ES2337897T3 - Metodo para realizar una operacion de dragado submarino e instalacion de dragado. - Google Patents
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Abstract
Método para realizar una operación de dragado en un cuerpo de agua mediante una cabeza de arrastre, comprendiendo el fondo (29) de dicho cuerpo de agua un material comprimido de fondo de partículas (33) que encierran poros que están llenos de agua intersticial, comprendiendo dicha cabeza de arrastre al menos un elemento de corte (8) para cortar el material de fondo, medios de chorro (36) conectados a un conducto (26) suministrado con agua presurizada para tratar el material de fondo mediante el al menos un chorro de agua, y medios de succión para eliminar el material de fondo cortado, comprendiendo dicho método las fases de: - arrastrar la cabeza de arrastre a lo largo del fondo (29), - ejercer una fuerza de corte sobre una parcela (34) de material del fondo comprimido mediante el elemento de corte (8), causando dicha fuerza de corte un aumento de la distancia mutua de al menos una parte de dichas partículas (33) de la parcela del material del fondo y causando de este modo una reducción de la presión de poros en los poros llenos de agua entre dichas partículas (33), - dirigir al menos un chorro de agua (30) hacia dicha parcela (34) del material del fondo para introducir un flujo de agua en dichos poros entre dichas partículas (33) y de este modo eliminar al menos parcialmente la reducción de la presión en dichos poros causada por dicho desplazamiento del material del fondo, dando como resultado dicha eliminación una fuerza de corte específica disminuida, - posteriormente cortar dicha parcela (34) del material del fondo mediante el elemento de corte (8), - donde el flujo de agua se genera en o cerca del elemento de corte (8).
Description
Método para realizar una operación de dragado
submarino e instalación de dragado.
La invención se refiere a un método para
realizar una operación de dragado mediante una cabeza de arrastre
que se conecta a un buque de dragado mediante un tubo de succión y
que se arrastra sobre el fondo por el buque. La cabeza de arrastre
tiene una serie de dientes para cortar el material del fondo. Un
sistema de suministro de agua se conecta a la cabeza de arrastre de
tal manera que mediante una bomba, el agua se bombea hacia la cabeza
de arrastre para asistir a la acción de corte de los dientes y para
transportar dicho material de fondo cortado al tubo de succión. El
buque tiene medios de almacenamiento a bordo, tal como una tolva,
para recoger el material cortado.
A través de las bombas de suministro de agua,
las bombas de dragado y la instalación de propulsión del buque, la
energía es suministrada al sistema de dragado, por lo cual se
obtiene un consumo de energía específico (es decir, la proporción
entre la energía suministrada y la cantidad del material del fondo
cortado). Generalmente, se intenta manejar los sistemas de dragado
de tal manera que se transportan hacia la tolva mezclas de
cantidades relativamente grandes de agua y material de fondo cortado
con una alta densidad específica y una velocidad relativamente baja.
De este modo, es posible depositar una cantidad relativamente grande
de material de fondo cortado en la tolva a un coste moderado junto
con un desgaste de dientes reducido.
En este sentido, la energía que se consume en el
proceso de corte juega un papel importante. Las fuerzas de corte,
que sólo están disponibles hasta cierto punto debido a propiedades
geométricas de los dispositivos de tubo de succión, son obtenidas
por la unidad de propulsión del buque, lo que requiere un
determinado consumo específico de energía para este fin. También las
bombas para generar chorros de agua y para transportar la mezcla de
material cortado y el agua consumen energía. La cantidad de energía
requerida es aumentada considerablemente en el caso de los fondos de
agua relativamente compactados, muy finos y con un alto grado de
cohesión. La razón de esta elevada necesidad de energía es la
siguiente.
Como resultado de cortar y eliminar
mecánicamente el material del fondo de agua, la estructura de
partículas de este es alterada de tal manera que el material del
fondo pueda deformar según las caras de corte. No obstante, estas
caras de corte sólo pueden existir cuando simultáneamente aumenta el
volumen de los poros en el material de fondo. En este sentido, el
agua intersticial que está presente en los poros entre las
partículas del material de fondo juega un papel importante.
En los suelos saturados de agua, el volumen de
poros suele estar lleno de dicha agua intersticial. En el caso de
que se imponga un aumento del volumen del poro, una demanda de agua
es generada en los poros. Esta demanda resulta en una reducción de
la presión. El fenómeno de aumento del volumen del poro y de
reducción de la presión del poro se denomina dilatación.
El grado en el que puede ser satisfecha esta
demanda de agua depende de la permeabilidad del fondo, del espesor
de capa y de la velocidad de propagación del proceso de corte. La
permeabilidad del material de fondo es influida de una manera
negativa por el carácter fino y comprimido del material del fondo de
partículas. En el caso de que la demanda de agua se satisfaga sólo
parcialmente como resultado de la pobre permeabilidad, la subpresión
aumenta rápidamente hasta la presión de vapor y casi hasta el vacío.
Una subpresión tan grande da lugar a fuerzas normales
consecuentemente grandes, lo que resulta en grandes fuerzas de
fricción tanto entre las partículas como entre el material de fondo
y el elemento de corte. La suma de estas fuerzas es igual a la
fuerza de corte.
El objetivo de la invención es proporcionar una
operación de dragado mediante la que las fuerzas de corte pueden ser
reducidas y la eficiencia del sistema de dragado en conjunto puede
ser aumentada. Dicho objetivo es obtenido por un método para
realizar una operación de dragado en un cuerpo de agua mediante una
cabeza de arrastre, comprendiendo el fondo de dicho cuerpo de agua
un material de fondo comprimido de partículas que incluyen poros que
están llenos de agua intersticial, comprendiendo dicha cabeza de
arrastre al menos un elemento de corte para cortar el material de
fondo, siendo los medios de chorro conectados a un conducto provisto
de agua presurizada para tratar el material del fondo mediante al
menos un chorro de agua, y medios de succión para retirar el
material de fondo cortado, comprendiendo dicho método las fases
de:
- -
- arrastrar la cabeza de arrastre a lo largo del fondo,
- -
- ejercer una fuerza de corte en una parcela de material del fondo comprimido mediante el elemento de corte, dicha fuerza de corte causando un aumento de la distancia mutua de al menos una parte de dichas partículas de la parcela del material del fondo y causando de este modo una reducción de la presión de los poros en los poros llenos de agua entre dichas partículas,
- -
- dirigir al menos un chorro de agua hacia dicha parcela de material del fondo de modo que introduzca un flujo de agua en dichos poros entre dichas partículas y de este modo elimine al menos parcialmente la reducción de la presión en dichos poros causada por dicho desplazamiento de material del fondo, resultando dicha eliminación en una fuerza de corte específica disminuida,
- -
- posteriormente cortar dicha parcela de material del fondo mediante el elemento de corte,
- -
- donde dicho flujo de agua es generado en o cerca del elemento de corte.
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US-A-4.004.358
describe un método de dragado submarino por el que al menos una hoja
de corte se mueve a través de la tierra. Además, son proporcionados
medios en el plano de deslizamiento de la caída que surge tras el
movimiento de la hoja de corte, para suministrar un fluido auxiliar.
En particular, dicho fluido auxiliar es suministrado de antemano a
la hoja de corte, en la posición del plano de deslizamiento de la
caída. La instalación de dragado correspondiente comprende una hoja
de corte al igual que unas boquillas para suministrar el fluido
auxiliar. Dichas boquillas se posicionan a cierta distancia delante
de la hoja de corte. Las boquillas se soportan por una serie de
tubos que se extienden hacia adelante de la hoja de corte; los tubos
mismos se apoyan por medio de redes conectadas a la cara de corte de
la hoja de corte. La desventaja de tales tubos y redes que se
extienden hacia adelante es que la consistencia de la tierra por ser
cortada se altera de este modo, lo que complica la eliminación de
los cortes por succión.
NL-A-7.709.227 describe un método y
una instalación de dragado similar, mejorados por el suministro de
aberturas en la hoja de corte. A través de estas aberturas, el agua
puede fluir libremente sobre la cara de corte de la hoja de corte
para promover el movimiento de los cortes sobre la hoja de corte.
Adicionalmente, una serie de tubos, apoyada por redes, se extiende
hacia adelante de la cuchilla de corte, para suministrar agua en la
ubicación de los planos de deslizamiento de la caída. Del mismo
modo, según esta propuesta se altera la tierra por ser cortada.
En el método según la invención, presiones de
poros negativas son evitadas o mitigadas por suministrando
directamente un flujo de agua a los poros de que se trata. La
necesidad de agua intersticial es así satisfecha por el flujo de
agua que introduce agua en los poros. Es suficiente para dicho flujo
tener una magnitud limitada, p. ej. el 15% del flujo de material
cortado. Un flujo efectivo puede ser obtenido mediante un chorro de
agua, cuya presión de salida es de entre 2 y 5 bares superior a la
presión de agua estática. Se debe tener en cuenta que el agua de
este tipo carece de efecto de corte; por el contrario, los chorros
de agua para cortar el material de fondo de hecho tienen una presión
de salida significativamente más alta de p. ej. 400 bares.
En particular, el elemento de corte puede
generar una cara de corte en la parcela de material de fondo,
estando sometidos al menos los poros de dicha cara de corte y/o que
bordean dicha cara de corte a una reducción de la presión de los
poros causada por el elemento de corte y un aumento de la presión
causado por el agua de chorro.
Preferiblemente, el chorro de agua esencialmente
es dirigido aproximadamente horizontalmente hacia el material del
fondo delante del elemento de corte, por lo cual el ángulo entre el
chorro de agua y la vertical está entre 45º y 135º. Para obtener un
flujo de agua en las proximidades del material de fondo que está en
la necesidad de agua intersticial adicional como resultado de una
acción de corte, el flujo del agua puede generarse en o cerca del
elemento de corte.
Preferiblemente, el flujo del chorro de agua es
entre el 3% y el 40% del flujo del material de corte. Más
preferiblemente, el flujo del chorro de agua es entre el 4% y el 35%
del flujo del material de corte. De la forma más preferible, el
flujo del chorro de agua es entre el 5% y el 25% del flujo del
material de corte.
En una forma de realización específica de la
invención, el método según la invención comprende las fases de:
- -
- aplicar al menos dos elementos de corte a diferentes niveles de altura,
- -
- dirigir al menos dos chorros de agua a diferentes niveles de altura hacia el material del fondo delante de un respectivo elemento de corte,
- -
- posteriormente cortar el material de fondo menos densamente comprimido que está delante del respectivo elemento de corte.
\vskip1.000000\baselineskip
Según otro desarrollo del método según la
invención, al menos un chorro de agua secundario es generado para
diluir el material del fondo cortado permitiendo el flujo de dicho
material hacia el medio de succión.
La invención además se refiere a una instalación
de dragado para llevar a cabo el método como se ha descrito antes,
comprendiendo un buque de dragado provisto de un tubo que en un
extremo se conecta al buque y que en el otro extremo lleva una
cabeza de arrastre, medios de bomba para generar un flujo a través
del tubo de la cabeza de arrastre hacia el buque, así como un
conducto para suministrar un flujo del agua hacia la cabeza de
arrastre, comprendiendo dicha cabeza de arrastre medios de corte
para cortar el fondo de un cuerpo de agua y medios de chorro
conectados al conducto para someter dicho fondo de agua a por lo
menos un chorro de agua. Según la invención, los medios de chorro se
llevan a cabo introduciendo un flujo de agua en los poros entre las
partículas del material de fondo y eliminando de este modo al menos
parcialmente la reducción de la presión en dichos poros causada por
la acción de corte de los medios de corte.
Además, la invención se refiere a una cabeza de
arrastre para una instalación de dragado como se ha descrito antes,
y para llevar a cabo la operación de dragado según la invención.
La invención ahora se describe además con
referencia a una forma de realización de la cabeza de arrastre según
la invención.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de
la cabeza de arrastre.
La figura 2 muestra una vista frontal de la
cabeza de arrastre.
La figura 3 muestra una vista lateral de la
cabeza de arrastre.
La figura 4 muestra una sección transversal
según IV-IV de la figura 2.
La figura 5 muestra una sección transversal
aumentada según V-V de la figura 2 de un diente
incorporado en la cabeza de arrastre.
La figura 6 muestra una sección transversal a
través de la cabeza de arrastre similar a la sección transversal
mostrada en la figura 4, en operación.
Las figuras 7a, b muestran detalles de un
material de fondo de partículas.
La figura 8 muestra un detalle de la acción de
corte.
La cabeza de arrastre mostrada en las figuras 1
hasta 3 comprende un cuerpo principal 1 en uno de cuyos extremos es
montado la brida de montaje 2. Mediante la brida de montaje 2, la
cabeza de arrastre puede ser conectada a un tubo de succión y un
buque de dragado (no mostrado). En el otro extremo, el cuerpo 1
lleva una así llamada visera 3 a través de la conexión de bisagras
4. La orientación del ángulo de la visera 3 se puede ajustar con
respecto al cuerpo 1 mediante los dispositivos de pistón/cilindro
hidráulico 5.
La visera lleva dos filas 6, 7 de elementos de
corte 8, cada una provista de una boquilla de chorro 36 (otros
números de fila también son posibles). Estos elementos de corte son
mostrados en una escala aumentada en la figura 5. Cada elemento de
corte 8 comprende un diente de corte 9 al igual que un soporte de
dientes 10. Los soportes de dientes 10 tienen una parte de montaje
11 mediante la que se conectan a un travesaño 12 de cada fila 7, 8.
Además, cada diente 9 tiene una cavidad 14 en la que el extremo
puntiagudo 13 de la parte de montaje 11 se ajusta fuertemente.
Mediante un perno (no mostrado) que se extiende a través del soporte
y del diente, se evitan desplazamientos axiales.
Los soportes de dientes 10 tienen cada uno un
canal 15 que en un extremo se abre a una cámara 16 y cuyo otro
extremo recibe un tubo de suministro 17. El tubo de suministro 17 se
ajusta fuertemente dentro del canal de soporte de dientes 15
mediante un sistema de sellado 18. Además, el diente 9 tiene un
canal del diente 19 que tiene una forma algo curvada y en la que
también se extiende una sección correspondientemente curvada del
tubo de suministro 17. En su extremo libre, el tubo de suministro 17
es guiado con respecto al canal del diente 19 mediante un manguito
de guía 20.
Como se muestra en la figura 4, la cámara de
soporte de dientes 16 de cada soporte de dientes 10 está en
comunicación con una abertura de suministro 21 en los travesaños 12.
Estos travesaños limitan cada uno con una cámara plena 22, siendo
suministradas las cámaras plenas 22 con agua presurizado mediante
las respectivas líneas de suministro 23, 24. Estas líneas de
suministro 23, 24 son conectadas cada una a un colector 25 que a su
vez, mediante un tubo de suministro 26, es suministrado con agua
presurizada.
Además, las boquillas del chorro 28 son
conectadas al cuerpo 1, estando las boquillas de chorro 28 en
comunicación con el tubo de suministro 26 así como también a través
de la cámara plena 27.
El proceso de cortar el fondo de un cuerpo de
agua ahora se explica además con referencia a las figuras 6 hasta 8.
La figura 6 muestra la orientación general de la cabeza de arrastre
según la invención con respecto al fondo 29 de un cuerpo de agua
durante una operación de corte. La visera 3 se orienta con respecto
al cuerpo 1 a través de los dispositivos de pistón/cilindro 5.
Para mayor claridad, las figuras 7a, 7b y 8
muestran detalles del material de fondo y del proceso de corte. La
figura 7a muestra el embalaje habitual de las partículas 33 del
material de fondo. En un fondo normalmente embalado, dichas
partículas 33 se empujan firmemente la una sobre la otra de manera
aleatoria. A ejercer una acción de corte en el material de fondo
como se muestra en la figura 8, unas parcelas 34 de material de
fondo se cortan con respecto a las otras por el diente de corte 8.
Este corte se hace posible tan pronto como las partículas 33 se
orientan a lo largo de superficies 35 de corte o de deslizamiento.
En tal condición, las parcelas 34 pueden moverse las unas respecto a
las otras.
Será notado en la figura 7b que la distancia
mutua entre las partículas 33 ha sido aumentada. Como resultado, el
tamaño de los poros en la figura 7b generalmente es más grande que
en la figura 7a. Introduciendo un flujo de agua desde los dientes 8
a los poros a través de los chorros 30, el volumen de poros de agua
es suministrado con agua adicional, lo que hace facilita la
formación de caras de corte 35. Como resultado, es disminuida la
fuerza de corte de los dientes 8.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad por eventuales errores y
omisiones.
\bullet US 4004358 A [0008]
\bullet NL 7709227 A [0008].
Claims (13)
1. Método para realizar una operación de dragado
en un cuerpo de agua mediante una cabeza de arrastre, comprendiendo
el fondo (29) de dicho cuerpo de agua un material comprimido de
fondo de partículas (33) que encierran poros que están llenos de
agua intersticial, comprendiendo dicha cabeza de arrastre al menos
un elemento de corte (8) para cortar el material de fondo, medios de
chorro (36) conectados a un conducto (26) suministrado con agua
presurizada para tratar el material de fondo mediante el al menos un
chorro de agua, y medios de succión para eliminar el material de
fondo cortado, comprendiendo dicho método las fases de:
- -
- arrastrar la cabeza de arrastre a lo largo del fondo (29),
- -
- ejercer una fuerza de corte sobre una parcela (34) de material del fondo comprimido mediante el elemento de corte (8), causando dicha fuerza de corte un aumento de la distancia mutua de al menos una parte de dichas partículas (33) de la parcela del material del fondo y causando de este modo una reducción de la presión de poros en los poros llenos de agua entre dichas partículas (33),
- -
- dirigir al menos un chorro de agua (30) hacia dicha parcela (34) del material del fondo para introducir un flujo de agua en dichos poros entre dichas partículas (33) y de este modo eliminar al menos parcialmente la reducción de la presión en dichos poros causada por dicho desplazamiento del material del fondo, dando como resultado dicha eliminación una fuerza de corte específica disminuida,
- -
- posteriormente cortar dicha parcela (34) del material del fondo mediante el elemento de corte (8),
- -
- donde el flujo de agua se genera en o cerca del elemento de corte (8).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método según la reivindicación 1, donde el
chorro de agua (30) es dirigido hacia el material del fondo delante
del elemento de corte (8) a un ángulo entre 45º y 135º respecto a la
vertical.
3. Método según la reivindicación 1, donde el
chorro de agua (30) se dirige esencialmente horizontalmente hacia el
material del fondo delante del elemento de corte (8).
4. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el flujo del chorro de agua está
entre el 3% y el 40% del flujo del material cortado.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el flujo del chorro de agua es
entre el 4% y el 35% del flujo del material cortado.
6. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el flujo del chorro de agua es
aproximadamente el 15% del flujo del material cortado.
7. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el flujo de agua está entre 0,5
y 1,5 metros cúbicos por segundo.
8. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, comprendiendo las fases de:
- -
- aplicar al menos dos elementos de corte (8) a diferentes niveles de altura,
- -
- dirigir al menos dos chorros de agua (30) a diferentes niveles de altura hacia el material de fondo delante de un respectivo elemento de corte (8),
- -
- posteriormente cortar el material de fondo menos densamente comprimido que está delante del respectivo elemento de corte (8).
\vskip1.000000\baselineskip
9. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde el elemento de corte (8) genera
una cara de corte en la parcela (34) del material del fondo, siendo
sometidos al menos los poros de dicha cara de corte y/o los que
limitan con dicha cara de corte a una reducción de la presión de los
poros causada por el elemento de corte y un aumento de la presión
causado por el agua de chorro (30).
10. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde la presión de salida del chorro
de agua (30) es de entre 2 y 5 bares superior a la presión
estática.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde al menos un chorro de agua
secundario (28, 31, 32) se genera para diluir el material del fondo
cortado permitiendo el flujo de dicho material hacia los medios de
succión.
12. Instalación de dragado para llevar a cabo el
método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
comprendiendo un buque de dragado provisto de un tubo que en un
extremo se conecta al buque y que en el otro extremo lleva una
cabeza de arrastre (1, 2), medios de bomba para generar un flujo de
agua a través del tubo de la cabeza de arrastre (1, 2) hacia el
buque, al igual que un conducto (28) para suministrar un flujo de
agua hacia la cabeza de arrastre (1, 2), comprendiendo dicha cabeza
de arrastre (1, 2) medios de corte (8) para cortar el fondo (29) de
un cuerpo de agua y los medios de chorro (36) que están conectados
al conducto para someter dicho fondo de agua a al menos un chorro de
agua (30), siendo realizados los medios de chorro para introducir un
flujo de agua en los poros entre las partículas (33) del material de
fondo y eliminando de este modo al menos parcialmente la reducción
de la presión en dichos poros que es causada por la acción de corte
del medio de corte (8), caracterizada por el hecho de que
dichos medios de chorro se localizan en el elemento de corte.
13. Cabeza de arrastre para una instalación de
dragado según la reivindicación 12, que comprende medios de corte
(8) para cortar el fondo (29) de un cuerpo de agua y medios de
chorro (36) conectados a un conducto (26) provisto de agua
presurizada para someter dicho fondo de agua a por lo menos un
chorro de agua (30), siendo realizados los medios de chorro para
introducir un flujo de agua en los poros entre las partículas (33)
del material del fondo y eliminando de este modo al menos
parcialmente la reducción de la presión en dichos poros que es
causada por la acción de corte del medio de corte (8),
caracterizada por el hecho de que dichos medios de chorro se
localizan en el elemento de corte.
Applications Claiming Priority (2)
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