METODO PARA REALIZAR UNA OPERACION DE DRAGADO SUBMARINO E INSTALACION DE DRAGADO.

Método para realizar una operación de dragado en un cuerpo de agua mediante una cabeza de arrastre,

comprendiendo el fondo (29) de dicho cuerpo de agua un material comprimido de fondo de partículas (33) que encierran poros que están llenos de agua intersticial, comprendiendo dicha cabeza de arrastre al menos un elemento de corte (8) para cortar el material de fondo, medios de chorro (36) conectados a un conducto (26) suministrado con agua presurizada para tratar el material de fondo mediante el al menos un chorro de agua, y medios de succión para eliminar el material de fondo cortado, comprendiendo dicho método las fases de:

- arrastrar la cabeza de arrastre a lo largo del fondo (29),

- ejercer una fuerza de corte sobre una parcela (34) de material del fondo comprimido mediante el elemento de corte (8), causando dicha fuerza de corte un aumento de la distancia mutua de al menos una parte de dichas partículas (33) de la parcela del material del fondo y causando de este modo una reducción de la presión de poros en los poros llenos de agua entre dichas partículas (33),

- dirigir al menos un chorro de agua (30) hacia dicha parcela (34) del material del fondo para introducir un flujo de agua en dichos poros entre dichas partículas (33) y de este modo eliminar al menos parcialmente la reducción de la presión en dichos poros causada por dicho desplazamiento del material del fondo, dando como resultado dicha eliminación una fuerza de corte específica disminuida,

- posteriormente cortar dicha parcela (34) del material del fondo mediante el elemento de corte (8),

- donde el flujo de agua se genera en o cerca del elemento de corte (8)

Método para realizar una operación de dragado submarino e instalación de dragado.

La invención se refiere a un método para realizar una operación de dragado mediante una cabeza de arrastre que se conecta a un buque de dragado mediante un tubo de succión y que se arrastra sobre el fondo por el buque. La cabeza de arrastre tiene una serie de dientes para cortar el material del fondo. Un sistema de suministro de agua se conecta a la cabeza de arrastre de tal manera que mediante una bomba, el agua se bombea hacia la cabeza de arrastre para asistir a la acción de corte de los dientes y para transportar dicho material de fondo cortado al tubo de succión. El buque tiene medios de almacenamiento a bordo, tal como una tolva, para recoger el material cortado.

A través de las bombas de suministro de agua, las bombas de dragado y la instalación de propulsión del buque, la energía es suministrada al sistema de dragado, por lo cual se obtiene un consumo de energía específico (es decir, la proporción entre la energía suministrada y la cantidad del material del fondo cortado). Generalmente, se intenta manejar los sistemas de dragado de tal manera que se transportan hacia la tolva mezclas de cantidades relativamente grandes de agua y material de fondo cortado con una alta densidad específica y una velocidad relativamente baja. De este modo, es posible depositar una cantidad relativamente grande de material de fondo cortado en la tolva a un coste moderado junto con un desgaste de dientes reducido.

En este sentido, la energía que se consume en el proceso de corte juega un papel importante. Las fuerzas de corte, que sólo están disponibles hasta cierto punto debido a propiedades geométricas de los dispositivos de tubo de succión, son obtenidas por la unidad de propulsión del buque, lo que requiere un determinado consumo específico de energía para este fin. También las bombas para generar chorros de agua y para transportar la mezcla de material cortado y el agua consumen energía. La cantidad de energía requerida es aumentada considerablemente en el caso de los fondos de agua relativamente compactados, muy finos y con un alto grado de cohesión. La razón de esta elevada necesidad de energía es la siguiente.

Como resultado de cortar y eliminar mecánicamente el material del fondo de agua, la estructura de partículas de este es alterada de tal manera que el material del fondo pueda deformar según las caras de corte. No obstante, estas caras de corte sólo pueden existir cuando simultáneamente aumenta el volumen de los poros en el material de fondo. En este sentido, el agua intersticial que está presente en los poros entre las partículas del material de fondo juega un papel importante.

En los suelos saturados de agua, el volumen de poros suele estar lleno de dicha agua intersticial. En el caso de que se imponga un aumento del volumen del poro, una demanda de agua es generada en los poros. Esta demanda resulta en una reducción de la presión. El fenómeno de aumento del volumen del poro y de reducción de la presión del poro se denomina dilatación.

El grado en el que puede ser satisfecha esta demanda de agua depende de la permeabilidad del fondo, del espesor de capa y de la velocidad de propagación del proceso de corte. La permeabilidad del material de fondo es influida de una manera negativa por el carácter fino y comprimido del material del fondo de partículas. En el caso de que la demanda de agua se satisfaga sólo parcialmente como resultado de la pobre permeabilidad, la subpresión aumenta rápidamente hasta la presión de vapor y casi hasta el vacío. Una subpresión tan grande da lugar a fuerzas normales consecuentemente grandes, lo que resulta en grandes fuerzas de fricción tanto entre las partículas como entre el material de fondo y el elemento de corte. La suma de estas fuerzas es igual a la fuerza de corte.

El objetivo de la invención es proporcionar una operación de dragado mediante la que las fuerzas de corte pueden ser reducidas y la eficiencia del sistema de dragado en conjunto puede ser aumentada. Dicho objetivo es obtenido por un método para realizar una operación de dragado en un cuerpo de agua mediante una cabeza de arrastre, comprendiendo el fondo de dicho cuerpo de agua un material de fondo comprimido de partículas que incluyen poros que están llenos de agua intersticial, comprendiendo dicha cabeza de arrastre al menos un elemento de corte para cortar el material de fondo, siendo los medios de chorro conectados a un conducto provisto de agua presurizada para tratar el material del fondo mediante al menos un chorro de agua, y medios de succión para retirar el material de fondo cortado, comprendiendo dicho método las fases de:

US-A-4.004.358 describe un método de dragado submarino por el que al menos una hoja de corte se mueve a través de la tierra. Además, son proporcionados medios en el plano de deslizamiento de la caída que surge tras el movimiento de la hoja de corte, para suministrar un fluido auxiliar. En particular, dicho fluido auxiliar es suministrado de antemano a la hoja de corte, en la posición del plano de deslizamiento de la caída. La instalación de dragado correspondiente comprende una hoja de corte al igual que unas boquillas para suministrar el fluido auxiliar. Dichas boquillas se posicionan a cierta distancia delante de la hoja de corte. Las boquillas se soportan por una serie de tubos que se extienden hacia adelante de la hoja de corte; los tubos mismos se apoyan por medio de redes conectadas a la cara de corte de la hoja de corte. La desventaja de tales tubos y redes que se extienden hacia adelante es que la consistencia de la tierra por ser cortada se altera de este modo, lo que complica la eliminación de los cortes por succión. NL-A-7.709.227 describe un método y una instalación de dragado similar, mejorados por el suministro de aberturas en la hoja de corte. A través de estas aberturas, el agua puede fluir libremente sobre la cara de corte de la hoja de corte para promover el movimiento de los cortes sobre la hoja de corte. Adicionalmente, una serie de tubos, apoyada por redes, se extiende hacia adelante de la cuchilla de corte, para suministrar agua en la ubicación de los planos de deslizamiento de la caída. Del mismo modo, según esta propuesta se altera la tierra por ser cortada.

En el método según la invención, presiones de poros negativas son evitadas o mitigadas por suministrando directamente un flujo de agua a los poros de que se trata. La necesidad de agua intersticial es así satisfecha por el flujo de agua que introduce agua en los poros. Es suficiente para dicho flujo tener una magnitud limitada, p. ej. el 15% del flujo de material cortado. Un flujo efectivo puede ser obtenido mediante un chorro de agua, cuya presión de salida es de entre 2 y 5 bares superior a la presión de agua estática. Se debe tener en cuenta que el agua de este tipo carece de efecto de corte; por el contrario, los chorros de agua para cortar el material de fondo de hecho tienen una presión de salida significativamente más alta de p. ej. 400 bares.

En particular, el elemento de corte puede generar una cara de corte en la parcela de material de fondo, estando sometidos al menos los poros de dicha cara de corte y/o que bordean dicha cara de corte a una reducción de la presión de los poros causada por el elemento de corte y un aumento de la presión causado por el agua de chorro.

Preferiblemente, el chorro de agua esencialmente es dirigido aproximadamente horizontalmente hacia el material del fondo delante del elemento...

1. Método para realizar una operación de dragado en un cuerpo de agua mediante una cabeza de arrastre, comprendiendo el fondo (29) de dicho cuerpo de agua un material comprimido de fondo de partículas (33) que encierran poros que están llenos de agua intersticial, comprendiendo dicha cabeza de arrastre al menos un elemento de corte (8) para cortar el material de fondo, medios de chorro (36) conectados a un conducto (26) suministrado con agua presurizada para tratar el material de fondo mediante el al menos un chorro de agua, y medios de succión para eliminar el material de fondo cortado, comprendiendo dicho método las fases de:

2. Método según la reivindicación 1, donde el chorro de agua (30) es dirigido hacia el material del fondo delante del elemento de corte (8) a un ángulo entre 45º y 135º respecto a la vertical.

3. Método según la reivindicación 1, donde el chorro de agua (30) se dirige esencialmente horizontalmente hacia el material del fondo delante del elemento de corte (8).

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el flujo del chorro de agua está entre el 3% y el 40% del flujo del material cortado.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el flujo del chorro de agua es entre el 4% y el 35% del flujo del material cortado.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el flujo del chorro de agua es aproximadamente el 15% del flujo del material cortado.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el flujo de agua está entre 0,5 y 1,5 metros cúbicos por segundo.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo las fases de:

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el elemento de corte (8) genera una cara de corte en la parcela (34) del material del fondo, siendo sometidos al menos los poros de dicha cara de corte y/o los que limitan con dicha cara de corte a una reducción de la presión de los poros causada por el elemento de corte y un aumento de la presión causado por el agua de chorro (30).

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la presión de salida del chorro de agua (30) es de entre 2 y 5 bares superior a la presión estática.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde al menos un chorro de agua secundario (28, 31, 32) se genera para diluir el material del fondo cortado permitiendo el flujo de dicho material hacia los medios de succión.

12. Instalación de dragado para llevar a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo un buque de dragado provisto de un tubo que en un extremo se conecta al buque y que en el otro extremo lleva una cabeza de arrastre (1, 2), medios de bomba para generar un flujo de agua a través del tubo de la cabeza de arrastre (1, 2) hacia el buque, al igual que un conducto (28) para suministrar un flujo de agua hacia la cabeza de arrastre (1, 2), comprendiendo dicha cabeza de arrastre (1, 2) medios de corte (8) para cortar el fondo (29) de un cuerpo de agua y los medios de chorro (36) que están conectados al conducto para someter dicho fondo de agua a al menos un chorro de agua (30), siendo realizados los medios de chorro para introducir un flujo de agua en los poros entre las partículas (33) del material de fondo y eliminando de este modo al menos parcialmente la reducción de la presión en dichos poros que es causada por la acción de corte del medio de corte (8), caracterizada por el hecho de que dichos medios de chorro se localizan en el elemento de corte.

13. Cabeza de arrastre para una instalación de dragado según la reivindicación 12, que comprende medios de corte (8) para cortar el fondo (29) de un cuerpo de agua y medios de chorro (36) conectados a un conducto (26) provisto de agua presurizada para someter dicho fondo de agua a por lo menos un chorro de agua (30), siendo realizados los medios de chorro para introducir un flujo de agua en los poros entre las partículas (33) del material del fondo y eliminando de este modo al menos parcialmente la reducción de la presión en dichos poros que es causada por la acción de corte del medio de corte (8), caracterizada por el hecho de que dichos medios de chorro se localizan en el elemento de corte.