Libro completo obras hidraulicas finalizado by Daniel Martinez Bernal

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

ARMADA ESPAÑOLA

MANUAL DE OBRAS HIDRÁULICA CENTRO DE BUCEO DE LA ARMADA NOVIEMBRE DE 1999 1-1

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PRÓLOGO Esta publicación, de OBRAS HIDRÁULICAS, ha sido confeccionada por el personal de Secretaría Técnica del Centro de Buceo de la Armada, con la valiosa colaboración del Arquitecto Técnico Don Salvador Ros Torres. Su finalidad es práctica y su realización fue producto de la experiencia adquirida, por el personal que ayudó a su realización, y de la consulta bibliográfica que se acompaña al final del manual.

No pretende ser un completo estudio de los complejos problemas que se plantean en las Obras hidráulicas, ni tampoco resolverlos; trata sólo de exponer los datos y fórmulas más generales, sin entrar de lleno en tan complicada materia como es la Ingeniería Portuaria. Al buceador puede serle útil para buscar datos o al profano, para adentrarse un poco en tan apasionante tema.

Esperamos que esta publicación sirva de valiosa ayuda para los cursos de buceo en la materia de Obras Hidráulicas, y sea mejorada en lo sucesivo, con las experiencias y aportaciones de todos los buceadores de la Armada. El C.N.-Comandante Director del Centro de Buceo de la Armada.

En Cartagena, Octubre de 1999 . 1-2

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

REGISTRO DE CAMBIOS NÚMERO

FECHA

DESCRIPCIÓN

1-3

EFECTUADO POR

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

ARMADA ESPAÑOLA

MANUAL DE OBRAS HIDRÁULICA CENTRO DE BUCEO DE LA ARMADA NOVIEMBRE DE 1999 1-4

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 1

PÁGINA

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA DE LAS OBRAS HIDRAULICAS.

1-1

TEMA 2 CONSTRUCCIONES HIDRÁULICAS 2-1

GENERALIDADES. RESISTENCIA DE LOS TERRENOS.

2-3

Cálculo de cimientos.

2-5

CONSTRUCCIONES. Construcciones de replanteo. Replanteo en rocas. Replanteo en arcillas y gredas.

2-6

Replanteo sobre arena. Replanteo en fango. Replanteo sobre fango orgánico.

2-8

Construcción de cimentaciones.

2-9

Cimentación de encajonada. Cimentaciones de contención.

1-5

2-11

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA Cimentaciones de derrame.

2-12

Cimentaciones macizas. Cimentaciones sueltas.

2-13

Cimentación tubular.

2-15

Construcción y utilización de pilotes. Construcciones de muros.

2-16

Construcción de muros rompeolas. Construcción de muros de ángulos.

2-19

Construcción de muros de contención. REPARACION DE SOCAVONES.

2-20

Taponamiento de socavones poco y semiprofundos. Taponamiento de socavones profundos. OBRAS DE AGOTAMIENTO.

2-21

OBRAS EN RIOS. Muros de contención.

2-23

PRESAS.

2-25

Pequeñas presas. Grandes presas.

2-29

Construcción de presas.

2-35 1-6

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA PUENTES.

2-36

DAÑOS.

2-37

DRAGADOS.

2-38

CONSTRUCCIONES EN LAGOS Y PANTANOS. OBRAS EN PLAYAS. TEMA 3 PUERTOS GENERALIDADES SOBRE LOS PUERTOS.

3-1

COMPOSICION FISICA DE LOS PUERTOS.

3-8

DARSENAS.

3-9

DIQUE DE ABRIGO. Tipos de construcciones de diques.

3-10

Dique de abrigo de escollera.

3-11

Dique vertical.

3-12

Dique sumergido. Dique mixto.

3-13

Dique muelle. ESPIGON.

3-14

ESCOLLERAS. 1-7

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA 3-15

MUELLES. Sistema de construcción de muelles.

3-17

Muelles sobre pilotes. Muelle de tablestacas.

3-19

Muelle de bloques superpuestos.

3-20

Muelles de cajones.

3-21

Muelles de pilas.

3-22

Pantalán.

3-24

OBRAS COMPLEMENTARIAS DE LOS MUELLES. Esclusa. Embarcadero.

3-33

Defensas.

3-34

Duque de Alba.

3-37

Escaleras.

3-38

Rampas. Escalas. Boyas.

3-39

Puntos de amarre.

3-40

Boyas de amarre y de carga/descarga.

3-42

1-8

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA Tareas de mantenimiento en superficie en una boya de carga y descarga SPM. Tareas de buceo en una boya de carga y descarga SPM. Lucha contra la contaminación. Barreras de burbújas para protección contra el petróleo.

3-45 3-48 3-49 3-50

TEMA 4 MATERIALES Y SU UTILIZACION EN LAS OBRAS HIDRAULICAS BLOQUES PREFABLICADOS.

4-1

Bloques flotantes.

4-2

Cajones de fondo.

4-4

Fabricación de bloques.

4-5

Utilización de los bloques. Colocación de bloques.

4-6

Precauciones de seguridad. BLOQUES NATURALES.

4-7

TETRAPODOS.

4-8

PILOTES. Hinca de pilotes.

4-10

Carga que puede soportar un pilote.

1-9

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA Pilotes de madera.

4-11

Pilotes metálicos. Pilotes de hormigón.

4-14

TABLESTACAS.

4-15

ANTAGUIAS.

4-16

PAREDES METALICAS.

4-17

EMPARRILLADO Y LOSAS DE HORMIGON. CEMENTOS.

4-19

Tipos de cementos.

4-21

HORMIGÓN.

4-22

Formas de hormigonar. Tubo hormigonero (Tremie). Sacos.

4-23

Cajas o cucharas. Hormigonado a presión.

1 - 10

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 5 INSTALACIONES DE CONSTRUCCIÓN REPARACIÓN DE BARCOS

PÁGINA Y

GENERALIDADES.

5-1

DIQUE SECO. Barco-puerta.

5-4

Sistemas de puertas.

5-6

Maniobra de vaciado del dique. Maniobra de llenado del dique.

5-7

Bombas del dique. Sistema de maniobra de los diques.

5-8

Situación de un buque en dique.

5-9

Limpieza y corrección de pérdidas de la puerta o buquepuerta.

5-10

DIQUES FLOTANTES. Funcionamiento de un dique flotante.

5-13

Construcción y empleo de diques flotantes. VARADEROS.

5-16

GRADA.

5-17

BOTADURA DE BUQUES.

5-18

1 - 11

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA Fases de la botadura.

5-23

Botadura de costado. SYNCROLIFL (CARENEROS). ASTILLERO.

5-27 TEMA 6 DRAGADOS

GENERALIDADES. CLASIFICACIÓN DRAGADOS.

6-1 Y

CARACTERÍSTICAS

DRAGADOS. CLASES Y DRAGADOS.

6-2 TIPOS

MATERIALES

DRAGAS.

6-3

GANGUIL.

6-11

ELEVADOR DE AIRE.

1 - 12

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA TEMA 7 EMISARIOS SUBMARINOS GENERALIDADES.

7-1

PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN. MATERIALES.

7-3

CIMENTACIÓN Y ANCLAJE.

7-4

CONSTRUCCIÓN DEL EMISARIO.

7-5

FALLOS DE EMISARIOS.

7-9

INSPECCIÓN, REPARACIÓN Y MANTENIMIENTO

7-12

TEMA 8 ARRECIFES ARTIFICIALES INTRODUCCIÓN.

8-1

ASPECTOS BIOLÓGICOS, ECONÓMICOS.

8-2

PLANIFICACIÓN GENERAL DE UN ARRECIFE DEPORTIVO.

8-4

EMPLAZAMIENTO DEL ARRECIFE.

8-6

TIPO DE ARRECIFES ARTIFICIALES.

8-7

CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS ARRECIFES.

8-9

ARRECIFES ESPAÑOL.

8-11

ARTIFICIALES

1 - 13

INGENIERÍA

DEL

LITORAL

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

PÁGINA ARRECIFES ARTIFICIALES DE LA REGIÓN MURCIANA.

8-12

TEMA 9 ESTUDIO TÉCNICO DEL PUERTO DE LA E. N. DE LA ALGAMECA SITUACIÓN.

9-1

PUERTO. BOYAS. FAROS.

9-2

ZONAS PARA EJERCICIOS DE BUCEADORES. ANEXOS.

9-3 TEMA 10

PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA LA INSPECCIÓN SUBMARINA DE PUERTOS. OBJETIVO.

10-1

PROCEDIMIENTOS DE INSPECCIÓN. DOCUMENTOS QUE DEBEN CONTENER EL INFORME.

1 - 14

10-5

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 1 HISTORIA DE LAS OBRAS HIDRÁULICAS 1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LAS OBRAS HIDRÁULICAS. La historia de las obras hidráulicas, va fundamentalmente paralela a la navegación y al desarrollo del comercio marítimo. En un principio, los puertos naturales, de los que evidentemente hay muchos en el mundo, fueron suficientes para el desarrollo de las necesidades de la navegación y el comercio por ello las construcciones hidráulicas se redujeron a instalaciones de atraque. Los fenicios emplearon los puertos naturales de Sidon y Tiro, en el Mediterráneo oriental, desde el siglo XIII A.C. para sus actividades mercantiles. El puerto de Alejandría, fundado en el año 332 A. C. es un antiguo ejemplo de un puerto bien organizado. Su puerto natural estaba rodeado de tierra por todas partes, excepto por el Este, donde se construyó un rompeolas protegido por una barrera de arrecifes. Hacia el 280, Ptolomeo II de Egipto construyó en la vecina isla de faros (de donde viene la palabra "faro") una torre de 135 m de altura para poder guiar a los barcos hacia el interior del puerto. La torre fue una de las "siete maravillas" del mundo antiguo. Una de las informaciones más antiguas sobre canales de navegación es la que se refiere al construido también por Ptolomeo II, para unir el Nilo con el mar Rojo. Una esclusa de dos compuertas, construida en Vreeswijk, Holanda en 1373, es considerada como la primera esclusa de cierre, en la cual el flujo del agua era controlado elevando o haciendo descender alternativamente las compuertas. La primera esclusa provista de compuertas dobles de eje vertical análogas a las empleadas actualmente fue proyectada y construida por Leonardo da Vinci (1452-1519) cuando era ingeniero del duque de Milán. 1 - 15

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En la Edad Media, la creciente prosperidad europea condujo a un extenso comercio por medio de los puertos de Venecia y Génova, donde había instalaciones para atracar y reparar buques. Génova era terminal de las comunicaciones por mar con Europa occidental a través del estrecho de Gibraltar; Venecia era el punto de enlace con Constantinopla, que mantenía relaciones comerciales por tierra con los países del Lejano Oriente. Y, tras el descubrimiento de América, el puerto de Sevilla centró el monopolio del comercio con las nuevas tierras.

Fig. 1.1 Campana de John Smeaton. Campana de Rennie (1812). En 1681, los ingenieros franceses completaron el Canal du Midi, de 250 Km, entre el Atlántico y el Mediterráneo. Tenía diversas esclusas que enlazaban el río Garona, cerca de Toulouse, con el Étang de Thau, cerca de Séte, e incluía tres acueductos y un túnel. Hasta el siglo XVIII, la mayoría de los puertos eran naturales. Pero con la Revolución Industrial, Jhon Smeaton en 1788 con su campana neumática y Augusto Siebe en 1819 con su primera escafandra de buzo, contribuyeron al desarrollo de la ingeniería portuaria.

1 - 16

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Con la introducción de la escafandra y las campanas neumáticas, llamadas también cajones de hinca, aparecen los primeros ataques de presión, producidos al introducir a los trabajadores de las construcciones hidráulicas, bajo presión y no someterlos a la correspondiente descompresión, por no conocerse aún los efectos del nitrógeno sobre el organismo humano. En Francia, al ataque de presión se le sigue llamando el mal de los cajones.

Fig. 1.2. Cajón de hinca, con aire comprimido de 1878. Escafandra de Agusto Siebe de 1819, dos elementos que contribuyeron al desarrollo de las obras hidráulicas. Las primeras noticias sobre ataques de presión, que los norteamericanos llamaron "bends", se publicaron en el año 1861, basados en los síntomas que padecían los obreros que trabajaban en las campanas neumáticas, durante la construcción de los pilares de sustentación del puente de Brooklyn, en Nueva York. Durante la construcción del muelle de La Cabana, del puerto de Cartagena (1942-1945), se daban todavía muchos casos de ataques de presión entre los trabajadores de los citados cajones, ataques que eran diagnosticados por los Médicos de la empresa constructora como neuralgias, y cuyo tratamiento consistía en dar al paciente una semana de descanso en su casa, sin más terapéutica. 1 - 17

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Con esto, si providencialmente el infortunado obrero no moría o terminaba tullido, se consideraba a juicio del médico completamente restablecido y en condiciones de reintegrarse al trabajo. En caso contrario, era requerido para incorporarse al trabajo bajo apercibimiento de ser despedido sin más preámbulos. Afortunadamente, la idea de lo que significaba la descompresión estaba firmemente arraigada en los buzos de la Armada, y entre muchos civiles en estos años, pero por supuesto, con bastantes limitaciones, producto de la falta de información al respecto. El Canal de Suez, abierto tras diez años de trabajos dirigidos por el ingeniero francés Ferdinand de Lesseps (1805-94), fue excavado a mano a través del desierto. Une el Mar rojo con el Mediterráneo y cubre una distancia de 169 Km. Tiene un ancho mínimo sobre el fondo que varía de 45 a 100 metros y una profundidad media de 10 metros, gracias a los trabajos de dragados continuos. El Atlántico y el Pacífico están unidos por el canal de Panamá, el cual mide 84 kilómetros de longitud, su anchura varía de 90 a 350 metros, y su profundidad es de 12-14 metros. Los barcos lo atraviesan en unas 8 horas, después de salvar cinco esclusas (Miraflores y Gatún) superando un desnivel de 25,5 metros. Durante la segunda guerra mundial se verificaron 5.000 travesías de buques de guerra y 9.000 de buques de transporte militar. Para Estados Unidos, el canal reviste extraordinaria importancia en los terrenos militares y logísticos de una estrategia global. El canal de la St. Lawrence Seaway, permite navegar a los buques de alta mar desde el Atlántico hasta el corazón de Estados Unidos y Canadá a lo largo de 3.830 Km.. Partiendo de Montreal se eleva 51,5 metros hasta el lago Ontario mediante dos pequeños lagos, tres canales y 7 esclusas. Entre el lago Ontorio y el Erie, esta gran vía de agua soslaya las cataratas del Niágara, elevándose 98 metros en sólo 45 Km. por medio de las 8 esclusas del canal navegable Welland.

1 - 18

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 1. 3. Canal de Suez. Canal de Panamรก.

1 - 19

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 1.4. La Reina Isabel II colocando, en 1860, la primera piedra en ocasión de las obras de ampliación del puerto de Barcelona. Una de las más famosas realizaciones, modernas de la técnica de la construcción de puertos fueron los Mulberry Harbours, construidos por los Aliados durante la segunda guerra mundial y empleados en 1944 para la invasión de Normandía, este es el caso del puerto de Aromances. Eran puertos flotantes construidos en Inglaterra con secciones prefabricadas de hormigón y transportados luego hasta la costa francesa, donde permitieron el desembarco de dos millones de soldados y varios millones de toneladas de vehículos, municiones y suministros. Esta actividad portuaria ayudo a la Victoria de los Ejércitos Aliados. En España tenemos más de 200 puertos en 6.800 Km. de costa. El 95 % del tonelaje y el 90 % en valor de comercio exterior se realiza a través de los puertos (datos de 1980). En estos últimos años se ha incrementado la construcción de muelles deportivos para potenciar la primera industrial nacional que es el turismo, ahí la importancia que tiene la construcción y mantenimiento de estas obras hidráulicas. 1 - 20

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

La importancia de las obras hidráulicas para el desarrollo del hombre lo confirma el conocido dicho: "Dios creó el mundo, pero los Países Bajos fueron creados por los holandeses". Esta afirmación contiene un fondo de verdad, puesto que una tercera parte de los Países Bajos se encuentra bajo el nivel del mar y gracias a los diques de contención (pólders) y demás obras hidráulicas realizadas por el hombre lo hicieron posible.

Fig. 1.5. Secciones de la St. Lawrence Seaway (vía marítima del San Lorenzo) y disposición de las esclusas desde Montreal hasta Sault Ste. Marie, donde la Seaway alcanza el lago superior.

Fig. 1.6. Estructura y funcionamiento de una esclusa de la St. Lawrence Seaway (esclusa I). 1 - 21

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 2 CONSTRUCCIONES HIDRÁULICAS 2.1 GENERALIDADES. Se llama Construcciones Hidráulicas a todas aquellas que se efectúan en la mar, ríos, pantanos, etc., sea cual fuere su profundidad o lugar de trabajo. 2.2 RESISTENCIA DE LOS TERRENOS. De todos es sabido que la misión de un cimiento es transmitir la carga que supone una obra, así como las sobrecargas que gravitan sobre ella, al terreno. Esta carga total no ha de provocar el hundimiento de las tierras, que ocasionaría el hundimiento paulatino de la obra o el resquebrajamiento de la misma. Si un cuerpo de peso P, de un cm. de base, puesto sobre arena, se hunde en ella, supone que esta base es pequeña para este peso. Pero si a este mismo cuerpo se le adosa en su base una tabla o chapa de hierro de 10 cm. de lado = 100 cm2., habremos repartido el peso total P que gravitaba en un cm, entre 100, P/100, por lo que ahora gravitará sobre cada cm. una centésima parte. Para conocer la resistencia de un terreno, ha de efectuarse un ensayo en el mismo. Este ensayo es como sigue: Se coloca sobre el suelo que se desee ensayar, una vez aplanado y apisonado ligeramente, una especie de mesa de unos 50 cm. de longitud, con cuatro patas de sección cuadrada de 10 cm. de lado. Se carga poco a poco la mesa hasta que se aprecie claramente el hundimiento. Si éste se ha producido con una carga de 20. 000 Kg. tendremos la resistencia del terreno con el siguiente cálculo. Sección = 10 X 10 = 100 cm2. 4 patas = 100 X 4 = 400 cm2. Carga 20.000 Resistencia = ------------- = ------------ = 50 Kg/cm2 Sección 400

1 - 22

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

50 50 Resistencia = ----------------------- = ------------ = 5 a 2,50 Kg/cm2 de seguridad Coef. seguridad 10 a 20 TABLA I. CARGAS MEDIAS PARA TERRENOS CON MARGEN DE SEGURIDAD DE 15 A 20. KG/CM2

CLASES DE TERRENO Roca dura

20 a 50

Roca blanda

7 a 25

Gravilla de cantos vivos

5a7

Arena de cantos vivos

4a5

Arena grano fino

2a3

Arena inundada

0a2 3a4

Marga compacta 2a3 Arcilla con arena 2a3 Arcilla azul compacta 0,5 a 1 Arcilla hĂşmeda 0,5 a 1 Tierra virgen 0,0 a Fango

1 - 23

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

2.2.1 Cálculo de cimientos. La presión que ejerce un muro sobre un cimiento se transmite con una inclinación de 60º. Es decir, que el cimiento no ha de tener necesariamente sus paramentos verticales, sino que, a partir de la anchura del muro irá aumentando progresivamente hasta alcanzar la superficie de reparto de presiones necesaria a cada caso concreto.

Fig. 2.1 En cimientos de poca anchura es conveniente construir los paramentos verticales por ser más fácil su construcción, y en los de gran anchura, en lugar de seguir una línea inclinada, es preferible ir escalonando con zapatas. La profundidad del cimiento ha de ser: c-e c- e h = ----------------- = ---------------- = c - e aproximadamente 2. tg 30º 2 . 0,577 en que h = profundidad del cimiento. c = anchura del cimiento. e = anchura del muro.

1 - 24

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

La profundidad del cimiento ha de ser igual o mayor que la diferencia entre su anchura y la del muro que sostiene. Esta profundidad no ha de ser nunca inferior a un metro. Para hallar la anchura de un cimiento se necesitan los siguientes datos: 1º - Carga del muro por metro lineal. 2º - Peso propio del muro; el cual habrá de ser calculado según esté constituido; siendo el peso por metro cúbico: Muro de ladrillo ordinario Mampostería con mortero Hormigón en masa Hormigón armado

= 1.800 Kg. = 2.300 Kg. = 2.300 Kg. = 2.500 Kg.

Carga total c = ------------------------------------------- = Resistencia del terreno en cm2 Ejemplo: En un terreno cuya resistencia es de 2,5 Kg/cm2. se proyecta construir un muro de 90 cm. de espesor, con una carga de 30.000 Kg. El muro ha de ser de mampostería, de 5 metros de altura. Carga = 30.000 Kg/ml. Peso propio = 0,90 X 1,00 X 5,00 X 2.300 = 10.350 Kg/ml. Carga total = 30.000 + 10.350 = 40.350 Kg/ml. 40.350 c = ------------- = 16.140 cm2; 2,5

16.140 --------------- = 161,40 cm. 100

que redondeando pueden establecerse en 1,65 metros de anchura.

1 - 25

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

La profundidad mínima es de un metro, ya que c - e no da esta dimensión. Si proyectamos gráficamente o por cálculo el ensanchamiento hasta alcanzar 1,65 metros, nos da también aproximadamente ésta, los 0,75 metros que hay entre c - e. 2.3 CONSTRUCCIONES. Estas pueden clasificarse de diferentes formas, según sean construcciones o reparaciones. Se dividen en tres clases: de replanteo, de cimentación y de muro. 2.3.1 Construcciones de replanteo. El replanteo, tiene por objeto, preparar el terreno con la necesaria resistencia para efectuar sobre él la cimentación, que es diferente según el terreno donde se ha de obrar. 2.3.1.1 Replanteo en rocas. Por la gran resistencia que presenta este material únicamente se necesita una previa limpieza de algas y arena que tenga entre sus huecos. La altura de cimentación en ella no debe exceder nunca de un metro para lo cuál se le vuelan las puntas y trozos que impidan hacer planos escalonados, cuyo escalonamiento se hace procurando dejar el menor espacio posible para el llenado de hormigón. Cuando en dirección paralela al muro presente la roca inclinación hacia afuera, se le harán escalones en sentido contrario con el fin de evitar el desplazamiento de la cimentación al ser ésta sobrecargada con el peso del muro. 2.3.1.2 Replanteo en arcillas y gredas. Hay fondos arcillosos donde por su resistencia se puede seguir la misma norma que con la roca. Existen otras arcillas que son tan poco compactas que fácilmente se confunden con la greda.

1 - 26

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En toda cimentación, hay que tener en cuenta el peso del volumen por metro cuadrado de superficie y altura del muro, más el coeficiente de seguridad. Cuando la superficie de este terreno presenta una resistencia menor que el peso que ha de soportar, se toma una extensión de terreno mayor que la cimentación que va a recibir. Se rellena de piedra este terreno hasta obtener la resistencia necesaria y, sobre este relleno, reforzado con hormigón, se hace la cimentación normal. 2.3.1.3 Replanteo sobre arena. La arena mojada tiene la misma resistencia que la piedra para construir sobre ella pero presenta el inconveniente de que el batir de las olas la desplaza, dejando los muros colgados o en falsa cimentación. Para construir sobre arena, hay que tener en cuenta el calado máximo que ha de llevar el muro; por debajo de este calado se profundizará con dragas o excavadoras, un metro o metro y medio y se hará un rellenado de piedra a lo largo de lo que ha de ser el frente del muro, cuyo relleno sirve para la sujeción de las arenas. Después, se hace la cimentación de hormigón, la cual nunca será inferior a metro y medio de altura, porque éste servirá de llave para evitar que por los pequeños huecos y socavones se desplace la arena y pueda rendirse el muro. 2.3.1.4 Replanteo en fango. Las construcciones en fango son las más costosas por dificultades de ejecución. Se requiere un previo estacado de madera o pilotes de hormigón. Para efectuar éste, se puede seguir dos sistemas: a) Profundidad del fango inferior a 12 metros. Previo sondeo, se comprueba si la materia firme se halla a mucha distancia de la superficie del fango. Cuando ésta es inferior a 10 ó 12 metros, se efectúa el estacado hasta llegar al firme, con una separación entre estacas que dependerá de la resistencia del fango.

1 - 27

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 2.2. Replanteo en fango inferior a 12 metros. A continuación, se cortarán las estacas a un metro de altura de la superficie del fango y se hace un relleno de piedra hasta la altura de 50 cm. colocando a continuación la cimentación de hormigón de un metro de altura, que coge en su interior las cabezas de las estacas. b) Profundidad superior a 12 metros. Cuando los sondeos no han encontrado firme, o éste se halla a mucha profundidad, se procede a efectuar el estacado tomando un metro, o más, de ancho por cada lado que ha de ocupar el muro. Las estacas de primera fila serán dobles y unidas entre sí para evitar huecos o ranuras con el fin de formar con ellas una pared e impedir la salida del fango.

1 - 28

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Después se hace el estacado interior y se efectúan las mismas operaciones que se han descrito anteriormente, incluida la cimentación, teniendo en cuenta que el hormigón ha de llegar a coger las estacas que forman la pared con el fin de evitar que pueda haber desplazamiento de fango por alguna parte.

Fig. 2.3. Replanteo en fango superior a 12 metros. 2.3.1.5 Replanteo sobre fango orgánico. Las construcciones sobre fango carecen de estabilidad, por lo cual hay que construirlas en grandes masas independientes entre sí, previo dragado donde alcance una profundidad prudencial, teniendo en cuenta que cuanto mayor sea esta profundidad más estabilidad tendrá la obra.

1 - 29

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Se construyen grandes bloques cuyo desplazamiento estará entre 2000 a 4000 toneladas, con tal altura que, por mucho que rinda el terreno, siempre quede su parte alta fuera del agua. Estos grandes bloques van divididos en su interior en compartimentos que pueden achicarse e inundarse a voluntad hasta su fijación exacta. Después se rellenan de hormigón y se continúa obrando sobre ellos según se va elevando el terreno. A continuación, se coloca otro, pero nunca unido al anterior, sino absolutamente independiente, con el fin de que al rendir éstos rindan por masas independientes evitando resquebrajamientos y roturas de muro. 2.3.2 Construcción de cimentaciones. Las cimentaciones se dividen en tres clases por su construcción, y en dos clases por los materiales que se emplean. Por su construcción pueden ser: de encajonada, de contención o de derrame. Por los materiales pueden ser : macizas y sueltas. 2.3.2.1 Cimentación de encajonada. Para efectuar este tipo de cimentación se colocan unos tableros que apoyan uno de sus extremos sobre la cimentación anterior y el otro extremo, en caso de no ser cerrada la cimentación, sobre un bloque que se coloca sobre una de sus caras en la alineación de la cimentación. Los tableros deberán lastrarse con pesos hasta que alcancen una flotabilidad neutra; de esta forma, serán manejados fácilmente por el buzo y los esfuerzos realizados por éste serán mínimos. Colocado el tablero sobre ambos puntos, se sujetan con puntales y, una vez obtenida la línea, se eleva hasta alcanzar el nivel. Estos tableros, generalmente, llevan en su parte alta un raíl para facilitar el enrase, mas si no lo llevase, se tendrá en cuenta la altura del raíl que se ha de emplear para que, una vez colocado éste, quede al nivel correspondiente.

1 - 30

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 2.4. Cimentación de encajonada. Cuando la nivelación es horizontal, en el lado opuesto se colocan los tableros en las mismas condiciones hasta alcanzar idéntico nivel. Una vez colocados, se corre un raíl perpendicular a los anteriores y se comprueba el nivel. Para calcular la cantidad que se va a necesitar de hormigón, se procede a cubicarlo en la forma siguiente: - Se marcan los raíles de metro en metro y se coloca el raíl perpendicular de enrase en el primer metro de los dos tableros; se toman sondas en cada extremo del raíl, junto a los tableros, y se anotan. - Se suman las medidas obtenidas y el resultado se divide por el número de sondas, con lo que se obtiene la sonda media. Con esta sonda media se halla el volumen, aumentándolo en un 10% por pérdidas y derrames. Esta cantidad será el hormigón necesario.

1 - 31

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Cuando la altura es mayor de un metro se hace el relleno con grandes cajas, dejando caer el cemento desde medio metro de altura del material echado anteriormente, evitando de esta forma una rampa grande que pudiera lavar el hormigón en su caída. Una vez llenada la cavidad hasta la altura de un metro, se empieza la nivelación que, generalmente, se hace con cajas de 300 a 400 dm3., teniendo en cuenta llevarlas por tajos y vaciar estrictamente en el sitio que sea necesario, lo que evita gran trabajo al buzo y beneficia el material, al no tener que mover el hormigón. A continuación, se aplasta con las manos procurando que quede siempre 4 ó 5 cm. más alto que el nivel, pasando después el raíl de enrase. Si durante la operación alguna caja diese un golpe a los tableros, acto seguido se comprobarán los niveles. Esto se efectuará también después de hecho el relleno grande, antes de enrasar. Se comprenderá que una nivelación alta, después de fraguado el hormigón, exige gran trabajo el llevarlo a su nivel, teniendo que hacerlo con puntero y mazo. Si por el contrario, ha quedado muy bajo y hay que suplementar 4 ó 5 cm., este suplemento no tendrá la suficiente consistencia para aguantar el peso que ha de soportar y un error de 1 ó 2 cm. en la nivelación equivale a la desfiguración del muro pues, aunque en el primer bloque no tiene importancia, resultaría importantísimo por su gran variación en la coronación. Al llegar a la terminación de una nivelación la encajonada se cierra, para lo cual, basta colocarle un tablero de cabeza sujetado con unos perrillos de hierro y puntales para el exterior; hecho ésto, se efectúa el relleno como se dijo anteriormente. 2.3.2.2 Cimentaciones de contención. En las cimentaciones de contención no se colocan tableros y la línea se presenta con sacos de hormigón superpuestos y trabados entre sí, rellenando cada tres o cuatro pilas de sacos para evitar que pueda reventar el muro debido al peso del material.

1 - 32

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Al llegar al enrase, se coloca el raíl sobre los sacos cerca de la parte exterior y a su nivel correspondiente, para que una capa de hormigón, del grueso del raíl, los aprisione enrasando como anteriormente.

Fig. 2.5. Cimentación de contención. 2.3.2.3 Cimentaciones de derrame. En este tipo de cimentación no se colocan los tableros de contención ni sacos de hormigón, dejando a éste su talud natural teniendo cuidado de colocar dos puntos fijos para la cabeza de los raíles y poder enrasar sobre ellos. Esta nivelación, antes muy empleada, no se utiliza en la actualidad debido a la pérdida de material y a la dificultad que representa el mantener los raíles en un punto fijo mientras se enrasa. 2.3.2.4 Cimentaciones macizas. Se llaman así a todo tipo de cimentaciones en que los materiales utilizados están unidos entre sí por medio de un aglomerante, tal como mortero de hormigón.

1 - 33

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

2.3.2.5 Cimentaciones sueltas. Se denominan cimentaciones sueltas a las que se hacen a base de piedra sin ninguna materia que las una. Las piedras para estas cimentaciones se clasifican en tres clases: La de primera clase es la de mayor tamaño y la de tercera la de menor, siendo la de segunda de un tamaño intermedio. Aunque el tamaño absoluto de cada clase de piedra es muy variable, como orientación pueden tomarse los siguientes: - Piedra de primera clase: Entre 250 y 50 dm3. - Piedra de segunda clase: Alrededor de 50 dm3. - Piedra de tercera clase: Entre 120 y 100 cm3. Cuando hay que hacer una cimentación para muros de contención de escolleras, a la altura de la base del muro se recorta la escollera con el nivel y la alineación aproximada para dejar espacio a los bloques. Este espacio se hará medio metro mayor en alineación y otro medio en cimentación. Se procederá a nivelar con piedra de segunda, dejando 10 cm. de clareo. Sobre esta piedra se colocarán los raíles de nivelación y se rellenará con piedra de tercera, teniendo en cuenta que el almohadillado con esta piedra se hará un centímetro más alto que su nivel verdadero cuando se ha de colocar sobre él bloques de un peso superior a 50 toneladas, para que al asentar la piedra con el peso de los bloques no queden éstos bajos. La distancia de separación entre los raíles depende de la superficie que tenga la nivelación que se ha de efectuar. Cuando se nivela una superficie de más de 6 metros de anchura, se efectuará en dos secciones, porque fácilmente se comprenderá que cuando el raíl tiene más de 6 metros de puente, éste en su centro, por el mismo peso del material se rendirá, con la consiguiente deformación de la línea de enrase. Los raíles han de tener un peso suficiente para que no tengan movimiento al pasar sobre ellos el raíl de enrase.

1 - 34

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Dependiendo del tipo de fondo, las cimentaciones sueltas se efectuarán de la forma siguiente: a) Cimentaciones en arena. Después de efectuar el dragado con las dimensiones necesarias para muro y zapata, se procede a vaciar la piedra de primera, procurando que en los frentes de la zapata vayan las piedras presentando la menor punta posible. Cuando falten 50 cm. se echa la piedra de segunda, que se acopla entre sí buscándole el mejor asiento; se colocan los raíles de nivelación en la misma forma que anteriormente para efectuar un almohadillado de 10 cm. con piedra de tercera y dándole un centímetro más de altura cuando los bloques son pesados. Este exceso de altura no puede darse en todos los casos, pues puede aumentarse o disminuirse en proporción al peso del muro que la cimentación ha de sostener. b) Cimentaciones en fango. Después del dragado, se coloca una sola capa de piedra de primera a la que con un bloque especial de gran resistencia y de 5 ó 6 toneladas de peso se le da pisón hasta que el fango los cubra totalmente y, a continuación, se coloca otra segunda capa a la que se vuelve a dar pisón. Generalmente, en arcillas o gredas que tengan alguna resistencia, esta segunda capa no llega a cubrirla el fango, más si el terreno fuese flojo habrá que echar una tercera capa de piedra de primera y no se echará piedra de segunda hasta que la de primera resista el pisón sin llegar el fango a su parte alta. Seguidamente se colocarán raíles y se nivela como en los casos anteriores. c) Cimentaciones en fango blando. Como ya se explicó anteriormente, las cimentaciones en fango blando necesitan un previo estacado y cimentación de hormigón. La cimentación suelta no tiene aplicación en este tipo de fondo ya que constantemente varía y deja en falso la estabilidad del muro. Los muros sobre fango blando orgánico carecen de cimentación, empleándose el sistema descrito en el punto a).

1 - 35

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

2.3.2.6 Cimentación tubular Se emplea en aquellos casos en que hay que atravesar terrenos muy flojos o acuosos, estando el firme a considerable profundidad. Su técnica estriba en abrir un pozo hasta encontrar el terreno flojo, sobre el que se coloca una corona de madera o metálica terminada en bisel, y sobre ella se construye un tubo de ladrillo, cuyo peso irá hundiendo a la corona. Los materiales que van penetrando en el tubo se extraen dragando en su interior, excavándose también bajo la corona para facilitar su hundimiento, si bien esta excavación ha de hacerse con mucho cuidado para impedir que se pierda la verticalidad del tubo. Una vez logrado el fondo deseado se llena el tubo con mampostería u hormigón, fundándose la obra sobre este pilar. 2.3.2.7 Construcción y utilización de pilotes. Los pilotes se utilizan para formar un estacado en fondos de poca resistencia, o en el que el firme se encuentre a mucha profundidad. Su preparación y construcción se efectúa en tierra o en una plataforma adecuada. Los pilotes son de forma rectangular o cilíndrica, terminados en punta por un extremo para facilitar su introducción en el fondo, y de una longitud de 4 ó 5 metros. Para su construcción se emplean formeros de madera o hierro. Llevan en su interior un armadura de hierro llamado "camisa", el cual se prefabrica con anterioridad, con hierro de 15 mm. para las varillas longitudinales y con cabilla de 8 mm. para los estribos; éstos abrazan a los longitudinales y se amarran con alambre fino. También se fabrican pilotes mixtos, formados con 3/4 partes de hormigón armado y 1/4 parte de hierro, siendo este último el que hace de punta. La mezcla más adecuada para la construcción de pilotes es de 4 partes de arena o grava y una de cemento; a esta mezcla se le llama "hormigón" y si lleva varillaje de hierro en su interior se le llama, "hormigón armado".

1 - 36

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Para su hincado se precisa de una plataforma con una cabría y un martillo neumático o hidráulico; es preciso que el pilote esté vertical y sujeto por medio de zunchos corredizos y un tablero guía, sin llegar a azocar el pilote. El martillo tiene por misión martillear en la parte superior o cabeza del pilote para que se vaya introduciendo en el fondo hasta llegar al firme; estos pilotes deben quedar sobresaliendo del fondo la longitud necesaria para su unión posterior con el enrase de hormigón, piedra o ambas cosas. 2.3.3 Construcciones de muros. Los muros, por el trabajo que desarrollan, se dividen en tres clases: De resistencia. De contención. De atraque. Los muros de resistencia son aquellos que tienen que soportar el batimento de las olas, por lo que necesitan una estructura y una resistencia especial de acuerdo con el trabajo que han de soportar. Estos muros se denominan rompeolas macizos. La principal misión de los muros de contención es contener el terreno y evitar el derrumbamiento de éste. Estos muros se hacen con un talud proporcionado al peso y altura que ha de sostener. Los muros de atraque son verticales y no presentan más zapata que la cimentación. Son los que forman los muelles de atraque. 2.3.3.1 Construcción de muros rompeolas. Los rompeolas son muros de resistencia que, generalmente, tienen de 10 a 12 metros de altura hasta la superficie del agua. Se hacen con grandes bloques desde 30 a 200 toneladas, en capas, trabados entre sí de forma que ninguna junta coincida.

1 - 37

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En zonas donde la profundidad sea mayor de 12 metros, se hace primero un vaciado de piedra hasta alcanzar la sonda de 12 metros sobre dicha piedra. Se efectúa la cimentación y sobre esta cimentación se coloca la primera capa de bloques; a continuación, la segunda, dejando una zapata que, generalmente, es del 40% de la altura de los bloques y así sucesivamente, hasta llegar a la superficie. Para colocar estas capas de bloques se efectúa previamente un plano con la colocación de la capa alta, a continuación la segunda capa teniendo en cuenta la zapata y junta de la capa inferior para los efectos de la traba, a continuación la tercera capa y así, sucesivamente. Una vez efectuado el plano con las diferentes capas de bloques, se numera cada bloque, señalando el lugar que corresponde a su colocación y forma en que han de ir colocados, sea de tizón o a soga. Se construirán los bloques especiales que se necesiten para los lugares donde no puedan ir los bloques ordinarios, teniendo en cuenta los huecos interiores en que por su estructura o pequeña dimensión no caben los bloques ordinarios, los cuales se rellenan de hormigón antes de proceder a colocar las capas superiores. Se llama colocar un bloque de tizón, cuando la mayor dimensión de éste se coloca en sentido perpendicular a la línea del muro, y a soga, cuando su mayor dimensión se coloca paralelamente a la línea del muro. Para colocar el primer bloque se procederá de la forma siguiente: - Sobre la cimentación, se clavan unos clavos siguiendo la línea que ha de seguir el muro, en más de dos puntos. Se pasa un alambre bien tenso por estos clavos para materializar la línea de muro. - Seguidamente, se colocan otros dos clavos que crucen en sentido perpendicular la línea de muro por el lugar que ha de ocupar la junta entre el primero y segundo bloque, tendiendo también un alambre tirante entre estos clavos. - Como es muy difícil colocar un bloque manteniendo ambas alineaciones al mismo tiempo y en el lugar exacto que ha de ocupar, se utiliza un bloque auxiliar, llamado de enfilación, que se coloca teniendo en cuenta,

1 - 38

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

únicamente, que coincida la línea de la junta con el alambre perpendicular a la alineación del muro, sin que importe que esté dentro o fuera de la línea. - A continuación, se baja el primer bloque que, como el anterior, ya está en escuadra; lo pegamos a éste unos 5 cm. levantado del fondo y el bloque auxiliar nos lo mantendrá en escuadra y solamente habrá que preocuparse de colocarlo en línea. Cuando se colocan los bloques, sea con grúa flotante o con titán, sobre firme, el buzo debe tener en cuenta el tiempo que tarda en cumplimentarse la orden que él dé. No debe esperar a dar una orden cuando el bloque esté en su sitio sino que debe anticiparse calculando la distancia con el tiempo que tarde en cumplimentarse sus órdenes. Asimismo, no debe trabajar con un bloque hasta que esté perfectamente situado y siempre que se mande arriar no se efectuará ningún otro movimiento, es decir, que desde el momento de arriar el bloque, éste estará en el lugar exacto que ha de ocupar. En las alineaciones no se llevará nunca referencias en la cimentación; bastará colocar el bloque unido al anterior y a la altura de éste, comprobándose cada cuatro o cinco metros si los blo ques mantienen su línea; cuando se desvían de ésta basta abrirlo de punta de la parte posterior si la línea va hacia adentro, y de frente si va hacia afuera; cuando se vuelve a encontrar la línea se ejecuta la operación inversa para que los bloques recuperen su escuadra y se pueda seguir normalmente la alineación. Estas desviaciones no deben exceder nunca de 4 cm. Cuando un bloque, por defecto de construcción, no hiciera su debido asiento, se le calzará siempre que este defecto no implique exceso de altura. Para ello se empleará ángulo de plancha de hierro o tiras de planchas; no debe calzarse con piedras pues el peso excesivo pudiera desmoronar éstas con la consiguiente pérdida de calza del bloque. En algunas ocasiones, cuando la cimentación no es de hormigón, da resultado, algunas veces, elevar el bloque a la altura de un metro y dejarlo caer rápidamente sobre el terreno, con lo que el bloque buscará su asiento, más si ésto no diese resultado, es necesario sacar el bloque a la superficie para su rectificación.

1 - 39

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

2.3.3.1.1 Construcción de muros de ángulos. Los ángulos pueden ser de desviación o de cierre de muro. Los ángulos de desviación son aquellos que por conveniencia de la obra se apartan de la prolongación de la línea de muro para seguir otra nueva línea. Para ésto, en el plano, se trazan de las formas convenientes los bloques especiales que se necesiten, cuidando de numerarlos y de que tengan sus trabas con las capas superiores, teniendo en cuenta que no deben llevar cuñas a su exterior los bloques que formen ángulo. Los ángulos rectos por cierre de cabeza de muro pueden ser de tres clases: de aristas, redondos y de ochava. La colocación de estos bloques es igual, difiriendo únicamente en que los de ochava y redondos necesitan bloques especiales, mientras que los de aristas son ordinarios. En todo ángulo, los bloques han de ir forzosamente de tizón y soga alternativamente, por lo que con anterioridad se habrán colocado los bloques especiales antes de llegar al ángulo para que no haya inconveniente en formar el tizón y soga en éstos. 2.3.3.2 Construcción de muros de contención. Estos muros llevan por su parte exterior una inclinación proporcional al peso del terreno que han de soportar. Se dividen en dos clases: de plano recto y de plano inclinado. En los de plano recto, la cimentación es un plano horizontal y el bloque ya baja construido con el talud necesario en su frente; generalmente, la primera hilada de bloques son mayores que los de la última hilada. Estos bloques se colocan todos de tizón y trabados entre sí, y para hallar su línea en el fondo respecto al talud se hace la siguiente proporción: Si a un metro de altura corresponden tantos de talud, a tantos metros de altura corresponden X.

1 - 40

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Con una plomada se marca la vertical de la línea alta del muro sobre la cimentación y, a partir de este punto y hacia el exterior, se miden tantos metros como ha dado la anterior proporción, y en este punto estará la línea del muro en el fondo. En los de plano inclinado la cimentación lleva ya la inclinación correspondiente al talud del muro y los bloques serán todos iguales y rectangulares. Se colocan con la misma inclinación que la cimentación y así, en hileras sucesivas, se colocan en sus trabas correspondientes teniendo en cuenta que si el muro es de mucha altura hay que abrigar con hormigón las hiladas bajas. 2.4 Reparación de socavones. Se llaman socavones a los huecos que, por defecto del material o por efectos del oleaje, se han formado en los frentes de los muelles. Los socavones pueden ser poco profundos, semiprofundos y profundos. 2.4.1 Taponamiento de socavones poco y semiprofundos. Este tipo de socavones, por su poca profundidad hacia dentro, son difíciles de tapar; para ello, se preparan unos tableros y se tapan aproximadamente las 3/4 partes de su abertura en sentido vertical, apuntalándolos para su sujeción. Una vez fijos, se rellena de hormigón hasta alcanzar el nivel de los tableros. Seguidamente, se coloca el resto de los tableros, o sea, la otra cuarta parte, dándole al último tablero una inclinación hacia afuera y se apuntalan igualmente. Se termina de rellenar con hormigón y debido a la inclinación que se le ha dado al último tablero, queda un pequeño escalón que, una vez quitado el tablero se eliminará con machota y cincel, lo cual no será muy difícil debido a que aún estará fresco el hormigón. 2.4.2 Taponamiento de socavones profundos. Estos socavones, por su profundidad en sentido perpendicular al muelle (de 3, 4 metros o más), dejan a éste colgado y si no se macizan llegaría el momento en que se derrumbaría; para macizarlos lo primero que hay que efectuar es una buena limpieza de todo su interior. Para cerrar la boca del socavón se pueden emplear dos sistemas:

1 - 41

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

- Con sacos de hormigón se hace un muro de contención a todo lo largo y alto de la boca; se abre un orificio por la parte superior del socavón y con un tubo de hierro y un embudo se va introduciendo hormigón en su interior hasta su llenado total. También pueden emplearse tableros para el tapado de la boca, siguiendo idéntico sistema para su llenado. - Pueden emplearse también el mismo sistema que para los socavones poco profundos, con la diferencia que se utilizan sacos de hormigón en lugar de tableros para cerrar las 3/4 partes de la altura del socavón. La última cuarta parte hay que cerrarla con tableros. 2.5 OBRAS DE AGOTAMIENTO. Se denomina así a la operación consistente en aislar una zona de la costa por medio de bloques, tablestacas, ataguías, etc, y desecar la parte interior mediante relleno de escombros o achicando el agua con el empleo de bombas. Estas operaciones se efectúan con distintas técnicas de acuerdo con que el agua sea superficial o subterránea, o bien de menor o mayor cantidad de líquido, influyendo también la velocidad de la corriente. El sistema más comúnmente empleado consiste en el de ataguías y tablestacado en sus varias modalidades. 2.6. OBRAS EN RÍOS. Las construcciones en los ríos son más dificultosas debido a las grandes corrientes existentes; para llevarlas a cabo se deberán tomar algunas precauciones: - Saber la clase de construcción que se va a realizar. - Ver si la fuerza de la corriente puede entorpecer el trabajo. - Aumentar en la mezcla a emplear un 20% más de cemento. A veces, para poder llevar a cabo esta construcción, hay que desviar total o parcialmente el cauce del río; para ello, se pueden emplear muros de contención provisionales, hechos con bloques o piedra suelta, o sacos de arena y, una vez conseguido ésto, se procede a levantar la construcción

1 - 42

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

deseada; al término de la misma se procede al levantamiento del muro de contención. Las obras más frecuentes en los ríos son los azudes o presas, obra que estriba en un muro construido a través del río con objeto de elevar el nivel de las aguas y embalsarlas, para luego recogerlas por medio de toma de un canal, o bien por tubería, que las conducirán para ser destinadas a distintos usos; riego, fuerza motriz, abastecimiento a ciudades, etc. Las presas han de ser determinadas por cálculo para cada caso concreto, ya que rara vez dos de ellas se encontrarán en las mismas condiciones. Una presa consta esencialmente de: presa propiamente dicha, o cuerpo de presa, aliviadero y compuertas, coronación y pasarela y estribos.

Fig. 2.6. Partes principales de una presa. Otra obra importante en los ríos es la defensa de sus márgenes, las cuales se realizan por medio de gaviones, de los que existen distintas clases y técnicas para su colocación, según cada caso particular y finalidad de los mismos, como son espigones, escolleras, etc.

1 - 43

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El empuje del agua es mucho mayor que el que producen las tierras, y es igual a 500 veces el cuadrado de la altura que alcancen. Este empuje es perpendicular al paramento interior, y su punto de aplicación está localizado a un tercio de la altura del agua a partir de su base. Esta aseveración está fundada en que el agua en su parte más alta, la que está en contacto con el aire, ejerce una presión lateral nula, sin embargo, va aumentando ésta hasta llegar al fondo, donde ejerce la máxima presión. De lo que se deduce que la forma geométrica de como se desarrolla va formando un triángulo rectángulo, cuyos catetos son, uno el muro o presa que lo soporta, y el otro la base o tierra donde se apoya; la hipotenusa es el aumento progresivo de la presión. Siendo para un prisma triangular de un metro lineal de longitud, una altura H, una base B igual a H, tendremos un volumen de B por H partido por 2, por 1000 Kg. que pesa el M3. de agua = H2 por 500, presión que denominamos P, o empuje E.

Fig. 2.7. 2.6.1 Muros de contención. Los muros de contención, tienen por misión desviar o disminuir total o parcialmente la fuerza de la corriente y así poder efectuar el trabajo deseado. Los pequeños muros de contención, para un tanteo previo, pueden resolverse gráficamente de la siguiente forma: 1 - 44

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Se construye un rectángulo A, B, C, D (figura 2.7), cuya altura será la que sea necesaria a los fines del muro, y la base igual a 2/3 de la altura. De D hacia la derecha se aumenta 1/5 de la altura, localizando el punto E. Fijada la anchura de la coronación, según la altura del muro, se une el punto E con F después de haber llevado de A a G una longitud de 1/5 de la altura. El muro queda definido por G, F, E, H, pero es conveniente, sobre todo si la altura es superior a 1,50 metros, dar talud al otro paramento, quedando el muro definido por G, F, E, C. Para el cálculo de muros de contención, presas, depósitos, etc., interviene en grado sumo el material con que van a ser construidos, así como el peso del mismo, por lo que, se dá en la Tabla II una relación de los materiales más comúnmente empleados, así como su peso. TABLA II PESO PROPIO Y COEFICIENTE DE TRABAJO DE ALGUNAS UNIDADES DE OBRA Denominación

Peso por m3 . en Kg.

Coeficiente de trabajo

1.800

Mampostería con mortero de cal

2.300

7 “

Mampostería con mortero y cemento

2.300

8 a 10 “

Hormigón en masa de 250 Kg.

2.300

20 a 25”

Hormigón en masa de 300 Kg.

2.300

25 a 30 “

Hormigón en masa de 350 Kg.

2.300

30 a 40 “

Hormigón en masa de 400 Kg.

2.300

40 a 60 “

1 - 45

Kg/cm2

Ladrillo de fábrica

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

2.7. PRESAS. En general, las presas pueden ser construidas con técnicas y materiales diversos, dependiendo del lugar, caudal del río, topografía del terreno y otros factores. Pueden ser de gaviones revestidos con mortero de cemento para lograr la impermeabilidad. Presas de tierra con ambos taludes muy tendidos, y con el paramento que hace contacto con las aguas revestido de piedra. También de tierra, pero provista de un núcleo central de hormigón o mampostería, cuyo perfil es un trapecio cuya base inferior es dos o tres veces mayor que la superior o coronación. Totalmente de escollera, o también mitad de escollera y la otra mitad de tierra arcillosa apisonada, y cubierta luego con empedrado de grava, siendo éste el paramento que tiene contacto con el agua. Todas estas presas pueden ser construidas de gran altura, pero ocuparán mucha superficie debido al tendido de los taludes. También se construyen de mampostería en aquellos terrenos en que el apoyo puede hacerse sobre roca, así como los estribos. Podrían dividirse en pequeñas y grandes presas, ya que sus características quedan bien definidas. Las pequeñas están constituidas por una sección trapecial o triangular, cuyo peso supere a la presión del agua, y son las llamadas de gravedad, si bien muchas de las grandes presas también son de gravedad. 2.7.1. Pequeñas presas Llamamos pequeñas presas a las que su altura no pasa de los 5,00 metros, y su longitud no es mucho mayor que esta altura. Su cálculo es como sigue:

1 - 46

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El empuje E queda determinado, como ya se dijo, por la altura del agua. Calculando el muro de 5 metros, tendremos: 5X5 E = ----------- X 1.000 = 12.500 Kg. 2 Este empuje horizontal será aplicado a 1/3 de la altura del muro, y se encontrará con el peso P del muro en el centro de gravedad G del mismo. Por cálculo aproximado por el sistema anterior, establecemos para una altura de 5 metros, una base de 4 metros (figura 2.8). Según esta base, el peso P de la presa por metro lineal será: 4X5 P =--------------- X 2.300 = 23.000 Kg. 2 La resultante de estas dos fuerzas, partiendo del centro de gravedad G, ha de pasar dentro del tercio medio de la base, cortando a ésta en el punto C. De no pasar esta resultante dentro del tercio medio, sería necesario dar más anchura a la base. Para conocer la estabilidad S de la presa, se calcula por medio de la siguiente fórmula: P 6d S = --------- (1 + ------) a . 100 a en que P = Peso por metro lineal de muro o presa a = Base transversal en cms d = Distancia del punto de aplicación C, a la prolongación hasta la base del centro de gravedad G, la cual viene dada por la fórmula: a d = (---) - (distancia B a C) 2

1 - 47

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

400 d = (-----) - 190 = 10 cm. 2 23.000 6 x 10 S = -------- (1 + --------) = 0,66 Kg/cm2. 40.000 400

Fig. 28.

1 - 48

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 2.9.

1 - 49

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Lo que es admisible para el material de la presa, ya que la mampostería admite de 8 a 10 Kg/cm2 y el hormigón bastante más. Al triángulo hallado para la sección de la presa habrá de agregársele ahora el espesor de la coronación, nulo para el cálculo, pero indispensable en la práctica. Este espesor e de la coronación puede ser de 0,50 metros, por lo que el espesor total de la presa aumentará al unir A' con B' (figura 2.9), aumentando más aún la estabilidad. Puede unirse igualmente bajando una perpendicular desde A' hasta encontrar en D la línea primitiva de la sección, no aumentando así el perfil calculado, e igualmente adoptar la media de ambas, como se hace en este ejemplo. 2.7.2. Grandes presas Las presas de grandes dimensiones, tanto de altura como de longitud, requieren naturalmente cálculos más precisos, así como tener en cuenta al proyectarlas otros factores. Según su disposición pueden ser de gravedad, que contrarrestan la presión o empuje E con su propio peso P (a estas pertenecen todas las pequeñas presas). Las presas en arco o de planta curva, (Fig. 2.8) cuya convexidad queda aguas arriba, hacia el empuje E, actuando como bóvedas, transmitiendo las presiones hacia los estribos, y teniendo como ventaja el ser de menos volumen que las anteriores, con el consiguiente ahorro de material. Las presas de contrafuertes, que están formadas por pilas o machones de forma triangular, en número suficiente según la altura que alcancen y la longitud de la presa, figura 2.8.. Sobre ellos se apoya una pantalla, vertical o inclinada, de hormigón armado, o bien se unen por medio de bóvedas rebajadas de este mismo material, las cuales transmiten las presiones sobre estos pilares y hacia los estribos. Estas presas sólo son admisibles en lugares a salvo de terremotos y en cauces sin grandes arrastres.

1 - 50

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Las presas desaguan por aliviaderos de compuertas, y en el fondo están provistas de tubos con compuertas para la limpieza de sedimentos, pues los arrastres irían cubriendo toda la zona hasta el punto de que, en un tiempo relativamente corto, estaría lleno de ellos toda la zona destinada al embalse.

Fig. 2.10. En el interior del cuerpo de presa, y en su sentido longitudinal, se dejan una o varias galerías útiles para comprobación de filtraciones, así como de acceso a mandos de compuertas de tubos de limpieza. En la figura 2.9 pueden verse los detalles antes anotados. Para tanteos de anteproyectos puede emplearse la conocida fórmula de Boix, que nos dará aproximadamente el volumen de obra a construir, y cuyo desarrollo es como sigue (figura 2.10): 1 - 51

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Se dibuja un triángulo en el que, desde la parte superior de los cimientos (arranque de la presa), hasta la coronación de la misma A, se pone a escala la altura H. Supongámosla de 30 metros. Desde B, punto medio de la altura, hasta A, la sección será vertical. Perpendicular a la línea A-B, en el punto B, se traza una línea B-C, igual a 2/3 de la altura, en este caso 10 metros; uniendo ahora A con C, y prolongando la línea hasta la base D, tendremos completo el triángulo propuesto. Desde B hasta la base bajemos ahora un talud de 1/3, hallándose el punto E. La prolongación A-C, o sea de C a D', ha de hacerse con un talud de 3/4, siendo D' el otro extremo de la base buscada. La coronación e = 0,08 H, será: 0,08 X 30 = 2,40... = 3,00 metros. También para anteproyectos de grandes presas se calculan con los datos de la Tabla III (en metros). TABLA III .ANTEPROYECTOS DE GRANDES PRESAS Aguas arriba Aguas abajo H h e k f s f s

3,5

2,0

3,5

7,5

14,5

4,0

2,5

6,5

10,0

19,0

4,5

3,0

10,0

13,5

24,0

5,0

3,5

17,5

29,5

5,0

3,5

17,5

40,0

5,0

3,5

17,5

48,0

5,0

3,5

17,5

56,5

1 - 52

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Siendo H = Altura. e = Espesor de la coronación. f = Flecha de la curva. b = Ancho de la base. h = Altura de la base. k = Altura de la coronación sobre el nivel del agua. s = Taludes de la base. R = Radios de curvaturas. a2 + f2 R = ----------2f Con los datos de la Tabla II proyectamos la misma presa que se ha calculado gráficamente con la fórmula de Boix (figura. 2.11), tenemos que queda más estilizada, pero también la resultante de las líneas de presiones pasa por el tercio medio de la base. Suponiéndola de planta curva, y de 20 metros de longitud, como el radio ha de ser de 4 a 5 veces la cuerda, que es su propia longitud, tendríamos: 20 x 4 = 80 metros, o bien 20 x 5 = 100 metros Dibujándola ahora según cálculo, figura 42 D, tendremos: 272 E = ------ x 1.000 = 364.500 Kg. 2 27 x 24 P = --------- x 2.200 = 712.800 Kg. 2

1 - 53

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 2.11. La línea de presiones pasa por el tercio medio de la base. Y la estabilidad será: 2400 d = (-------) - 1.150 = 50 cm. 2 712.000 6 x 50 s = ( -----------) x ( 1 + ---------- ) = 3,31 Kg/cm2. 240.000 2.400 Lo que supone que podría construirse de sección menor, tras nuevo cálculo y con un cierto ahorro, si bien en esta clase de obras no es aconsejable escatimar el material, ya que su misión es contener la acción de la fuerza viva del agua. El peso del cimiento ha de sumarse también al peso P que hemos aplicado para el cálculo, esto aumentará la estabilidad, pero también se ha de 1 - 54

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

tener en cuenta que toda la obra que ha de quedar bajo el agua está sometida al principio de Arquímedes, y por lo tanto, su volumen, multiplicado por mil, ha de ser restado. Teniendo presentes estos datos se podrá fijar el peso P definitivo de la obra. Comparando las tres figuras se aprecia que son bastante similares, pero teniendo menos volumen la presa de la figura 2.11 C, la cual se hace más aconsejable por el ahorro de material, para el que se ha escogido el hormigón ciclópeo, que es más resistente que la mampostería, la que se reserva más bien para pequeñas presas.

Fig. 2.12.

1 - 55

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

La cubicación de presas se efectúa por el sistema de perfiles, ya que hay tramos de mayor y menor altura, aunque para el cálculo del empuje se toma siempre el perfil más alto. En la figura 2.12 puede verse una presa en alzado frontal y en perfiles o secciones, a la que corresponde la cubicación de la hoja de la página siguiente. Los cimientos, por no poderse fijar sin previo sondeo del terreno, no se incluyen en esta cubicación. 2.7.2.1. Construcción de presas. Según las circunstancias, como son el caudal que tenga el río, proporciones de la presa, configuración del terreno, etc., las técnicas a emplear pueden ser diversas. Para realizar la cimentación, que en cualquier caso deberá hacerse en estiaje, habrá lugares en que sea factible desviar el curso de las aguas para dejar seco el cauce, sobre todo en arroyos. En otros casos pueden construirse ataguías con gaviones o paredes de madera o metálicas, según caudal, para agotar luego y dejar seca una buena parte, construyéndose la cimentación y parte del cuerpo de presa en este lugar hasta una altura conveniente para poder dejar una abertura suficiente para el paso del agua, así como los tubos de limpieza de sedimentaciones, no sin antes haber colocado las compuertas que cierren el paso en el momento oportuno, y que en alguna ocasión podrá hacer de aliviadero. Conseguido esto, por medio de gaviones puede ser canalizada el agua hacia estas compuertas para proseguir la cimentación en el lado opuesto, y entonces elevar el cuerpo de presa hasta la altura que ha de ser la definitiva. Hay que tener presente que el paso del agua no se puede detener durante el curso de la obra, por lo que, el volumen de agua es la que marcará la pauta a seguir. El aliviadero, compuesto por un grupo de varias compuertas metálicas, accionadas eléctricamente, permite, desde abrir una sola para dar salida a un pequeño exceso de agua, hasta abrirlas todas en las grandes avenidas, regulándose así la salida según convenga.

1 - 56

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Sobre el aliviadero se construye la coronación, que suele ser un tablero de hormigón armado apoyado sobre pilas del mismo material, que la hacen apta incluso para la circulación de automóviles, siendo en algunos casos verdaderos tramos de carretera. Los materiales normalmente empleados para la construcción de presas depende del volumen de obra. Por ejemplo, un azud o pequeña presa puede muy bien ser de mampostería, así como también podrá ser construida con gaviones que luego se revisten con mortero de cemento para conseguir la impermeabilidad. En grandes presas el material más idóneo es el hormigón en masa o ciclópeo, si bien suele usarse en muchos casos el hormigón armado. También se emplea el hormigón pretensado vertical, que corrige favorablemente la curva de presiones. Consiste en una serie de cables anclados al fondo y en la coronación de la presa, donde por medio de un dispositivo son tensados estos cables hasta hacerlos adquirir la tirantez necesaria. 2.8. PUENTES. Estas obras, que no pueden considerarse hidráulicas propiamente dichas, si tienen, no obstante, cierta vinculación con ellas por ser obras a construir sobre ríos. Generalmente se cimentan sobre pilotes. Los estribos y pilas se calculan para soportar empujes de tierras, aguas, y para soportar el peso de la obra. Las pilas adoptan formas prismáticas en las bases para que el agua se deslice con mayor facilidad y el empuje sea mínimo. El tablero se calcula para soportar cargas y vibraciones según el tráfico, ya que, lógicamente, pueden ser de más o menos luz, altura, carga, etc. La altura del tablero se establece teniendo en cuenta las máximas avenidas, y la anchura dependerá de la clasificación del camino.

1 - 57

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Las sobrecargas se establecen como sigue: Grupos de 6 ó 7 personas 420 Kg/m2 Tropas en formación de a cuatro 400 Kg/m2 Caballería en formación 200 Kg/m2 Vehículos ligeros 300 Kg/m2 Vehículos pesados (con carga) hasta 10 ó 15 Tm En todo puente se distinguen dos partes fundamentales: la infraestructura, que consta de cimientos, pilas y estribos. Y la superestructura, que está integrada por las vigas o arcos de soporte, y el tablero, que en sí constituye la calzada. Los puentes se construyen con infinidad de materiales, ya que existen, desde el puente de madera, hasta el metálico, pasando por el de hormigón armado. Otros están constituidos por infraestructura de mampostería y superestructura de hormigón armado o metálica. Existen diversos tipos de puentes, siendo los más importantes: fijos, colgantes móviles, giratorios y basculantes. Cada uno con su característica específica y objeto determinado. 2.9. DAÑOS. Cuando los ríos son de fuerte pendiente, las crecidas son rápidas por las tormentas, y las aguas adquieren, por lo tanto, grandes velocidades, como ocurre por regla general en una mayoría de los ríos y torrentes de España, se originan los tres grandes daños característicos: erosión, transporte de tierra y piedras y sedimentación de los mismos. Las correcciones de un cauce han de estudiarse detenidamente, pues en muchas ocasiones no se trata sólo de rellenar huecos que la rapidez de la corriente ha producido, o desviar el cauce en un lugar determinado. Ocurre con frecuencia que la sedimentación va formando a veces una especie de presa que va elevando el nivel del agua, produciéndose inundaciones en otros lugares más altos, o bien, al ser destruida por la misma corriente, se producen inundaciones en parajes más bajos.

1 - 58

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Por ello, estos daños, una vez estudiado el origen de los mismos, han de tratar de evitarse con diversos sistemas de defensa, de los cuales destacaremos los más importantes. 2.10 DRAGADOS. En ocasiones será necesario efectuar un dragado periódico si así lo aconsejan las circunstancias. Puede emplearse una pequeña excavadora de cuchara o de cangilones, según el fondo esté más o menos constituido por piedras, troncos de árboles, etc., o bien formado por barro, arenas o pequeñas ramas. No obstante esto, existirán lugares en los que se hará preciso efectuar correcciones en el cauce o consolidar las márgenes. Para ello se emplearán gaviones o bien arboleda. 2.11 CONSTRUCCIONES EN LAGOS Y PANTANOS. Debido a la poca intensidad de las corrientes que pueden existir en estos lugares, las construcciones hidráulicas son mucho más fáciles de efectuar ya que el cemento empleado en la mezcla no es arrastrado por las corrientes, y los formeros empleados se pueden manejar con mayor facilidad, siempre que vayan lastrados con el peso suficiente para adquirir una flotabilidad neutra o un poco negativa. 2.12. OBRAS EN PLAYAS. Ya sean edificaciones u otra clase de obras, su característica principal estriba casi exclusivamente en la cimentación, o bien en los muros de sostenimiento de las arenas. Para las cimentaciones de estas obras la base ha de ser muy amplia, también son aptas las cimentaciones de emparrillado y losas de hormigón.

1 - 59

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 3 PUERTOS 3.1 GENERALIDADES SOBRE PUERTOS. Un puerto es el lugar de la costa defendido de los vientos, corrientes y demás perturbaciones de cualquier índole e intensidad, dispuesto y organizado de modo que: a) Sea capaz de acoger y satisfacer las crecientes necesidades del tráfico comercial, y disponga de capacidad suficiente para el movimiento propio de las mercancías procedentes de la mar o de tierra, en la zona donde está ubicado. b) Permita la entrada y estancia de cualquier tipo de buque durante el tiempo que precise, y en cualquier condición meteorológica o de emergencia.

Fig. 3.1. Excelente puerto natural de Cartagena, con arsenal militar y muelles comerciales. A poniente se encuentra la Estación Naval de La Algameca 1 - 60

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

c) Disponga de medios idóneos para las operaciones de carga y descarga, así como de almacenes o depósitos para las diversas clases de mercancías. d) Cuente con talleres capaces de solventar cualquier avería y garantizar la continuidad del transporte con la máxima seguridad. e) Disponga de medios para cumplir las formalidades exigidas por las autoridades del país donde está situado. f) Con una entrada adecuada, no bloqueada por bancos de arena fijos o rocas.

Fig. 3.2. Puerto natural y fluvial de Pasajes en la desembocadura del río Oyarzun. 1 - 61

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Necesita indudablemente que se efectúen en él obras hidráulicas, con objeto de hacerlo más seguro y conveniente a la navegación. En los puertos los buques pueden permanecer seguros y efectuar operaciones de carga y descarga, o reparación y avituallamiento. Pueden ser: naturales, seminaturales o artificiales. Si están situados en el curso de un río, se le denominan fluviales. Del mismo modo la desembocadura de un río ancho y profundo se convierte más fácilmente en una entrada de puerto bien protegido, mejor que una simple entrada en la línea de la costa.

Fig. 3.3 Puerto artificial de Alicante. 1 - 62

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Atendiendo a su función los puertos se pueden clasificar en: comerciales, industriales, pesqueros, deportivos, de pasajeros, de refugio, militares, etc.. La función principal de un puerto comercial es la de hacer de centro de reunión de las mercancías a expedir, hacia tierra o a la mar, así como también de servir de lugar de transbordo, pues a partir de la implantación y difusión del transporte en contenedores, esta operación resulta de excepcional importancia. Otra función fundamental es la de tránsito, merced a la cual el puerto extiende su influencia a toda la región contigua. Desde el punto de vista técnico, todo el tráfico de mercancías que afecta a la región de influencia se considera como en régimen de tránsito, aunque de hecho ese mismo término se aplica más comúnmente para designar el tráfico hacia o desde un país vecino, lo que implica no sólo la gestión de recibir o reexpedir la carga, sino también todas las complejas operaciones comerciales, financieras, aseguradoras, de mercadeo, o incluso la manufactura o transformación de las materias primas, que ello lleva consigo. El puerto industrial es el centro de importación de las materias primas destinadas a ser elaboradas en las industrias pesadas concentradas en la región costera, creadas y desarrolladas muchas veces en virtud de una legislación muy particular. Posiblemente el puerto industrial más característico y conocido es el puerto petrolero. Por cuestiones técnicas y de seguridad, y por la necesidad de disponer de mucha profundidad, de muelles adecuados a los grandes petroleros modernos y de amplios espacios para la instalación de una refinería, los puertos de este tipo suelen estar aislados o, cuando menos, algo apartados de cualquier núcleo urbano. El incesante incremento de la marina deportiva y de recreo ha llevado a la construcción de puertos especialmente concebidos para el atraque y la estancia de yates, y que al mismo tiempo proporcionan a sus tripulantes los servicios y entretenimientos que el actual sistema de vida hace precisos para disfrutar de unas amenas vacaciones.

1 - 63

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Este tipo de puertos reciben en los Estados Unidos el nombre particular de marina, término aplicado por primera vez en 1918, por una asociación americana de constructores de motores y embarcaciones deportivas de Nueva York, y que a partir de la segunda guerra mundial se ha difundido rápidamente por todo el mundo.

Fig. 3.4. Puerto deportivo de Sitges. 1. Toma de carburante. 2. Dirección y servicios generales. 3. Talleres. 4 y 5. Cabinas y almacenes. 6 y 7. Atraques fijos. 8. Pantalanes fijos. 9. Pantalán flotante. 10. Club náutico y restaurante. 11. Poblado y servicios náuticos. 12. Aparcamiento de embarcaciones. 13. Aparcamiento de automóviles. 1 - 64

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Normalmente los puertos deportivos suelen ser un anexo de las urbanizaciones destinadas principalmente a residencia de verano, y por lo general se hallan ubicados en zonas de gran atractivo turístico, lo que contribuye aún más a aumentar el número de visitantes.

Fig. 3.5. Puerto pesquero de Lisboa. 1. Sala de subasta de pescado. 2. Instalaciones de mayoristas. 3. Servicios sociales. 4, 5, 6. Autoridades marítimas, aduanas y administración. 7. Pesca artesanal. 8. Instalaciones de armadores. 9. Almacenes generales. 10. Frigorífico. 11. Talleres y aprovisionamiento. 12. Instituto de Biología. 13. Combustibles. 14. Armamento de pesca artesanal. 15. Autoridad del puerto de Lisboa. 16. Escuela de pesca profesional. 17. Ferrocarril. 1 - 65

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Entre sus instalaciones, el puerto deportivo cuenta con servicios de suministro de agua dulce, combustible y electricidad, establecimiento de efectos navales, reparación, lavandería, comestibles y un club náutico. Los puertos deportivos abundan en las costas italianas, francesas y españolas, aunque de hecho los más importantes y de mayor capacidad se hallan en Florida y California. Al conjunto de instalaciones fijas o móviles para el mantenimiento de buques militares se le denominan Arsenales y si son pequeñas, Estaciones Navales. En algunos casos los Arsenales comprenden Astilleros de construcción de buques de guerra. Frecuentemente se encuentra anexa a los arsenales alguna base naval, es decir un puerto especialmente equipado para alojar buques de guerra y personal militar. Los puertos militares, son los que tienen por misión fundamental servir de base a los buques de guerra. Las condiciones principales que deben reunir estos puertos son: a) Facilidad de minar o dominar las entradas. b) Fácil cobertura para instalaciones de observación y protección terrestre. c) Capacidad suficiente para la afluencia de buques no sólo de guerra, sino de mercantes armados o apresados. d) Instalaciones adecuadas para depositar, debidamente protegidos, los pertrechos, combustibles y municionamiento de los buques de base en el puerto, así como los alojamientos de las dotaciones. e) Medios suficientes de reparación y conservación de los buques. El método comúnmente empleado para proteger la entrada de un puerto consiste en ponerlo a cubierto de las grandes corrientes y de los temporales por medio de escolleras, diques y rompeolas de hormigón.

1 - 66

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Una vez los buzos han examinado detenidamente el fondo del mar en el punto donde se fuese a construir un puerto, los Ingenieros resuelven acerca de la forma y dirección que han de dar a los muelles y escolleras. La forma en que se construye un puerto, depende principalmente de la configuración de las mareas y de los vientos reinantes, así como el objeto para el cual se le destine (militar, mercantil o pesquero) no pueden darse a éste particularmente reglas generales.

3.2. COMPOSICION FISICA DE LOS PUERTOS. Las distintas partes que forman una instalación portuaria son fundamentalmente las siguientes: a) Obras exteriores o de abrigo. b) Obras interiores de atraque. c) Obras complementarias o de servicios. Las obras exteriores son las necesarias para proporcionar una superficie abrigada en la que puedan permanecer buques a completo resguardo de la agitación de la mar. Respecto a la forma, trazado y cálculo de obras exteriores (Diques de abrigo), la superficie que resulta así abrigada a los temporales, ya sea conseguida mediante dichas obras exteriores, ya formada por la propia configuración de la costa, constituye la superficie marítima del puerto y en ella se ubican las obras interiores de atraque. Esta superficie se divide en antepuerto, canal y dársenas. El conjunto de datos estadísticos respecto a fenómenos atmosféricos, oceanográficos de la zona donde se construye un puerto se le denomina "clima de puerto".

1 - 67

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.3. DÁRSENA. Cada una de las zonas abrigadas en que se encuentra dividido el espacio interior de un puerto o de un arsenal. En las darsenas se estacionan los buques para efectuar tareas de carga y descarga, o bien se llevan a cabo los trabajos de revisión y mantenimiento que no precisen la entrada en dique seco. 3.4 DIQUE DE ABRIGO. Llamados también "rompeolas" es una construcción hidráulica, en forma de barrera que tiene por misión interceptar el oleaje exterior al puerto, creando una zona abrigada en la que puedan permanecer los barcos en todo tiempo. Resulta por lo tanto, que estas construcciones son las fundamentales de un puerto, si bien su importancia relativa en el conjunto de las instalaciones portuarias depende de las condiciones naturales ya existentes, que deben completar y perfeccionar.

Fig. 3.6. Dique de abrigo (de escollera). El trazado en planta de los diques debe en todo caso atender a dos misiones: proporcionar una fácil y amplia entrada a los barcos y ofrecer un espacio de agua totalmente tranquilo a todo tiempo. En la práctica se deben conjugar ambas tendencias buscando la solución más armónica y deseable para cada misión particular del puerto estudiado. Por lo que se refiere al efecto de abrigo, el estudio teórico del trazado de las obras no ha sido resuelto hasta hace pocos años. 1 - 68

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Anteriormente, la orientación y la forma de los diques a este respecto se hacía exclusivamente por comparación con otros puertos análogos, o con arreglo a la observaciones prácticas del lugar en cuanto a la dirección de los temporales y también según los resultados obtenidos por la iniciación de las obras. Actualmente, el estudio de los diques y de más construcciones hidráulica se hace mediante modelos reducidos, en tanques en los que se reproduce a escala el oleaje, vientos, corrientes. También se experimenta con maquetas de barcos para el estudio de dimensiones de dársenas y muelles de atraque. 3.4.1 Tipos de construcciones de diques. La constitución transversal de un dique debe de ser tal que resista los esfuerzos causados por el oleaje de los máximos temporales. Hasta hace pocos años, se determinaban las características y forma de estas secciones sin cálculo riguroso y únicamente por comparación con otras construidas y con arreglo a los resultados observados.

Fig. 3.7. Dique de abrigo de escollera. La técnica de este cálculo ha progresado muchísimo ultimamente, y por virtud de ella se clasifican actualmente los diques en dos tipos fundamentales: a) diques de escollera, en los cuales la obra ocasiona la rotura de la ola sobre ella, absorbiendo en su masa la energía de la ola en rotura, y b) diques verticales, en los cuales la obra provoca la reflexión del oleaje sin romper y absorbe el esfuerzo ocasionado por esta reflexión.

1 - 69

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Los diques llamados "mixtos", con basa de rompeolas y parte superior reflejante, han quedado proscritos por su mal resultado. Existen además los diques "sumergidos" o "semisumergidos", los cuales no ofrecen abrigo completo, sino únicamente una reducción del oleaje al pasar sobre la obra. A continuación se describen las características fundamentales de cada obra tipo. 3.4.2 Diques de escollera. Se compone de las partes señaladas. El núcleo, que es el que da masa y consistencia a la obra, permitiendo además su construcción, debe estar constituido por elementos sueltos clasificados hasta el tamaño mínimo, para que la obra presente absoluta compacidad y no sea penetrable, al tránsito de arenas. El manto interior tiene por misión evitar la salida de productos del núcleo hacia la dársena y su principal cometido lo realiza durante la construcción de la obra.

Fig. 3.8. Dique vertical formado por grandes bloques prefabricados.

1 - 70

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El manto exterior se compone de elementos sueltos, de escollera natural o artificial, dispuestos adecuadamente para que no sean removidos por los máximos temporales. El espaldón tiene por objeto asegurar la rotura completa de la ola, evitando su paso por encima del dique. Los mantos intermedios, variables en número y disposición, tienen por objeto proporcionar una gradación sucesiva de tamaño entre elementos sueltos que componen el conjunto de la obra, de suerte que impida el paso de unos elementos a través de otros. Los espesores de los mantos vienen determinados por la necesidad de existencia de dos o tres capas de cantos o elementos en cada uno como mínimo. El manto exterior es el elemento fundamental de los diques de este tipo. 3.4.3 Dique vertical. Siendo consideración fundamental para el concepto de este dique la condición de reflexión total de la ola, existe un límite mínimo de calado determinado por la rotura del oleaje. El dique vertical se compone de grandes monolitos, generalmente de hormigón armado y conducidos por flotación hasta su emplazamiento, fondeados y posteriormente rellenos y una superestructura de fábrica construida "in situ". La estabilidad de estos monolitos se debe calcular por su resistencia al vuelco ante los esfuerzos ocasionados por la reflexión del oleaje. 3.4.4 Dique sumergido. Es aquel con el cual, por economía de la obra, no pretende más que conseguir una atenuación del oleaje y se compone de una sección trapecial de escollera clasificada natural o artificial. Estos diques constituyen generalmente prolongaciones de otros emergentes y tienen por objeto mejorar las condiciones de oleaje en las zonas en que deben maniobrar los barcos para tomar el puerto con temporal.

1 - 71

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.4.5 Dique mixto. El fracaso de este tipo de estructuras fue debido a que rompiendo el oleaje en la escollera inferior, la energía y esfuerzo de la ola rota debía ser resistida por la pared vertical superior, generalmente de sección insuficiente para asegurar su estabilidad ante este gran empuje.

Fig. 3.9. Dique de abrigo mixto. Aunque ya resultan proscritos por el conocimiento actual de la técnica y sus muchos fracasos, se representan únicamente con carácter histórico algún tipo de dique de esta clase. 3.4.6 Dique muelle. Se denomina así el que tiene su parte interior con paramento vertical que permite el atraque de buques. No constituye en realidad un sistema funcional diferente, sino la agrupación, generalmente por razones de economía, de un dique de abrigo y un muelle de atraque. 1 - 72

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3.10. Sección de un espigón de escollera. 3.5 ESPIGÓN. Es la obra hidráulica en forma de muelle que se construye perpendicularmente a la playa o la orilla de un río con objeto de impedir el arrastre de arenas por efecto de la corriente, contribuyendo a la defensa de la costa. También se llama espigón la parte de muelle que arranca de otro de mayor anchura y cuya línea interrumpe. 3.6 ESCOLLERAS. Son construcciones hidráulicas que tienen la misión de resguardar los puertos. Una escollera es natural cuando está constituida por rocas vertidas al mar para formarla; en este caso se prefiere el empleo de rocas altamente resistentes a la corrosión marina, tales como granito, etc. La escollera artificial es la que se construye a bases de bloques de hormigón o con tetrápodos. 1 - 73

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.7 MUELLES. Se llama muelle a las construcciones hidráulicas de los puertos que tienen por objeto ofrecer un paramento vertical de calado suficiente para que atraquen de costado los buques a él, pudiendo efectuar en esta posición las operaciones de carga o descarga.

Fig. 3.11. Muelle de atraque. El paramento vertical sumergido es innecesario que se prolongue más del calado usual. La altura del pavimento o plataforma sobre el mar debe ser la adecuada según la altura de borda de los buques. En general, para los muelles comerciales, se toma como mínimo 2,00 metros y en pesqueros, un metro y los muelles situados en mares de marea, deben tener la altura suficiente para salvar la carrera de ésta. La forma en planta de un muelle debe de ser rectilínea para cada atraque. Cuando por la configuración del puerto un muelle de gran longitud de paramento se debe desarrollar a lo largo de una línea curva, se adopta un trazado poligonal, con lados estudiados de manera que se aprovechen lo mejor posible, teniendo en cuenta las esloras de los buques que usualmente lo frecuentan. Algunos muelles antiguos tienen paramento en curva, sistema actualmente en desuso por su mala explotación.

1 - 74

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3.12. Disposición transversal de un muelle de pilas con grúas de pórtico ancho, en el puerto de Nantes (Francia). La disposición en planta de los distintos muelles de atraque en un puerto va ligada con la distribución de las dársenas, puesto que constituyen los bordes de éstas; la extensión de su línea de atraque y superficie disponible, en relación con la superficie de agua y la total abrigada del puerto, deberán acomodarse a las necesidades del tráfico. La organización en profundida de los servicios sobre muelle y el dimensionado transversal de éste, depende esencialmente de la clase de tráfico y su organización. 1 - 75

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.7.1 Sistemas de construcción de muelles. Los sistemas empleados para conseguir las condiciones de atraque en muelle son diversos y esencialmente los siguientes: a) Muelles sobre pilotes. b) Tablestacados. c) De bloques superpuestos. d) De cajones. e) De pilas. 3.7.2 Muelles sóbre pilotes. Es el sistema más antiguo, pues utilizando la madera como único material, es posible construir un muelle con facilidad, rapidez y escasos medios auxiliares y sobre todo, sin tener que trabajar bajo el agua. Por esa razón los muelles de madera sobre pilotes se han construido profusamente y aún sigue utilizándose en muchos puertos. Consisten en una serie de pilotes prefabricados e incados a golpes de maza o machina, o bien construidos "in situ" y debidamente arristrados, soportando una plataforma de anchura suficiente para que el talud del terreno bajo ella corte el plano del paramento de atraque a la profundidad o calado deseado. Las limitaciones en dimensiones y resistencia, así como la duración muy limitada de la madera, primer material empleado en estos muelles, hizo que al disponerse de materiales más perfectos, tales como hormigones armados o pretensados, este tipo evolucionara hacia formas más perfectas. Los muelles de pilotes son especialmente usados en terrenos fangosos y poco consistentes en que interesa reducir la presión superficial unitaria de las cimentaciones sobre el terreno. Se presta este tipo de muelle a soluciones mixtas, de carácter isostáctico y deformable, que tienden a evitar averías por asiento ocasional de algún elemento sustentador (muelle de atraque de Amposta).

1 - 76

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3.13. Muelle de hormig贸n en masa sobre pilotes y pantalla trasera de tablestacas.

1 - 77

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.7.3 Muelle de tablestacas. Es el tipo de muelle más sencillo, pues limita a formar el paramento de atraque por un tablestacado (pantalla formada por elementos hincados enlazados entre sí de modo continuo), atirantado o no, y calculado para resistir el empuje del terraplén de relleno.

Fig. 3.14. A) Muelle con superestructura de hormigón armado, apoyado sobre pilotes y pantalla delantera de tablestacas. B) Muelle de tablestacas de hormigón 1 - 78

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Este muelle con tablestacas metálicas tiene una vida limitada, por la corrosión de las mismas (unos 80 años) y una limitación de calado y sobrecargas determinada por la capacidad de reflexión de los elementos del tablestacado. 3.7.4 Muelles de bloques superpuestos. Es un tipo de construcción sumamente sencillo y consiste en formar un muro bajo el agua en bloques de hormigón o mampostería de cemento portland o cal hidráulica, en una o varias hiladas, sobre una base de escollera arrojado y arreglado en una zanja previamente dragada.

Fig. 3.15. Disposición clásica de un muelle de bloques de hormigón. 1 - 79

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Por encima del nivel del agua se construye una superestructura de mampostería u hormigón con una coronación generalmente de sillería. Este tipo de muelle se sostiene por el peso de sus bloques y debido a lo lento de su construcción, sólo se emplea en muelles de poca importancia. 3.7.5 Muelles de cajones. Para muelles de gran calado que deben resistir grandes sobrecargas y sobre terrenos de cimentación no excesivamente flojos, el sistema anterior de bloques ha sido reemplazado por el fondeo de grandes cajones de hormigón armado, que construidos en grada o diques y botados, son llevados por flotación a su emplazamiento y fondeados por inundación sobre una base previamente preparada. Más tarde, se rellenan de inertes u hormigones pobres y se terminan con una superestructura construida "in situ". Estos muelles son de una gran solidez y se pueden construir con rapidez.

Fig. 3. 16. A) Muelle con paramento sobre cajones y tablero sobre pilotaje. La sección del cajón no resistiría el empuje de las tierras de relleno posterior. B) Muelle de atraque de cajones. C) Sección tipo de muelle sobre cajones.

1 - 80

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Una variante de este tipo monolítico, aplicada en construciónes de puertos inferiores, consiste en hincar en el terreno un cajón sin fondo, por sistema indio o aire comprimido, rellenarlo y dragar delante la dársena.

Fig. 3. 17. A) Muelle sobre cajón de doble cédula. B). Muelle de cajones. 3.7.6 Muelle de pilas. Estos son muelles cimentados de un modo continuo o discontinuo, pero que en su parte emergente se componen de una serie de pilas o columnas, de más sección que los simples pilotes, pero que al estar separados entre sí permiten la formación de un talúd entre ellas que sirva de rompiente a la marejada. Las pilas están unidas entre sí por su parte superior por un forjado plano o abovedado que forma la plataforma del muelle en el espacio en planta que ocupa el talud de rompiente. Este tipo de muelle, aparte de ser más ligero que los macizos, y por lo tanto producir menos cargas en la cimentación, produce menos reflexiones de las eventuales agitaciones de dársenas, por lo que se emplea frecuentemente en lugares en que las condiciones de abrigo son perfectas.

1 - 81

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3. 18. Muelle sobre pilas circulares de tablestacas circulares.

Fig. 3. 19. Muelle de atraque de pilas.

1 - 82

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.7.7 Pantalán. Muelle formado por una plataforma sostenida por estacas de madera, pilotes de hierro o de hormigón, y dispuesta perpendicularmente a la costa. Por lo general se construye en estuarios y en lugares protegidos.

Fig. 3. 20. Pantalán para carga y descarga de petroleros. 3.8 OBRAS COMPLEMENTARIAS DE LOS MUELLES. Como obras complementarias y accesorias de los muelles tenemos las siguientes: a) Esclusas. b) Embarcaderos. c) Defensas. d) Boyas. e) Escaleras. f) Rampas. g) Amarres. 3.8.1. Esclusa. Se llama esclusa al recinto en los canales navegables o a la entrada de las dársenas de los puertos marítimos con el que tiene por objeto de impedir la existencia de un desnivel a uno y otro lado de las mismas. 1 - 83

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3. 21. Esquema del funcionamiento de una esclusa. Las esclusas más sencillas son las llamadas simples, y se reducen a uno o dos juegos de puertas sin cuenco intermedio, y las obras hidráulicas necesarias para su montaje y funcionamiento. El cometido de esta esclusa, situadas en las entradas de las dársenas, es tan solo crear dentro de ellas un nivel superior o inferior respecto a la parte externa de la misma, por tanto, únicamente pueden ser practicables por buques que quieran entrar o salir la dársena cuando existe una nivelación de aguas a uno y otro lado de las puertas, las cuales a su vez dobles y situadas en contra, si hay la posibilidad de desnivelación en los dos sentidos; pueden ser sencillas, si el desnivel de las aguas es siempre en un solo sentido, aunque por razones de seguridad y reparaciones, generalmente son dobles y de funcionamiento paralelo. La verdadera esclusa, en el sentido moderno de las obras hidráulicas, es la llamada de cuenco. Este consiste, esencialmente, en un vaso alargado que se cierra en sus extremidades por medio de puertas y por fuera de las cuales quedan limitados los niveles de agua a uno y otro lado de la esclusa. Nivelada el agua del cuenco con la exterior de un lado, se abren las puertas correspondientes y ya pueden entrar en él el buque o buques que hayan de hacerlo. Introduciendo o sacando agua de la esclusa, según se trate de elevar o descender, se nivela el agua interior con la exterior del lado opuesto, y una vez conseguida esta nivelación, se abren las puertas correspondientes, saliendo el buque y habiendo terminado la esclusada. El empleo de las esclusas resulta necesario: 1 - 84

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

a) En los puertos marítimos, a la entrada de las dársenas de flotación. b) En los canales artificiales de navegación interior, para, en combinación con tramos de insignificante pendiente, conseguir la adaptación del perfil longitudinal del canal al terreno natural. e) En los ríos navegables, para salvar las presas de los aprovechamientos hidráulicos, hidroeléctricos o de regularización, para las propias condiciones de navegabilidad. Las partes fundamentales a considerar en una esclusa son el cuenco, el sistema de alimentación de agua y el sistema de cierre. Para el cuenco, se pueden seguir dos criterios, darle sección trapecial o con embocaduras de sección rectangular en los emplazamientos de los cierres, o bien adoptar una sección rectangular en toda la extensión. La sección trapecial resulta más económica en cuanto a las obras de fábrica necesarias, pues basta ejecutar sencillos revestimientos laterales; en cambio requiere un mayor cubo de excavación y tiene el gran inconveniente del mayor gasto de agua en cada esclusada. La sección rectangular precisa la ejecución de cajeros y solera, los cuales se pueden hacer por cualquiera de los sistemas seguido para los diques secos, construcción a la que tienen gran similitud; generalmente la solera debe ser calculada para resistir las subpresiones a esclusa vacía, porque será necesaria emplear tal situación en algunas reparaciones, en particular de puertos. El cuenco se compone de las boquillas, en las cuales se sitúan los sistemas de puertas y ataguias de emergencia; pozos de regulación inmediatos a las puertas, en los que se amortiguan las corrientes de agua de entrada y salida, y la zona central o de espera, en la que se sitúan los buques que han de ser esclusados. El sistema de alimentación consiste en los dispositivos necesarios para introducir o sacar agua del cuenco. En las esclusas de los puertos marítimos, a la entrada de las dársenas de flotación, este sistema consiste en conductos maniobrados por compuertas, a través de las cuales se efectúa la nivelación antes de abrir las puertas.

1 - 85

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3. 22. Corte longitudinal de la esclusa tipo normal, en Valpagliano, rĂo Po (Italia). 1 - 86

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Si la operación de esclusada ha de hacerse para un buque, habiendo otros dentro de la dársena que no la necesitan, es preciso contar con instalaciones de bombeo, que además son convenientes para compensar pérdidas por las puertas, agotamiento en reparaciones, etc.

Fig. 3. 23. Planta y alzado de la esclusa de Modrany, en la Vitava (Checoslovaquia), con puerta intermedia y extremas de eje horizontal.

En las esclusas de canales de navegación interior, ha sido tradicional durante mucho tiempo el sistema de alimentación por medio de canales auxiliares laterales con tomas en el de navegación, tanto aguas arriba como aguas abajo a distintos niveles, canales que se utilizaban mediante la apertura o cierre de compuertas adecuadamente dispuestas. En la actualidad se generaliza la alimentación evacuación a través de la misma puerta al comenzar su apertura, adoptando sistemas de cierre perfeccionados que aminoren las corrientes producidas en el cuenco y la entrada de aire disuelto, defecto de las puertas antiguas que inducían a la adopción del sistema de canales.

1 - 87

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El sistema de cierre consiste en las puertas necesarias en las boquillas de la esclusa. Aunque en un criterio simplista la finalidad de estas puertas es análoga a las de los diques secos, las características funcionales son distintas. En un dique seco, el desnivel de aguas a uno y otro lado es en general más grande y por ello, la puerta ha de tener mayor robustez. La maniobra de apertura o cierre de un dique puede ser más lenta, ya que su frecuencia es menor y en todo caso su duración tiene menos importancia relativa en el conjunto operativo que en una puerta de esclusa, en la que es fundamental la rapidez de esclusada.

Fig. 3. 24. Puerta de eje horizontal intermedio y disposición de la cámara de regulación de la esclusa de Pnov, en el Elba.

Tendiendo asimismo a igual fin y al ahorro del gasto de agua necesaria para esta operación, en muchas esclusas se disponen también puertas intermedias, con objeto de reducir el volumen de agua necesario en cada esclusada a la vista del número o eslora de los buques en maniobra. Los tipos más corrientes de puertas, son:

1 - 88

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3.25. Esclusa normal de Valpagliano, en el río Po. a) Puertas dobles, de eje vertical, articuladas en los cajeros y forma en planta arqueada, cerrando acuñadas entre sí por la presión desde aguas arriba. Es el tipo clásico y parecido al de los diques secos. b) Puertas dobles en forma de segmento circular, eje vertical en los cajeros, tangentes en el eje de la esclusa, tipo que tiene la ventaja de requerir menor potencia de maquinaria. c) Puerta de hoja única, eje horizontal intermedio cerca de la solera, abriendo hacia aguas arriba; la parte correspondiente entre el eje y la solera da paso, al iniciarse la maniobra, al agua de llenado de la esclusa. d) Puerta de hoja única articulado y eje horizontal al nivel de solera, con conducto independiente para entrada de aguas de llenado y abriendo hacia aguas abajo. e) Puerta corredera a lo largo de guías verticales, que se levanta con auxilio de contrapesos. Cada tipo de puerta está indicado para un desnivel de aguas y tipo determinado de esclusa, y así el moderno tipo c, sólo se practica para esclusas de pequeño desnivel y el e, para aquellas que no admiten embarcaciones de arboladura alta o propulsadas a la sirga. 1 - 89

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3. 26. Tipo de puertas de eje horizontal intermedio con contracorriente de compensaci贸n, ensayada en la esclusa de Veletov, en el Elba.

Fig. 3. 27. Tipo de puerta con eje horizontal inferior, para esclusas de altura media, con conducto de compensaci贸n inferior. 1 - 90

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El contacto de las puertas con su marco se hace por medio de tiras de cuero o goma, para proporcionar una estanqueidad lo más perfecta posible. Las puertas de las esclusas antiguas eran muchas veces con estructura de madera. En la actualidad se construyen normalmente con estructura metálica y forro metálico roblonado o soldado, con las necesarias defensas de madera o goma y sin el eje horizontal, que contiene en su interior contrapesos y cámaras de flotación dispuestas para aminorar los esfuerzos precisos en su maniobra.

Fig. 3.28. Partes de una esclusa. El mecanismo de mando acciona las dos hojas, en caso de eje vertical, y a un lado o a los dos la única en caso de eje horizontal. En este último y con mando unilateral, la puerta debe estar calculada para resistir el esfuerzo de torsión. Tanto por reducir el agua consumida en las esclusadas, como para asegurar la continuidad del tráfico con esclusadas simultáneas, es frecuente acoplar dos o más esclusas en paralelo, tanto a la entrada de las dársenas como en los canales de navegación. 1 - 91

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Por lo que se refiere a las dimensiones de las esclusas, la anchura depende fundamentalmente de los buques que las hayan de utilizar, si bien cuando se proyectan estas instalaciones se procura prever el progresivo aumento de tamaño, de las embarcaciones. En los canales de navegación, es práctica corriente también que se construyan las esclusas con mayor calado que el resto del canal, para que puedan ser utilizadas sin modificación si se mejoran las condiciones de ésta mediante dragados. 3.8.2 Embarcadero. Lugar de los muelles preparado para embarcar personas o efectos, generalmente, botes o embarcaciones de pequeño porte. El tipo más sencillo y generalizado de embarcadero lo constituyen las escalas que se disponen en el paramento de los muelles de atraque para descender desde el nivel del piso hasta la altura muy reducida del bote o pequeña embarcación atracada.

Fig. 3.29. Embarcadero flotante de nivel variable, para mares de marea. En los mares sin mareas, cuando los muelles son bajos, estas escalas tienen poca importancia y pueden estar dispuestas con los peldaños paralelos o perpendiculares a la línea de atraque. Generalmente terminan en una pequeña plataforma situada a unos 40 cm. por encima del nivel medio de las aguas y destinada a facilitar el embarque o desembarque de las personas y efectos transportados a mano. 1 - 92

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Se complementan estos embarcaderos con argollas o anillas para amarrar los botes y sencilla defensa de madera o goma. Generalmente estas escalas están embebidas en la masa del muelle para no tener puntos salientes que impidan o dificulten el atraque, y se reducen lo posible en el sentido normal del paramento, para no restar superficie útil de circulación al muelle. En contadas ocasiones se construyen salientes cuando el espacio en tierra escasea y no ocasiona esta disposición perjuicio para el atraque por la forma de realizarse éste en el punto de emplazamiento. En los mares de marea los embarcaderos de escala tienen más importancia por la necesidad de salvar el desnivel en marea baja; en este caso hay que detener, por su gran longitud, los escalones perpendiculares al paramento y se suelen disponer varias plataformas de desembarque a distintas alturas. Para el caso de que el tráfico de personas sea importante, aun en embarcaciones de pequeño francobordo, caso que se presenta en buques transbordadores o de turismo de bahía, el embarcadero de escala no es de suficiente capacidad. En los mares sin marea se disponen embarcaderos de gran anchura, con escalones paralelos a la línea de atraque y terminados en una amplia plataforma de embarque a altura reducida. En los mares de marea es preciso recurrir a dispositivos más complicados; un tipo muy generalizado es el de flotador, que se hace con uno de éstos a modo de gran pontona de hierro, madera y hormigón, que forma un muelle flotante de altura constante al que atraca el transbordador. El acceso desde el muelle fijo al flotante se hace por planchas articuladas que varían de inclinación con la altura de marea. 3.8.3 Defensas. Dispositivo amortiguador que se utiliza en los muelles de atraque para proteger tanto los buques como las obras de los efectos del choque de ambos durante el atraque. Las defensas pueden ser de dos tipos fundamentalmente distintos, según que la energía cinética del buque en movimiento sea absorbida por el trabajo de deformación elásticas de los materiales empleados en la defensa o que esta absorción se haga por elevación de pesos o por compresión de muelles o líquidos contenidos en envolventes adecuadas.

1 - 93

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3.30. Defensas tipo elásticas. A) Defensa continua de madera para muelles pequeños. B) Defensa discontinua de madera. C) Defensas flotante de mazo de varilla de madera.

1 - 94

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3.31. A) Amortiguador de gravedad. B) Amortiguador con elevaci贸n de pesos por cable. C) Amortiguador con balancines de hormig贸n armado, en Piombino (Italia). D) Amortiguador mec谩nico de resorte en el atraque de transbordadores de Sicilia. E) Amortiguador hidr谩ulico, en El Havre. 1 - 95

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

8.3.4 Duque de Alba. Elemento de amarre y defensa que se utiliza profusamente en los puertos interiores. Consisten los Duques de Alba, llamados también, proises de amarre, en un haz de pilotes o tablestacas hincados en el fondo y agrupados por sus cabezas que salen del agua y están sólidamente unidas entre sí y provista de medios de amarre y defensa. Antiguamente los Duques de Alba estaban formados con pilotes de madera. Actualmente, la escasez y carestía de este material, así como su corta duración, hace que hagan generalmente con pilotes metálicos huecos o por medio de tablestacas metálicas formando un recinto que se rellena de arena. Las dimensiones de estos modernos dispositivos de amarre llegan a ser de 10 metros de diámetro en planta circular.

Fig. 3.32. Sistema de proises de amarre, conocidos con el nombre de Duques de Alba. 1 - 96

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.8.5 Escaleras. Deben construirse en sitios que no dificulten la maniobra de los barcos y del trafico en general, por lo que generalmente se suelen poner en la terminación de las líneas de atraque y en los ángulos de las alineaciones. Normalmente se suelen empotrar en la pared para que no tengan salientes con respecto a la línea de atraque; en los puertos sin marea las escaleras pueden ser paralelas al muelle, pero esto obliga a una mayor profundidad en la zona del puerto y por eso es preferible, sobre todo en los puertos de marea, hacer los peldaños normales a la línea del muro que puedan utilizarse cualquiera que sea el nivel del agua. Las escaleras deben tener una anchura de peldaños mayor que la necesaria, pues en general están cubiertas de fango y son peligrosas, deben de tener tramos cortos y descansos abundantes. Se suelen poner los peldaños un poco inclinados para dentro y deben tomarse la precaución de colocar un pasamanos para apoyarse. 3.8.6 Rampas. Se usan para descargar pequeños bultos, y para el paso del personal, como sucede en los puertos pesqueros, o donde tengan que llegar los vehículos al costado del barco. Estas rampas las forman planos inclinados con una pendiente de 8 al 12 % y de 2 a 5 metros de anchura; el pavimento debe ser empedrado, evitando que sea liso para impedir resbalones y, en el caso de que circulen carros por ellas, convendrá poner algún cintón con resalto. Estas rampas constituyen un verdadero muelle de atraque para embarcaciones en los pequeños puertos de marea. 3.8.7 Escalas. También se llaman escaleras de gato; es una escalera corriente adosada paralela al muro y que se colocan a lo largo de estos de manera que no sobresalgan de su paramento o de las defensas de los muelles.

1 - 97

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.8.8 Boyas. Se llama boya a todo cuerpo flotante sujeto firmemente al fondo y que sirve para indicar al navegante: a) La existencia de cualquier peligro para la navegación. b) El camino a seguir para mantenerse libre de peligro. c) La existencia de un ancla o de cualquier otro objeto sumergido. d) El recorrido de una regata. Las boyas pueden ser de madera, metal, material plástico o incluso de corcho y tener forma cilíndrica, cónica, esférica y de huso. Las usadas con los fines expresados en los apartados a) y b) van pintadas de los colores y llevan las luces y marcas de tope prescritos por el Reglamento de Balizamiento. Desde otro punto de vista, las boyas se pueden clasificar en luminosas, ciegas y sonoras, según lleven o no luz y dispositivos para producir sonidos. Entre estas últimas cabe citar las boyas de campana, silbato y gong; todas ellas suenan cuando el oleaje las agita convenientemente. Además de las citadas, existen también las boyas llamadas de amarre, de maniobra y de compensación de agujas. Las primeras, conocidas comúnmente como muertos, suelen ser cilíndricas y de grandes dimensiones, pueden tener hasta un par de metros de diámetro, y llevan en su parte superior un fuerte cáncamo, con argolla o sin ella, para el amarrado de las estachas del buque. Las boyas de compensación de agujas acostumbran ser varias y van dispuestas en círculo alrededor de otra situada en el centro, de modo que las rectas trazadas entre cada una de ellas y la del centro señalan los distintos rumbos cardinales y cuadrantes magnéticos, como mínimo. Para servirse de ellas el buque amarra la proa a la boya central y la popa se va amarrando correlativamente a cada una de las demás, según exige la práctica de la compensación.

1 - 98

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.8.8.1 Puntos de amarre. El fondeo y amarre de embarcaciones en los puertos deportivos se puede hacer normalmente, la proa sobre boya o pilar y la popa sobre pantalanes flotantes, formados por plataformas provistas de bolardos y anillas para los cabos e instalación de suministro eléctrico, agua potable, teléfono, etc.. Otro sistema es abarloar la embarcación al pantalán o muelle, pero este sistema tiene el inconveniente de ocupar mucho "muelle".

Fig. 3.33. Pantalanes flotantes formando embarcaderos y piscinas. 1 - 99

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3.34. Diversas formas de atraque de embarcaciones. 1 - 100

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En aguas interiores también son empleados los pantalanes flotantes construidos de material plástico o metálicos (bidones) sujetos al fondo por muertos o pilares. Los muertos y cadenas de las boyas tienen que ser revisados periódicamente, y reemplazarlos si fuese necesario. 3.8.8.2 Boyas de amarre y de carga/descarga. La carga y descarga de los grandes petroleros plantea serios problemas de calado y los puertos tradicionales no tienen capacidad para acogerlos. Una interesante variedad de plataforma submarina es la boya de amarre para la descarga de petroleros lejos de la costa.

Fig. 3. 35. Sistema de amarre y de carga de un superpetrolero. 1. Boya. 2. Anclas. 3. Cadenas. 4. Colector submarino.

5. Manguera flotante. 6. Manguera submarina. 7. Flotadores de manguera.

1 - 101

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Estos dispositivos consisten esencialmente en una boya flotante, anclada en el fondo del mar, a la cual pueden amarrar uno o m谩s petroleros y conectar sus correspondientes tomas a unas juntas giratorias que permiten el desembarco de la carga desde las cisternas del buque a unas tuber铆as submarinas flexibles que llevan el petr贸leo a tierra.

Fig. 3. 36. Tres tipos de boyas de amarre. A) Con plataforma para helic贸pteros, B) Boya para fondos poco profundos, C) Boyas para gran profundidad. 1 - 102

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Este tipo de boya, aun cuando los buques amarrados giren a merced del viento y la marea durante las operaciones de descarga, resulta útil incluso en condiciones atmosféricas difíciles. Para aumentar la estabilidad de la boya, en los modelos más recientes el cuerpo principal de la misma permanece sumergido cuando las olas rabasan ciertas alturas. Un superpetrolero puede alcanzar a plena carga los 27 m. más 4 de cabeceo, alzada, densidad del agua, etc. más 2 m. de resguardo bajo quilla nos dé un calado extremo de 33 metros. Está permitido el trasvase de crudo entre buques grandes a pequeños, pero resulta una operación muy costosa y no es recomendable. Las boyas permiten alcanzar grandes calados con un costo reducido.

Fig. 3. 37. Boya de carga y descarga

1 - 103

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El buque se aproxima hacia el amarre proa al viento, a veces fondea el ancla de barlovento primero y maniobra apoyándose en la embarcación de servicio hasta fondear la segunda ancla y haciéndose firme. Las anclas son de 15/20 toneladas. Desde 1.960 a 1980 han sido instaladas 250 terminales de este tipo de boyas de amarre y de carga-descarga en todo el mundo recibiendo distintas denominaciones: MBM (Multi Buoy Moorings), CBM, SBM, SPM (Single Point Mooring). En las terminales petroleras también está provista de elementos generales tales como amarras, bolardos, cadenas, anclas, defensas, ayudas a la navegación, duques de alba, mangueras y unidades especiales de distribución que permiten absorber los movimientos sin transmitir cargas ni perder fluido. 3.8.8.3 Tareas de mantenimiento en superficie en una boya de carga y descarga SPM. 1. Inspeccionar el interior de la línea de la manguera flotante, las guindalezas de amarre y todos los accesorios para localizar signos de desgaste o daño. Lubrique los enganches y guardacabos de la guindaleza. 2. Compruebe la seguridad de la boya y asegúrese de que todas las escotillas y aberturas están cerradas y que el ensamblaje rotatorio no está obstruido. 3. Inspeccione todas la superficies pintadas, repare y renueve según se necesite. 4. Compruebe el funcionamiento de las luces y de la bocina de niebla. 5. Compruebe las conexiones rápidas de las tuberías del brazo de la tubería y apriete los pernos de la conexión cuando sea necesario para compensar el desgaste del almohadillado de teflón. 6. Compruebe todas las juntas de expansión del brazo de la tubería y todas las juntas embridadas de la tubería por si existen fugas. Apriete los pernos de la brida o reemplace las frisas, de estanqueidad si fuese necesario. 1 - 104

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

7. Montar una nueva línea de manguera. Recambie las mangueras flotantes cuando se necesite. Prueba hidráulica. Prueba de vacío. 8. Mueva todas las válvulas de carga. 9. Inspeccione todos los montajes de rueda y sus pernos, apretándolos si fuere necesario. Lubrifique todos los montajes de rueda, inyectándoles grasa hasta que observe que rebosa por los cierres estancos de cada rueda. 10. Compruebe la (M) (Macho) PDU por si existiesen fugas. 11. Recambien los cilindros de aire comprimido cuando sea necesario (en los compartimentos de almacén). 12. Golpee todos los compartimentos sin espuma por si existen fugas o condensaciones y bombearlos para vaciarlos si fuese necesario. 13. Inspeccione el carril de la rueda por si existen signos de desgaste. 14. Inspeccione el casco de la boya y el montaje giratorio por si aparecen signos de debilidad de la estructura o de daño. 15. Compruebe el funcionamiento de todas las escotillas y aberturas estancas, lubrique las bisagras y trincas, cambie las frisas si se necesitan. 16. Inspeccione el cabo de cable en el chigre, haga funcionar el chigre, proteja el cabo de cable con un lubricante adecuado. 17. Inspeccione, mueva y lubrique el chigre de tensión de la cadena. 18. compruebe y limpie la bomba de sentinas (localizada en los compartimentos del almacén de la boya). Haga recuento de las piezas de respecto, inspección de perservación y del embalaje a bordo. 19. Inspeccione y reemplace las defensas.

1 - 105

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 3. 38. Partes de mantenimiento de una boya de amarre. 1. Línea central. 13. Defensa. 2. Perno de la bisagra. 14. Conexión manguera. 3. Unidad de producción y distribución. 15. Rueda. 4. Cámara central. 16. Raíl. 5. Caja de cadenas. 17. Línea de flota.. 6. Escoben. 7. Tope. 8. Válvula de bola. 9. Pieza de goma. 10. Conexión de manguera submarina. 11. Anodo 12. Cadena 1 - 106

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

20. Compruebe que todas las cajas de baterías dan el voltaje de salida adecuado. Cambie las baterías si fuese necesario. 21. Compruebe todos los pernos del conector del brazo y las ligaduras entre los brazos por si hay desgaste, apriete los pernos si es necesario. 22. Lubrifique todos los pernos de la bisagra del conector del brazo. 23. Quite el agua de la guindaleza de amarre, seque las líneas, rasque todas las incrustaciones, inspeccione todos los componentes y repare, reemplace, de una inspección y lubrifique cuando sea necesario. 3.8.8.4 Tareas de buceo en una boya de carga/descarga SPM. 1. Compruebe la posición y el estado de la pieza. 2. Faldilla de defensa. 3. Inspeccione la faldilla por si tiene daños por colisión de algún petrolero. Tome fotografías o en vídeo si es necesario. 4. Plancha de sujeción de la faldilla. 5. Compruebe la posición, inclinación, desgaste y ángulo de catenaria de toda la cadena de amarre. 6. Compruebe la parte del casco bajo el agua, así como la manguera sumergida por si hay desgastes o daños. 7. Compruebe el número, condición/agotamiento de todos los ánodos del casco, ráspelos o límpielos con un cepillo de alambre, remplácelos si es necesario. Tome lecturas CP (grosores) cerca y entre los ánodos. 8. Reemplace los elementos de flotabilidad de las mangueras sumergidas, cuando sea necesario, para darle la disposición correcta. 9. Compruebe la condición y disposición de las mangueras sumergidas. 10. Recambie las mangueras sumergidas cuando sea necesario. 1 - 107

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

3.8.9 Lucha contra la contaminación. La lucha contra los efectos negativos de los derrames de petróleo es tan antigua como la propia problemática. No existe un método o técnica general aplicable a todos los casos, al contrario, cada accidente tiene sus particularidades y debe ser tratado de forma especial.

Fig. 3. 39. Sistema de barrera de burbujas para la protección contra la contaminación.

1 - 108

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Los procedimientos mecánicos de recogida de petróleo son los mas efectivos con carácter principal: Reducen directamente la magnitud del problema sin causar daños secundarios. La segunda observación general se refiere a la localización de las operaciones de limpieza: La recogida y tratamiento en mar abierto es preferible a la limpieza de las playas. Varios sistemas de lucha contra la contaminación se han puesto en marcha, uno de ello es el de "barreras de burbujas". 3.8.10 Barreras de burbujas para protección contra el petróleo. El principio de las barreras de burbujas para la protección contra el petróleo se basa en el siguiente fenómeno físico. Debido a la diferencia de densidades entre el agua y el petróleo, este ultimo flota en el agua y se expande para alcanzar un equilibrio. La velocidad de expansión del petróleo en el agua es proporcional a la diferencia de densidades relativas y al espesor de la capa de petróleo; la velocidad de expansión del petróleo tiene que ser contrarrestada por la velocidad de la corriente en contra generada por la barrera de burbujas, para poder retener dicho petróleo. Para poder adoptar en la práctica este sencillo principio físico, cuando la capa de petróleo está influenciada por el viento, las olas y la corriente se han hecho pruebas y ensayos en los laboratorios y a escala real. Los resultados de estas pruebas han dado un conocimiento completo sobre la eficacia de las barreras de burbujas para la protección contra el petróleo. En muchas ocasiones es muy interesante poner mangueras múltiples para sectorizar la barrera y de esta forma conseguir el máximo rendimiento del aire comprimido.

1 - 109

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 4 MATERIALES HIDRAULICAS

UTILIZACION

LAS

OBRAS

4.1 BLOQUES PREFABRICADOS. Son unas estructuras monolíticas de hormigón o mampostería usadas en la construcción de las infraestructuras de los muelles y de los diques exteriores. Pueden ser macizos o huecos formando celdas. Los bloques macizos suelen llevar orificios que lo atraviesan de lado a lado por su parte más estrecha y a medio metro de la base, siguiendo hacia arriba lleva una cajera para que se alojen las cadenas o cables para que éstas puedan colocarse pegadas unas a otras en la construcción de muelles. Por medio de cuatro vientos quedan unidos al grillete de la grúa.

Fig. 4.1 Sección transversal del dique exterior del complejo turístico de Fontville en Montecarlo, formado con bloques prefabricados de grandes dimensiones. 1 - 110

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Consisten en una especie de cajones de forma sensiblemente paralepipédica y de longitud variable, pero que puede superar los 40 m. El fondo de cada bloque está cerrado por una sólida base en la que van acopladas las paredes que limitan tanto la superficie externa como las celdas o pozos de sección cuadrada existentes en su interior. Estas celdas se cierran por su parte superior mediante unas tapas también prefabricadas, para evitar la penetración de agua en el, interior durante su remolque por la mar. Una vez llevado el bloque al sitio donde va a ser colocado, se levantan las tapas y se llena con la cantidad de lastre necesaria para que se hunda. En la construcción de los bloques se emplea principalmente el hormigón armado. Ésta se lleva a cabo en diques adecuados y también en instalaciones especiales que utilizan plataformas capaces de subir o bajar verticalmente por unas guías de longitud igual, como mínimo, a la altura del bloque. Dichas plataformas, que van dispuestas perfectamente horizontales, hacen descender los bloques gradualmente bajo el agua hasta quedar situados encima, a flote. A continuación se remolcan hasta su desplazamiento definitivo, sea cual fuere la distancia y sin peligro alguno. 4.1.1 Bloques flotantes. Se llaman bloques flotantes aquellos que, como su nombre indica, tienen flotabilidad positiva. Sirven para construir muelles de atraque para los buques. Se fabrican de hormigón armado o solamente de hormigón; van divididos en compartimentos provistos de válvulas de inundación en cada encajonada que sirven para lastrarlos e inundarlos para su nivelación y colocación. Cuando esté posado en su asiento, todos los compartimentos se llenan con hormigón, piedra, o mezcla de hormigón y piedra. Los bloques deben ir trabados entre sí para que las juntas de unión no coincidan unas con otras y pueda haber un quebrantamiento del muro.

1 - 111

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 4.2 Aarriba parte del plano del puerto de Génova, donde se puede apreciar el aeropuerto. Abajo dique exterior de la ampliación de poniente del puerto de Génova, formado por bloques prefabricados de hormigón armado: A) sección del dique del aeropuerto Cristoforo Colombo y del dique exterior B) planta de los bloques utilizados; C) sección transversal del dique de Cornigliano y planta de los bloques asentados a 18,50 metros de profundidad. 1 - 112

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Cuando los compartimentos se llenan de hormigón, éste no debe sobresalir por encima del bloque, para lo cual, se deberá enrasar lo mejor posible ya que encima deberá recibir otro bloque y así, su asiento será perfecto. Para el llenado de los compartimentos con hormigón se emplean unas mangueras rígidas o tubo adecuado, el cual deberá ser llenado de hormigón y tapado para que éste no escape al ponerlo vertical. El llenado de la manguera o tubo se hará antes de introducirlo en el agua, debiendo quedar el hormigón en el interior de la manguera por encima del nivel del agua. También puede efectuarse el llenado por medio de cubetas. 4.1.2 Cajones con fondo. Son bloques que consiste, como su nombre indica, en cajones formados con fuerte armazón, y cuya forma ha de ser semejante a la obra o pieza que se va a construir. Las paredes laterales van unidas a la del fondo con tirantes provistos de ganchos en su parte inferior, que son los que enlazan con los orificios que llevan las maderas del fondo. En la parte superior lleva un filete que pasa a través de un orificio que tiene un travesaño en la parte superior del conjunto, al que se asegura con tuercas. Puede descansar directamente sobre el fondo o sobre una base de pilotes, según el terreno o caso particular de la obra. Una vez colocado en su lugar correspondiente, y asegurado para impedir que el agua lo desplace con su movimiento, se construye dentro, con lo que se irá hundiendo paulatinamente hasta encontrar su fondo. Cuando la construcción sobresalga del agua se procede a desmontarlo, para lo que bastará con quitar las tuercas y desenganchar los tirantes, retirándose las paredes laterales, quedando el fondo como plataforma sobre la que descansa la construcción. Este sistema se ha empleado mucho para la cimentación de puentes y muelles, pero presenta el inconveniente de que a veces no queda una perfecta base horizontal por eso hay que preparar el fondo.

1 - 113

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 4.3. Vista de un bloque flotante de alzado y planta. 4.1.3 Fabricación de bloques. La fabricación se hace en tierra y cerca del mar, pero protegido de éste. Se busca un sitio plano donde puedan almacenarse los materiales necesarios para su fabricación. Los bloques se fabrican de hormigón, en una proporción de 10 partes de arena, 15 de grava y un saco de cemento. Para su fabricación se emplean unos moldes de plancha de hierro que se quitan después de reposar unos días. Se fabrican de diferentes pesos. 4.1.4 Utilización de los bloques. Los bloques se emplean para varios tipos de trabajos: - Para construir muelles comerciales, industriales, deportivos, pesqueros, etc.. - Para proteger rompeolas; este tipo de bloque, generalmente, es más pequeño, de forma rectangular o cuadrada.

1 - 114

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

- Para sobrecarga; cuando se está construyendo un muelle, sirve de pisón poniendo varios, unos encima de otros y de esta forma le hacemos bajar al relleno echado anteriormente. 4.1.5 Colocación de los bloques. La colocación de los bloques puede efectuarse de varias formas; por embrague de cadena (o de cable en los normales) y con ayuda de una grúa o cabria. Los bloques flotantes se remolcan hasta el lugar elegido para su colocación, y allí mediante las válvulas de inundación se sumergen hasta el fondo. La colocación de los bloques se efectúa con mayor facilidad y seguridad para el buzo con teléfono. Si se carece de teléfono, el buzo tendrá que estar muy compenetrado con su ayudante para no fallar en ninguna señal y poder comprender cuanto el buzo le ordene por el cabo de señales. En caso de escasa o nula visibilidad el trabajo se dificulta y serán necesarios dos buzos para su colocación, bien con teléfono o con cabo de señales. Si no hay teléfono, todas las maniobras que mande el buzo encargado deben comunicárselas al otro buzo para que esté prevenido. La colocación de los bloques de martillo se efectúa de la misma forma, sin inconvenientes, ya que solo difiere en su sistema de embrague, pero su desembragado es muy sencillo ya que con solo darle un cuarto de vuelta sale el martillo por su cajera, los dos al mismo tiempo. 4.1.6 Precauciones de seguridad. Hay situaciones que pueden ser peligrosas en este tipo de trabajo; las más comunes son: - Montarse en un bloque cuando éste va entre dos grúas para desplazarlo de un lado a otro. - Ponerse debajo de ellos esperando que lleguen a su sitio. - No tener previsto cualquier fallo en el teléfono, si estamos trabajando con el mismo.

1 - 115

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En el primer caso, es muy peligroso montarse en los bloques porque puede romperse una braga en ese momento y ocasionar un accidente grave. En el segundo caso, no se debe esperar al bloque de forma que lo tenga encima en ningún momento. Si la visibilidad es buena puede puede separase hacia un lado; y si es nula o escasa, es preferible que baje el buzo después de que el bloque esté en su sitio. En las arriadas se debe estar bien claros por el peligro de que pueda coger la manguera o la bota del buzo. En el caso tercero, antes de que el buzo baje, tiene que estar de acuerdo con su ayudante en las señales y como las dará al fallar el teléfono. Las señales se darán a través del cable telefónico. 4.2 BLOQUES NATURALES. Se llaman así, las piedras de gran tamaño que se utilizan para la construcción de escolleras y diques de abrigo, pudiendo ser de roca granítica o caliza. Las primeras son las más adecuadas por su dureza y porque la forma angulosa de sus cantos favorece la trabazón mutua proporcionando una mayor seguridad a la obra. Las calizas de gran densidad y dureza dan asimismo buenas escolleras, si bien su menor resistencia al roce hace que se desgasten, teniendo más tendencia a redondearse, disminuyendo su mutua trabazón. Las areniscas y otras rocas blandas no son recomendables para escolleras, por su facilidad de desgaste. Por el contrario, los basaltos forman excelente escollera, aunque las dificultades de explotación en cantera por su excesiva dureza hace algunas veces que no se puedan emplear económicamente. En general, la densidad elevada, dureza al desgaste y formas angulosas son características que se deben buscar en la piedra para escollera.

1 - 116

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

4.3 TETRÁPODOS. Son bloques artificiales de hormigón armado, empleados en la construcción de diques y escolleras. Su forma de poliedro estrellado de 4 vértices, construido con hormigón armado. Se persigue con este tipo de elementos, conseguir una mayor trabazón de la escollera, un mayor número de huecos y taludes más escarpados en los mantos, con el consiguiente ahorro de volumen de obra y por lo tanto de coste necesario. Esta peculiar formar les confiere gran estabilidad y cohesión, proporcionando a la vez una gran permeabilidad para absorber la energía de la ola.

Fig. 4.4. Tetrápodo. 4.4 Pilotes. Elementos muy empleados en la construcción de los puertos y que consiste en una columna hincada en el terreno y destinada a soportar cargas verticales y esfuerzos transversales, generalmente formando parte de estructuras de muelles, pantalanes, duques de Alba o bien para la cimentación de edificios. 1 - 117

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En terrenos poco resistentes y que el firme se encuentra a gran profundidad, o que hay agua, se recurre al pilotaje, que transmiten las cargas sin que sea necesario realizar grandes excavaciones. Por norma general se reparten al tresbolillo, aunque también pueden colocarse en línea. Los pilotes pueden clasificarse en: De punta. De madera De tornillo.

De disco. Metálicos

De punta. De tornillo. Construcción en taller.

De hormigón Construcción en obra.

Sección del pilote La sección del pilote suele determinarse por la fórmula: Sección = 0,24 + 0,015 (L - 4) Siendo L = la longitud del pilote Número de pilotes:

1 - 118

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Para calcular el número de pilotes que han de soportar una carga Q, siendo R el límite de carga permanente y N el número de ellos, se tiene: Q N = -----R 4.4.1 Hinca de pilotes. La hinca de pilotes se verifica a golpe de martinete, siendo variable el peso del mazo y la altura de caída del mismo. Los martinetes con cuerdas accionados a brazo son movidos por cuatro hombres, siendo la altura de caída de un metro y el peso de unos 60 Kg. En los martinetes a torno el mazo suele pesar de 500 a 800 Kg., y la altura de caída de 4 a 6 metros. Los martinetes que funcionan por medio de motores de vapor, etc., accionan una maza cuyo peso suele ser de 1 a 2,5 toneladas, y la altura de caída de 0,80 a 1,00 metro. El rendimiento de este sistema oscila de 70 a 100 golpes por minuto. 4.4.2 Carga que puede soportar un pilote Una vez hincados los pilotes, puede determinarse esta carga por medio de la fórmula que sigue:

PH Q =------ Rw 20 c Siendo

P = peso de la maza H = altura de caída c = penetración del pilote en un golpe, (tomando la penetración de 30 golpes dividida por 30) R = coeficiente de trabajo (30 a 35 Kg/cm2) w = superficie de la sección del pilote

1 - 119

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

4.4.3 Pilotes de madera Son troncos de árboles, rectos, sin nudos y sin escuadrar, suele emplearse la encina de 20 a 30 cms de diámetro. Se protegen con revestimientos de hierro o substancias bituminosas. El extremo inferior termina en una punta cuya longitud oscila entre uno o dos diámetros del pilote, y va protegida con guarniciones metálicas que facilitan la hinca. El extremo superior va protegido por una arandela metálica que es la que soporta la percusión durante la hinca. Al encontrar el pilote un terreno firme y no poder avanzar más, se produce el llamado rechazo. Entonces se procede al desmochado de pilotes, operación que consiste en cortarlos algo más abajo del ras del suelo para formar sobre ellos la base sustentadora del cimiento, retirando antes las tierras removidas a causa del golpeo,y rellenando con hormigón los huecos formados entre los travesaños del emparrillado sobre el que asentará la plataforma. 4.4.4 Pilotes metálicos. Estos pilotes, clasificados en tres modalidades: de disco, de punta y de tornillo, se caracterizan: a) Los de disco por llevar en su parte inferior una plancha circular reforzada con nervios. En el centro está provisto de un agujero por el, que se inyecta agua a presión para hacer la abertura por la que se introduce el pilote. Suele usarse en cimentaciones de puentes ferroviarios. b) El de punta, su denominación lo autoclasifica, se hinca a percusión, si bien está provisto de agujero central que le permite la inyección de agua a presión.

1 - 120

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 4.5. A) Pilote de madera. B) Pilote de disco. C) Pilote de punta. D) Pilotes de tornillo.

1 - 121

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 4.6. A) Pilotes Vibro. B) Pilotes Simples. C) Pilotes Wilhem. D) Pilotes Derquí. 1 - 122

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

c) Los de tornillo se utilizan sobre todo en aquellos lugares en que el terreno está sometido a cambios de humedad y sequedad. Su punta está provista de varios filetes de espiral helicoidal de gran ala, que hace avanzar al pilote al girar éste por medio de grúas especiales, si bien existen varias técnicas para hacerlo girar; como es arrollando un cable al pilote haciendo pasar aquél por una polea y actuando por medio de un cabrestante. Las hélices suelen ser de distintos diámetros, empleándose los de menor ala, los cuales tienen mayor número de vueltas, en los terrenos más duros. Son de unos dos metros de longitud, uniéndose con roblones cuando se precisa más longitud. Su punta es de unos 60 cm., y la hélice mayor de 80 cm. 4.4.5 Pilotes de hormigón Pueden ser armados o sin armar, y se clasifican generalmente en dos tipos: los prefabricados o fabricados en taller, y los construidos en obra. Los primeros (de hormigón armado) son hincados a percusión. Se utilizan en obras de poca profundidad. Parece ser que los golpes deberían estropear esta clase de pilotes, no obstante,la práctica ha demostrado lo contrario. De los segundos existen más modalidades y otras tantas técnicas de hinca, siendo los principales: Simplex. Consiste en un tubo de acero provisto en su extremo inferior de una punta de gran resistencia. Clavado este tubo, se va llenando de hormigón en masa, apisonándolo, y simultáneamente se va extrayendo el tubo, quedando la punta en el fondo. Suele emplearse en este pilote un explosivo antes de empezar el relleno de hormigón, y provocada la explosión, se forma por medio de ella una base sobre la que se construye el pilote. En este caso se denomina pilote Wilhein.

1 - 123

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Vibro. Igual que el anterior, se procede a hincar un tubo, pero en su interior se introduce una armadura metálica, por lo que es de hormigón armado. En estos pilotes, para los que se han clavado un tubo a percusión comprimiendo las paredes del terreno para abrirse paso, queda el hormigón perfectamente aprisionado entre estas paredes. Otro sistema de pilotaje es el de taladro o excavación, de los cuales señalamos los siguientes: Strauss. Taladrado previamente el pozo, se procede, como en el Simplex o Vibro, a llenarlo de hormigón en masa, o bien con armadura metálica. Wolfsholz. Es como el anterior, pero con una fundamental diferencia entre las técnicas de relleno, pues en éste consiste en inyectar el hormigón por medio de una gran presión de aire. Rodio. Para este pilote la perforación se realiza como para un sondeo de gran diámetro, aumentando el número de tubos si la profundidad así lo requiere. Una vez terminada la perforación se coloca la armadura, y se va rellenando de hormigón el hueco por medio de una cuchara especial que ,se abre automáticamente al tocar el fondo. Este sistema evita que el hormigón se mezcle con el agua que pueda existir, y lo diluya. Se apisona el hormigón y simultáneamente se van retirando los tubos. El hormigón va llenando todos los huecos que puedan existir en las paredes. 4.5 TABLESTACAS. Las tablestacas son paredes formadas por tablones de madera unidos por travesaños y terminados en punta que se hincan en el terreno, tal como puede verse en la figura 12 en la que se observa que hay unos tablones que se hincan más profundos haciendo las veces de pilotes.

1 - 124

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Para evitar el desplazamiento que los empujes pueden ocasionar sobre el tablestacado se unen mediante costillas de perfiles laminados o con las puntas ensambladas.

Fig. 4.7. Tablestacas. Unión de las tablas.

El fin primordial de las tablestacas es asegurar las paredes contra los desprendimientos antes de iniciarse la excavación, cuando por alguna razón exista agua subterránea en el lugar de la obra. 4.6 ATAGUÍAS. Con objeto de que en un terreno anegado se pueda conseguir una cimentación, se disponen ataguías. El sistema consiste en clavar una serie de estacas rodeando la zona a secar, contra las que se apoyan tablones machiembrados o provistos de tapajuntas, con lo que se forma una pared, sobre la que se apisona tierra arcillosa, o bien una mezcla de ésta y cemento. 1 - 125

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Estas ataguías se utilizan hasta una altura de un metro. Cuando la altura del agua pasa de esta dimensión se dispone una doble estacada encepada por la coronación y forrada con tablones como la anterior. El espacio comprendido entre ambas paredes se llena como el anterior con tierra arcillosa o mezcla de tierra y cemento. Si la altura es inferior a 2,50 metros, la separación entre ambas paredes puede ser igual a la altura. Al pasar de esta dimensión, la separación se calcula por medio de la fórmula: 1 Separacion = ---- h + 1,25 2 La extracción del agua que queda encerrada en este espacio, que da lugar al llamado agotamiento, se realiza por distintos procedimientos; baldeo a brazos, rosario hidráulico, bombas de achique, etc.. 4.7 PAREDES METÁLICAS. Son un conjunto de paredes rectas, curvas o mixtas formadas por planchas metálicas de fácil unión entre sí, y que se clavan en el fondo hasta una profundidad que quede asegurada su estabilidad. La parte superior, donde ha de golpear el martillo mecánico para clavarlas, debe ser protegida para evitar su deterioro. Estas paredes, de mayor duración que las de madera, y de más rápido clavado, sustituyen con mucha ventaja a las tablestacas.

4.8 EMPARILLADA Y LOSA DE HOMIGÓN. Suele emplearse para cimentar sobre fango. Y consiste, como su nombre indica, en una parrilla de maderas entre las cuales se apisona tierra, procediéndose luego a construir una plataforma sobre la que se apoyan las cargas. Casi en desuso el sistema, hoy se sustituye el emparrillado por una losa de hormigón armado, lo suficientemente amplia para poder transmitir la carga de la obra al terreno. La losa nervada, con los nervios hacia abajo, da mejor resultado, pues impide los desplazamientos laterales.

1 - 126

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 4.8. Varios tipos de ataguías

1 - 127

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 4.9. Emparrillado formado por tablones. 4.9. CEMENTOS. El cemento es un producto artificial obtenido a partir de los correspondientes crudos, materias primas calizas y arcillosas o afines con éstas, mediante un proceso denominado clinkerización, es decir, mediante calcinación y sinterización a la temperatura adecuada y durante el tiempo necesario, y por el enfriamiento adecuado; obteniendo así el producto con la composición química y mineralógica adecuadas. Tenemos así el clínker, que debe estar compuesto, al menos en dos tercios de su masa por silicatos cálcicos, el resto por compuestos de óxido alumínico (Al2 O3), óxido férrico (Fe2 O3) y otros óxidos. 1 - 128

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TABLA 4.1 COMPOSICIONES DE LOS CEMENTOS

Este clínker podrá contener materiales que le den características específicas determinadas, con lo que se formarán los distintos tipos de cementos, junto con pequeñas dosis de aditivos, al moler adecuadamente los distintos clínkeres. El cemento es así un conglomerante hidráulico, materiales artificiales de naturaleza inorgánica y mineral que, finamente molidos y convenientemente amasados con agua, fraguan y endurecen a causa de reacciones de hidrólisis e hidratación de sus constituyentes, dando lugar a productos hidratados mecánicamente resistentes y estables, tanto al aire como bajo el agua.

1 - 129

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

4.9.1. Tipos de cementos. Según algunos componentes que se les añadan o el porcentaje de los principales que lo forman se obtienen los nueve tipos de cementos, que se exponen en la siguiente tabla. TABLA 4. 2 CEMENTOS RESISTENTES A SULFATOS Y AGUA DEL MAR

1 - 130

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

4.10. HOMIGÓN. El hormigón conocido hoy día es, básicamente, una mezcla de árido y conglomerante hidráulico (cemento) a los que de vez en cuando se les añaden otros componentes con el fin de obtener características especiales; el agua es la tercera parte básica con la que se consigue que el árido y el cemento se unan para formar el hormigón. Así pues, aunque el árido es una parte importante de nuestro componente, puesto que su materia, forma, tamaño, granulometría, etc. son parte importante para la consecución final de un buen hormigón, nos centraremos más en el estudio del conglomerante, el cemento, cuya característica principal es unir. 4.10.1. Formas de hormigonar. Existen varias formas de depositar el hormigón en el fondo del agua, sin que sus características sufran la acción de ésta. Las formas más comunes son: a) Por tubo hormigonero (Tremie). b) Por sacos. c) Por cajas o cucharas. d) Por bombas a presión. 4.10.2. Tubo hormigonero (Tremie). Consta de un tubo de acero suspendido verticalmente en el agua. En la parte superior se ensancha formando un embudo donde se vierte el hormigón fresco en la superficie. El hormigón baja por su peso hasta el final del tubo donde el buzo lo va extendiendo de forma conveniente en el fondo. El tubo debe ser hermético al agua y las juntas, donde sean necesarias, deben ser también herméticas. Debe ser de paredes lisas y tener una sección adecuada para la mezcla de áridos que sea utilizada. Se toma un diámetro de 15 cm. comúnmente como límite mínimo para áridos de 20 mm., y se toma un diametro de 20 cm. como el menor límite para áridos de 40 mm. 1 - 131

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

4.10.3. Sacos. Son bolsas reutilizables de lona o plástico, con abertura inferior y selladas en la parte superior en donde se suspende, para ser arriadas al agua suavemente con la apertura atada con una cuerda de la cual se tira para depositar el hormigón en el lugar elegido. A veces los sacos son depositados en el agua sin ser abiertos fraguando el hormigón dentro de los sacos. 4.10.4. Cajas o cucharas. Son cajas metálicas de paredes planas y el interior perfectamente liso y vertical sin salientes en el fondo con apertura inferior con dobles puertas pudiendo ser de apertura automática o manual. Las puertas suelen estar preparadas para abrirse con la mínima perturbación del flujo del hormigón y esto hace que ellas no sean abiertas hasta que la caja está apoyada en el fondo o en el hormigón colocado. El pestillo debe estar fuera de la caja con las bisagras colocadas de modo que las puertas se balanceen libremente en el fondo. Deben estar equipados con una cubierta superior consistente en dos faldillas de lona solapadas móviles. El agua a presión cierra estas aletas en contacto directo con la superficie superior del hormigón durante el proceso de posicionado; esto previene la turbulación del agua en el interior de la caja que arrastre el cemento. Las cajas deben ser tan grandes como sea posible, de acuerdo con el trabajo a realizar. 4.10.5 Hormigonado a presión. Recientes adelantos en el diseño de bombas para hormigonado han hecho posible considerarlas para colocar directamente el hormigón en el fondo submarino. La experiencia hasta la fecha es reducida y las siguientes observaciones se basan en el llenado de pesados fustes de pilotes submarinos. Es posible que con la experiencia las bombas sean ampliamente usadas en el futuro. Bombear hormigón bajo presión, directamente elimina la necesidad de frecuentes alimentaciones del tubo y asegura el deseable flujo continuo en la masa de hormigón. 1 - 132

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Antes de iniciar el bombeo de hormigón, el tubo debe ser ajustado para dar unos pocos centímetros libres sobre el fondo y una pelota de esponja de caucho u otro vertido adecuado se debe insertar en la tubería a continuación de la bomba.

Fig. 4.10. Varios métodos de hormigonar bajo el agua. A) Tubo hormigonero. B) Caja de hormigonar. C) Tubo hormigonero a presión. Es deseable bombear tanto como sea posible por un tiempo, elevando el tubo sólo cuando sea necesario. Se debe ir con cuidado de todos modos, con una excesiva longitud de tubo enterrado en el hormigón que apareja una lenta proporción de hormigón vertido. 1 - 133

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 5 INSTALACIONES DE CONSTRUCCIÓN Y REPARACIÓN DE BARCOS 5.1 GENERALIDADES. La carenadura de un buque, es decir, el conjunto de operaciones dedicadas a la revisión, manutención y reparación de la parte sumergida del mismo, que constituye la llamada carena u obra viva, se realizaba al principio dando la quilla o subiendo el buque a un varadero. Cuando el desplazamiento y las dimensiones de los barcos crecieron en virtud del progreso de la construcción naval y del empleo del acero, no fue posible seguir empleando los métodos habituales indicados más arriba, y por lo tanto fue necesario construir instalaciones adecuadas para la puesta en seco. Éstas fueron, al principio, obras fijas (diques secos), si bien no tardaron en utilizarse también elementos móviles (diques flotantes). Actualmente, sin embargo, tales diques se emplean también para la construcción de buques. 5.2 DIQUE SECO. Suelen estar situados en los puertos, y aunque son de construcción muy cara tienen un bajo costo de mantenimiento y de ejercicio.

Fig. 5.1. Vista de planta de un dique seco. 1 - 134

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Los diques secos están formados por una dársena recubierta de hormigón o piedra labrada, con uno de sus lados menores en comunicación con el mar, y que se cierra con una puerta una vez que ha entrado el buque en él. El frente o extremidad opuesta a la puerta, es decir, la correspondiente a la proa del buque, suele tener cierta inclinación, con lo que se reduce el volumen del cuenco, lo que supone una ganancia de tiempo en la operación de achicar el agua del mismo. por este motivo, y también para facilitar el acuñado del casco y el movimiento del personal, así como los trabajos en torno a la carena, la sección transversal de sus cajeros o lados mayores suele ser escalonados. En la zona de la entrada existen unas ranuras especiales, con bordes de granito, en cuyo interior se aloja el barco puerta.

Fig. 5.2. Planta y secciones de un dique seco. La longitud útil del dique puede reducirse colocando un barco puerta en las ranuras intermedias, con el fin de reducir el tiempo necesario para el achique. 1 - 135

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Una vez iniciado el vaciado del dique, la diferencia de presión hidrostática existente entre el interior y el exterior empuja el barco-puerta contra las ranuras; de todas formas, para mejorar la estanqueidad y distribuir uniformemente la presión ejercida por ésta, el barco-puerta va cubierto, en las superficies de contacto con las ranuras, de mechas de cáñamo mezclado con sebo. A este respecto conviene señalar que la presión del agua sobre el barcopuerta puede alcanzar valores de 150 t/m. A veces, a lo largo del eje del dique se construyen una o varias ranuras intermedias para permitir la colocación de otras tantas puertas y así poder carenar simultáneamente dos o más buques con diferentes programas de trabajo. Este recurso es muy ventajoso cuando la naturaleza del lugar permite construir el dique con una puerta de entrada en cada extremidad. Los diques secos donde se carenan buques de guerra pueden estar construidos de modo que sea posible la colocación de dos barcos-puertas en el mismo sitio, de modo que el segundo impida la inundación del dique en caso de destrucción del primero. La solera suele construirse con una capa de hormigón armado y argamasa revestida de obra de fábrica, y su espesor varía entre 1,5 m y 5 m, según la naturaleza del terreno. En el fondo del dique se colocan tres filas de picaderos hechos de madera de roble y base de cemento armado; los de la fila central, sobre los que se apoya la quilla del buque, se sitúan a una distancia de 1,5 m entre sí, mientras que los de las filas laterales suelen estar separados unos 15 m. En algunos diques, los picaderos de las filas laterales pueden acoplarse a la carena mediante un mecanismo hidráulico. Antes de la entrada de un buque en dique es necesario preparar la cama, es decir, disponer los picaderos de acuerdo con la forma de la carena. Para ello, cada buque cuenta con un plano de formas, que se entrega para su estudio al personal que ha de hacer los preparativos. El buque, durante la fase de achique, se apoya primeramente en los picaderos de proa, o de popa, según las circunstancias, y a continuación, pero de forma paulatina, lo va haciendo a lo largo de toda la quilla. 1 - 136

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Como la concentración de esfuerzos en la zona donde se produce el primer contacto o en cualquier otro lugar puede causar deformaciones permanentes del casco, es preciso controlar, mediante el empleo de buzos, que todos los picaderos participan de manera uniforme en la sustentación del buque. Los diques de mampostería pueden construirse totalmente en tierra, o bien hacerlo parte en tierra y parte en la más inmediata a ella, en cuyo caso se emplean elementos de cemento armado prefabricados que luego se hunden en el lugar conveniente. 5.2.1 Barco-puerta. El barco-puerta de cierre tiene una estructura adecuada para resistir las presiones hidrostáticas, y un perfil que encaja perfectamente en las ranuras donde se aloja. Por lo general, ésta tiene una forma simétrica que permite colocarla con cualquiera de sus costados mirando hacia el interior del dique, lo que facilita su manutención sin necesidad de carenar. En la zona inferior del barco-puerta existe un depósito de lastre normalmente lleno de agua, cuya capacidad es tal que garantiza en todo momento el equilibrio estable de la puerta en la posición deseada. Para la manutención periódica, dicho depósito puede vaciarse y llenarse a voluntad a través de unas válvulas de entrada y salida a base de aire a presión. Por encima del depósito de lastre existen otros similares, destinados a aumentar o disminuir el calado de la puerta, con sus válvulas correspondientes y las tomas necesarias para el aire a presión. Por encima y a ambos lados de los depósitos citados en último lugar existen otros dos que se usan para compensar las posibles inclinaciones del barco-puerta. Todas las válvulas llevan un mando a distancia de forma que pueden ser manejadas desde encima mismo del barco-puerta, y los depósitos están provistos de registros de cierre estanco, que permiten la entrada del personal a su interior y el mantenimiento de las estructuras internas.

1 - 137

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 5.3. El buque-puerta es un flotador en acero con estructura celular, estable y robusto; está provisto de tomas y válvulas de inundación, salidas de aire, bombas de achique, depósitos para agua de lastre, etc.. La parte superior lleva una pasarela que sirve para el tránsito del personal y la ejecución de las maniobras de inundación y achique. F, deposito de flotación; E, depósitos de equilibrio; L, depósitos de lastre; f é i, salidas de aire; c, cierres de inundación del dique.

1 - 138

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

5.2.2 Sistemas de puertas. Existen dos sistemas de cierre de un dique seco; el barco-puerta y las puertas de bisagra; para su ajuste se emplean unas frisas de madera blanda (por lo general de pino) y de una forma denominada de "buche de paloma".

Fig. 5.4. Sistema de puertas para cerrar los diques. 5.2.3 Maniobra de vaciado del dique. Para vaciar el dique, las operaciones se realizan en el orden siguiente: después de entrar el buque se coloca el barco-puerta a la altura de las ranuras y a continuación se lastra éste llenando los depósitos a través de las válvulas de entrada (los respiraderos suelen carecer de válvulas). Una vez la puerta queda perfectamente apoyada en las ranuras, empieza el achique del dique. Luego, cuando el dique está seco y se ha apuntalado el barco-puerta por su cara interna, los depósitos de lastre del mismo se vacían por la acción de la gravedad en el interior del dique. A veces es preciso vaciar tales depósitos con medios mecánicos; y por tal motivo en el barco-puerta suelen existir bombas capaces de extraer el agua de su interior. 1 - 139

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

5.2.4 Maniobra de llenado del dique. El llenado del dique suele efectuarse mediante unas galerías de comunicación con el mar, existentes a ambos costados del mismo, o bien mediante la apertura de unas válvulas a propósito existentes en el barcopuerta. Durante la fase de inundación, las válvulas de inundación de la puerta se hallan cerradas y los depósitos de lastre están vacíos. A medida que la diferencia de nivel del agua entre el exterior y el interior disminuye, la presión de dicha puerta sobre las ranuras decrece, al tiempo que aumenta el empuje hidrostático, lo cual hace que aquélla vaya flotando libremente. 5.2.5 Bombas del dique. El dique puede achicarse en un período de 2 a 4 horas; la estación de bombeo, situada junto al mismo dique, comprende, además de una o varias bombas de gran potencia y con una capacidad de entre 1 y 2,5 m3/seg, las bombas de drenaje y las del servicio contra incendios del dique y de los barcos que se encuentren en él.

Fig. 5.5. Esquema de funcionamiento de una estación de bombeo para el achique de un dique: 1, bomba principal de achique; 2, bomba de drenaje; 3, dispositivo para desatascar el sifón; 4, sifón; 5, conducto de mando de la bomba de drenaje; 6, nivel del agua en las máximas mareas; 7, nivel de la solera; 8, galería de achique; 9 aspiración de la bomba principal de achique; 10, descarga al mar. 1 - 140

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El agua de la parte baja de la solera tiende por sí misma a escurrirse en el interior de unos chupones, de donde es aspirada por las bombas de achique y de drenaje; estas últimas actúan de modo intermitente, y en especial cuando el dique está seco, extrayendo el agua que entra a causa de la imperfecta estanqueidad de la puerta, o por pérdidas a través de las paredes del dique. Todas las bombas son de eje vertical y van dispuestas en un compartimento situado a un nivel inferior que el de la solera. Todas ellas funcionan mediante un motor eléctrico que suele estar situado por encima del nivel de la marea máxima. Las galerías de conducción corren por el interior de la pared misma del dique y desaguan a una profundidad de varios metros por debajo del nivel del mar; en cada conducto de desagüe hay un sifón, situado a una altura superior que la de la marea máxima, y que impide la inversión del flujo desde el mar hasta el dique, cuando las bombas están paradas. Una misma estación de bombeo puede servir para varios diques siempre que éstos se hayan construido uno junto a otro. 5.2.6 Sistema de maniobra de los diques. En los muelles laterales del dique van unos cabrestantes eléctricos que se usan de remolque y alineamiento de los buques durante la maniobra de entrada. Aparte de esto, allí se encuentran los servicios necesarios para la seguridad y habitabilidad del buque durante su estancia en dique, así como las instalaciones precisas para los trabajos, es decir, las grúas, conductos de aire comprimido, oxígeno, acetileno, agua dulce, instalaciones eléctricas, etc., los cuales y al objeto de no obstaculizar el movimiento del personal y de los materiales por los muelles del dique normalmente van en el interior de galerías laterales. La tendencia actual a reducir los costos de transporte marítimo mediante la construcción de buque cada vez mayores ha aconsejado el empleo, para la construcción de dichos barcos, de diques secos semejantes a los de carenado, con las instalaciones anejas para la construcción, izado y puesta en obra de elementos prefabricados cuyo peso puede llegar hasta las 500 toneladas. Entre los mayores diques que existen se puede citar el de la Nippon Kok Kaisha, con sus 500 metros de eslora, 75 de manga, y una profundidad de 11,8 metros.

1 - 141

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En los lugares donde las condiciones meteorológicas suelen ser desfavorables, los diques pueden estar parcialmente cubiertos. 5.2.7 Situación de un buque en dique. La operación previa a la entrada de un buque en dique es preparar la cama de modo que su perfil sea igual al de la quilla del buque. Asímismo, éste preparará sus calados para que, al descender el nivel de las aguas en el dique, gravite la quilla en toda su extensión en el mismo instante sobre los picaderos. Esto, se consigue mediante el empleo de unas guías situadas a proa y popa del buque, de tal manera que con una plomada colocada sobre estas quillas se marque el centro de la cama y la crujía del buque.

Fig.5.6. Arriba construcción de un superpetrolero en un dique seco. Abajo buque de pasaje en construcción en grada.

1 - 142

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Muchas veces, se requiere el auxilio de los buzos para dejar definitivamente el buque sobre la cama, ya que es necesario que éste asiente en toda su eslora perfectamente, por lo que, en caso contrario, hace falta calzar con esloras los espacios huecos entre el buque y la cama. Si la estancia en el dique se va a prolongar durante mucho tiempo se pondrán unas escoras oblicuas, cuya solidez y separación depende del peso del buque y de su estancia en aquél. Las escoras suelen colocarse en el pantoque a la altura de los carenotes o quillas de balance. 5.2.8 Limpieza y corrección de perdidas de la puerta o buque-puerta. Es conveniente, antes de entrar un buque en dique, comprobar que las ranuras donde va a quedar colocado el barco-puerta, o la superficie de cierre de las puertas, se encuentran libres de todo lo que pueda impedir su trabajo normal, para lo cual, los buzos tendrán que bajar, reconocer y limpiar estos espacios. Asímismo, cuando está el dique cerrado, puede ocurrir que tenga pérdidas por el sistema de cierre y es necesario que el buzo baje a tratar de tapar dichas pérdidas; esto se hará con unas morcillas de trapos que colocará sobre el sitio por donde entra el agua, atochándolas y corrigiendo dichas pérdidas. 5.3 DIQUE FLOTANTE. Con respecto a los diques flotantes es preciso tener presente que éstos exigen unas profundidades marinas adecuadas, que no siempre existen en las proximidades de las zonas portuarias. Este tipo de diques suelen construirse en los lugares donde su realización resulte más conveniente y cómoda por razones de disponibilidad de mano de obra, materiales e instalaciones, desde los que sea fácil transportarlos más tarde al lugar de su utilización. Con los sistemas actuales de prefabricación, los diques flotantes requieren un plazo de construcción muy inferior al de los diques secos y tienen además la ventaja de poderse equipar y utilizar como arsenales móviles, siempre que vayan acompañados de barcos taller. Con esta finalidad, durante la segunda guerra mundial fueron muy utilizados en las operaciones navales del océano Pacífico.

1 - 143

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 5.7. Sección y vistas lateral y en planta de un dique flotante. A modo de ejemplo, se indican a continuación las dimensiones de un dique flotante de 100.000 toneladas de capacidad usado por la marina estadounidense durante la guerra del Pacífico: eslora, 282,60 m; manga total, 78,02 m; manga útil 42,67 m, y altura de los costados sobre la solera, 17,60 m. El dique flotante está compuesto por un pontón en forma de paralelepípedo y por dos cajeros laterales. A veces llevan también dos planos corredizos capaces de aumentar la longitud útil de la solera. El pontón y los cajeros, están divididos interiormente en compatimentos estancos que pueden llenarse de agua mediante la apertura de válvulas de inundación y de salida de aire, con el fin de provocar la emersión del dique y la entrada del barco. Esos mismos compartimentos pueden vaciarse mediante bombas que hacen emerger el conjunto hasta quedar un buque en seco. 1 - 144

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 5.8. Dos tipos de diques flotantes. El tipo a) no es autocarenable, por cuanto para su mantenimiento se requiere ponerlo en seco en otro dique. Los restantes permiten el autocarenamiento, es decir, el empleo de una o varias secciones para poner en seco las otras.

El peso del barco se transmite a las estructuras de la solera mediante una fila central y dos laterales de picaderos de madera de roble, y para impedir que cualquier leve inclinación del dique provoque la caída del barco, se colocan puntales entre las cajas laterales del dique y los costados de aquél. En un compartimento estanco situado en la parte más alta de tales cajeros se encuentran los aparatos y demás dispositivos para la inmersión y emersión, los cabrestantes para el remolque y el alineamiento del barco sobre los picaderos, los servicios logísticos para el personal de maniobra del dique y para el personal los buques que estén en dique, así como los talleres, centrales eléctricas, compresores de aire, equipos contraincendios, etc. En cada una de ambas cajas laterales existe también una grúa deslizable sobre raíles.

1 - 145

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

5.3.1 Funcionamiento de un dique flotante. Las fases principales del funcionamiento de un dique flotante son cuatro: (ver figura 5.8) a) El dique flota con los tanques de lastre vacíos y con un calado (ia) tal que su propio peso es igual al del agua que desaloja. b) Después de inundar los tanques de lastre, el dique se sumerge Hasta alcanzar un calado (ib) que permite la entrada del buque colocando su quilla sobre los picaderos centrales, los cuales, al igual que en los diques secos, es necesario adaptar previamente a la forma del buque. En estas condiciones el peso del dique más el del agua contenida en los tanques de lastre sigue siendo igual al del agua desalojada. c) El dique se encuentra en fase de emersión; los tanques de lastre se hallan parcialmente vacíos y la suma de los pesos del dique, del agua existente en dichos tanques y del buque es igual al peso del agua desalojada por el conjunto dique-buque. En esta fase, la estabilidad es reducida por la existencia de superficies libres. d) El dique ha emergido y los tanques están completamente vacíos; ahora el calado (id) es de tal naturaleza que iguala el peso del conjunto dique-buque con el peso del agua desalojada por el pontón. La diferencia entre el desplazamiento con el calado id y el desplazamiento con el calado (i) es, evidentemente, igual al peso del buque. 5.3.2 Construcción y empleo de diques flotantes. Los diques flotantes pueden construirse formando un bloque único o bien mediante secciones unidas entre sí por medios semipermanentes. La construcción en un solo bloque, adoptada por lo general para diques de hasta 8.000 ó 10.000 toneladas de capacidad, tiene la ventaja de su mayor resistencia y rigidez longitudinales. La construcción en secciones, que se utiliza para diques de grandes dimensiones, presenta la ventaja de permitir la construcción simultánea de cada una de sus partes en astilleros diferentes y proceder luego al transporte de las mismas hasta el lugar de su utilización.

1 - 146

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Además, estos diques son autocarenables, lo que se consigue repasando una de sus secciones y levantándola con las demás. Para conseguir que el remolque de las secciones sea más seguro y rápido, aquéllas pueden tener una forma de huso a ambos lados. Por el mismo motivo, las cajas laterales son desmontables y se colocan sobre el pontón. El pontón se halla dividido interiormente por una quilla vertical central o dos o más laterales estancas. Además de estas quillas, la resistencia longitudinal del dique queda asegurada por las vagras, el forro y los propios elementos estructurales de la solera y de las cajas laterales. La subdivisión se completa, en dirección transversal, por una serie de varengas estancas que, con las cuadernas y el forro mismo, contribuyen a dar resistencia transversal a toda la estructura. Esta forma de compartimentación celular constituye también una defensa pasiva muy útil en caso de siniestro del dique, así como un recurso para no disminuir su estabilidad por cuanto que así se reduce el momento de inercia de las superficies libres. Además, achicando los tanques necesarios se pueden obtener escoras transversales o asientos longitudinales del dique, lo cual tiene gran importancia cuando se trata de poner en seco un buque averiado que presente una escora de cierta consideración. Los diques flotantes tienen algunos inconvenientes con respecto a los diques secos, puesto que aquéllos no pueden emplearse en zonas de poco calado, o expuestas al oleaje y a los vientos; por otro lado, su mantenimiento es costoso y precisan de personal especializado para las maniobras de inmersión y emersión; además, tienen una duración muy inferior a la de los diques secos a causa de la corrosión de tipo químico, físico y biológico que afecta al interior y exterior de las planchas, la cual no puede controlarse ni eliminarse con facilidad. El acero es el material más usado actualmente para la construcción de este tipo de diques, aunque también se han hecho de cemento armado o madera. El cemento armado, como en otras numerosas aplicaciones navales, ha dado buenos resultados por la elevada resistencia a la corrosión química y biológica, y, por consiguiente, en virtud de su elevada duración y mínima necesidad de mantenimiento. Sin embargo, los diques de cemento armado, del tipo de bloque único y de dimensiones reducidas, resultan, a igualdad de capacidad, mucho más pesados que los de acero. 1 - 147

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig.5.9. Prespectivas y secciones transversales por A-A' y B-B' de un buque L.S.D. (Landing Ship Dock). En algunos casos resulta útil el empleo de diques flotantes de tipo cerrado, en los que las cajas laterales se juntan por uno de sus extremos y forman una especie de proa, mientras la extremidad opuesta se cierra con un barco-puerta. Este tipo de dique puede considerarse como una combinación entre el dique seco y el flotante. Una vez que ha entrado el buque en él y se ha colocado el barco-puerta, se inicia el achique del agua de los tanques del doble fondo y del interior del dique; en este caso, la altura del doble fondo se proyecta tomando en consideración la resistencia longitudinal de la estructura, y no las exigencias de empuje hidrostático. A igualdad de capacidad de levantamiento, pues, la altura del pontón será inferior en los diques flotantes cerrados que en los abiertos y, por lo tanto, los primeros pueden utilizarse en zonas de calado menor que el necesario para los segundos. 1 - 148

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El empleo de diques cerrados es limitado por cuanto las dimensiones de los buques que pueden entrar en ellos deben ser por fuerza inferiores a las dimensiones internas del cuenco. Durante la segunda guerra mundial se utilizaron mucho los Landing Ship Docks, que venían a ser una derivación de los diques cerrados. Tales L.S.D. estuvieron dedicados a la reparación y transporte hasta el lugar de operación de unidades de desembarco de dimensiones bastante considerables. 5.4 VARADEROS. Consisten en un plano inclinado sobre el que se desliza un carro sobre rieles hasta suficiente profundidad, de modo que sobre el mismo pueda quedar un buque, Después se tira del carro hasta que quede en seco. Los carros pueden ser construidos para recibir el buque longitudinal o transversalmente.

Fig. 5.10. Entrada de un barco en varadero.

Los carriles se pueden sujetar por medio de tornillos tirafondos o escarpias a unas anguilas embutidas en el plan del varadero. Se llama carril al conjunto de los dos rieles paralelos por los que se desliza el carro.

1 - 149

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Se llama aparejo principal al que tiene la suficiente potencia, por medio del cual se cobra el carro hasta poner el buque bien sobre el dique flotante o sobre el carro hasta que quede seco en el varadero. Las tiras de lanzamiento son unos cables que van unidos al aparejo principal y al carro para hacer la tracción horizontal. Se llama "varadero de anguilas" al que dispone de una cuna, sobre la que se sostiene el buque, formada por dos robustas vigas (anguilas) las cuales, mediante una materia resbaladiza (jabón, sebo), se deslizan sobre las imadas. Las dos anguilas se hallan unidas rígidamente por medio de tensores. La limpieza de las anguilas debe hacerse con espátulas de madera a fin de no deterioraras. 5.5 GRADA. Parte fundamental de las astilleros y es un plano inclinado situado a orillas del mar o de un río, donde se disponen los picaderos sobre los que se construyen los buques o embarcaciones menores. Normalmente la grada se prolonga hacia el interior del agua, en lo que se llama antegrada, para facilitar así el deslizamiento en el momento de la botadura.

Fig. 5.11. Buque en grada.

1 - 150

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El suelo de las gradas suele ser de obra de fábrica o estar revestido de cemento armado, aunque a veces es de tierra, pero en todo caso debe ser de gran solidez y capaz de soportar el peso del buque. La dirección de las gradas es normalmente perpendicular a la orilla del agua; no obstante, hoy se tiende a disponerlas paralelamente a la orilla, en particular cuando están situadas en ríos poco anchos. La inclinación de la grada varía, por lo general, entre 1/10 y 1/7, para buques pequeños, hasta 1/15 para los grandes. Debido a las dificultades que representa la construcción de buques de gran tamaño, y en especial cuando se hace mediante bloques prefabricados, en la actualidad se está difundiendo rápidamente el construirlos no sobre gradas, como es tradicional, sino en el interior de diques secos. 5.6. BOTADURA DE BUQUES. Operación consistente en hacer deslizar el buque a lo largo de la grada inclinada donde fue construido hasta ponerlo a flote. Los preparativos de toda botadura comienzan con la instalación de la basada. Para ello se colocan primeramente, sobre la grada y a uno y otro lado del buque, dos gruesos maderos de roble llamados imadas, y encima de éstos otros dos de medidas similares conocidos por anguilas. Entre unos y otros se ponen cunas de madera o rodillos de hierro de unos 12 ó 15 mm de diámetro, con objeto de dejar un espacio por donde introducir, en el momento oportuno, el sebo o lubrificante necesario. Las anguilas, cuya separación suele ser igual al 30 ó 40 % de la manga del buque, se fijan entre sí con tirantes de hierro o traviesas de madera debidamente empernadas. Por otro lado, dichas anguilas van sujetas al casco por medio de unos cables muy tensos, llamados perigallos, fijos por un extremo en ellas y por el otro en un lugar cualquiera de cubierta que sea suficientemente fuerte. Por encima de las anguilas, y directamente apoyadas en el casco, van unas piezas de madera llamadas cunas, cuyo extremo superior se ha labrado convenientemente para que se adapten a las formas del buque.

1 - 151

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Entre las anguilas y las cunas van otras piezas de madera llamadas santos. De éstos, los correspondientes a la parte central del buque son verticales y muy cortos; en cambio, los situados en los extremos del casco son de mayor longitud además, van colocados con cierta inclinación. Hasta aquí el buque descansa sobre unas cuñas de madera muy dura, puestas encima de los picaderos, de tal manera que, al sacarlas, pasa a apoyarse sobre las anguilas. En Francia se acostumbra botar los barcos usando una sola anguila, dispuesta longitudinalmente en el centro de la quilla del buque además de otras dos laterales, destinadas únicamente a impedir en todo momento que aquél pueda inclinarse hacia uno u otro lado. Una vez estudiado con toda exactitud el relieve del fondo situado frente a la grada, se procede a la construcción de una antegrada consistente en una plataforma hecha a base de puntales apoyados en el fondo y una serie de traviesas de madera cuya superficie constituye una verdadera prolongación de la grada hacia el mar. Cuando todo esto se ha hecho ya, se procede a la colocación de medios de retención, destinados a sujetar las anguilas hasta el momento de la botadura, y que consisten en topes puestos de manera que sean fáciles de sacar y trincar a los extremos de las anguilas debidamente amarradas a unos norays de la grada. Luego se colocan una serie de gatos hidráulicos o neumáticos además, unos cabos muy gruesos y resistentes, fijos a los extremos de las anguilas, que se tensan con cabrestantes o aparejos, todo lo cual se emplea, en el momento oportuno, para la adherencia entre las anguilas e imadas e iniciar la puesta en movimiento del casco. Los preparativos finales se inician sacando las cuñas de los picaderos y seguidamente procediendo al lubricado de anguilas e imadas; antiguamente se empleaba grasa animal mezclada con jabón o aceite mineral, pero hoy en día existen para ello preparados mucho mejores hechos a base de estearina y aceites sintéticos.

1 - 152

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 5 12. Casco de un buque en grada. 1 - 153

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

..............

Fig. 5.13. Fases de la botadura. Para asegurar el paso de la cuna es preciso dragar el tramo del fondo pr贸ximo a la antegrada. En la 煤ltima figura se esquematiza el casco de una antegrada de longitud insuficiente que produce un desplome de la popa al girar el casco sobre el extremo de la antegrada en el que se apoya la parte central de la quilla, la fuerza hidrostatica, la proa da una cabezada sobre la grada. 1 - 154

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Uno o dos días antes de la botadura se coloca la antegrada, la cual, una vez amarrada convenientemente en el sitio que debe ocupar, se lastra hasta que se apoye en el fondo. Luego, los buzos se encargan de colocar las cuñas necesarias para dejarla perfectamente alineada con la grada. Unas horas antes del inicio de botadura se sacan las cuñas existentes entre las anguilas y las imadas, así como los puntales y escoras situados en el extremo de popa del buque y, a continuación, se reduce el número de elementos de retención, dejando únicamente las trincas. Llegado el momento de la botadura se sueltan las trincas y se ponen en funcionamiento los dispositivos mecánicos encargados de iniciar el descenso del buque.

Fig. 5.14. Representación esquemática de las secciones, del casco y esquema de una antegrada.

1 - 155

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

5.6.1 Fases de la botadura. La botadura se inicia con un recorrido del buque en seco y luego, a medida que la popa se va metiendo en el agua, el empuje tiende a levantarla. En el preciso instante en que el momento del empuje con respecto al extremo delantero de las anguilas supera el valor del peso, el buque comienza a flotar; al movimiento de deslizamiento formado por aquél y la basada se une entonces otro movimiento de rotación. Esta fase termina, y con ella la botadura, en el instante en que el buque deje de apoyarse en la antegrada, si la profundidad a que ésta se encuentra es superior al calado, medido hasta el canto inferior de las anguilas. Ocurre muchas veces, sin embargo, que la longitud de la antegrada no es suficiente, y entonces el buque "cae", dando a continuación una fuerte cabezada. La longitud mínima de la antegrada se calcula de forma que esta caída no sea demasiado grande para evitar que, de rechazo, la proa del buque dé un fuerte golpe a la grada. Una vez el buque está a flote, se le remolca hasta dejarlo atracado al muelle de armamento. Allí se sacan entonces los perigallos y la basada por los buzos. Cuando la superficie de agua frente a la grada no es demasiado grande se usan los medios necesarios para reducir el recorrido del buque (cadenas de retenida). 5.6.2 Botadura de costado. La botadura de costado se realiza siempre que la superficie de agua es muy reducida, como ocurre en los astilleros situados en márgenes de ríos, y cuando el buque a botar tenga mucha eslora y poco puntal, y cuya resistencia estructural pudiera verse afectada por efecto de una botadura de tipo tradicional. En este caso, la basada es similar a la anterior, con la única diferencia de que ahora las anguilas son más numerosas, ya que la distancia entre ellas suele oscilar entre 7 y 10 metros. 5.7 SYNCROLIFT (Careneros). Es un moderno sistema de varar buques patentado por la firma estadounidense Pearlson Engineerign Co. Inc. y que viene a ser como una actualizada versión del dique flotante.

1 - 156

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Los Syncrolift han proliferado mucho en los últimos años y en todos los puertos del mundo. En España se les conoce más comúnmente como "careneros múltiples" y en la actualidad existen tres instalaciones en estado operativo y otra en fase de proyecto adelantado, que se montará en El Ferrol. Los que se hallan en funcionamiento son los de "Astican", en Las Palmas, el cual posee la plataforma elevadora más potente del mundo, pues puede levantar buques de hasta 30.000 Tm. de peso muerto; el de Galeras de la empresa "Bazan" en Cartagena, capaz para elevar barcos de hasta 10.500 Tm. de desplazamiento, y el más pequeño de "Nuvasa", de Tenerife, cuya plataforma tiene una fuerza ascensional de 2.000 Tm.

Fig. 5.15 . Vista de planta del "Syncrolift" de Galeras de Cartagena. Superficie total de 80.000 m 2. Dimensiones de la planta elevadora 130 X 25 metros. 1. Area de carena 140 X 32 metros. 2. Area de carena 103 X 25 metros. 3. Area de carena 136 X 36 metros. 4. Area de carena 136 X 21 metros. 5 y 6 Area de carena 221 X 32 metros.

1 - 157

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Como "carenero múltiple" se entiende un dispositivo integrado por dos zonas bien diferenciadas: a) la plataforma elevadora, o dispositivo de varada, b) los careneros o "aparcamientos" de buques ya en tierra. Ambas zonas están unidas por lo que se llaman "zona de trasbordo". El sistema de varada es simple. Consiste en una plataforma que es izada y arriada por medio de cables de acero a través de chigres accionados por motores eléctricos síncronos, situados en ambos lados del recinto o dársena de varada. Los elementos básicos de la plataforma los constituyen vigas transversales secundarias que descansan sobre las anteriores, para formar la parrilla soporte de un piso de madera. En esta plataforma se hallan situadas unas vías longitudinales sobre las que se coloca un carro de traslación longitudinal. En la posición baja de la plataforma, éste se encuentra bajo el agua y permite la entrada del buque que se ha de varar. En la posición más alta, las vías de la plataforma quedan en línea con las existentes en tierra. Simplemente tirando con chigres o tractores, el buque se desplaza a la zona de traslado transversal. Para situar el buque en el aparcamiento o carenero seleccionado, se desplaza el carro transversal frente a dicho punto, y mediante chigres o tractores que tiran del carro longitudinal se coloca el buque en su sitio. En la plataforma, cada pareja de chigres opuestos actúa sobre una viga principal transversal. Cualquiera que sea la carga que soporte cada una de estas vigas, la velocidad de giro de todos los motores es la misma, por lo que el plano de la plataforma en su movimiento se mantiene siempre horizontal. El sistema de seguridad de la plataforma de varada permite el bloqueo inmediato del movimiento, en caso de rotura de algún cable de los chigres o de sobrecarga de los motores que rebasen la de proyecto.

1 - 158

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 5.16. Disposición de las instalaciones y servicios en un astillero moderno. 1. Dirección y oficinas. 21. Taller de inst. eléctricas. 2. Sala de gálibos. 22. Taller de inst.hidráulicas. 3. Comedor. 23. Taller de carpintería. 4. Estación de oxígeno. 24. Taller de "" y decoración. 5. Estación de acetileno. 25. Galvanización. 6. Central térmica. 26. Pintores. 7. Depósito de combustible. 27. Servicios marineros. 8. Almacén general. 9. Muelle ferroviario. 10. Parque de planchas. 11. Parque de perfiles. 12. Taller naval. 13. Sección de soldadura y prefabricación. 14. Explanada de prefabricación. 15. Dique de construcción. 16. Gradas de construcción. 17. Muelle de armamento. 18. Depósito y taller de montaje de motores. 19. Taller mecánico. 20. Taller de tubos. 1 - 159

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Por medios de control de la plataforma permiten movimientos de ésta en un número mínimo de operaciones. En el centro de control se hallan los amperímetros de cada uno de los motores, cuya lectura representa un índice de la carga que soporta cada motor. Observando estas lecturas, se determina el instante y la zona en que el buque empieza a descansar sobre picaderos. los amperímetros también permiten determinar la distribución de la carga a lo largo del buque. El buque varado puede ser reparado en seco en la misma plataforma, en la zona de traslado transversal o en cualquier punto de la zona de aparcamiento, ya que se cuenta generalmente con grúas en todas estas áreas. Las reparaciones en la plataforma y zona de trasbordo se pueden hacer cuando no haya previstas otras varadas próximas o, en el primer caso, cuando la revisión de la carena sea rápida, ahorrándose así el traslado hasta cualquiera de los careneros. Estas instalaciones, como es lógico, cuentan con toda clase de equipos necesarios para el desempeño de sus funciones: electricidad, aire comprimido, contraincendios, agua potable, etc. 5.8 ASTILLEROS. Se llama astillero naval a cualquier establecimiento dedicado preferentemente a la construcción y reparación de buques.

1 - 160

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 6 DRAGADOS 6.1 GENERALIDADES. Una de las técnicas empleadas para lograr un acceso apropiado al puerto, es el de los dragados. Por su importancia dentro de la técnica portuaria, forma una rama independiente que entra dentro de lo que se llama ingeniería del dragado, y cuya tecnificación es una de las más especializadas dentro de las portuarias. El aumento de los calados necesarios va tomando tal preponderancia dentro del conjunto de las características del puerto, que todo lo referente a su aumento y mejora a conservación tiene vital importancia. 6.2 CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE DRAGADOS. Se pueden clasificar desde muy diferentes puntos de vista: a) Por su destino: Se refiere a la causa por la que se ejecuta el dragado. 1.- Mejora y aumento de calados. 2.- Conservación y limpieza de aterramientos. 3.- Saneamiento y recuperación de terrenos. 4.- Cimentaciones de obras. b) Por su emplazamiento: Se distinguen por punto donde hay que ejecutar la obra: mar abierto con oleaje, canales con gran tráfico, dársenas, etc. 1.- Mar abierto o barra. 2.- Rios a canales de navegación. 3.- Dársenas y fondeaderos. c) Por sus condiciones: La naturaleza del fondo y la dificultad de extracción, la necesidad de empleo de explosivos, etc., así como la posibilidad de vaciaderos, etc., condicionan grandemente los dragados. 1 - 161

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1.- Fondos arenosos. 2.- Fondos arcillosos. 3.- Fondos fangosos. 4.- Fondos duros y consistentes. 5.- Rocas. 6.3 DRAGADOS. El dragado es una excavación submarina que presenta las mismas características que las terrestres, es decir: Excavación, transporte y vertido, pero las condiciones especiales del medio en que se ejecuta producen unas diferencias fundamentales con respecto a la excavación terrestre influyendo tanto favorable como desfavorablemente. Debido a que el terreno a excavar está sumergido hay que emplear artefactos flotantes, lo que hace usar máquinas poderosas y en ciertos casos utilizar el agua como medio de transporte del producto excavado. Las condiciones meteorólogicas son elementos decisivos en el desarrollo del trabajo, lo mismo que la clase de terreno que a veces obliga a emplear métodos más costosos y de menor rendimiento que los que podrán utilizarse en otras condiciones. Por tanto al estudiar un dragado hay que tener en cuenta los siguientes puntos: Condiciones del emplazamiento de la obra. Características del terreno. Posibilidades de transporte y vaciado. Características del material de dragado. 6.4 CLASES Y TIPOS DEL MATERIAL DE DRAGADOS. El material de dragados puede dividirse según el tipo de operación a realizar en : Material de excavación. Material de transporte. 1 - 162

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Material de vertido. Material complementario. Algunos artefactos pueden ejecutar sucesiva o simultaneamente más de una de las operaciones citadas o incluso el ciclo completo. 6.5 DRAGAS. Embarcaciones especialmente dispuestas y con medios para limpiar el fondo de los puertos, ríos, canales, etc. Aunque existen dragas terrestres utilizadas en trabajos no portuarios, en este tema se trata exclusivamente de las dragas flotantes que se utilizan para dragados en puertos y vías navegables interiores. Las dragas, según su modo de trabajar, se clasifican en los siguientes tipos fundamentales: a) Draga de succión. Consiste en una bomba centrífuga que aspira una emulsión de agua y arena, y la impulsa, bien a un sitio a rellenar, bien a la cántara de un gánguil o de la propia draga. Retenida la mezcla así en un recinto cerrado, se produce la decantación del caudal sólido, y el líquido sale por rebose cayendo de nuevo a la mar. En el caso de vertido sobre cántara, cuando ésta queda llena, es conducida al lugar de vaciado y allí se descarga abriendo las compuertas de fondo.

Fig. 6.1. Draga de succión autónoma. 1 - 163

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Las dragas con cántara a bordo tienen normalmente propulsión propia, formando así una planta completa de dragado de funcionamiento autónomo. En este caso, el coste de equipo es más reducido y sus dimensiones mínimas, pero hay el inconveniente de que el dragado se efectúe de modo discontinuo, pues cada vez que hay que vaciar la cántara es preciso interrumpir el trabajo, durante el tiempo de ir a verter, volver y situar de nuevo la draga. Si se quiere trabajar de modo continuo, la draga no utiliza su propia cántara aun cuando la tenga, y descarga sobre gánguiles los cuales son conducidos al lugar de vertido por medio de remolcadores. El equipo necesario entonces se compone de draga, remolcador y varios gánguiles, para que siempre haya alguno dipuesto a recibir la carga. El coste del equipo es mayor en este caso y ocupa más sitio en el lugar de trabajo; hay que tener en cuenta en cambio, la contrapartida de que el rendimiento por jornada a igualdad de potencia del elemento extractor, es mucho mayor. El sistema de dragado por succión es de empleo típico para fondos arenosos. Es preciso que el elemento sólido dragado tenga gran velocidad de sedimentación, pues de otra forma no hay tiempo a efectuar la separación durante el breve tiempo de estancia de la emulsión en cántara y ésta no se llena. Por tal causa no se puede utilizar este sistema en fondos de fango. La existencia de piedra, grava o cascajo entre los productos a dragar no es prohibitivo para este sistema, siempre que el máximo tamaño de los cantos pueda pasar por los elementos móviles de la bomba. Para evitar daños en el rodete de ésta, la boca de toma se dispone en forma de ranura y antes de la bomba existe un depósito de primera sedimentación llamado “caja de piedras”. La disposición general de una draga de succión es la representada en el croquis. La bomba está bajo el nivel del agua, para evitar problemas de cebado. La succión se efectúa por medio de un tubo que se arría al fondo y que se articula con codos de cuero en forma de fuelle. La unión del tubo al casco se hace encarando aquél con una abertura de éste, que conduce a la caja de piedras y después a la bomba. La boca de contacto se arría o eleva por medio de unas grúas verticales, para levantar el tubo hasta cubierta cuando la draga no funciona y siempre durante la navegación. La boca de succión es, en las dragas más sencillas, una simple ranura

1 - 164

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 6.2. Disgregador mecánico de una draga de succión. En máquinas más perfectas va provista de un disgregador mecánico rotativo que excava el terreno proporcionando elementos sólidos sueltos para la emulsión, ó bien de un disgregador hidráulico formando una corona de chorros de agua a alta presión que cumplen la misma misión. La bomba suele tener su cuerpo o cámara interior forrado con piezas desmontables que se desgastan con el roce de las arenas, y que, juntamente con el rodete, han de ser renovados con frecuencia, dependiente de la clase de terreno en que se draga. 1 - 165

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

De la bomba, la mezcla es impulsada a los tubos de descarga que corriendo a lo largo de las cántaras, vierten la mezcla sobre ellas por compuertas que se abren o cierran a voluntad regulando la descarga en el sitio conveniente para el buen estado de flotación del buque. Una derivación de estos tubos de descarga y el adecuado sistema de llaves de paso, permite dirigir la emulsión a una boca de vertido sobre gánguil o a la tubería de impulsión para rellenos en tierra. En caso de utilizarse estas tuberías de impulsión a tierra, se componen de tramos de acero, articulados entre sí por codos de cuero y apoyados en pontonas o almadías a lo largo de su recorrido. El tipo más corriente de draga de succión es el descrito, que va montado en un casco de buenas condiciones de navegación y representa un medio de trabajo muy necesario y útil. Su capacidad en modelos normales es de 150 a 600 tons. en cántara y van provistas de máquina de vapor, motor Diesel, o propulsión Diesel eléctrica, utilizando la misma planta de energía para el trabajo de dragado o para la fuerza motor en navegación. Existen además instalaciones especiales más potentes, montadas sobre pontones en forma de centrales flotantes, y que no son adecuadas para traslado frecuente de lugar de emplazamiento, constituyendo esencialmente instalaciones semifijas de dragado para puertos que exigen una continuidad de esta clase de trabajo. b) Dragas de rosario: Las de este tipo, consisten en un casco especial, por una ranura del cual, situada en el plano de crujía, se arría una larga pluma metálica llamada “escala” la que soporta a su vez, una cadena continua formada por “cangilones” que son unos recipientes que en su movimiento excavan el terreno, se llenan con los productos de excavación y los vierten, en la parte superior, a unas canaletas transversales que descargan en gánguiles abarloados a la draga. La escala ofrece camino de rodadura en la parte de carga a una serie de rodillos unidos a la cadena de cangilones, se apoya en la parte superior en un eje situado en una estructura alta llamada la “torre” que sostiene también las canaletas de descarga y es soportada cerca del extremo de trabajo por un aparejo que se hace firme en un puente o castillo de proa.

1 - 166

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 6.3. Sección transversal de una draga de rosario, y gánguil recibiendo la carga. Draga tipo priestman. El movimiento al rosario se da por una rueda motora situada en el extremo superior, sobre la torre, y existe otra rueda guiadora al final inferior de la escala, para apoyo del extremo de trabajo del rosario. El casco tiene en planta la forma de una U dejando hacia proa la ranura para la colocación del rosario. Al pie de la torre suele estar dispuesta la máquina y más a popa las calderas, puente y alojamientos. Son estos artefactos algunas veces autopropulsores, aunque con más frecuencia carecen de autonomía de movimientos. 1 - 167

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 6.4. Draga de rosario autónoma. El fondeo de la draga para el trabajo se hace por varios puntos, y el más importante es hacia proa, o sea hacia el lugar de ataque, dirección en la que se tiende la cadena “de trabajo” que se coloca mediante un fuerte cabrestante desde a bordo, para proporcionar la fuerza de apoyo precisa al trabajo de excavación de los cangilones. Estos son unas cazoletas de acero embutido, provistas de un agujero para eliminar el agua y de un “labio” o “refuerzo” en el borde de ataque, el que, cuando el terreno es muy duro, suplementa de dientes o uñas de acero análogas a las de las palas excavadoras terrestres. Las canaletas de descarga sobre gánguiles son dobles, situadas una a cada banda y se levantan o abaten por medio de aparejos firmes a la torre, según el costado por el que se quiera descargar.

1 - 168

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Las dragas de rosario son más costosas de construcción y conservación que las de succión por tener mayor peso por unidad de potencia de excavación y mayor número de órganos móviles sujetos a desgaste. Necesitan también mayor tripulación; sólo se pueden utilizar formando parte de trenes completos de dragado, la operación de fondeo y emplazamiento es mucho más laboriosa. Por tener el centro de gravedad forzosamente, alto, son poco adecuadas a las navegaciones por alta mar con mal tiempo, por lo que el traslado de puerto a puerto es siempre precario. A cambio de tales inconvenientes, tienen la ventaja de poderse utilizar tanto en terrenos arenosos como fangosos, en los que las de succión no pueden trabajar. Los sistemas de propulsión son como las de succión, vapor Diesel o Diesel eléctrico. c) Dragas de cuchara, grampines o priestman: Las de este tipo consisten simplemente en una grúa provista de un caramarro reforzado y montado, sobre un casco, provisto o no de cántara y propulsión propia. Los caramarros o cucharas son de tipo muy fuerte y pesado y muerden el terreno al arriarse de golpe; según que los productos a extraer sean fangosos, arenas duras o blandas, acarreos o piedra gruesa (tal como en los dragados en roca), el tipo de cuchara varía, así como la velocidad de cierre. El rendimiento de extracción de estas dragas es muy inferior, por unidad de potencia instalada, a los de las de succión o rosario. Se utilizan por lo tanto preferentemente para completar los dragados efectuados por aquéllas, en rincones y sitios a los que no llegan fácilmente los rosarios o bocas de succión, para pequeños trabajos de limpieza a pie de muelle, extracción de productos rocosos y otras faenas en que se haya de trabajar exclusivamente en sentido vertical. El sistema de propulsión es, como en las otras dragas, variable, si bien tiene especial utilidad el Diesel-eléctrico para poder simultanear fácilmente en la grúa los movimientos de elevación y rotación. d) Romperrocas. Para efectuar dragados en roca, no es posible utilizar dragas de ninguno de los tipos descritos anteriormente por la dureza del terreno que no permite el trabajo de las mismas. Se procede entonces rompiendo el fondo o con barrenos o por medio de un “romperrocas”. Consiste éste en un elemento de acero durísimo, en forma de bala o torpedo, terminado por abajo en punta, que se levanta con una cabria instalada una 1 - 169

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

pontona y se arría de golpe, cayendo sobre el fondo de roca y destruyéndolo por el impacto de su caída. Los productos así disgregados son recogidos y extraídos con una draga de cuchara. e) Palas excavadoras flotantes. Aunque utilizadas en Europa, en América se emplean con frecuencia dragas de este tipo, que consisten en un casco que soporta un mecanismo de excavación discontinuo análogo por completo al de las palas excavadoras terrestres. La ventaja de estas dragas consiste en que no es necesario elevar la cuchara más que hasta el nivel estricto de vaciado sobre gánguil, y también en que pueden recoger fácilmente trozos grandes de conglomerado o roca, pues los productos dragados no han de recorrer ningún paso estrecho. Igualmente presentan la ventaja de su sencillez y robustez. Tienen los inconvenientes en cambio, de su pequeño rendimiento, dificultad de trabajo en sitios no completamente abrigados y la limitación de la profundidad de dragado que es prácticamente de unos 10 metros. f) Dradas mixtas. Se combinan en ocasiones sobre el mismo casco los sistemas succión y cuchara, o rosario y cuchara, para completar el primero, que es el fundamental, con labores de terminado o preparación efectuados con la grúa. También se montan en ocasiones unas grúas con cuchara y un romperrocas en la misma pontona. Dimensiones de las dragas. Se dan a continuación datos numéricos de algunas dragas de distintos tipos: Draga de succión M.O.P. 224 C: 100 metros de eslora, 17,90 de manga y 7 de puntal, y puede trabajar a 15 metros de calado. El aparato motor es Diesel eléctrico con cuatro motores de 7 cilindros y 1.090 CV y 4 dinamos de 755 kw. a 236 voltios. Draga de rosario Pas de Calais II: 69 metros de manga; de eslora, 12,95; calado, 3,35 m.; desplazamiento, 2.135 tons.; máquina de vapor para carbón pulverizado, de 2 x 600 CV.; longitud de la escala, 39,40 m.; cadena con 46 cangilones de 925 l. Pala excavadora flotante de Boinbay: 33 metros de eslora; manga, 12 m.; potencia, 400 CV.; capacidad de la cuchara, 6,1 m3 1 - 170

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Draga Priestman : 49,35 metros de eslora; manga, 8,50 m.; calado, 3,00 m. Lleva 3 grúas, una de 3 tons. con caramarro de 1.140 l. y 2 de 3,75 tons. con caramarros de 1.330 l. 6.6 GÁNGUIL. Un gánguil es simplemente una barcaza de transporte en la que se deposita el producto del dragado. Pueden ser cerrados por el fondo en cuyo caso en el lugar del vertido hay que extraer los productos del gánguil, o bien disponer de puertas en la parte inferior que giran alrededor de unas choraclas y están colgadas de cadenas, la cual permite vaciar el producto por el fondo. Los gánguiles pueden ser autopropulsados o remolcados; los primeros suelen usarse para grandes distancias de vertido, son de gran capacidad (hasta unos mil metros cuadrados) y de gran potencia de máquinas pudiendo navegar hasta con olas de dos metros. Los remolcados se usan en dársenas o ríos donde las maniobras son difíciles, ya que los remolcadores permiten más facilidad de maniobra que los gánguiles autopropulsores. En el caso de que existan vertederos cercanos y la draga sea de succión se emplean para el transporte tuberías flotantes o terrestres por las que se conduce la mezcla de agua y terreno desde la draga hasta el vertedero. 6.7 ELEVADOR DE AIRE. El elevador de aire, conocido popularmente como chupona de fango, es una simple pero eficaz herramienta submarina para quitar barro y sedimentos, etc., utilizada principalmente para excavaciones de pequeñas áreas, donde una draga sería imposible emplear. Un buzo utilizando esta herramienta puede mover varios metros cúbicos por hora. Consiste básicamente en un tubo aspirador submarino entre 10 y 40 centímetros de diámetro en el cual, se introduce aire comprimido aproximadamente a 100 PSI.. mediante una manguera que va adosada al tubo aspirador. El suministro de aire es importante en relación al volumen de aire suministrado por el elevador de aire; por ejemplo un elevador de aire de 10 centímetros de diámetro funcionará perfectamente utilizando un compresor de 250 cfm, pero uno de 25-30 cm. de diámetro necesita más de 600 cfm, pero lógicamente moverá una mayor cantidad de escombros por hora. 1 - 171

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

El aire, que se introduce en el tubo manipulando la válvula, inmediatamente sube hacia la superficie y la disminución de presión causa la dilatación de las burbujas dentro del tubo; esta creciente dilatación causa un vacío parcial en el tubo que provoca una acción absorbente en el fondo del tubo. Mientras el tubo contenga aire, continuará aspirando el fondo marino sobre el que esté dirigido. Una manguera flexible, conectada al elevador de aire asegurará que el desperdicio es dirigido por el buzo o dentro de un contenedor en la superficie.

Fig. 6. 5. Buzo manejando un elevador de aire. A causa del efecto de succión creado es, normalmente, necesario sujetar con un peso el tubo elevador para evitar que ascienda del fondo del mar. Además, si los escombros quedaran bloqueados al final del tubo, el elevador intentará subir rápidamente la presión. Por tanto, el operador debe mantenerse sujeto a la válvula de control de aire siempre. 1 - 172

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

EMISARIOS SUBMARINOS TEMA 7 7.1 GENERALIDADES. Los emisarios submarinos son obras de conducción de aguas residuales, formados por tubos, que van desde tierra hasta el agua (mar, ríos, lagos, etc). Aunque tiene gran importancia las descargas en aguas interiores, en lo sucesivo las referencias serán al caso más general: vertido en aguas receptoras marinas. Por un lado, el emisario sirve a una cierta cadena de tratamiento y depuración de aguas residuales y trata de reducir los impactos ambientales y problemas sanitarios derivados de la producción de residuos urbanos e industriales en la zonas próximas a la costa. Por otro lado, el emisario trabaja en un medio marino, y se ve sometido a las condiciones físicas, biológicas y químicas del mar y por lo tanto, a los condicionamientos generales de las obras costeras y oceánicas: oleaje, naturaleza de fondo, transporte litoral, etc.. 7.2 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN. El agua marina es uno de los elementos naturales más corrosivos. La capacidad corrosiva depende de la zona: sobre el nivel del agua, en la zona del remojo, zona de marea, fondo, bajo del fondo. Todos los emisarios entran en el mar desde tierra y tienen, por tanto, tramos en todas las zonas. Además de las distintas zonas, la profundidad y las diferentes propiedades físicas y químicas modificarán la potencia corrosiva del agua marina. Existen dos técnicas anticorrosivas fundamentales: el revestimiento del emisario y la protección catódica. El revestimiento constituye una protección básica contra la acción corrosiva del mar, mientras que la protección catódica actúa en caso de fallo del revestimiento.

1 - 173

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 7.1. Emisario metálico recubierto por hormigón posado en fondo duro. 1.- Ranuras para la colocación de ánodos. 2.- Perdida de Hormigón, parte metálica a descubierto. 3.- Abrazadera de unión de tubos. 4.- Número de identificación del emisario. Los revestimientos pueden ser muy diferentes, desde una fina capa de epoxy hasta espesas paredes de material fino agregado con productos asfálticos. Para proporcionar mayor estabilidad, a menudo se recurre a revestimientos pesados que dan también mayor resistencia a la corrosión. La protección catódica consiste en el establecimiento (natural o forzado) de una corriente entre un ánodo y la conducción metálica. El ánodo es disuelto en el agua de mar y sus iones se adhieren a la tubería metálica que está con carga del signo contrario. El método de ánodos sacrificados consiste en conectar un material más anódico que el Fe (usualmente el Zn ó Mg). Se suelen situar a distancias inferiores a 400 metros y en forma de brazalete y deberán reponerse cuando se encuentren desgastados. La protección catódica puede ser forzada. Se conecta el polo (-) al emisario y el (+) al ánodo de sacrificio. La ventaja fundamental es que el voltaje queda controlado totalmente y no depende del estado del ánodo. Lo habitual es emplear revestimiento + protección catódica forzada + protección catódica de sacrificio, para disponer de un sistema anticorrosivo potente que evite las costosas reparaciones. 1 - 174

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 7.2. Anodos anticorrosivos. 1.- Ranuras para colocar los ánodos 2.- Brazaletes de ánodos. 3.- Anodos adosados. 7.3 MATERIALES. El comportamiento mecánico del emisario dependerá fundamentalmente de tres factores: Los materiales empleados, la correcta cimentación y anclaje y la idoneidad de los métodos de puesta en obra. Los emisarios pueden ser metálicos (fundición, acero, palastro revestido), hormigón armado y prensado, fibrocemento, plásticos y materiales ligeros. La elección de los materiales estará condicionada por: resistencia a la corrosión (tipo de afluente, mar, corrientes galvánicas), resistencia mecánica (puesta en obra, oleaje, corrientes, suspensiones), adaptación al terreno (peso, ensamblaje, juntas). Las conducciones metálicas son sensibles a la corrosión y apropiadas para fondos duros y rocosos. La tubería de acero es fácil de lanzar a grandes profundidades y requiere protección catódica. Las de fundición y palastro pueden tener un revestimiento interno de epoxy y uno externo de hormigón. 1 - 175

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Las tuberías de hormigón armado o prensado requiere la colocación de tubo a tubo, necesitan juntas muy flexibles (cordón de caucho o neopreno) y en diámetros grandes compiten con el palastro revestido. Las conducciones plásticas suelen emplearse en fondos blandos y para diámetros medianos o pequeños. Pueden ir enterradas o ancladas (protegidas con acero), utilizándose el PVC para diámetros menores de 30 cm con revestimiento de poliester y fibra de vidrio. El polietileno tiene propiedades anticorrosivas, mientras que el poliéster suele emplearse para diámetros grandes. En general las tuberías soldadas permiten fácil colocación y extensiones largas, pero son difíciles de reparar (a largo plazo son mejores que las de plástico). Las conducciones ligeras tienen una estabilidad que depende en gran medida de la adecuada cimentación y anclaje, siendo necesario en ocasiones utilizar soluciones mixtas a base de revestimiento de acero y lechada intermedia de mortero. 7.4 CIMENTACIÓN Y ANCLAJE. Existen diferentes formas de situar una tubería submarina sobre el terreno. Podemos depositarla simplemente en el fondo (fondo firme y condiciones adecuadas), enterrarla sin anclar (fondo no firme), enterrarla y anclarla (tubo sin peso) o bien anclarla sin enterrar (suelos intermedios con resistencia suplida con soportes adecuados, pilotes).

Fig. 7.3. Varias formas de anclaje de un emisario sobre el fondo. 1.- Montón de grava. 2.- Bloque de asiento. 3.- Colchones de hormigón. 4.- Anclaje por medio de abrazaderas y tirafondos. 5.- Piedras y sacos terreros. 1 - 176

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Las condiciones de estabilidad que deben cumplir los emisarios dependen de su situación geográfica. Así, en el Mediterráneo deben ir enterrados hasta los 10 metros de profundidad y en el Atlántico hasta 15 metros. El enterramiento puede realizarse con tablestacas recuperables o en zanjas de 1/5 que son cubiertas con rapidez. El espesor que los cubre suele oscilar de 1 a 4 metros, dependiendo de los cambios de perfil longitudinal. Las zanjas se rellenan con material de fondo, grava u hormigón y debe diseñarse el conducto para que la densidad aparente tienda a enterrarla ( > 1.25 en fangos y > 2.5 en arena gruesa). El peso de la tubería y los anclajes deberá cumplir: f x (P-V) > H donde f= P= V= H=

coeficiente de rozamiento. peso. fuerzas verticales. fuerzas horizontales (corrientes, arrastres)

7.5 CONSTRUCCIÓN DEL EMISARIO. La construcción depende fundamentalmente de los materiales utilizados, los medios disponibles y las características de la costa. Existen dos grandes grupos de métodos constructivos: los contínuos y los discontínuos. La construcción discontínua se emplea para conducciones de diámetros grandes y materiales pesados (hormigón), se coloca tubo a tubo y puede requerir el empleo de pantalanes de acompañamiento (poca profundidad) y plataformas autoportantes (gran profundidad) La construcción contínua se emplea generalmente para el tendido de emisarios sin juntas. Las técnicas más comunes son: tracción desde el mar, flotación, carrete desde barcaza y lanzamiento desde barcaza.

1 - 177

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

La tracción desde el mar se realiza con una barcaza anclada y cabrestante, precisa una zona adecuada en tierra, una resistencia suficiente del tubo, e incluso flotación sumergida si tenemos grandes profundidades y fuertes estados de mar. El tendido por flotación se emplea para materiales ligeros, se lanza el conducto desde tierra (con flotador) y se guía desde el mar; en caso de empeoramiento del mar se puede hundir y reflotar, y puede decirse que resulta especialmente adecuado para el tendido en aguas protegidas y tuberías largas. El tendido con carretel desde barcaza se puede emplear para conducciones muy flexibles y de diámetro pequeño, la tubería se enrolla en un carrete sobre barcaza desde el que se lanza paulatinamente. Por último, el lanzamiento desde barcaza (en "S") se suele emplear para las conducciones de acero a gran profundidad; las soldaduras se realizan sobre la barcaza y el conducto se va lanzando por una rampa diseñada para reducir las tensiones a las que se ve sometida la conducción. Como precauciones generales a considerar cabe destacar el posicionado de la conducción (con láser o infrarrojos) y las medidas para evitar curvaturas fuertes en la tubería durante la construcción. La construcción de un emisario de cierta entidad requiere la organización de importantes equipos materiales y humanos con funciones muy diversas y que es necesario relacionar de forma óptima. Como en cualquier obra de ingeniería, los trabajos a realizar se dividirán en actividades elementales ordenadas en un plan de obra. Establecido el plan de obra, tendremos nuestro camino crítico y la estimación de los recursos humanos, materiales y financieros necesarios en cada momento hasta la conclusión de las obras. El plan de obras deberá prestar especial atención a los posibles accidentes, paros por situación del mar y los planes alternativos para reducir el impacto negativo de estos contratiempos. Entre los factores que pueden alterar de forma importante la marcha de las obras tenemos, los costes de suministro de materiales, las condiciones de trabajo malas y sobre todo el tiempo atmosférico y los estados de mar potentes.

1 - 178

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 7.4. Dimensiones de la zanja. 1.- Material lanzado desde superficie. 2.- Amplitud de la parte superior de la zanja. 3.- Amplitud de la parte del fondo de la zanja. 4.- Profundidad del tubo bajo el nivel del fondo marino. 5.- Ángulo del lado de la zanja. 6.- Relleno. 7.- Posición del tubo en la zanja. 8.- Naturaleza del fondo marino. 9.- Profundidad de la zanja bajo el nivel del fondo marino. Como en el seguimiento de cualquier otra obra de Ingeniería, el seguimiento del plan de obra deberá realizarse de forma sistemática y estimar costes, tiempos, programas, etc. Entre los temas que deberán ser objeto de informes específicos tenemos: proporción de actividades realizadas, previsión de intervalos de tiempo y coste de la obra restante, proporción de obra concluida, progreso en el camino crítico (adelanto o retraso), problemas específicos (factores de retraso, explicación de propuestas).

1 - 179

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 7.5. Maniobra de tubos con ayuda de grúas y aparejos. 1.- Unión de tubo por medio de brida. 2.- Unión de tubos con ayuda de aparejos. 3.- Unión de una manguera rígida a una flotante. 4.- Unión de tubos horizontal. 5.- Envío de tubo por "correo" para su unión. 6.- Unión de tubo inclinada. 7 y 8.- Unión vertical del tubo. 1 - 180

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

7.6 FALLOS DE EMISARIOS. La dinámica del fondo marino produce toda una serie de efectos que pueden ocasionar distintos tipos de fallos. En primer lugar, la erosión de la playa sumergida puede desenterrar tuberías submarinas exponiéndolas a situaciones para las que no están diseñadas o induciendo asentamientos que pueden ocasionar tensiones adicionales (especialmente en conducciones rígidas de gran diámetro). La forma de reducir estos problemas de asentamiento sería construir conducciones con juntas flexibles para que la tubería se adapte al terreno, pero esto nos lleva a problemas de acumulación de gases en puntos altos y otros de difícil solución.

Fig.- 7.6. Daños causados a los emisarios. 1.- Artes de pesca. 2.- Cadenas y cables. 3.- Anclas. 4.- Objetos caídos desde superficie. 1 - 181

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

La erosión del fondo hay que entenderla dentro de ciclos cortos o largos que será necesario prever para obtener el diseño óptimo. Sin embargo, los movimientos de arena en la playa sumergida suelen estar muy mal documentados y por tanto deberán analizarse con cuidado los posibles efectos de las obras que afecten la dinámica litoral y estudiarse directamente los efectos sobre el perfil ocasionados por los temporales fuertes, para intentar estimar con cierta precisión los riesgos de este problema. Además del estudio de la estabilidad de la playa nativa, será necesario analizar los posibles fenómenos de lavado y erosión del material de relleno procedente de fuentes exteriores. Si la erosión puede producir grandes daños sobre el emisario, la deposición puede ser igualmente negativa al bloquear sus salidas e incluso penetrar en su interior. A menudo se construyen elevadores para conseguir unas salidas por encima del nivel de fondo y un cierto margen de depósito. La licuefacción de los materiales del fondo puede ser causa del desenterramiento de conducciones y su posterior destrucción. En efecto, por efecto de vibraciones de oleaje o seísmos, una masa de arena puede tender a perder volumen y eliminar el agua intersticial. El drenaje es difícil, puede aumentar la presión intersticial hasta el límite de licuefactar la arena y tender a desenterrar la tubería. Los deslizamientos submarinos (oleaje, seísmos, hombre) pueden ocasionar graves daños sobre las conducciones submarinas. Los seísmos pueden ocasionar, por sí solos, cargas y acciones excepcionales sobre la conducción y sus anclajes hasta el punto de destruirlos. Además de las causas mencionadas, existen otras razones secundarias asociadas al fondo marino que pueden dañar el emisario. La falta de capacidad portante del terreno y los fuertes asentamientos pueden constituir problemas serios, así como la erosión de escollera de protección que pueda descubrir la conducción y otros fenómenos que afecten a la conducción y la estructura de soporte (fondo y anclajes).

1 - 182

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Un segundo grupo de posibles causas de fallo del emisario lo constituyen las fuerzas de la dinámica marina. En primer lugar, las corrientes marinas pueden actuar directamente sobre las conducciones desplazándolas de su lugar o alterando las condiciones de cimentación. Podemos fijar la condición de las formas básicamente: enterrando, fijando al fondo y cubriendo con escollera pesada. El oleaje puede, por otro lado, dañar al emisario o su revestimiento incluso a profundidades considerables. Los tsunamis causados por deslizamientos o terremotos marinos superficiales pueden causar importantes movimientos del agua marina que pueden afectar a los emisarios. Por otro lado, si la conducción se separa del fondo marino, las corrientes provocan vórtices próximos que pueden ocasionar fuertes vibraciones y el consiguiente fallo. El tráfico marino y actividades náuticas variadas pueden afectar a las conducciones submarinas de muchas formas. El tipo clásico de daño es el producido por las anclas de buques petroleros que fondean en mar abierto. El sistema de anclaje puede arrastrar y romper grandes longitudes de conducción. El sistema de zonas potenciales de acumulación de gases que pueden acabar por provocar la alteración del régimen de funcionamiento, vibraciones en la tubería y roturas a medio plazo. Podemos señalar toda una serie de daños ocasionados por errores en la construcción o escollera lanzada erróneamente sobre la conducción. Los emisarios colocados en terrenos con fuerte pendiente corren peligro de rodar o desplazarse, los situados en zonas polares o subpolares pueden recibir el impacto de icebergs que se acerquen a la costa, y en todos los casos, la acción biológica marina puede ocasionar cambios en la estructura del emisario y provocar daños. A todo este conjunto de fenómenos y posibles formas de fallo, hay que añadir daños causados por explosiones submarinas provocadas por el hombre, roturas debidas a actos vandálicos de pescadores deportivos y otras acciones intencionadas o accidentes involuntarios de origen humano. Así pues, el emisario submarino está sujeto a un gran número de acciones normales y también excepcionales que pueden dañarlo y por tanto deben ser consideradas en el proceso de diseño y condicionar el sistema de inspección y mantenimiento que deberá garantizar el funcionamiento del emisario.

1 - 183

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

7.7 INSPECCIÓN, REPARACIÓN Y MANTENIMIENTO. Aunque hay muchos emisarios construidos que nunca han sido revisados, ya se ha señalado que es imprescindible programar revisión sistemática de la conducción para poder garantizar su funcionamiento, que por otro lado está sometido a multitud de potenciales formas de fallo y accidentes. Se deben inspeccionar más de dos veces al año y siempre después de cualquier suceso excepcional (temporal, terremoto, accidente, etc). Hay que pensar que además de las condiciones ambientales, el emisario está expuesto a las anclas de buques, equipos de pesca y golpes de todo tipo. La inspección sistemática es pues un elemento exigible más que una acción aconsejable. Si se observan daños en la conducción, será necesario proceder a la reparación que dependerá del tipo de emisario y de los resultados de la inspección. Aunque se suele olvidar con mucha frecuencia, el mantenimiento es necesario para mantener el sistema en buenas condiciones (será conveniente eliminar depósitos y corregir situaciones anormales). En este contexto, es oportuno señalar el papel de los "pigs" (Transmisores de sonidos), en la limpieza del emisario. Un programa sistemático de control de un emisario exige vigilar los siguientes factores: - Características del afluente. - Calidad de las aguas receptoras: - Aguas (DBO, pH, SS, ta, turbidez, Colis) - Flotantes (aceites, grasas) - Fondos (algas, crustáceos,...) - Pesca (capturas: estudio de deformaciones) - Estudio de peces indicadores.

1 - 184

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 8 ARRECIFES ARTIFICIALES 8.1 INTRODUCCIÓN. Los arrecifes artificiales son construcciones situadas en la plataforma continental con el objetivo de aumentar o concentrar la pesca de una o varias especies marinas (o lacustres). Al margen de este objetivo básico, los arrecifes artificiales pueden cubrir estos objetivos: modificar el equilibrio en una zona marítima, impedir la pesca de arrastre y servir de parque submarino, etc. Japón es el país que desarrolla en la actualidad el programa de arrecifes más importante del mundo. El arrecife artificial ha sido utilizado en el Japón desde el s. XVII. Los pescadores nipones observaron que si se abandonaba una embarcación hundida en una zona, la pesca a su alrededor experimentaba un notable aumento durante los años siguientes. Esto los animó a construir pequeñas estructuras de troncos y ramas que proporcionaban el mismo resultado: aumento y concentración de la pesca en el arrecife. Otro planteamiento del tema de los arrecifes artificiales puede explicarse sobre el modelo americano: U.S.A. empezó a construir arrecifes artificiales a mediados de los 50 pero con objetivos diferentes de los japoneses. En el caso americano, se trata de arrecifes pequeños, con fines pesquero-deportivos y con la utilización de buques y materiales de desecho. En el caso japonés la relación coste/beneficio se determinaba sobre el aumento de producción de pesca en términos generales (miles de Tn y millones de capturas), mientras que en el caso americano el beneficio será de tipo indirecto: aumento de turismo, ahorro en el desguace de barcos u obras exteriores, aumento de pescadores deportivos y beneficios inducidos, etc. En el caso americano se trata de múltiples programas de pequeños arrecifes a lo largo de la costa con una inversión anual del orden de 2 millones de dólares para todos los estados americanos.

1 - 185

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Si el planteamiento japonés del arrecife es centralizado, general y con inversiones muy fuertes en ciudades grandes, en el americano tenemos la mayor diversidad de promotores, materiales, tamaños e inversiones. Se puede resumir las dos estrategias diciendo que un arrecife puede construirse para aumentar la productividad pesquera de una zona marítima y/o para satisfacer necesidades deportivas, turísticas y sociales. 8.2 ASPECTOS BIOLÓGICOS, INGENIERÍA Y ECONÓMICOS. El análisis completo de un arrecife implica tres aspectos fundamentales correspondientes a los tres grupos de problemas asociados al arrecife: problemas biológicos, de Ingeniería y económico-políticos. El arrecife implica una modificación del ecosistema marino que buscará un nuevo equilibrio beneficioso para nuestros intereses. La construcción del arrecife lleva asociada toda una serie de problemas de Ingeniería que precisan ser resueltos (señalización, estabilidad a largo plazo, etc). Por último, el arrecife tiene objetivos sociales y/o económicos que deben cumplirse; es por tanto imprescindible resolver todos los problemas económicos, financieros y políticos del arrecife. Al margen de posibles aumentos de productividad pesquera general, un arrecife provoca siempre una concentración de pescados y pescadores. En una primera fase, el arrecife representa un lugar para protegerse de las corrientes y los depredadores, así como un buen punto de referencia para los movimientos de los peces en el mar. Estas cualidades inducen un fuerte aumento de biomasa en la zona del arrecife, un nuevo equilibrio entre las especies y potencialmente puede representar un factor positivo para el aumento del numero de individuos "comerciales" en el conjunto de los peces de una gran zona. Al mismo tiempo se producirá un aumento sustancial del número de peces depredadores y también de pescadores. Así pues, el arrecife deberá diseñarse para producir un cierto cambio de situación que deberá vigilarse y controlarse para optimizar su rendimiento biológico.

1 - 186

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En cuanto a los aspectos de ingeniería del arrecife, son varios los temas a considerar. En primer lugar tenemos que tener en cuenta los problemas geológicos del arrecife; es necesario, estudiar el tipo de fondo (arena, roca, arcilla, etc) así como las cargas que producirán las corrientes marinas, el oleaje y los movimientos del fondo. Así pues, las condiciones de la cimentación y estabilidad de las estructuras a largo plazo serán el primer tema a estudiar. El segundo tema a resolver es el relacionado con la navegación. Según la profundidad y características del arrecife, éste puede constituir un obstáculo o peligro para la navegación que deberá ser resuelto apropiadamente. La señalización y balizamiento de estas obras y su mantenimiento constituirán el segundo problema a resolver. En tercer lugar, es necesario estudiar con detalle las características físicas del medio marino, que será el escenario de la construcción, transporte, instalación y mantenimiento de la obra. Visibilidad, oleaje, corrientes, vientos, etc son datos necesarios para el diseño y el establecimiento de un programa correcto de construcción y mantenimiento. Por otro lado, esta información física debe completar el estudio de las aguas desde el prisma químico y biológico para el correcto diseño de la obra y su funcionamiento dentro del ecosistema marino. El cuarto problema general se centra en los materiales y técnicas de construcción que pueden ser empleadas, así como aspectos relacionados con la corrosión de los materiales. Finalmente, deberán estudiarse con especial cuidado los problemas que el arrecife puede provocar sobre los procesos litorales que se desarrollan en la costa próxima. El arrecife modifica la propagación del oleaje sobre la plataforma (especialmente si es un gran arrecife); por tanto, la dinámica litoral puede verse afectada.

1 - 187

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Aunque los aspectos biológicos y de Ingeniería constituyen piezas fundamentales para la comprensión del arrecife, es el aspecto económicopolítico el que mayor influencia tendrá sobre la efectividad real del arrecife a largo plazo. En efecto, el arrecife artificial es siempre una obra que induce fuertes tensiones económicas, políticas y sociales que pueden convertir la obra en un gran negocio económico y social y también en un gran desastre ecológico-financiero. La clave reside en la correcta articulación de todos los grupos que confluyen en el arrecife. 8.3 PLANIFICACIÓN GENERAL DE UN ARRECIFE DEPORTIVO. Al margen de los programas de arrecifes japoneses, vamos a centrar nuestra atención en el estudio y planificación de un arrecife pesquero con fines deportivos y turísticos del tipo americano. La primera indicación que debemos dar respecto a los arrecifes deportivos es la necesidad de su planificación a largo plazo. El arrecife producirá un cambio permanente en el medio ecológico, físico y económico de una determinada área, producirá conflictos y necesitará una vigilancia y control de resultados que es necesario garantizar. Los objetivos de un arrecife de este tipo son de diversa índole: desarrollo económico-turístico de una determinada zona litoral, aumento de la pesca deportiva y las actividades relacionadas con ella, descarga de productos de desecho (ruedas, escollera, etc), defensa respecto de la intrusión de buques pesqueros de arrastre en aguas someras, etc. Definidos los objetivos, el aspecto de mayor importancia en el establecimiento de las personas físicas y/o jurídicas que llevarán a cabo el programa a largo plazo. Hay que tener presente que esta obra y sus efectos son muy sensibles a la falta de responsabilidad e inconstancia del grupo de mantenimiento y gestión. Definidos los objetivos del programa-proyecto de arrecifes, el primer tema a resolver es el de la financiación. Desde el punto de vista económico, además de los gastos asociados a la construcción y establecimiento del arrecife, hay que considerar otros no tan claros pero de gran importancia.

1 - 188

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Fig. 8.1. Diversos modelos y materiales empleados en arrecifes artificiales.

1 - 189

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Será necesario asegurar la obra frente a posibles accidentes (navegación, etc.); será necesario realizar un seguimiento continuo económico-socialbiológico-ingeniero; habrán de realizarse campañas de promoción para cumplir los objetivos turísticos y sociales, será imprescindible realizar investigaciones paralelas, programas piloto, programas de educación de usuarios, pago de impuestos, etc. Para la construcción del arrecife es habitual disponer de donaciones de materiales o ayudas de muy diversa índole (ruedas viejas, escombros, embarcaciones, etc); antes de aceptar cualquier regalo, es necesario analizar correctamente su fiabilidad y adecuación al proyecto conjunto, las interferencias que puede ocasionar y su riesgo. Los elementos principales que afectan al programa y a su presupuesto son: 1.- Servicios y materiales donados por entidades públicas privadas. 2.- Técnica de transporte (elemento crítico en el cálculo de presupuesto). 3.- Técnica de construcción de los elementos del arrecife. Estos tres elementos pueden modificar los planes preliminares de forma sustancial; por esta razón, deben ser lo mejor y más cuidadosamente estudiados en el proyecto de construcción. El arrecife constituye un sistema que con un riesgo elevado debe producir unos beneficios. Un cuidadoso planeamiento consigue aumentar los beneficios y reducir el riesgo, lo que se traduce en un aumento de la rentabilidad. 8.4 EMPLAZAMIENTO DEL ARRECIFE. Entre las variables de diseño que afectan sustancialmente al proyecto y construcción del arrecife, cabe señalar el emplazamiento. Localización, profundidad y distancia a la costa son elementos decisivos que condicionarán la obra y su rentabilidad.

1 - 190

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En general el arrecife deberá situarse cerca de puertos deportivos o de pesca, desde los que el acceso por mar resulte cómodo. En segundo lugar, el arrecife debe ser fácilmente localizable y debe generar un tráfico marítimo propio que no interfiera con el tráfico marítimo general. Deben evitarse las zonas con fuertes corrientes o concentración de oleaje y pensarse que tanto de día como de noche el arrecife será utilizado por pequeñas embarcaciones. Se aconsejan zonas próximas a la costa y relativamente abrigadas. Según el objetivo del arrecife, la profundidad será una u otra. Para la cría de mariscos será de pocos metros (en el mismo litoral). Sin embargo, si queremos disponer de una gran biomasa con peces pequeños tendremos que ir a los 10-15 metros de profundidad y de 20 a 40 para conseguir peces grandes. Podemos decir que las profundidades óptimas son 30-40 metros a pocos kilómetros de un puerto (no afecta los procesos litorales, produce grandes peces y puede ser visitado fácilmente por buceadores no profesionales). Los arrecifes más comunes son los de neumáticos viejos y los de elementos de hormigón. Los primeros necesitan unas aguas tranquilas (calados grandes), mientras que los segundos pueden situarse a menos profundidad, donde la acción del oleaje es más intensa. Finalmente, debe indicarse en este punto la necesidad de mantener un sistema de señalización y balizamiento permanente. Suele fondearse una gran boya central y 4 boyas que marcan su extensión en las 4 direcciones. Este sistema de señalización deberá recibir inspecciones periódicas ya que un fallo en el grupo puede acarrear accidentes e impide su disfrute por parte de los usuarios. Para pesca submarina el emplazamiento idóneo son 30 metros (máximo 40). 8.5 TIPOS DE ARRECIFES ARTIFICIALES. La tipología de arrecifes es tan variada como la de materiales, medios constructivos y objetivos de los promotores.

1 - 191

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En primer lugar citaremos los grandes arrecifes japoneses constituidos por decenas de bloques de un peso entre 2 y 45 Tn con volúmenes aparentes de 100 a 300 metros cúbicos. Dentro de este grupo podemos incluir los de fibra de vidrio y lastrado de hormigón de varias toneladas y hasta 750 metros cúbicos de volumen aparente. Se sitúan entre 50 y 200 metros de profundidad y requieren grandes medios de transporte y colocación.

Fig. 8.2. Algunos modelos de arrecifes artificiales empleados en el litoral Español. 1 - 192

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

En el pasado se emplearon arrecifes constituidos por centenares de coches y autobuses. Resulta fácil de construir pero tiene una vida corta (3, 4 años) dado que la corrosión marina termina con el escaso grosor de chapa de las unidades en poco tiempo. Otro sistema es la colocación de barcos para el desguace, que por su mayor potencia, resisten décadas sin sufrir de forma peligrosa los efectos de la corrosión. La escollera y productos derivados de la construcción pueden ser materiales útiles para la realización de un arrecife, fáciles de obtener y colocar, pero difíciles de recuperar caso de que se decida desmantelarlo. Los neumáticos viejos y todas las posibles estructuras con acero y hormigón (lastre) constituyen uno de los materiales utilizados con mayor asiduidad. Precisan de una preparación previa y de una cuidadosa colocación en un ambiente con corrientes débiles. Suelen producirse roturas y pérdidas de neumáticos que acaban esparcidos por la costa próxima. Hay arrecifes con centenares de miles de neumáticos que suelen unirse con acero y lastrarse con hormigón. El más común de los arrecifes es el constituido por pequeñas unidades de hormigón (bloques de uno a tres metros de lado), fáciles de reproducir, de geometría conocida y fáciles de manipular y colocar. Los huecos y formas son variables ya que, además de diseñar el cubo (de pocas toneladas), es fácil construir con ellos arrecifes grandes de formas diversas Estas unidades pueden permitir un aumento y concentración de la producción marisquera. Precisan de cuidados intensivos y son especialmente sensibles al tipo de lugar elegido y sus condiciones físicas y autrópicas. 8.6 CARACTERÍSTICAS ARTIFICIALES.

ALGUNOS

ARRECIFES

Visto de forma general el planteamiento de la construcción de arrecifes artificiales, vamos a dar ejemplos ya construidos: - Palavas (Francia 1969-1973) 1 - 193

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Profundidad: 20 metros. Distancia a costa: 3 Km. Elementos de construcción: coches, neumáticos, tubos y bloques de hormigón. - Concarneau (Francia) Profundidad: 8 a 10 metros. Elementos: 99 bloques de 1 m3 formando 4O x 5 x 2,35 unidades de 6 ruedas lastradas.

- Paradise (antes de 1973 en USA) Profundidad: 10 metros. Elementos:

miles de coches y 4 barcos (22.500 m2.)

Señalización: 4 boyas de señalización. - Australia 1 (1968) Profundidad: 18 metros. Elementos: 50 coches, 1800 neumáticos, 80 Tn hormigón (320.000 m2.) - Australia 2 (1973) Profundidad: 10 metros. Distancia: 4 Kilómetros. Elementos. 15.000 ruedas (voluntarios)

1 - 194

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

- Sunnise (1970-1973 USA) Profundidad: 20 metros Elementos: 1 millón de neumáticos 300 unidades de hormigón (3OO x 3OO metros) 8.7 ARRECIFES ARTIFICIALES EN EL LITORAL ESPAÑOL. Aunque en este momento todas las Comunidades Autónomas costeras están desarrollando alguna iniciativa de instalación de arrecifes en sus aguas, lo cierto es que en la actualidad son muy pocos los antecedentes en España y casi nula la documentación relativa a seguimiento científico de arrecifes en aguas españolas. A título indicativo y sin poderlos clasificar en muchos casos como verdaderos arrecifes artificiales, se pueden indicar algunas de las siguientes instalaciones: A) Arrecifes del Meresme (Barcelona, 1979) de neumáticos , carrocerías y material de fibrocemento entre 20 y 33 metros de profundidad. B) Arrecifes de Bagur (Gerona, 1982) de hormigón armado y bovedillas, fondeadas entre 20 y 25 metros. C) Arrecifes de Estartit, Amposta y Salou (Cataluña, 1986) de hormigón armado y bovedillas y acero, situados sobre los 18 metros de profundidad. Existen además otras obras similares como los barcos fondeados en la bahía de Palma (1982-1983) entre 25 y 42 metros de profundidad y las 16 barreras situadas en la ría de Arosa (1984-1986) a base de bateas en desuso y un arrecife alveolar piloto. Durante los próximos años se impulsarán probablemente un gran numero de iniciativas pilotos o experimentales en diversos puntos del litoral español con el objetivo de crear las bases técnicocientífica española para la instalación de arrecifes en nuestras aguas a gran escala.

1 - 195

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

8.9 ARRECIFES ARTIFICIALES EN LA REGIÓN DE MURCIA. El plan de acondicionamiento de la franja costera de la Región de Murcia, tiene previsto ubicar en su litoral entre los años 1994 al 1999 los siguientes arrecifes artificiales: Arrecifes artificiales de tipo específico. 1. Sur de puerto de Aguilas-Punta de Mata-Lentisco. 2. Cabo Cope-Calnegre. 3. Bahía de Mazarrón. 4. Cabo Tiñoso-Isla de las Palomas. 5. Playa de Calblanque. 6. Cabo de Palos. Hundimiento de buques de madera con fines de formación de Arrecifes Artificiales. 7. Calabardina. 8. Punta de Carnegre-Punta Negra de Percheles. 9. Bahía de Mazarrón. 10. Isla de las Palomas-Bahía de Cartagena. 11. Cabo de Palos-Isla Grosa.

Zonas de Reservas Marinas. 12. Cabo Cope. 13. Cabo Tiñoso. 14. Cabo de Palos-Islas Hormigas-Isla Grosa.

1 - 196

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 197

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 198

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 199

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 200

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

ESTUDIO TÉCNICO DEL PUERTO DE LA ESTACIÓN NAVAL DE LA ALGAMECA TEMA 9 9.1 SITUACIÓN. En la ensenada que se forma entre las puntas de La Podadera y La Terrosa se hallan Las Algamecas (Grande y Chica). En la primera existe un pequeño puerto militar donde se ubica La Estación Naval de La Algameca (lat. 37º 35,2 N long. 1º 00,3'W). La Algameca Chica, situada unos 700 metros más a levante que la anterior, consiste en la desembocadura de una rambla, formándose de esta forma una pequeña ensenada que penetra en la costa con fondos escasos, fango y piedras, y que es utilizada únicamente por botes y embarcaciones pequeñas. En sus orillas se distinguen multitud de chozas y construcciones de una sola planta que forman un poblado de pescadores. 9.2 PUERTO. El puerto de La Algameca Grande está formado por un dique de abrigo de una longitud de 250 metros al 075º cuyo paramento interior presta más de 200 metros de atraque útil, con fondos variables entre 5 y 7 metros. Por dentro de este dique se encuentran otros pequeños muelles así como otras instalaciones y edificios que forman La Escuela de Armas Submarinas y el Centro de Buceo de la Armada visibles desde la mar. El puerto ofrece buena protección del cuadrante norte, levante y poniente. En la parte noroeste desemboca un rambla. 9.3 BOYAS. A 935 metros al 129º,5 y a 595 metros al 176º,5, respectivamente, de la luz del extremo del dique de abrigo de La Algameca Grande, hay fondeadas dos boyas de amarre. La primera frente a la punta de La Podadera (boya de 40 metros); la segunda frente a la playa de la Parajola (boya de 50 metros).

1 - 201

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Para recalar hay que tener en cuenta las indicaciones que ofrecen algunas fortalezas, muy visibles y que se reconocen fácilmente, que coronan las alturas de los alrededores (castillo de Galeras, en el promontorio que protege al nordeste el recinto portuario, sede de una estación de señales situada sobre torre cuadrangular, el Cabezo del Roldán y la batería de la Parajola. 9.4 FAROS. En el extremo del dique se encuentra situado un faro (rojo) con los números internacional 23120 y nacional E-0125 (37º 35,1 W y 1º 00,3 N), transmite cuatro grupos de destellos rojos cada 12 segundos con una elevación de 5 metros sobre el nivel del mar sobre una torreta troncocónica blanca y amarilla dando un alcance de 7 millas. En una punta se encuentra situado un faro (verde) con los números internacionales 23130 y nacional E-0125.3 (37º 35,2 y 1º 00,2 N), transmite tres destellos verde cada doce segundos con una elevación de 8 metros, sobre una torreta troncocónica blanca y amarilla con un alcance de 3 millas. 9.5 ZONAS PARA EJERCICIOS DE BUCEADORES. Las zonas costeras próximas al puerto de La Algameca y Cartagena comprendidas, de isla de las Palomas a punta de la Podadera, a la entrada del puerto y la que rodea el islote Escombreras, son en las que puede ser más probable la presencia de embarcaciones dedicadas a ejercicios con buceadores. Dichas embarcaciones llevarán siempre izada durante el tiempo que duren los ejercicios y en sitio bien visible, una bandera Blanca y azul en sentido vertical con un gallardete (Code Alfa), que indica la existencia buzos o buceadores en las inmediaciones, debiendo los buques darles el conveniente resguardo.

1 - 202

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

9.6 ANEXOS. 1.- Fotocopia de la Carta Náutica Nº 4642 del Puerto de Cartagena y Escombreras. 2.- Mapa Militar de España. Cartagena Nº 27-36 (977). 3.- Mapa Topográfico Nacional del MOPT de Cartagena Nº 977-II (54-77). 4.- Carta sonda de Algameca Grande. 5.- Carta sonda de la zona de atraque del puerto de Algameca. 6.- Muelles del puerto de Algameca. 7.- Dique de abrigo, del puerto de Algameca. 8.- Sección del dique de abrigo de Algamenca. 9.- Sección y frontal del muelle de atraque del dique de abrigo. 10.- A) Frontal del muelle de levante. B) Sección del muelle de poniente. C) Sección del muelle de levante-norte. 11.- A) Rampa del muelle de levante. B) Escaleras del muelle de Algameca. 12.- Plano de las instalaciones del Centro de Buceo de la Armada. 13.- Fondeos del C.B.A.

1 - 203

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 204

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 205

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 206

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 207

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 208

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 209

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 210

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 211

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 212

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 213

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 214

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

1 - 215

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

TEMA 10 PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA LA INSPECCIÓN SUBMARINA DE PUERTOS. 10.1. OBJETIVO. El objeto de la presente guía es orientar a los inspectores submarinos y a los servicios de ingeniería sobre criterios de inspección, análisis estructural, recomendaciones y costes estimados de reparación de los muelles e instalaciones de los puertos de la Armada. 10.2. PROCEDIMIENTOS DE INSPECCIÓN. Para obtener unos eficientes resultados de la inspección submarina que sirva para emitir un adecuado informe técnico de evaluación, es necesario establecer la terminología y metodología que se indica a continuación. Los términos Niveles I, Niveles II, etc., se refieren al alcance y esfuerzo del trabajo a realizar en la inspección. En general, en la mayoría de las inspecciones se efectuarán combinaciones de al menos dos niveles. Sus definiciones son las siguientes: -

NIVEL I : EXAMEN GENERAL. Este nivel de inspección es esencialmente una inspección visual, y por lo tanto no implica limpieza de ningún elemento estructural, pudiendo realizarse más rápido que otros niveles de inspección. El examen de nivel I se realiza para confirmar planos estructurales, detectar daños causados por sobre cargas (impacto de buques), corrosión severa o crecimiento y ataques biológico extensivo. El inspector submarino estimará sus informes de estado, fiándose de observaciones visuales o táctiles (dependiendo de la claridad del agua). Estas observaciones se realizan normalmente de la superficie exterior sumergida de los muelles, mamparos, escollera, pilotes o anclajes. 1 - 216

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

De ser posible, debe incluirse documentación gráfica (utilizando televisión o fotografía submarina) en cantidad y calidad adecuada representativos del estado de la instalación para que queden documentados los hallazgos. NIVEL I MODIFICADO: Este grado de inspección consiste en una inspección visual de elementos estructurales en una vanda de altura 0,6 m. Por encima a 1,2 m. Por debajo del nivel de la bajamar escorada para detectar cualquier daño obvio. NIVEL II.- EXAMEN DE DETALLE: Este nivel de inspección tiene por objeto la detección e identificación de zonas dañadas o deterioradas que podrían estar ocultas por organismos biológicos o deterioros superficiales. En este nivel se realizarán el adecuado número de medidas superficiales para permitir estimaciones de la capacidad resistentes de la estructura. Los exámenes de NIVEL II, requerirán a menudo de limpieza de elementos estructurales y dado que la limpieza lleva mucho tiempo, se registrará generalmente zonas que resulten críticas o que podrían resultar representativas de la estructura por lo tanto la situación de los puntos a examinar con NIVEL II, su cantidad y esmero de limpieza a realizar, se determinarán por un técnico para obtener las condiciones generales de la instalación en conjunto. Se procurará utilizar herramientas simples, como martillos y piquetas, y calibres y escalas de medidas, para tomar medidas físicas. Sin embargo, a veces puede ser necesario realizar un pequeño porcentaje de mediciones más precisas que impliquen el uso de instrumentación más sofisticadas, estas mediciones de detalle se efectuaran donde el examen visual, limpieza o medidas simples revelen deterioros extendidos, para estimar de forma global la integridad de la estructura.

1 - 217

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Por ejemplo, en una corrosión extendida de pilotes de acero de sección H, un pequeño porcentaje de mediciones de espesores por ultrasonidos sería suficientes para determinar el estado de la sección transversal típica. Los resultados de estos exámenes puntuales servirán para determinar la capacidad resistente de cada pilote y consecuentemente obtener una estimación de conjunto de la capacidad resistente de la estructura total. De ser posible, debe incluirse documentación gráfica (empleando televisión y fotografía submarina), en cantidades y calidades adecuadas que resulten representativas del grado de daño y deterioro de la instalación. Nivel III.- EXAMEN DE ALTO DETALLE: Este nivel de examen a menudo requerirá una limpieza previa y el empleo de Ensayos No Destructivos aunque también podría requerir el uso de ensayos parcialmente destructivos, como extracción de testigos de las estructuras de hormigón y madera, muestras clásicas de materiales o ensayos in-situ de resistencia superficial. El propósito de estos tipos de exámenes es detectar daños ocultos o internos, perdidas en el área de la sección transversal, homogeneidad del material. El uso de Ensayos No Destructivos estará generalmente limitado a las zonas estructurales clave sospechosa o a elementos estructurales representativos de la estructura submarina. De ser posible, deben incluirse documentación gráfica (empleando televisión o fotografía submarinas) en cantidad y calidad adecuada para la documentación de los hallazgos que serán representativos del estado de la instalación.

1 - 218

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

10.2.1. EXTENSIÓN DE LA INSPECCIÓN. En muelles de pilotes los % del número de pilotes que se inspeccionarán serán: -

NIVEL I ............ 100%

NIVEL II ............ 10%

NIVEL III ...............5%

En todas las inspecciones, se inspeccionarán los pernos, sujeciones, tableros por su inferior y superior, tenores, y elementos similares que aunque situados en superficie permiten determinar cualquier tipo de defectos estructurales que requieran reparación o rehabilitación. En los muelles de cajones y bloques, el % de la superficie será. -

NIVEL I .............100%

NIVEL II .......30 metros.

10.2.2. CALENDARIO DE INFORMES. Informe preliminar: Se remitirá 2 semanas después del trabajo de campo. Borrador: Se enviarán 2 copias, 4 semanas después de haber finalizado el trabajo de campo. Se revisará y contestará en 10 días. Informe definitivo: Una vez recibidos los comentarios al borrador, se remitirán 8 copias, dentro de los 10 días siguientes. Fotografías: El borrador y el Informe definitivo contendrán al menos treinta fotografías, incluyendo: fotografías submarinas, fotografías generales de superficie, etc..

1 - 219

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

10.3. DOCUMENTOS QUE DEBE CONTENER EL INFORME. 10.3.1. DOCUMENTO NÚM, 1 MEMORIA 10.3.1.1. LOCALIZACIÓN DE LAS INSTALACIONES. Se describirá la localización del puerto o base naval (país, municipio, costa, accidentes geográficos cercanos). Adjuntar planos de situación (1:100.000). 10.3.1.2. INSTALACIONES EXISTENTES. Se describirán en líneas generales las instalaciones del puerto tales como el número y longitud de muelles, espigones, su designación, etc., superficie de las dársenas y tipoligía estructural. Se incluirá un plano general. 10.3.1.3. RELACIÓN DE INSTALACIONES INSPECCIONADAS. Listado de las instalaciones inspeccionadas, descripción y localización sobre un plano o croquis. 10.3.2 DOCUMENTO NÚM.2. DETALLE INSTALACIONES INSPECCIONADAS.

LAS

Por cada instalación inspeccionada, muelle, espigón, etc, se detallarán los siguientes apartados. 10.3.2.1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. -

Uso al que se dedica. Fecha de construcción e inspecciones/recpciones posteriores. Dimensiones. Elementos constructivos diferenciados y sus dimensiones. Tipología estructural. Condiciones ambientales (temperatura agua, visibilidad, nivel del agua, mareas, etc.) durante la inspección.

1 - 220

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

10.3.2.2. INSPECCIÓN REALIZADA En esta sección se describirán sobre el plano de la instalación y a escala adecuada, la situación y los Niveles de exámenes llevados a cabo. Se describirán el procedimiento seguido, tanto en la inspección como en toma de datos. Se escribirá el equipo empleado en la inspección. 10.3.2.3. ESTADO DE LA INSTALACIÓN. Se detallarán las condiciones observadas de la instalación inspeccionada, señalando la situación y dimensiones de los daños encontrados localmente, y una estimación general del estado de la instalación. 10.3.2.4. EVALUACIÓN SITUACIÓN ESTRUCTURAL. Se evaluarán los daños estructurales, estimando el estado estructural general, detallando si ha resultado afectada la funcionalidad de la estructura, posibles causas de los fallos estructurales encontrados y recomendados, y conclusiones respecto a capacidad portante de la estructura, cimentación, etc.. 10.3.2.5. RECOMENDACIONES. Se especificarán las recomendaciones de reparación: -

Estructuras. No estructuras (funcionales). Se estimará el periodo de vida útil de la instalación y se recomendará cuando debe ser inspeccionado de nuevo, que en ningún caso será tras un periodo superior a cinco años.

Todos estos apartados se acompañarán de planos, dibujos y de las fotografías que haya sido posible hacer, de manera que queden perfectamente descritos. 1 - 221

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

Dimensiones de la estructura. Para lo cual se acompañarán plantas, alzado, secciones longitudinales y transversales de la estructura.

Situación y dimensiones de los daños encontrados; que podrán señalarse sobre los planos del punto anterior, indicando siempre el Nivel de examen mediante el cual se detectó (grado I, II o III).

10.3.3. ANEXOS. 10.3.3.1 ANEXOS DE DATOS. 10.3.3.1.1 Datos Estructurales. Serán los obtenidos en las mediciones efectuadas en la estructura/instalación, así como un resumen de los datos más relevantes y la interpretación o conclusión que se obtiene de los mismos. a) Datos entorno. b) Climatología. c) Rango de mareas. d) Temperatura, profundidad y visibilidad del agua. 10.3.3.2. ANEXOS DE CÁLCULOS. Se detallarán los cálculos realizados necesarios para comprobar la capacidad resistente con los resultados de la inspección. 10.3.3.3. ANEXOS DE PRESUPUESTO. Se detallarán en el anejo. -

Mediciones. Precios unitarios y descompuestos. Planos y esquemas de soluciones. Estimación de coste de reparación de cada instalación y coste total de reparación de las instalaciones. 1 - 222

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA y RECOMENDADA ÁNGEL HIDALGO BAHAMONTES Construcciones de Cimientos. Ediciones CEAC- D.L. B.25605. 1970. Imprime GERSA, Llorens y Barba, 38 Barcelona 13. JOSÉ ZURITA RUIZ.- Obras hidráulicas. Ediciones CEAC-D.L. B-29224 -1989 Imprime GERSA, Tambor del Bruc, 6 S. Joan Despí-Barcelona. JUAN IV ARS PERELLO y TOMÁS RODRÍGUEZ CUEV AS Historia del Buceo. ISBN: 84-85856-53-8 Ediciones Mediterráneo, 1987 JOSEP R. MEDINA-JOSE SERRA-JOSE AGUILAR Apuntes de puerto Volumen II. 1989. Universidad Politécnica de Valencia. Servicio de Publicaciones. Valencia 46020 DA VIS, R.H. Deep Diving and Submarine Operations. Siebe Gorman and Co. Ltd. London 1951 . JOSÉ M.a MARTÍNEZ-HIDALDO y TERAN. Enciclopedia General del Mar D.L. B-5.783 Garriga S.A. 1957 JUAN SALVAT. Enciclopedia Visual ISBN: 84.345.3949.9 Gráficas Estella, S.A. 1978 RICHARDLARN,1986 Commercial Diving Manual ISBN 0-7153-8414-7 David & Charles Inc Published in USA DAVID SISMAN The Professional Divers Handbook ISBN 0 950824208 Submex 1982 1 - 223

OBRAS HIDRAULICAS INTRODUCCION HISTORICA _____________________________________________________________________________________

JUAN F. SOLER CANTO, PEDRO NIETO V ÁZQUEZ Manual para Buzos. Volumen I. 1952 Editado por la Escuela de Buzos de la Armada INSTITUTO ESPAÑOL DEL CEMENTO y SUS APLICACIONES Recomendaciones para la utilización de los cementos de las normas UNE. Artes Gráficas T A VE-82 D.L.: M-40216-1988 DEPARTMENT OF THE NAVY Guidelines for Preperatión ofReports on Underwater Inspections ofWaterfront Facilities FPO-1-89(43) September 1989

1 - 224