dra_tema 14_draga cortador.pdf

8/12/2019 DRA_Tema 14_Draga cortador.pdf

1/37

286

TEMA 14

DRAGA DE SUCCIN CON CORTADOR


2/37

287


3/37

288

INDICE

14 DRAGA DE SUCCION CON CORTADOR14.1 GENERALIDADES14.2 ELEMENTOS COMPONENTES DE LA DRAGA DE SUCCIN CON

CORTADOR

14.2.1 Pontn14.2.2 Cortador14.2.2.1 Cortador con hojas de corte14.2.2.2 Cortador con dientes reemplazables14.2.3 Escalera14.2.4 Bombas14.2.5 Cables y guinches de giro14.2.6 Pilones14.2.6.1 Pilones independientes14.2.6.2 Pilones con carro de desplazamiento14.2.6.3 Sistema de plataforma giratoria

14.2.6.4 Christmas Tree14.2.7 Transporte14.2.8 Propulsin14.3 VENTAJAS14.4 DESVENTAJAS14.5 CLASIFICACIN14.5.1 Dragas standard14.5.2 Dragas Especiales14.5.2.1 Draga J.F.J. de Nul14.5.2.2 Draga DArtagnan14.6 MTODO DE OPERACIN14.7 PRODUCCIN14.7.1 Etapa de proyecto14.7.2 Etapa de obra14.7.3 Comparacin de relevamientos14.7.4 Medicin en tuberas14.7.5 Medicin en la zona de descarga14.7.6 Por avance lineal14.8 TIPO DE MATERIALES QUE DRAGA14.9 FACTORES LMITES14.10 EQUIPAMIENTO AUXILIAR14.11 CAMPOS DE APLICACIN14.11.1 Dragado de materiales duros14.11.2 Rellenos14.11.3 Grandes volmenes14.11.4 Dragado de trincheras para tuberas de gas al llegar a la costa14.11.5 Perfilado de cauces14.11.6 Apertura de reas14.11.7 Minera de arroyos14.12 CORTADOR CON RUEDA VERTICAL14.13 BIBLIOGRAFA


4/37

289

INDICE DE FIGURAS

Figura 14.1 Draga de cortador - Elementos principalesFigura 14.2 Draga de cortador - VistaFigura 14.3 Distancia entre piln y cortadorFigura 14.4 Longitud y ancho del movimiento lateral

Figura 14.5 Limitacin del ancho a dragar por las limitaciones del pontnFigura 14.6 Draga de cortadorDiferentes tipos de cortadorFigura 14.7 Cortador con hojas lisasFigura 14.8 Cortador con hojas con forma de sierraFigura 14.9 Cortador con hojas en forma de sierra soldadasFigura 14.10 Ejemplos de tipo de dientes en el cortadorFigura 14.11 Distintos tipos de dientesIHCFigura 14.12 Cortador incluyendo el sistema de dientes de la CSD6516IHCFigura 14.13 Dientes Serie T18 instalados en la draga DArtagnanFigura 14.14 Comparacin forma de dientesFigura 14.15 Draga de cortadorOperacin con pilones

Figura 14.16 Operacin con pilones independientesFigura 14.17 Operacin con carro de desplazamientoFigura 14.18 Sistema Christmas TreeFigura 14.19 Draga IHC Beaver 300 CFigura 14.20 Draga IHC Beaver 6518Figura 14.21 Altura del corte y avance del pilnFigura 14.22 Ejemplos de la accin del cortadorFigura 14.23 Produccin IHC Beaver 600 CFigura 14.24 Curvas de rendimientoDraga IHC 5014Figura 14.25 Aptitud de dragadoFigura 14.26 Cabezal empleado en langeledFigura 14.27 Rueda cortador en el plano verticalFigura 14.28 Rueda cortador

INDICE DE TABLAS

Tabla 14.1 Rango de potencias en el cortador por tipo de dientesTabla 14.2 Caractersticas dragas de cortador StandardTabla 14.3 Lista de dragas de cortadorTabla 14.4 Ejemplos de produccin


5/37

290

14. DRAGA DE SUCCIN CON CORTADOR

14.1 GENERALIDADESLa draga de succin con cortador o draga de cortador es una draga que combina lasventajas de las dragas mecnicas y de las dragas hidrulicas. La disgregacin delmaterial se efecta mediante el giro de un cabezal mecnico mientras que la

elevacin y transporte del material se efecta mediante succin.

La draga de cortador es una de las dragas ms populares y ms conocidas. Tieneun amplio rango de tamaos y cubre un amplio campo de actividades.

El proceso de dragado se efecta a partir de la accin de un cabezal de dragadodenominado cortador, por lo que estas dragas suelen llamarse cortadoras o dragasde cortador. El cabezal mecnico gira y disgrega el material que es aspirado porsuccin y mediante tuberas se lo lleva al lugar de deposicin.

La draga de cortador est constituida por un pontn que trabaja en forma

estacionaria. De acuerdo a las dimensiones de la draga puede tener o no propulsinpropia. En la Figura 14.1 se muestran las caractersticas principales de la draga

Figura 14.1 Draga de cortador - Elementos principales


6/37

291

Figura 14.2 Draga de cortador - Vista

14.2 ELEMENTOS COMPONENTES DE LA DRAGA DE SUCCIN CONCORTADOR

Los principales elementos que componen la draga se describen a continuacin14.2.1 PontnEl pontn flotante tiene forma rectangular con una escotadura que permite elmovimiento de la escalera. En las dragas autopropulsadas tiene la forma de unbarco. Las dimensiones del pontn definen una serie de elementos geomtricos dela draga entre ellos: el ancho mximo que puede tener el movimiento de barridolateral, el ancho mnimo de una zona de dragado, la profundidad mnima de la zonaa dragar,

En la Figura 14.3 se muestra la distancia e que va a definir el ancho mximo de la

zona de dragado como se aprecia en la Figura 14.4


7/37

292

Figura 14.3 - Distancia entre piln y cortador

Figura 14.4 - Longitud y ancho del movimiento lateral

a = e sin ()Ancho total = 2a

2a = 2e sin


8/37

293

El ancho de la zona a dragar es muy importante para las dragas que realizan unbarrido lateral como la draga de succin con cortador. La figura 14.5 muestra unadraga de cortador trabajando en el veril de una zona de dragado e ilustra como elancho y calado del pontn limitan el barrido lateral de la draga

Figura 14.5 Limitacin del ancho a dragar por las dimensiones del pontn

14.2.2 CortadorEl suelo o roca a dragar se rompe mediante una herramienta en forma de coronallamada cortador. El cortador se encuentra al comienzo del tubo de succin al finalde la escalera. El objeto del cortador es producir la disgregacin del material demanera que pueda ser aspirado por el tubo de succin.

El cortador tiene 5 a 6 hojas lisas o con dientes de acuerdo a las condiciones delsuelo. El cortador tiene forma de corona o canasta, Figura 14.6, y los dientes puedenser fijos o removibles. En los cortadores para dragar rocas el cabezal cuenta condientes removibles de formas diversas sujetos al cabezal con un portadientes. Estesistema permite ir reemplazando los dientes a medida que se desgastan sinnecesidad de tener que reemplazar el cabezal.El cortador tiene una velocidad de rotacin que es variable y puede ir entre 0 y 30rpm. La parte central del cortador incluye la tubera de succin de una bomba

centrfuga de alta potencia


9/37


10/37

295

Figura 14.7 Cortador con hojas lisas

Figura 14.8 Cortador con hojas con forma de sierra

14.1.2.2 Cortadores con dientes reemplazablesCuando la dureza o compacidad del material lo requieren se agregan dientes alcortador. El tiempo necesario para cambiar los dientes o los cabezales reduce laproduccin. En el caso de los cortadores con dientes reemplazables se sueldanadaptadores a la parte frontal del cortador. Los dientes se colocan en estosadaptadores y son fijados en su posicin con un vstago y son fcilmentereemplazables. Cuando llega el momento de reemplazar un diente solamente esnecesario remover el vstago con un golpe. Esto asegura la posibilidad de efectuarel cambio de dientes en forma rpida en caso que sea necesario por el desgastesufrido o porque se haya producido un cambio en el suelo que se est dragando.

Los dientes tienen distintas formas de acuerdo al material que se vaya a dragar.Dientes con forma de cincel ancho se utilizan normalmente para turba, arcillasblandas, arenas sueltas y gravas. Para suelos mas duros se puede elegir un diente


11/37

296

Figura 14.9 Cortador con hojas en forma de sierra soldadas

con un cincel mas angosto. Para suelos muy duros y rocas, dientes con forma depunta dan los mejores resultados.

Si se observan las caractersticas de los proyectos de dragado desarrollados en losltimos aos hay dos factores que se destacan:

- Cada vez se realiza mas trabajo en suelos duros y rocas- Hay una tendencia cada vez mas mayor a reducir costos

Estos dos aspectos tienen un impacto muy significativo en el diseo y uso de partesrecambiables para las dragas de cortador involucradas en grandes dragados deapertura.

El uso de partes recambiables afectan los costos de dragado de dos formas:- el costo del tiempo muerto de la draga mientras se realiza el recambio de

las partes desgastadas. En el caso de dragas grandes estos costos sonmuy elevados

- el costo de las partes que se recambian, que en el caso de los suelos muyduros se incrementa fuertemente

Por lo tanto la tendencia actual es reducir los tiempos muertos utilizando partes masduraderas y hay empresas especializadas dedicadas a solucionar este tema.


12/37

297

Figura 14.10 - Ejemplos de tipo de dientes en el cortador

Figura 14.11 Distintos tipos de dientes - IHC

Las imgenes desde arriba hacia abajo de la Figura 14.11 muestran:- Dispositivo de ajuste del diente- Diente en forma de punta


13/37

298

- Cincel angosto- Cincel ancho- Adaptador soldado- Adaptador

Figura 14.12 - Cortador incluyendo el sistema de dientes de la CSD 6516 C - IHC

Dentro de temtica el hecho de tener que cambiar los dientes de un cortador es lacausa de tiempos muertos mas importante de las dragas de cortador. Un avancetecnolgico lo produjo la firma Vosta Lmg (Ver www.vostalmg.com)al introducir almercado en el ao 2003 los dientes Serie T con un dispositivo de fijacin quepermite la remocin y reemplazo de los dientes de manera mucho ms rpida, fcil y

segura que con los otros sistemas de fijacin (DPC October 2006 pp33-39)
http://www.vostalmg.com/http://www.vostalmg.com/http://www.vostalmg.com/


14/37

299

Figura 14.13 Dientes Serie T8 instalados en la draga DArtagnan

En la Figura 14.14 se muestra una comparacin de la forma de los dientes de laSerie T con dientes tradicionales

Figura 14.14 Comparacin forma de dientes

En la Tabla 14.1 se presenta el modelo de dientes de la Serie T que corresponde a

cada rango de potencias en el cortador. Se indica asimismo el ao de desarrollo delmodelo y algunas dragas que han sido equipadas con estos dientes.

Modelo Potencia 1 Potencia 2 Instalado en Empresa AoT1 300 900 2008T2 700 1,500 2007T4 1,100 3,000 Orion Bos Kalis 2005T6 Amazone Dredging Intnl 2003T8 3,500 6,000 DArtagnan Dredging Intnl 2005T10 6,000 7,500 2006

Tabla 14.1 Rango de potencias en el cortador por tipo de dientes


15/37

300

14.2.3 EscaleraEl cortador est montado en el extremo de una estructura metlica llamadaescalera, la que tambin sostiene la tubera de succin. El motor que comanda elcortador puede estar montado inmediatamente atrs del cortador o sobre el pontncon un eje largo.

La escalera est montada en el pontn mediante articulaciones pesadas que lepermiten realizar un movimiento en el plano vertical. El tubo de succin tiene unaparte de manguera pesada reforzada que le da la flexibilidad necesaria para rotar. Elconjunto de la escalera se eleva y se baja mediante un guinche controlado desde elpuente de mando. En dragas pequeas la escalera se puede controlar mediantepistones hidrulicos.

14.2.4 BombasLas bombas deben realizar la succin y la impulsin del material dragado. Puedehaber una bomba o mas de una en serie. La bomba puede estar ubicada en elpontn o en la escalera como bomba sumergida. En este caso permite aumentar la

concentracin de la mezcla o el dragado a mayores profundidades

Las bombas son muy sensibles al desgaste. En algunos casos se construyen condoble camisa donde la parte en contacto con el material dragado es reemplazable.

Este aspecto se tiene en cuenta tambin en las tuberas donde la parte exterior deltubo cumple funciones resistentes mientras el desgaste lo absorbe una capa fina dematerial resistente tipo Alladur 400 o Alladur 600. Una empresa especialista en tubosde doble camisa es Allard Europe (Ver www.allard-europe.com)Ver DPC October2006 p37

14.2.5 Cables y guinches de giroLa operacin de dragado depende tanto del movimiento vertical de la escalera y derotacin del cortador como del desplazamiento lateral que realiza hacia ambos ladosel pontn. Este movimiento lateral se puede desarrollar gracias a los guinches quevan soltando y cobrando cabo simultneamente. La potencia de los guinchesdetermina el lmite de la dureza de los materiales a dragar.

14.2.6 Pilones.La ubicacin y control de la draga se realiza mediante una combinacin de pilones(en ingls spuds) y guinches. Para poder realizar la operacin de dragado elpontn debe mantenerse firme en su posicin. Con la ayuda de los guinches elcortador describe un arco de crculo con centro en la posicin del piln

La operacin de avance de una draga de cortador implica que debe interrumpirse elproceso de dragado. Por lo tanto se justifica analizar como este intervalo de tiempoimproductivo puede reducirse al mximo con los costos operativos mnimos. Comoresultado de esta bsqueda se ha implementado un nmero de soluciones diferentesa lo largo del tiempo

Algunas condiciones generales que cumplen todos los sistemas son: que el sistemade avance sea gil, que los pilones sean lo suficientemente robustos para soportar

las fuerzas a las que son sometidos y que estn ubicados lo mas lejos posible delcortador para dar el mayor frente de dragado posible.
http://www.allard-europe.com/http://www.allard-europe.com/http://www.allard-europe.com/


16/37


17/37

302

14.2.6.1 Pilones independientesEl sistema est compuesto por dos pilones independientes denominados auxiliar yde trabajo (Figura 14.16) Los pilones estn montados a igual distancia del eje delpontn y separados la mxima distancia operativa posible.. Se hinca el piln detrabajo en el eje del canal y se mantiene elevado el piln auxiliar. Se realiza elmovimiento de barrido lateral con el cortador hasta que se haya realizado el dragado

hasta la profundidad deseada, incluso con varios barridos. Cuando es necesariorealizar el avance y con la draga sobre un veril se levanta el piln de trabajo y sehinca el piln auxiliar haciendo retornar el cortador al eje del canal. All se hinca elpiln de trabajo, se levanta el auxiliar habiendo avanzado un paso y se reinicia laoperacin. Hay tiempos ociosos para permitir el dragado correcto ya que paraavanzar hay que volver al centro del canal

14.2.6.2 Piln con carro de desplazamientoDe los diferentes sistemas que se han utilizado para mover la draga de cortadorninguno funciona tan satisfactoriamente como el carro de desplazamiento de pilones.(Figura 14.17) En la actualidad todas las dragas que se construyen de rango medio

y alto lo tienen como equipamiento y tambin suelen verse en algunas dragaspequeas..Cualquier enfoque que implique utilizar embarcaciones auxiliares, por ejemplo,tiende a ser mas cara y tiene el riesgo de aumentar los tiempos de espera quecualquier procedimiento basado en operaciones que pueda realizar el capitn de ladraga con equipos a bordo de la draga. Este es el caso, por ejemplo, de losdispositivos de movimiento de anclas, que pueden desplazar las anclas haciaadelante tan pronto como se ha superado el rango de utilizacin de las mismas.

Figura 14.17 Operacin con carro de desplazamiento


18/37

303

Es gracias a la utilizacin de los carros de desplazamiento de pilones que se puedenlograr grandes ahorros de tiempo. Con los carros de desplazamiento de pilones unadraga adquiere la capacidad de desplazarse en forma independiente, paso a paso,avanzando en su piln de trabajo ubicado en el carro de avance y auxiliado por elpiln auxiliar cada vez que el carro ha completado su recorrido. El carro de avancereduce en gran medida la necesidad de cambios de piln lo que da un incremento de

la produccin del orden del 20 %

El sistema utiliza dos pilones: un piln auxiliar en una posicin fija y el piln detrabajo en el carro lo que le permite avanzar a lo largo de una escotadura ubicada enel eje de la draga. El carro tiene que estar en condiciones de absorber todos losesfuerzos que le transmite el pontn. La combinacin de fuerza y movilidad hacenque el sistema de carro sea mucho mas complicado que el sistema de pilonesindividuales. En trminos de ahorro se puede decir que un sistema de carro produceincrementos de produccin del orden del 20 al 25 % con incrementos de costo de ladraga del orden del 15 %. Por este motivo las dragas de cortador grandes ymedianas lo tienen todas igual que las dragas de cortador frontal que lo traen como

equipamiento standard.

La operacin de dragado comienza con la draga ubicada a medio canal, el piln detrabajo en el carro en la posicin mas avanzada y el piln auxiliar levantado. Al finalde un movimiento de barrido lateral completo la draga se desplaza hacia adelanteempujando el carro hacia atrs con el cilindro hidrulico. Despus de realizar estaoperacin varias veces el carro completa su carrera total por lo que se hinca el pilnauxiliar, se eleva el piln de trabajo y se lleva el carro a la posicin inicial . Con estose reinicia el ciclo sin necesidad de ayuda auxiliar externa alguna.

Podemos mencionar instalado en la draga de cortador Mashhour de 22,795 kW depotencia total instalada. Tiene pilones de 51 m de longitud, 160 toneladas de pesocada uno y guinches para manejarlos de 350 kW. El carro puede desplazarse unalongitud de 6 m

14.2.6.3 Sistema de plataforma giratoriaEste sistema est compuesto por una plataforma giratoria que gira alrededor de uneje vertical ubicada en la popa del buque. La plataforma tiene un par de metros dedimetro. Los dos pilones estn montados en forma excntrica sobre la plataforma.

Durante la operacin de dragado los dos pilones estn hincados en el fondo y ladraga pivotea con centro de giro en la plataforma giratoria. Para realizar la operacinde avance de la draga se levanta un piln, se gira la plataforma y se hinca el piln enla nueva posicin.

La distancia que puede avanzar la draga es la distancia entre pilones y depende deldimetro de la plataforma. La ventaja con respecto a pilones independientes es queel centro de giro de la plataforma se encuentra siempre en el eje del canal paracualquier posicin del cortador lo que implica que no es necesario hacermovimientos de retorno sin dragar. Asimismo como hay un solo movimiento deelevacin y bajada del piln se pierde menos tiempo en el avance.


19/37

304

Entre los inconvenientes que presenta este sistema se tiene el hecho que esrelativamente costoso, principalmente para dragas de grandes dimensiones. Por otraparte es un sistema mecnicamente complicado y los pilones no pueden colocarseen posicin horizontal. Por estos aspectos adems del desarrollo de otros sistemas,este sistema ha cado en desuso.

Es interesante mirar la maqueta de una draga de cortador que se encuentra en elSegundo Piso de la Facultad de Ingeniera que cuenta con un sistema de estascaractersticas.

14.2.6.4 Christmas treeEste sistema no es un sistema de pilones sino que es un sistema alternativo quepermite realizar operaciones de dragado con una draga de cortador sin pilones. Laprincipal ventaja es que permite operar en condiciones de oleaje relativamenteimportantes dada la flexibilidad del sistema de anclaje. En la Figura 14.18 semuestra la disposicin del pontn con las dos anclas laterales para los cables de losguinches y las tres anclas de popa para mantener el pontn en posicin. Cada ancla

posterior tiene un guinche para su manejo.

Figura 14.18 Sistema Christmas Tree

14.2.7 TransporteLa descarga de la draga se efecta mediante una conexin flexible que conecta auna tubera flotante y luego a una tubera fija sobre tierra o en el fondo.

Algunas dragas grandes tienen un sistema que le permite realizar carga sobrebarcazas.

14.2.8 Propulsin

Las dragas trabajan en forma estacionaria pero hay condiciones en que es rentablehacer que las dragas de grandes dimensiones sean autopropulsadas.


20/37

305

14.3 VENTAJASLas principales ventajas de esta draga son:

- la capacidad de dragar una variedad amplia de materiales incluidosmateriales duros como rocas

- la capacidad de llevar el material dragado mediante bombeo por tuberas

directamente al lugar de deposicin- la capacidad de trabajar en aguas de poca profundidad- altos niveles de produccin- nivel de fondo terminado muy uniforme- la capacidad de dragar un perfil prefijado, por ejemplo en canales

14.4 DESVENTAJASLas desventajas son:

- es sensible a las condiciones de mar por estar la escalera vinculada con elfondo

- la distancia a la cual el material puede ser enviado econmicamente

- dilucin del material dragado- profundidad lmite de dragado dada por la escalera- altos costos de movilizacin

14.5 CLASIFICACINLas dragas de cortador se clasifican en funcin del dimetro de la tubera dedescarga que puede estar entre 150 mm y 1100 mm o por la potencia total instaladaque puede llegar hasta los 30.000 HP. Hay dragas que se alejan mucho de lascaractersticas estndar. Ello sucede cuando la draga ha sido diseada para untrabajo especfico. Por ejemplo, las dragas diseadas para dragar roca suelen tenerhasta tres veces la potencia de una draga tpica

Hay dos tipos o tamaos de dragar de cortador. Las dragas standard y las dragasgrandes que se realizan a pedido y con condiciones de diseo suministradas por lasempresas dragadoras.

14.5.1 Dragas standardDenominamos dragas standard aquellas que se fabrican en serie. Para consultar lascaractersticas de dragas standard se puede consultar a los fabricantes.

En Europa son muy conocidos- IHC (www.ihcholland.com)

Las dragas standard de IHC varan entre 300 HP y 3,600 HP de potenciatotal instalada como se muestra en la Tabla 14.2. En la Figura 14.19 semuestra una imagen de la draga Modelo IHC Beaver 300 C cuyascaractersticas se indican en la Tabla 14.1

- Damen (www.damendredging.com)

En EEUU son conocidos- Ellicott (www.dredge.com)- IMS (www.imsdredge.com)
http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/http://www.damen.com/http://www.damen.com/http://www.damen.com/http://www.dredge.com/http://www.dredge.com/http://www.dredge.com/http://www.imsdredge.com/http://www.imsdredge.com/http://www.imsdredge.com/http://www.imsdredge.com/http://www.dredge.com/http://www.damen.com/http://www.ihcholland.com/


21/37

306

Figura 14.19 Draga IHC Beaver 300 C

Caractersticas Beaver 300 C Beaver 1600 C NG Beaver 4510 NG Beaver 6518 CEslora total, escaleralevantada

15,75 m 33,20 m 27,80 m 47,20 m

Eslora sobre pontones 11,50 m 22,00 m 19,50 m 32,50 mManga 4,05 m 7,95 m 8,23 m 12,44 m

Puntal 1,30 m 2,46 m 2,44 m 2,97 mPontn principal 7,00 x 2,20 x 1,30 m 13,00 x2,95 x2,46 mPontones laterales 10,75 x0,90x1,125 m 20,00 x2,44 x2,44 m 19,50x 2,44x 2,44 m 32,50 x 3,72x 2,97 mCalado medio 0,88 m 1,50 m 1,60 m 2,05 mMxima profundidad dedragado

6,00 m 14,00 10,00 m 18,00 m

Dimetro interno de tubosde succin y de descarga

260 mm 550 mm / 500 mm 450 mm / 450 mm 650 mm/ 650 mm

Peso total 23 t 145 t 119 t 382 tPotencia en la bomba 241 hp 1,254 hp 687 hp 2,137Potencia en el cortador 40 hp 230 hp 150 hp 795 hpOperacin 1 operador 1 operadorPotencia total 1,036 hp 3,672 hp

Tabla 14.2 Caractersticas dragas de cortador standard


22/37

307

Figura 14.20 Draga IHC Beaver 6518

14.5.2 Dragas especialesEn la pgina web de IHC Holland se puede consultar un gran listado de dragasconstruidas especialmente a pedido de empresas dragadoras. Se incluye en lospargrafos siguientes descripciones de dos dragas de cortador que figuran entre lasmas grandes del mundo.

14.5.2.1 Draga J.F.J de NulEsta draga es autopropulsada como lo son habitualmente las dragas de estasdimensiones. Esta draga est diseada especialmente para dragar roca. Tiene unapotencia total instalada de 27,240 kW de los cuales 6,000 kW estn en el cortador y15,800 kW en las bombas de dragado. El peso de la escalera es de 1,450toneladas que es el peso necesario p[ara hacer un dragado continuo en roca dura.

La draga puede operar en profundidades modestas de 6,5 m hasta profundidadesimportantes de 35 m. Para lograr esto la escalera dos sets de trunnions. La dragapuede dragar arenas, arcillas y rocas.El material dragado se puede bombear a tierra a travs de tuberas y est equipadacon un sistema de carga de barcazas.Se tomaron medidas especiales durante la construccin para reducir los ruidosemitidos por la draga bajo agua lo que le permite trabajar en reas sensiblesambientalmente para mamferos marinos. La draga se construyo en los astilleros deIHC en Kinderdijk, Holanda y fue entregada en Diciembre 2003

Las caractersticas de la draga son:Eslora total 141,0 mManga 27,8 mCalado 5,5 m

Mxima profundidad de dragado 36,0 mDimetro tubera de succin 1,000 mmDimetro tubera de descarga 1,000 mm


23/37

308

Dimetro tubera de carga a barcazas 1,000 mmPotencia total instalada 27,240 kWPotencia en las bombas 2 x 6,000 kWPotencia en el cortador 6,000 kWPotencia bomba sumergida 3,800 kW

Propulsin 2 x 3,800 kWVelocidad 12,5 nudosTripulacin 36Ao de construccin 2003

Tabla 14.3 Lista de dragas de cortador

Es

lora

total

Es

lora

decu

bierta

Manga

Ca

lado

Pro

fun

dida

dde

draga

do

Dime

tro

tubo

de

descarga

Po

tenc

iaene

lcorta

dor

Po

tenc

iaBom

basumerg

ida

Po

tenc

iaBom

bas

desucc

in

Propu

lsin

Ve

loc

ida

d

Potenc

iatotalIns

talada

de

Mo

tores

diese

l

Alojam

ien

to

Ao

de

Cons

trucc

in

Nombre(m) (m) (m) (m) (m) (mm) kW kW kW kW nudos kW Pers.

J.F.J. De Nul 141 121 27 5,5 35 1.000 6.000 3.800 2 x 6,000 2 x 3,800 11,5 27.240 60 2003

Lonardo Da Vinci 127 112 22 5,2 32 900 4.400 2.735 2 x 4,485 2 x 2,735 11 20.250 41 1986

Marco Polo 116 96 19 4,6 30 900 2.945 2.735 2 x 3,530 2 x 2,280 11 16.115 45 1979

Vesalius 93 70 17 3,5 25 850 1.325 1.100 2 x 2,260 -- -- 9.270 -- 1980

Kaerius 81 66 17 2,5 20 800 1.475 895 3.290 -- -- 7.150 -- 1981 / 1992

Ortelius 81 63 12 2,2 20 800 885 960 2.575 -- -- 5.140 -- 1965 / 1978

Mercator 81 62 12 2,2 20 800 885 590 2.575 -- -- 4.890 -- 1963 / 1976

Dirk Martens 58 41 10 1,8 18 750 370 -- 1.680 -- -- 3.380 -- 1972

Hondius 58 45 11 1,7 16 650 370 -- 2 x 920 -- -- 2.625 -- 1969


24/37

309

14.4.2.2 Draga DArtagnanDraga de cortador DÀrtagnanEn la revista Ports and Dreging Nro. E164 (2005) se da una descripcin de la dragade cortador DÀrtagnan y se la define, junto con la draga J.F.J.de Nul como unaMega draga de cortador, estableciendo as una nueva categora de dragas. Se

recuerda que los artculos de la revista pueden consultarse en el sitio de Internet deIHC (www.ihcholland.com).

La draga DÀrtagnan fue entregada en Septiembre 2005. Una de las caractersticasdel diseo de esta draga es la gran flexibilidad en trminos de operacin. El rangode profundidades a las cuales la draga es capaz de dragar vara entre 6m y 35 m.La mxima distancia a la cual puede descargar el material con las bombas propiasde la draga es de alrededor de 10.000 m

La draga est equipada especialmente para dragar en forma eficiente diferentestipos de suelos. Esto se logra utilizando diferentes cortadores y embocaduras

siendo el cambio de uno a otro relativamente sencillo utilizando el utilaje propio dela draga diseado especialmente para este fin.Para poder tener fuerzas de corte elevadas se debe tener potentes guinches degiro lateral y una instalacin que soporte el piln pesada. Una fuerza de reaccindel suelo elevada se logra a travs del peso de la escalera que en este caso pesamas de 1300 toneladas sin compartimientos estancos. Esto significa que el resto dela draga tiene que hacerse cargo de la flotabilidad y del trim. Es posible aumentar lafuerza de reaccin del suelo agregando contrapesos pesados cerca del cabezal decorte.

Cuando una draga de cortador se encuentra con un mar de leva (swell) seproducen fuerzas muy importantes sobre el piln a travs del carro dedesplazamiento. A los efectos de mejorar el comportamiento frente al mar de levase dise un sistema dinmico de vinculacin entre el carro de desplazamiento y elpiln. El piln pesa 200 toneladas.

La draga es autopropulsada. Un aspecto interesante de destacar es quecomparada con la J.F.J. que tambin es autopropulsada navegan en diferentesdirecciones. Por supuesto que la direccin hacia la cual navega la draga es unfactor determinante en muchos aspectos del diseo. Esto significa que en la popaquedan los pilones o la escalera.

La draga est diseada para operar con gran autonoma. Los siguientes aspectosson de destacar:

- Es autopropulsada lo que la independiza de terceros en lo que hace aldesplazamiento entre lugares de trabajo

- Tiene dispositivos para manejar sus propias anclas- Tiene una instalacin de rebatimiento para cada piln, para poner los

pilones en posicin de trabajo o de navegacin- Tiene reas para reparaciones y mantenimiento- Tiene una gra en la cubierta para manejar pesos pesados capaz de

recorrer toda la longitud del buque. Incluso el cortador puede ser

cambiado fcilmente con el equipo propio de la draga. Un ganchoespecial se utiliza para esta operacin.- Tiene almacenes amplios y muchas partes de repuesto
http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/


25/37

310

- Tiene capacidad de alojar 43 personas a bordoUna caracterstica de estas Mega dragas es que tienen una capacidad de bombeomuy elevada con respecto a las dragas anteriores.Las principales caractersticas de la draga son:

Nombre D`ArtagnanTipo Draga de succin por cortador autopropulsadaAo 2005Propietario SDI Societe de Dragage International

Subsidiario de DEME - Dredging, Environment andMaritime Engineering N.V. mas conocido comoDredging International

Constructor IHC Holland Dredgers BVEslora total 123.8 mEslora entre pp 104.4 mManga 25.2 m

Puntal 8.2 mCalado mximo 6.15 mCalado diseo 5.5 mDimetro tubera de dragado 1000 mmProfundidad de dragado 6 m / 35 mPotencia total instalada 28.200 kwVelocidad 12.5 nudosAlojamiento 43 personas

La draga es amigable con el medio ambiente por tener reducida por diseo lalubricacin al mnimo. Se intenta efectuar la lubricacin mediante agua de muchosrodamientos del eje del cortador

14.5 MTODO DE OPERACINLa draga se ubica en el lugar donde va a realizar el dragado. Durante la operacinde dragado el piln de trabajo se clava en el fondo. Se baja la escalera y la parteinferior del cortador se mantiene a un nivel apenas por debajo del nivel a lograr y sedesplaza en un arco de crculo con el pontn de la draga rotando alrededor delpiln de trabajo, cobrando de un guinche y soltando del guinche opuesto.

Cuando la profundidad a dragar es grande se programan varios cortes en el frente

de dragado para llegar a la profundidad deseada. Se hace el primer corte en todo elfrente: la velocidad transversal depende de las caractersticas del material, laprofundidad de corte, la potencia de los guinches y las revoluciones del cortador.Se realizan cortes adicionales para completar la profundidad de diseo.

En materiales sueltos el espesor a dragar puede ser varias veces mayor al dimetrodel cabezal. En arcillas duras o rocas la profundidad de corte es menor al dimetrodel cabezal. Habitualmente es necesario una pasada final de limpieza. Completadoesto se debe elevar el cabezal.

Luego la draga se avanza una distancia aproximadamente igual al largo del

cabezal. Este avance se pude lograr caminando sobre pilones fijos o avanzando elcarrito del piln de trabajo.


26/37

311

Todos los sistemas de pilones trabajan sobre la base del mismo principio: un pilnse mueve mientras el otro est firmemente enterrado en el suelo.. El proceso serepite en cada ciclo de produccin. A intervalos mas largos es necesario mover lasanclas cuando quedan muy hacia popa. La lnea de las anclas no debe exceder unngulo de 40 con respecto a la lnea de corte

Figura 14.21 - Altura del corte y avance del piln (step)

Altura del corteArena : HB = [2 a 3] x cortadorArcilla : HB = [1 a 1,5] x cortadorRoca : HB = [0,5 a 1] x cortador

(a) Desde abajo (undercutting) (b) Desde arriba (overcutting)

Figura 14.22 - Ejemplos de la accin del cortador


27/37

312

14.6 PRODUCCIN

14.6.1. Etapa de proyectoEn la etapa de proyecto de la obra de dragado o para realizar una oferta en unalicitacin es necesario determinar la produccin de los equipos de dragado

conocidas las caractersticas de la obra. Esta tarea, por su importancia, es siemprerealizada por profesionales con experiencia en el tema. Las empresas dragadorastienen un conocimiento detallado de los rendimientos de sus equipos, pero engeneral esta informacin no es difundida pblicamente.

Para el caso de las dragas standard los fabricantes de dragas suelen proveercurvas con producciones esperadas en funcin de la distancia de bombeo y del tipode material. En la Figura 14.23 se presentan las curvas de produccin para unadraga tipo IHC Beaver 600. En la Figura 14.24 se presentan las curvas para unadraga tipo IHC Beaver 5014 donde se muestran los resultados de investigacionesrecientes de transporte de mezclas en tuberas. En la figura se comparan las curvas

sugeridas actualmente con otras anteriores y se muestra que se pueden lograrmejores rendimientos a los previstos anteriormente.

Figura 14. 23 Produccin draga IHC Beaver 600 C

Bray (1997) Cap9.6 pp281-286 presenta un mtodo muy interesante que tiene encuenta todas las variables principales para poder determinar la produccin de unequipo. Las variables que considera necesarias conocer o estimar son:

- potencia de la bomba de dragado- potencia del cortador- longitud de la tubera de descarga- profundidad media de dragado-

profundidad mxima de dragado- espesor medio de la capa de material a dragar- distancia media de avance entre movimiento de anclas


28/37

313

- ancho del corte- distancia media de avance con el sistema de pilones- tiempo necesario para mover las anclas. Est en el orden de los 20

minutos- tiempo necesario para mover los pilones. Est en el orden de los 3

minutos- caractersticas del material a dragar

Es importante destacar que la produccin puede estar limitada por la potencia delcortador o por la potencia de la bomba. Por ello el cortador debe estar encondiciones de dragar todo el material que puede succionar la bomba y viceversa.En el caso de la bomba interviene la distancia de descarga que depende de lapotencia de la bomba y de las caractersticas del suelo. Si la potencia de la bombano es suficiente se puede optar entre elegir una draga de mayor potencia ointercalar una estacin de rebombeo. La produccin tambin puede estar limitadapor la dureza del material a dragar que permita dragar solamente en una direccindel movimiento lateral con la prdida de tiempo que implica volver el cortador.

Es importante optimizar al mximo los tiempos en los que no trabaja la draga. En elanlisis de los tiempos muertos debe evaluarse el movimiento de la tubera dedescarga a una nueva posicin. Esto puede minimizarse teniendo instalada unasegunda tubera. Asimismo el reemplazo de dientes o adaptadores puedeefectuarse cuando es necesario interrumpir la operacin de dragado por otrosmotivos.

Figura 14.24 Curvas de rendimiento Draga IHC 5014


29/37

314

En la Tabla 14.4 se presenta un ejemplo tomado de Herbich (2000) donde semuestran los resultados esperados para una draga dada teniendo en cuentadiferentes potencias en la bomba de succin y para diferentes tipos de material.

Tabla 14.4 Ejemplos de produccin

El USACE tiene un programa para determinar los costos de las dragas de cortador.Lo interesante de ese programa es el procedimiento para determinar la produccinde la draga. El programa se denomina CSDCEP y se puede consultar en la pginaweb del USACE.

14.6.2 Etapa de obraDurante la etapa de obra la determinacin del dragado efectuado permite verificarel avance de obra y autorizar el pago del Contratista. Se pueden utilizar diferentes

mtodos. El mtodo a elegir depende en muchas circunstancias del tipo de contratobajo el que se realiza la obra.

14.6.3 Comparacin de relevamientosLa determinacin del trabajo ejecutada se efecta mediante la comparacin derelevamientos ejecutados antes y despus de efectuar el dragado.14.6.4 Medicin en tuberasEn la gran mayora de los casos la descarga del material dragado se efecta portuberas. La medicin en tuberas de caudal y concentracin es una actividad muyusual.14.6.5 Medicin en la zona de descargaPara obras de recuperacin de tierras o relleno de playas puede ser til medirdirectamente los volmenes aportados a la obra. En este caso se trabaja conrelevamientos antes y despus de la descarga con la facilidad que conllevan losrelevamientos terrestres.

Para el caso de relleno de reas que pueden sufrir compactacin del sueloexistente debe dejarse placas niveladas que puedan servir para medir losdesplazamientos producidos por la carga del suelo.

14.6.6 Por avance linealUna manera de medir produccin de una draga de succin con cortador es medir ladistancia lineal que se avanza habiendo realizado el dragado del perfil de proyecto.

Dimetro tubera

Potencia bomba 5000 HP 8000 HP

Potencia cortador

Longitud de la tubera

Caudal slido

Limos 1500 m3/hora 3400 m3/hora

Roca blanda 150 m3/hora 1500 m3/hora

30 pulgadas (762 mm)

2000 HP

4500 m


30/37

315

As una medida de produccin puede ser, por ejemplo, 50 m o 100 m de avancepor da

14.7 TIPO DE MATERIALES QUE DRAGALa draga de cortador draga un amplio rango de materiales.

RocasLa draga de cortador se utiliza para dragar roca en forma directa, particularmentecuando es necesario dragar volmenes importantes de material. Algunas dragasestn diseadas especialmente para este propsito. La capacidad de dragarmateriales rocosos depende del tamao y solidez del equipo, especialmente elpeso de la escalera y la potencia disponible en el cortador y en los guincheslaterales. Las dragas de succin por cortador diseadas para dragar roca puedenllegar a ser hasta 2,5 veces ms pesadas que las dragas equivalentes para dragarmateriales blandos. En 1997 las dragas ms potentes para dragar roca tenan6.000 HP de potencia en el cortador, una escalera que pesa 1000 toneladas y

guinches laterales con capacidad de tirar alrededor de 150 toneladas

Las dragas de cortador pueden dragar rocas directamente solo en aguas calmas yaque impactos fuertes del cabezal pueden resultar en daos importantes para elmismo.

Cuando se dragan rocas abrasivas el desgaste del cabezal es alto y se requieremucho tiempo para reemplazar los dientes y de ltima reparar el cabezal.

.Cantos rodados: Se usan muy raramente. No se pueden dragar cantos rodadosmayores de 300 mm

Gravas: Dragan con relativa facilidad. El desgaste puede ser muy importantedependiendo de la mineraloga y angularidad de las partculas

Arenas: Draga todo tipo de arenas. El desgaste de las tuberas puede ser unelemento de costo importante. Como el principal elemento es el corte y no laerosin se debe cumplir que: la velocidad de corte sea baja, el dimetro delcortador grande, el nmero de hojas alto y el rpm alto(para sacar tajadas finas)

Limos: Dragan bien limos y los pueden bombear a mucha distancia

Arcillas: Dragan todo tipo de arcillas. Para minimizar el bloqueo del cortador enarcillas firmes se usan cortadores especiales y capas finas de corte

Suelos orgnicos: draga bien

Restos y materiales de demolicin: no es apta

De la pgina de IHC (www.ihcholland.com)se ha obtenido la Figura 14.25 donde seindican las condiciones de funcionamiento de una draga de succin con cortador enrelacin con las caractersticas del suelo y la profundidad de dragado Asimismo se

indica el comportamiento de la draga frente a variables importantes comocondiciones ambientales y otras.
http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/


31/37

316

Cutter suction dredger

Applicability

Good

Moderate

Consolidates cohesive soil - RocksDredging depth in M.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Igneous (Graphite, Basalt)

Metamorphic (schist,Gneis)

Sedimentary(sand/Limestone,Coral, Chalk, Salt)

Hard

Soft

Broken rock

Non cohesive soil - Soil

Dredging depth in M.0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Boulders

Cobbles or Cobbles withgravel

Gravel

Sandy Gravel

Medium sand

Fine or medium fine sand

Extremely fine sand or siltysand

Silt

Non-consolidates cohesive soil

Dredging depth in M.0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Cemented sand

Firm or stiff boulder orsandy clay

Soft silty clay

Form or stiff silty clay

Cohesive or sticky clay


32/37

317

Non-consolidates cohesive soil - OrganicDredging depth in M.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Peat

Lignite

Criterium equipment:

Soil condition Hard to soft material

Cohesive material can block the cutter

Max. diameter limited by cutter and/or pump

Rock cutting with large types

Seastate and

weather

Positioning cutterhead strongly influenced by waves

Floating pipeline limited by waves and current

Sensitive to strong current

Site conditions Max. dredging depth ca. 30M, limited by reaction forceson ladder

UWP makes pumpprocess independent from dredgingdepth

Moderate to good selective and accuracy

Logistics Hydraulic transport

Suitable for long distances

And/or wires can hinder shiptraffic

Productionprocessing

Production depending on pump and cuttercapacity, pumpdistance and pipe diameter, large range of possibilities

Other Very large range of capacities available

Figura 14.25 Aptitud de dragado

14.8 FACTORES LMITESLos factores lmites que se indican a continuacin corresponden por un lado a losequipos de menores dimensiones y por el otro a los equipos ms grandes.

Mnima profundidad de agua 0,75 m Esta determinada por elcalado del pontn

Mxima profundidad de agua 35 m Est determinada por lalongitud de la escalera

Mximo ancho de corte 175 mMxima altura de ola 2.0 mMximo swell 1.0 mMxima corriente de travs 2.0 nudosMximo tamao de partcula 300 mm

Es importante verificar que el caudal de agua disponible permite la operacin de las

bombas de succin


33/37


34/37

319

Figura 14.26 Cabezal empleado en Langeled

14.10.5 Perfilado de cauces

En la Provincia de Buenos Aires se utilizaron dragas de estas caractersticas paradragar tramos del Ro Salado. La draga permite realizar un perfil muy prolijo.

14.10.6 Apertura de reasPara realizar el dragado de un rea portuaria interior puede ser muy eficiente venirdragando con una draga de cortador desde el lado agua. Es mucho mas eficienteque el movimiento de tierras mediante camiones.

14.10.7 Minera de arroyosEsta draga es muy apta para dragar materiales en arroyos con destinos mineros

14.11 CORTADOR CON RUEDA VERTICALEl cortador puede girar en plano x-y como los vistos hasta ahora o en el plano y-zEstos cortadores estn constituidos por una rueda vertical sobre la cual estnubicados cangilones sin fondo. Se pueden fijar dientes al borde del cangiln. Elefecto combinado de rotacin, gravedad y flujo de agua desplazan el materialdesde el cangiln a la cmara de succin.

Este tipo de cortador sirve para dragar un rango de materiales muy amplioincluyendo rocas blandas. En la pgina web de IHC puede consultarse el rango demateriales que draga

Presenta las siguientes ventajas en comparacin con los cortadores tradicionales:


35/37

320

- tiene igual eficiencia de dragado en ambas direcciones de movimientolateral

- el material que se cae del cortador es menor- draga con una alta concentracin de materiales- tiene un menor requerimiento de potencia

Como desventajas se pueden mencionar:- mayor peso- mayor sofisticacin mecnica- requiere contar con pilones montados sobre carros desplazables- el dragado se realiza con una profundidad mnima de 50 por ciento del

dimetro de la rueda

IHC tiene una lnea de dragas standard con cortadores de este tipo. La mas grandees la draga IHC Beaver 6518 W. En la Figura 14.20 se muestra una draga IHC6518 pero con cortador tradicional.

Figura 14.27 Rueda cortador en el plano vertical


36/37

321

Figura 14.28 Rueda cortador

En la pgina web de Vosta se puede ver un modelo de rueda vertical de doblerueda paralela con la cmara de succin central

14.12 BIBLIOGRAFIAAdems de las publicaciones que se indican, hay mucha bibliografa sobre dragasde succin con cortador que se puede consultar en Internet.

Bray, R.N., Bates, A.D, and Land, J.M., (1997) Dredging, a handbook forengineers, Second edition, John Wiley and Sons pp182-199

Herbich, J.,(2000) Handbook of dredging engineering Second Edition, McGraw

Hill par 4.17Dredgers of the WorldEdition 3October 2001OOOilfield Publications Inc.www.oilpubs.com

www.dredgers.nlSitio Internet de Bert Visser Muy bueno Presenta informacin muyactualizada y muy completa sobre dragas. Bert Visser trabaja para la revista DPC

www.ihcholland.com Pgina web de IHC Holland En este sitio se puedenconsultar los artculos publicados en la revista Ports and Dredging

www.damendredging.comPgina web de Damen

www.vostalmg.com Pgina web de Vosta
http://www.oilpubs.com/http://www.oilpubs.com/http://www.dredgers.nl/http://www.dredgers.nl/http://www.ihcholland.com/http://www.ihcholland.com/http://www.damendredging.com/http://www.damendredging.com/http://www.vostangl.com/http://www.vostangl.com/http://www.vostangl.com/http://www.damendredging.com/http://www.ihcholland.com/http://www.dredgers.nl/http://www.oilpubs.com/


37/37

www.dpcmagazine.comArtculos de la revista Dredging and Port Constructioncitados en el texto.

Puertos del Estado, Espaa, (2004)Segundo Curso General de Dragado
http://www.dpcmagazine.com/http://www.dpcmagazine.com/http://www.dpcmagazine.com/

dra_tema 14_draga cortador.pdf

Documents