una acción punzante más efectiva. Los martillos pueden disp.:rlsbateria, en una embarcación preparada al efecto, o acoplarse a un equipo de

cavación.

* Rippers: también se puede instalar en el extremo del brazo de una draga de

cavación un ripper que fragmenta el material. Los rendimientos son bastante limiu"r-ri

* Cabezal fresador: este cabezal dispone de dos unidades fresadoras que traba-r'¡eje horizontal realizando una acción rompedora al disponer de dientes de altacónicos o planos. El cabezal puede instalarse al final delbrazo de una retroer;¡rmon[ada sobre pontona que efectúa los movimientos del cabezal sobre el materia]

166

CAP|TULO 8. DRAGADOS

Cabezalfresador

' Hace algún tiempo se están experimentando la fracturación de roca utilizando diver-.os procedimientos para romper su estructura cristalina, como el empleo de lanzas de;,Eua a altísima presión, micro-ondas e incluso hay algún ensayo de utilización de

::rergía atómica a pequeña escala.

:-; -,s procedimientos están todavía en fase muy experimental sin resultados conclu-

.J'}AS Y OTROS MEDIOS DE POSrcIONAMIENTO

-. nedio de transporte y vertido de materiales de dragado conocido como gánguil: .. le elementos auxiliares de posicionamiento de forma que le ubiquen en el lugar

:: r'ertido. Este posicionamiento puede llevarse a cabo bien mediante un conjunto' :i o bien mediante apoyo GPS.

. rras de dragado se basan en una técnica muy especializada, exigiendo para ello un

-- . r miás completo y riguroso posible de los diferentes condicionantes, de manera{ :pte por la solución óptima tanto en la confección del proyecto como en la

', -. :. seguimiento y explotación de la obra.

::. ., redacción del proyecto de una obra de dragado, debe determinarse en primer:.;: :-j es lo que se desea realizar, es decir, la extensión de la obra en planta y pro-

'"-. así como obtener todos los datos referentes a la misma. Todos estos trabajos*- :¡eloboÍse bajo la denominación de estudios previos, y comprenden finalidades

167

OBP7^S MAR|TIMAS

- Objeto y justificación de la obra.

- Identificación y situación actual, recurriendo para ello a levantamientos planimétric - ,

y batimétricos, fijación del cero del puerto así como posibles variaciones del nivel c=

mar, establecimiento y materialización de las bases de replanteo, etc.

- Características del terreno, no incluyendo sólo un simple reconocimiento del tene:existente, sino un estudio exhaustivo de sus propiedades, para evitar problemas *s:,-mecánicos como el entumecimiento producido en la extracción con relación al ic---men medio in situ, la posibilidad de anastre por succión, la estabilidad de los talu;.de la zona dragada, etc.

Para ello deberián realizarse tomas de muestras, sondeos y los correspondientes e:,.--yos, entre los cuales suele optarse por análisis granulométrico, densidad, consiste.-:. -

y otros de tipo geomecánico -compresibilidad, ángulo de talud natural, cohesión. e::-

- Condiciones locales de emplazamiento tanto meteorológicas -viento y niebla p::::palmente-, climáticas -oleajes, corrientes, mareas-, físicas -accesibilidad a la z -:*situación y proximidad de los vertederos, tráfico marítimo, etc- o técnicas -ele;, :

del equipo de dragado más adecuado-, Una vez completado el estudio previo. :-':'relaborarse el planeamiento de la obra indicándose la forma en que se piensa eje; - ¡rde acuerdo con el equipo elegido, y en especial, debe señalarse: plan de traba_ic,. :-:visión de tiempos de abastecimiento, limpieza y conservación ordinaria, consen a- .rrrr

anual y grandes reparaciones, rendimientos previstos, medidas a tomar para e. - -trol, seguridad e higiene, etc.

La ejecución del dragado deberá llevarse a cabo de acuerdo con lo expuesto en . :r'*yecto, seguir el plan de obra confeccionado, cumplir las medidas de seguridad e l-. : ::imr

necesarias para evitar todo tipo de accidentes, es decir, todo aquello que se cc.--: lnrloportuno en relación con los trabajos de excavación, transporte y vertido que con:,,;urumuna obra de dragado.

A medida que se ejecuta el dragado, debe realizarse el control y seguimiento de .- :rrup

cución, acometiendo batimetrías periódicas para constatar la adecuación de la ejec,: .nr ,uri::

proyecto y como medida de control de los volúmenes dragados y la disposición i: :volúmenes. Dichas batimetrías requieren para ello la medición de calados med::-:equipos necesarios, registros punto a punto del fondo del iírea a dragar siguiendc .:"files transversales que se hayan definido, y un seguimiento y medida del nivel rr:,mar como referencia para la corrección vertical. Actualmente, existen dragas dot¿:r, :,lpuente de equipos electrónicos capaces de realizar un seguimiento automatiz¡.r: üu

batimetría.

Finalmente, hay que hacer notar de manera destacada que las obras de dragaitan aspectos especiales en relación con el impacto ambiental que generan, corrr- ¿

ción que producen a los fondos en su flora y fauna marina -cambios de hábita: .-:

sobre las especies locales por el aumento de materiales en suspensión provo;.::remoción del fondo, etc- y efectos sobre la línea de costa, sobre todo, en las p1..,,L.

análisis, definición, evaluación y establecimiento de medidas de corrección :.i3;.rii¡u

realizado con detalle.

r68

w

cAPÍruLo 9O B RAS TUTINÍTI UIS AUXI LIARES

CAP|TUL} 9. oBRAS MARíTIMAS AUYIUARES

1. DEFINICIÓN

En los puertos es preciso disponer de obras y equipamientos necesarios para realizar-, : ¡¡aciones y mantenimiento de embarcaciones.

Para el mantenimiento de los cascos de buques ya antiguamente se utilizaron varaderos: 13 poner en seco los buques sin tener que arrastrarlos por la playa. En lugares con marea*: ¡tilizaba la técnica de dejar el barco amarrado sobre vigas y esperar la marea baja para: --'ceder a acometer el mantenimiento, siendo pues un sistema muy primitivo. A partir del: iiYI empezaron a construirse los primeros diques secos (Portmouth, Plymouth," :olwich,...).

i-a primera patente de dique flotante (de madera) está fechada por Watson (1785) y se-,:¡ba de un barco con puerta donde se abordaba la reparación. El primer dique flotante-. iierro aparece en (1859) en forma de caja con puerta que deja entrar el barco y se

-:-re seco.

:. LA REPARACIÓN DE EMBARCACIONES

Se pueden distinguir tres necesidades básicas en las tareas de reparación:

- Accesibilidad a todas las partes del buque.

- \/entilación para los productos que se utilizan.

- Condiciones de luz, preferiblemente natural.

Tres son las instalaciones comunes para la reparación de embarcaciones:

- Diques secos.

- Diques flotantes.

- Varaderos.

I LOS DTQUES SECOS

S¡n recintos estancos que pueden vaciarse y se dedican preferentemente al mante-,:-:.nto de barcos. Pueden tener I ó 2 puertas. Los cajeros son verticales o débilmente

-:..rados (l/90). El barco se apoya en una o varias filas de apoyos que permiten la:-:.rlación de un hombre bajo la quilla (1,5 metros). La solera tiene bombeo para conse-

- : el drenaje.

:n los últimos 50 - 100 años el tamaño y profundidad de los diques secos ha ido au--r::ando con el tamaño de los buques y con el conocimiento sobre el comportamiento del-c .r. así como con el aumento de la calidad del hormigón. por otra parte se ha conse-

-', :-r una simplificación de los problemas de diseño y construcción.

?..r lo general los diques secos se construyen de hormigón en masa o armado. Necesi-

-: Je suficiente espacio para bombas, almacenes de equipos de reparación, carreteras,r i, etc.

t7l

OBRAS L,TARITIMAS

Dique seco

Es conveniente que la posición del dique seco permita el acceso fácil sin eni, r:r- - r'

tráfico. La orientación respecto del viento dorninante es muy importante pani Qus : -

en vacío ofrezc¿r la mínima superficie resistente. Si no es posible la orientacirir -,': -l

veces se construycn estructuras cortaviento.

Algunos diques secos están cornpartimentados para trabajar con barcos má¡ tr-- -,.',

El diseño de un dique seco tiene su principal inconveniente en las carga5 i: '-

de la caja y las infiltraciones que produce el hecho de estar por debajo del nir ¡ -cDependiendo de las características del suelo (permeabilidad), será preferible l.-- :rr

entrada de agua al dique y bombear o resistir con anclajes o peso propio.

Las dimensiones oscilan alrededor de relaciones longitud/anchura de 8/l ;' '=profundidad de25/1.

Las dimensiones de los diques secos se relacionan con las del barct-r:. -*características al que pueden prestar servicio. Así, su longitud corresponde a .' ."mayor barco más algunos metros de resguardo, al igual que ocurre con l¿ *.- r

relación con la manga. Los buques penetran en el dique seco en vacío. y sue.:- :de un resguardo de 0.40 a I metro. En un dique seco las dimensiones son nru\ : -

-variar con posterioridad a la co¡rstrucción.

t72

1

CAPíTUL) g. )BRAS MAR.TTMAS AUXILI,\Rf \

Dique seco cle Messina

Sección transversal del díque seco de Messina

113

$zlone trosversole

OBRAS MAR.TIMAS

Dique seco de Palernto

Sección itet itíque seco de Palermo

t74

CAPíTULO 9. OBRAS MARíTIMAS AUXIUARES

:,-ile siempre solera, que suele ser de hormigón en masa, armado o pretensado. Se:'-:, ,.:e o articula en los cajeros. Suelen anclarse para evitar levantamientos.

-.'. cajeros en general son de hormigón. Reciben empujes muy elevados del terreno yr :Jja en el trasdós. Si son gruesos y macizos mejoran la resistencia. Tanto en solera:'- en los cajeros se suelen ejecutarjuntas cada 20 o 30 metros. En los cajeros suelen

-: galerías internas.

-.,. dispositivos de cierre están sujetos por los cabezales, que deben resistir cargas:'.:dinarias, subpresiones, desniveles de agua y las reacciones de la puerta y mandos.' -r soiera propia y son de hormigón armado y en masa. Deben evitarse los descalces.,: : necesitarse el anclado de la solera. Los apoyos de la puerta son generalmente de

,,. ;-, :roxidable.

- . dispositivos de llenado y vaciado consisten en grupos de bombeo y se sitúan en los-,::Jes. Suelen poder vaciar en 3-4 horas (60 a 80.000 m3/h) mediante grupos de 1000. :risten bombas adicionales de secado.

:- ios diques secos se dispone un conjunto de accesorios para el trabajo con los bu--: . 3les como:

inarres, de forma similar a un muelle.

)'f aniobra, p¿ua mover el barco (cabrestantes, poleas..).

S;jeción, sobre tacos o zapatos en líneas paralelas a cajeros, de altura y posición:: *ulables, generalmente I central y 2 ó 4 laterales.

- :quipamiento debe permitir el acceso de personal y maquinaria, disponer de agua,,--'--.:idad, teléfono, aire comprimido, agua de mar contra incendios, buena iluminación" -:- sros para el trabajo nocturno, grandes grúas de servicio y talleres y hangares de re-:.:-.- eD las proximidades.

: :¡,lcu\o de esfuerzos debe considerar:

lmpuje del relleno y del agua.

' '.'iento en superestructuras.

-npuje pasivo debido a subpresión de fondo.

' Reacción de las compuertas.

l::e los esfuerzos verticales se encuentran:

- Peso propio en carga y vacío.

- Peso de la compuerta.

- Subpresiones.

. Reacción del suelo.

:. difícil establecer con precisión el comportamiento del terreno. Es necesario estudiar- -:J, de drenaje óptima en cada caso.

175

OBR,4S MARITIMAS

La construcción de los diques secos se persigue siempre ejecutarla en seco. bien - -

diante hinca de tablestacas, evacuación por bombeo o consiguiendo el descenso del :::-tico. Si se producen o se esperan asieutos hay qLre construir antes los cajeros Que la :r' :--Sr las infiltraciones son muy grandes la solera y parte inferior de los cajeros pueden e..-,tarse con caiones de aire comprimido.

4. DIQUES FLOTANTESSon estructuras flotantes con una o dos puertas que permiten la entrada de una e:: --

cación, celrar las conrpuertas y borttbear el agua, dejando el blrclue erl seco. La ¡.: .

idea, cn madera, ap¿rrece en el S-XVIII.

Los cliques flotantes de hierro apilrecen e n l8-59 cn l¿r btse naval de Caltagena. F

ño de este tipo cle diclues perlenece firndarnentallnente a los técrricos navales habid:, - , .'cle c¡ue se trata de un buque más. Existen igualrlente otros sistcm¿rs colno el cle 1., '

forma elevadora.

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Esquema de botadura laleral

t76

C. A P ÍTU Lo 9. o B R A S M A R il¿}/.l.5,1 ¿'-\i¿1 r RÉ !

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Botadura lateral

\R.\DEROS

- ...Lltl para embarcaciones de hasta las 5000 toneladas. Consisten en una rampa con::sitlldinales por las que un cabrestante tira del barco sobre un carro que discurre

. , Ías.

Varadero del Puerto de Santander

111

OBMS MARÍTIMAS

La pendiente es menor delTVo, y las velocidades de tracción sobre las embarc.il,:r--eson menores de 5 metros/minuto. La tracción suele ser de 1/10 del peso del barco.

En ocasiones se han diseñado y construido varaderos transversales, que requierr nrnos longitud.

6. COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SISTEMAS

Para comparar diferentes sistemas de reparación de buques, se pueden estudia: r:s u"

guientes aspectos:

Capacidad:

- El varadero sólo se utiliza hasta esloras de unos 100 metros y desplazamiear:ih ofunas 5000 toneladas.

- Los diques secos y flotantes no tienen restricciones.

- El dique seco aumenta mucho su coste con la profundidad, no con la superfici.* ¡rx¡¡r ri$l'

que se descarga el barco al m¡íximo.

- Existen diques flotantes de 65.000 toneladas. El coste aumenta con la longitlr,r rrürr' lnr

forma de trabajo estructural (a flexión).Tamaños de hasta 10.000 ó 15.000 L:reüru,son frecuentes.

Coste inicial comparativo:

- El varadero está ligado al lugar, esto es, a las condiciones físicas.

- El dique flotante no eskí afectado por estas circunstancias.

- El dique seco depende de excavaciones y, por tanto, de las condiciones del sua¡t"

Coste de mantenimiento y reparación:

- El varadero requiere reparaciones en maquinaria y rafles, es decir, en poc¿s nr@],- El dique seco necesita reparaciones en las compuertas.

- Los diques flotantes precisan reparaciones frecuentes, pintura, inspección. eu

Gastos de trabajo:

- El dique flotante tiene poco gasto de bombeo.

- El dique seco necesita aproximadamente 4 veces la potencia de bombeopara el mismo dique flotante, y además el bombeo de drenaje.

- El dique flotante necesita su propio sistema de bombeo.

178

CAPÍTULO 9. OBMS MAR|TIMAS AWIUARES

Durabilidad:

El dique seco de hormigón o granito es prácticamente indestructible.

- -a duración de un dique flotante depende de su mantenimiento y de la situación del:lrismo (un par de puertas pueden durar del orden de 30 años).

- La obsolescencia del dique es un peligro mayor. Tanto para diques flotantes como:ara secos, si bien estos son más difíciles de rectificar.

rdaptabilidad general:

- En lugares con suelo caro hay que tener en cuenta que un dique flotante necesitanenos espacio.

- El dique flotante requiere calma y profundidad.

- El dique flotante es móvil por lo que puede ser trasladado a otros puertos y puede re-.-ibir golpes de buques.

- Los accidentes son muy raros en diques secos.

- El bombeo total es muy superior en diques secos que en flotantes.

- Los diques flotantes necesitan equipos y maquinaria que deberá ser transportada pormedio de flotadores; el dique seco puede emplear ferrocarril y maquinaria muy pe-sada.

- Un dique seco necesita 2-3 años de construcción, mientras uno flotante puede serconstruido en 12-15 meses.

- El coste de mantenimiento de un dique flotante es muy superior al de un dique seco.

. GRADAS

Se utilizan para la construcción de barcos. Son rampas fuertemente cimentadas por:'::le se lanzan los buques al agua después de construida la estructura principal. Tienen:-.'¿ pendientes del lOVo. Alrededor de las gradas se disponen gnías muy elevadas y:,:iintes. Junto a las gradas existen los t¿lleres de fabricación y construcción.

Botado el barco, se pone a flote y se fondea o amÍura en el muelle de armamento para*r compleüada su construcción.

179

o B R..\ 5 .1, l.\ R I T I ilt.7 S

,,,,-:1r¡***.-i;;¡-

Esclusa en el ctnol de Ptnamá

8. ESCLUSAS

Son obras de acceso a vías navegables o elementos de estas vías. La esclu:;:-tramo de canal de paso provisto de compuertas que pr.reden mantener un cierto lr .

IirminadeirguayqueSeparandoSZonaSnavegablesquepuedentenerdif'erent¡'También son utiliz¿rdas para mantener constante el ¡rivel del agua en dársenas all. : '-*existe una cierta carrera de marea o interesa, por alguna razón, nrantenerlo fijo.

Constan de:

- Cabezales: donde se alojan las compuertas y los sistemas de control.

- Caieros: consistentes en nluros o tablestacas.

- Solera no necesaria si se trata de fondos impermeables.

Son obras muy caras, por lo que las dimensiones deben ser determinadas cuic.-,",,-niente. La longitud corresponde a la de la eslora mayor del buque al que se va ¡:-r"-ülservicio más unos 30 metros correspondientes a la eslora del remolcador, si se prc'; -.- -anchura debe conternplar un resguardo adicional a la manga máxima de la embarc.r -

¿.

la que va a prestar servicio. Dicho resguardo suele establecerse en unos 5 metro.. _. ,rii,

esclusa es para dos buques, 10 metros. La anchura es una de las características fl¿. : ':"utas y resulta difícil su modificación, cosa que no ocurre respecto a su longitud. La :: --n"

didad es delicada de calcular, y suelen considerarse resguardos de 0,4 a I metros.

180

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cAPITUL0 9. OBRAS,vARt77,11.1.t 1¿ .\'tr t)Rt''

*x!ffi.i¡- ; 'Ir fr*."' "',ü

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!tirsetm para entbsrcacíones de recreo ¡ deportivos en el Solent (Grnn Brefaña) con esclusa

- )ela. cajeros y cabezal presentan problemas senejantes a los de los diques secos.-:-!nos de cierre deben garantizar la estanqueidad. Consisten en pllert¿is con I o 2-..¿ abiertas no resaltan de cajeros. Disponen igualmente de dispositivos de llenado

:.rra igualar el nivel entre pares.

:-clusas se utilizan igualrlente, en el caso de puertos pala embarcaciones de recreo

-.r as ubicados en zonas rnarítimas con marea astronómica, para mantener constante- Jel mirr en las dársenas. Con esclusas se consigue mantener constante el nivel de

--:- cn el interior del puerto. La esclusa permite la comunicación en ambos sentidos: .nterior del puerto y el área marítima en la que existe variación del nivel (marea

':'.i.-a. por ejemplo). La operación en la esclusa se efectúra dependiendo de las dif'e-. :: nivel de las aguas y el sentido del tráfico que se realiza.

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cAPÍruLo 10zBRAS uenirtues EXTERTzRES

CAPíTULO ]0. OBRAS MARITIMAS EXTERIORES

DEFINICIÓN

:: llaman obras marítimas exteriores a las construcciones realizadas en ambiente marino-,.-; siguientes características:

.\ gran profundidad.

- \lejadas de la costa.

: Expuestas a la acción directa del oleaje y las corrientes marinas y oceánicas.

- Ubicadas fuera de lazona de procesos litorales.

:,:¡ definición corresponde a la terminología anglosajona "offshore" y a la sudamericana--.-rura costa afuera". Si en la década de los 1950, aparece con fuerza la Ingeniería de

*) como disciplina fundamental de la Ingeniería Marítima, en la de los 60 surge la.

. -.gía "Offshore" y con ella la Ingenieúa Oceánica como rama fundamental de la Inge--, \farítima. La búsqueda y explotación de los campos petrolíferos marinos por un lado y

--:'.ento del tamaño de los petroleros por otro, van a condicionar e impulsar el diseño y.::cción de nuevas estructuras y sistemas en la zona marítima exterior, que se deno-

. ' ion el nombre genérico de obras marítimas exteriores.

- - rndustria petrolera ha propiciado el desarrolio de toda una tecnología específica

. 're" que se puede resumir señalando los tipos de obras y estructuras de mayor impor-

-'nidades especiales de sondeo en aguas exteriores.

- lbras exteriores de explotación.

' ,Jbras de atraque y am¿ure en aguas exteriores.

- )epósitos marinos de graneles líquidos.

' Terminales exteriores de carga y descarga.

- Conducciones y equipamiento submarino.

- islas artificiales.

--:o con estas obras se podría igualmente considerar las relacionadas con la minería

--,,'a (nódulos minerales), y la tecnología de anecifes artificiales y explotaciones bioló-* :arinas. Sin embargo, la importancia económica del tema energético justifica plena-

: ' -' Jentrarse solamente en la explotación de gas y petróleo.

-.-je un punto de vista funcional, se pueden clasificar las obras marítimas exteriores en

-.. , _lrandes grupos que se coresponden con las 4 operaciones básicas asociadas al petró-

:r-.spección, producción, transporte y carga-descarga. Así pues, las obras marítimas,* ,:rs quedarán clasificadas dentro de:

S -rndeos en la zona exterior.

- 3rplotación marina de petróleo y gas.

185

OBRAS MAR|TIMAS

Conducción de fluidos en el mar.

Terminales de carga-descarga y amarres en la zona exterior.

Además de las operaciones y problemas básicos, se pueden señalar ot¡os temas r +'--

dades secundarias de interés en la tecnología exterior:

l, Problemas de corrosión.

2. Exploraciones geofísicas marinas.

3. Cimentaciones en medio marino.

4. Minería oceánica.

5. Soldaduras en medio marino.

6. Escapes de crudos. Contaminación.

7. Colisiones de buques y estructuras.

8. Elevadores. grúas y equipamiento.

9. Problemas asociados al clima ártico.

10. Sistemas de fondeo y amalre.

4.

GRUA PARA50 TONETADAS

IOAFE DE PEFFORACION

TOBNO AUTOMATICOPARA tA MANGI.,€RA

GRUA PARA 0E PEBFOBACTON

I 5 ÍONELAOAS

Buque con lone de perforaciún oceónica

186

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"+¡.:itri:

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CAPíTULO 10. ?BRAS MARITIMAS EXTERIoREs

ONDUCCIONES SUBMARINAS. DISENO Y CONSTRUCCION-. incluyen en este grupo las obras dedicadas al transpofte continuo de fluidos en rnedio'' ,r. Estos fluidos serán fundamentalnente: petróleo, gas y residuos urbanos.

- ¡l caso de transporte de petróleo, la conducción une los siguientes puntos: uniclad de

- .-ción, unidad de almacenamiento, punto de carga-descarga y centro de consumo. Los

-¡ conducciones pueden ser verlicales, horizontales y flexibles.

-- .'onducciones verticales son empleadas para elevar el fluido del fbnclo a la superticie.' :lzontales van por el fbndo y transportan a grandes distancias. Las flexibles o man-

' - .L)n empleadas para las clperaciones de carga-descarga en unid¿rdes flotantes.

Problemas de protección en conducciones

rducciones submarinas son obras difíciles de diseñar por la complejidad de las soli-:- Entre las cargas a considerar, podemos señalar:

-itaciones ambientales (oleaje, corrientes).

;itaciones de la construcción (tiros, doblados....).

.,- itaciones de funcionamiento (presión,...).

.-'itaciones de gravedad (peso,...).

_"@:-.,

-r'-.6--

--_&----tr-€ilttr: -' :

"¡ Erosión

3 Arrastre de anclas y redes

L¡ lmpacto de objetos

Q Licuefacc¡ón

I Vabración y Resonancia

o Pérdidás de Teñperátura

OBR.4S MARITIMAS

Las solicjtaciones gravitatorias son de tipo est¿itico: peso propio de la conduccttin. :'.la protección y anclaies, peso del fluido, boyancia del conjunto, etc.

Las solicitaciones ambientales son de tipo dinámico y cliiramente no determini:tr.biente actúa sobre la conducción de dos formas diferentes, clirectamente af'ectando 1., -

ción e indirectamente sobre los equipos de construcción. Entre los eleurentcls aniht: .-

considerar se tiene: el oleaie, las corrientes. los vientos y el tbndo marino.

Construcción del entisario subnwrin<t de Vigo

Las solicitaciones de construcción dependen básicamente de la técnica emplc',--condiciones ambientales. Cada técnica constructiva lleva asociada una carga de -

dif'erente. Entre los métodos de instalación, se pueden señalar como habituales lo' '

l. Lanzamiento desde embarcación.

l. Tiro desde el rnar.

3. Lanzamiento y flotación.

4. Lanzarniento con rollo.

188

q,i

CAPITULO 10. OBRAS MARITIMAS EXTERIORES

. .--itaciones de funcionamiento son la presión hidrostática, la presión interna. las

.: - - :tentación y la reacción del terreno.

' -- .1 construcción se deberán tener en cuenta las solicitaciones descritas anterior-*. :nplitudes de los movimientos (en los equipos flotantes especialmente). Durante-: :¡ d€ prestar especial interés a los periodos propios de vibración de los distintos

: - rciones de construcción.

- --::rtizar la estabilidad a largo plazo hay que considerar las condiciones del fondo y- . probables (erosiones y depósitos). Las técnicas de estabilización más común-'-: :adas son:

Sin protección

-' -olocación en el lbndo)Lastrado y gaviones

Zanjas

Protección horizontal conroca y relleno de arena

---@--

Anclaje

.e.Rellenos de arena

-w=Escolleras

\

189

OBRAS MARíTIMAS

WAVE SENSOR

CURRENTMETER

nto

-,'-<- &

----'/- --------)--+

STRAIN GAUGE¡

Plntaforma de explotación petroffira

CAPh\]LO IO. OBRAS MARITIMAS EXTERIORES

:-- :l caso de utilización de conducciones metiílicas, la mayoría de ellas, se deben estudiar'

=-,:nimiento los problemas asociados a la corrosión. Según la zona y las propiedades delr * r- tendrán diferentes intensidades de corrosión que podrá combatirse de dos formasl :-:l:es: revestimiento y protección catódica.

.BRA,S DE PERFORACIóN EN LA ZONA EXTERIOR

-'i plataformas offshore pueden clasificarse de muy distintas maneras (atendiendo a si- ' antes o fijas, a su material de construcción, a la profundidad de trabajo.....). De mane-- -.. general atendiendo solo al material utilizado para su construcción se clasifican en dos

:sructura de acero pilotada (Steel piledjacket, SPJ).

--la sido desarrollada durante décadas (Lee 1968) y hoy en día su tecnología está muy

-:sanollada. Aún así, continúan apareciendo nuevas configuraciones de estructuras dei.€ro por los procesos de análisis mas refinados que están siendo empleados. El::sultado son diseños de estructuras meüálicas más eficientes y con rangos de uso más

=rplios.

- =.lructura de hormigón tipo gravedad (Concrete gavity based structure, GBS).

:. una tecnología que se ha desarrollado durante dos décadas, y por eso es una tecno-, _iía menos madura. Su desarrollo se mantiene, como es evidente, por el continuo

_.rito en producir nuevos diseños.

" :':sa¡¡ollo de la SPJ se produce a partir de estructuras portuarias tipo soportadas por'r- srs pilas, hasta llegar a las estructuras formadas por tubos de hoy en día. La eficiencia-- {eio de construcción fue mejorada grandemente al construir la estructura en una pieza, -:. posteriormente botada y transportada.

-'mrtes de la profundidad alcanzada por las SPJ han sido determinados tradicional-r : rrrr la capacidad de las barcazas de botadura que estaban disponibles. Esto ocurrió- '-¡les de los sesenta, porque la siguiente generación de estructuras de aguas profundas-,:,tyó en dos o tres partes y estas partes debían ser cargadas por las ba¡cazas de

i-L- *: existentes. Las piezas se montaban offshore.

- i.-ura muestra una estructura típica de aguas profundas de 8 patas diseñada para dar| -: r un gran número de pozos y una gran cubierta con una producción integrada,- *r.5n e instalaciones para alojamientos. También puede verse en la figura una nueva

"lilr:'-'. rn de plataformas para aguas medias, la cual es más ehciente. [¿ estructura sola-"L: -i!'r€ cuatro patas que van a lo largo de toda la estrucfura. I qs dos patas adicionales en

*j-: son usadas para la botadura.

l9l

CAPíTULO 10, OBMS MARTTIMAS EXTERIORES

ds

THREE LEG JACKET

Estn clum de aguas poco profundos

STNGLELEG CAISSON BRACED CONDUCTORS

Estructum de tres pics

193

GBS MONOTOWER

OBP.áS MARITIMAS

En un rango de profundidad enfte 30 a 90 metros, un gran número de estructuras me-: ,:..r!

de tres patas han sido instaladas. En su contra esta el que la perforación conjack-up es .: ::ur

usada. En un tipo de diseño, una de las tres patas es vertical para hacer más fácil al i,-r--rsus movimientos de subida cerca de la estructura. La mini cubierta está ligeramett€ €r , .i-dizo en la dirección opuesta para permitir un fácil acceso a la parte superior de los poz.:,'

-:rxdiseños han sido realizados para que se pudiera permitir a la estructura metálica de u^r:

=:rurel ser instalada sin la ayuda de un remolcador. Un idea es usar una base preinstalada -: :.,luconsiste en perforar pilotes con lechada de cemento y colocar la estructura en el si';: :rü

diante el jack-up.

En algunas áreas del mundo donde la capacidad portante del fondo oceiinico es rrr:i ,r rilr

mini GBS están empezando a encontrar su aplicabilidad. Los nuevos diseños estár- :",mnnuyendo considerablemente los costos de estos tipos de estructura. Esta estructur& e: :.Íiru*

truida en una posición vertical en un muelle de losa. El muelle se inunda y la estnl"---n m

remolca hasta el sitio y se lastra cuando está en posición. El coste de fabricaci.'{ :c iü¡rL

estructura se reduce porque la plataforma entera, esta construida en unos muelles JÉ *rlifl¡¡r

usando solamente técnicas convencionales de fabricación con hormigón. Una venn-t= r Llu

estructuras de hormigón es que para su fabricación se requiere muchísima menos e¡{-_r"j,

destreza que para las estructuras metiílicas.

3.2. ESTRACTURAS EN AGUAS PROFUNDAS

La experiencia en aguas profundas (más de 300 m) es muy limitada. Se ha¡ ::{i:;&u@r'

cuatro SPJ. Hay autores que creen que con estas SPJ se ha llegado al tope econó:-,:: :n@¡r

esta idea. Existen unas pocas alternativas para aguas profundas frente a las plauiinrru lnbase fija (SPJ y GBS), que son:

TORRES FLEXIBLES

En muchos aspectos, todas las torres flexibles pueden ser consideradas una extem,l:rT ,rr

tecnología SPJ. Usan estructuras espaciales de acero tubular para soportar los tubos je ¡xmr¡¡,

Las operaciones de perforación y producción pueden ser dirigidas desde arriba de- ag:,ur

manera parecida a los métodos onshore. Estas estructuras son consideradas flexibl* :

son más flexibles que las plataformas de base fija, y sus primeros periodos natr:a.Ér

mayores que los del oleaje. Se clasifican por el tipo de mecanismo usado para resis:- ;za actuantel

- Torre arriostrada con cables - Guyed Tower (GT) - usa líneas de viento.

- Torre flotante - Buoyant Tower (BT) - usa boyas.

- Torre de pilas flexibles - Compliant Piled Tower (CPT) - usa pilas.

- Torre flexionable - Flexing Tower (FT) - pilotada rígidamente al suelo del nirsu flexibilidad vía inclinación de toda la estructura de la torre.

- Torres flexibles de hormigón, formadas por un tronco de árbol circula¡ ri¡i¡:: umigón, el cual se estrecha según se asciende. En su forma miís simple, signiiwsoporte de la base y el giro deberá ser llevado a cabo por un anillo de pil,6 .l

194

CAPíTULO 1 O. OBRAS MARITIMAS EXTER]ORES

---.¡r colocadas alrededor del fubol central. Esta pilas podrán también estar introdu-.--. directamente en el suelo o sujetadas por gravedad a una falda-base. Las pilas:-:i:tan ser lo suficientemente largas para proporcionar la flexibilidad requerida para*:: a la torre flexible. Para posicionar las pilas cerca de la torre para que se soporten y

::-.iejan debajo de la zona de oleaje, la forma propuesta para ellas consiste en un gran, -,::o de miembros tubulares telescópicos. Una alternativa para este nido de pilas es

-' .rna pila resorte elastomérica -Elastomeric Pile Spring (EPS)-. En este caso la: .:.lidad axial necesitada es proporcionada por un elemento mucho más corto que usa- - .erie de plataformas elastoméricas separadas por placas delgadas de metal.

P¡led Base Gravity F¡re

Tone flcxíble de hormigón

r '-,:izos futuros para las torres flexibles van encaminados a la opúmización de losu- 'ies y a una búsqueda para la opción estructural más económica.

I .;r- f\t.{$ CON PATAS A TENSIÓN (TLG)

r.r-r ,:-r plauformas con patas a tensión -Tensión lrg Platform (TLP)- es un concepto. i*ri::= nuevo para la producción offshore de aceite y gas, el concepto no es reciente.

. : :e una plataforma flotante con múltiples am¿ures venicales fue propuesia en 1940.

--,-: - una plataforma flexible, en algunos aspe€tos, similar a la BT sin la estructura, rF . :'"'. la TLP cada tendón individual pivota en la línea de tierra. La TLP no tiene una

",,rrr ar' -:ü en toda su longitud. El diseño del sistema del pozo para la TLP tiene uniiiril ::;¡:ro en el diseño del casco y el equipo de la cubierta. Casi todos los diseños

"m 1*r1r : -e los elevadores de la producción sean soportados por los cables. La magnitud dei.{r 'rir r ,- iene un gran impacto en el tamaño del casco, ya que ha de ser suficiente la

üur,, rir. ;'.re debe ser proporcionada para contf¿[Tesüar la tensión.

195

Piled Base

OBRA,S MAR.TIMAS

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MINIMUM HEAV'E SEMI SPA]T

Platafo rma flotant e c on p o zo

La baja respuesta a la agitación se obtiene diseñando la estructura como una .

un gran calado (180 metros).

4.ISLAS ARTIFICIALESSon obras realizadas con productos de dragado y en su caso cajones de re:.'

fensa. Tienen forma de pequeña isla y se ejecutan hasta 30 metros de profund::- -

la utilización complementaria de cajones.

Están diseñadas para resistir las acciones del mar (oleaje, vientos, corriente' - :

las cargas de trabajo sobre la isla (perforación, almacenamiento, atraques. ei. :

cialmente indicadas para zonas de poco calado (volumen de materiales ) \marinas débiles (protección).

Isk artifuial

198

c¿,pfruro rc. onnÁs u¿,ntrtues sxronrcnns

IERMINALES EXTERIORES Y SISTEMAS DE AMARRE

-as terminales exteriores son obras marítimas exteriores destinadas a facilitar la car----3scarga de grandes buques, especialmente de graneles líquidos. En el proceso de trans-:-:rcia de carga, uno al menos de los dos elementos es flotante y por tanto debe fijarse su

,.'-lón. Así pues, terminal exterior y sistemas de amarre son dos elementos asociados. Para- ;an número de estructuras exteriores se ha visto la necesidad de disponer de sistemas de-:-o-amaffe que permitan fijar la posición de estructuras o elementos de las mismas en-' quier situación. El amarre de unidades o elementos será fundamental para permitir las:t:eciones de carga-descarga (terminales), para reducir las tensiones sobre las estructuras: .r..reI*ZoS de arrastre), para permitir las labores de perforación, etc.

ladas las características de operación de una terminal para graneles líquidos, que requiere:rga y descarga rápida de grandes volúmenes, la terminal debe disponer de: depósitos

--= graneles, conducción y mecanismos de conexión al buque.-

¿s terminales exteriores se pueden clasificar en dos tipos fundamentales: terminales fle--.:s con depósito en tierra o flotante (buque unido a terminal) y terminal rígida, tipo panta-- :on depósito en tierra. En el primer caso el buque no puede amarrar en la propia terminal;- :l segundo el buque podrá generalmente atracar en el pantalan para efectuar la trans-

:-::--ia de carga. La unidad de amarre general en cualquier lugar es el ancla con sus sistemas; i¡zamiento y recogida.

lentro de las obras exteriores de atraque-amarre merecen especial atención los duques de:: que son estructuras esbeltas empotradas en el fondo y muy flexibles en cabeza, que-:-jir¡yen puntos de amane simples especialmente indicados para aguas no muy profundas.

t99