OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS DE DRAGADO – APLICACIÓN RÍO MAGDALENA COLOMBIA LAURA MATILDE ROA RODRÍGUEZ SERGIO IVÁN PARRA CANCHÓN UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ 2016 OPTIMIZACIÓN DE LOS PROCESOS DE DRAGADO – APLICACIÓN RÍO MAGDALENA COLOMBIA LAURA MATILDE ROA RODRIGUEZ SERGIO IVAN PARRA CANCHÓN Trabajo de grado para obtener título de Ingeniero civil Director Abraham Ruíz Ingeniero civil UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ 2016 Nota de aceptación: ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ _________________________________ Director de Proyecto _______________________________ Firma del presidente del Jurado ________________________________ Firma del Jurado ________________________________ Firma del Jurado Bogotá, 1 Noviembre 2016 3 4 AGRADECIMIENTOS En primer lugar, agradecemos a Dios, por brindarnos la oportunidad de vivir, por permitirnos disfrutar cada momento de nuestras vidas y por permitirnos tener una buena experiencia en esta universidad. En segundo lugar, agradecemos a nuestros padres porque nos brindaron su apoyo tanto moral y económicamente para seguir estudiando y lograr el objetivo trazado para un futuro mejor y ser orgullo de ellos y para toda nuestra familia. Por último, pero no menos importante agradecemos a la Universidad Católica de Colombia y a los maestros que fueron partícipes en este proceso, porque debido a sus grandes esfuerzos, dedicaciones y a la trasmisión de sus conocimientos dentro de un aula de clase, pudimos realizar exitosamente este trabajo de grado. 5 DEDICATORIA Este trabajo de grado se lo dedicamos en primer lugar a Dios, quien supo guiarnos por el buen camino, darnos fuerzas para seguir adelante y no caer ante los problemas que se nos presentaron durante nuestra carrera universitaria. En segundo lugar, a nuestros padres y familia, quienes fueron los que nos apoyaron constantemente para llegar al punto donde nos encontramos ahora, porque siempre nos brindaron sus consejos, recomendaciones y valores día a día en el transcurso de cada año de nuestra carrera universitaria. 6 TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 17 1.1 ANTECEDENTES ............................................................................................ 18 1.2 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................. 21 1.3 OBJETIVOS................................................................................................. 22 1.3.1 Objetivo general......................................................................................... 22 1.3.2 Objetivos específicos. ................................................................................ 22 1.4 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 23 1.5 DELIMITACIÓN ............................................................................................... 24 1.5.1 Alcances. ................................................................................................... 24 1.5.2 Limitaciones. .............................................................................................. 24 1.6 MARCO DE REFERENCIA ............................................................................. 25 1.6.1 Marco teórico. ............................................................................................ 25 1.6.2 Marco conceptual. ..................................................................................... 45 1.6.2.1 Operaciones de dragado. .................................................................... 45 1.6.2.2 Maquinaria especializada para dragar................................................. 45 1.6.2.3 Definición batimétrica de la zona. ........................................................ 47 1.6.2.4 Transporte fluvial. ................................................................................ 48 1.6.2.5 Caracterización del río Magdalena. ..................................................... 48 1.6.2.6 Vertido y materiales dragados. ............................................................ 50 1.6.2.7 Causas por la cual se requiere procesos de dragado. ........................ 51 1.7 METODOLOGÍA .......................................................................................... 55 2. CAPITULO 1 METODOLOGÍA DE DRAGADO .......................................................................... 56 2.1 TIPOS DE METODOLOGÍAS .......................................................................... 56 2.1.1 Draga TSHD Shoreway. ............................................................................ 56 2.1.2 Draga Orión. .............................................................................................. 57 2.1.3 Eco-draga. ................................................................................................. 58 2.1.4 Draga tipo Dipper....................................................................................... 59 2.1.5 Draga Cristóbal Colón (C-332). ................................................................. 59 2.1.6 Draga Alberto Alemán Zubieta................................................................... 60 2.1.7 Draga Dustpan........................................................................................... 61 7 2.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS EQUIPOS QUE DRAGAN ............... 61 3. CAPITULO II CARACTERÍSTICAS DE SEDIMENTACIÓN RIO MAGDALENA COLOMBIA .... 64 3.1 CARACTERÍSTICAS DEL RÍO MAGDALENA EN TRANSPORTE DE SEDIMENTOS ....................................................................................................... 65 3.1.1 Caracterización hidrosedimentológica. ...................................................... 67 3.1.1.1 Análisis granulométrico tramo I (Puerto Salgar – Puerto Berrio). ........ 69 3.1.1.2 Análisis granulométrico tramo II (Puerto Berrio – Barrancabermeja)... 70 3.1.1.3 Análisis granulométrico tramo III (Barrancabermeja - Regidor). .......... 71 3.1.2 Representación gráfica de los materiales existentes. ................................ 72 3.1.2.1 Tramo I (Puerto Salgar – Puerto Berrio. .............................................. 72 3.1.2.2 Tramo II (Puerto Berrio – Barrancabermeja). ...................................... 72 3.1.2.3 Tramo III (Barrancabermeja - Regidor)................................................ 73 3.1.3 Nivel de contaminación de sedimentos en el rio Magdalena. .................... 73 3.1.3.1 Análisis de las características físico químicas de sedimentos. ............ 75 4. CAPITULO III ANÁLISIS DE COSTOS ........................................................................................ 78 4.1 COSTO DEL EQUIPO ..................................................................................... 78 4.1.1 Draga tipo succión TSHD (shoreway). ....................................................... 78 4.1.2 Draga tipo corte – Succión (Orión). ........................................................... 79 4.1.3 Draga Alberto Alemán Zubieta tipo retroexcavadora. ................................ 79 4.1.4 Draga tipo succión eco-draga. ................................................................... 79 4.2 COSTO PRECIO DE ENTREGA EN PUERTO EXTRANJERO A PRECIO DE ENTREGA DEL EQUIPO, SEGÚN TIPO DE DRAGA .......................................... 80 4.3 VIDA ECONÓMICA ÚTIL ................................................................................ 84 4.4 COSTO DE PROPIEDAD ................................................................................ 85 4.4.1 Depreciación. ............................................................................................. 85 4.4.2 Intereses y seguros. .................................................................................. 86 4.4.3 Estacionamiento y bodegaje. ..................................................................... 86 4.5 CÁLCULOS COSTOS DE PROPIEDAD SEGÚN TIPO DE DRAGA .............. 87 4.5.1 Draga de tipo succión TSHD Shoreway. ................................................... 87 4.5.2 Draga de tipo corte - succión (Orión). ........................................................ 89 4.5.3 Draga de tipo succión en marcha ecológica eco-draga. ............................ 90 8 4.6 COSTOS DE OPERACIÓN ............................................................................. 91 4.6.1 Mano de obra (operarios). ......................................................................... 91 4.6.2 Consumo de combustibles. ....................................................................... 92 4.6.2.1 A.C.P.M. .............................................................................................. 92 4.6.3 Consumo de lubricantes. ........................................................................... 92 4.6.3.1 Aceites para motor. ............................................................................. 93 4.6.3.2 Aceite para transmisión. ...................................................................... 93 4.6.3.3 Aceite para controles hidráulicos. ........................................................ 93 4.6.3.4 Grasas. ................................................................................................ 94 4.7 CÁLCULOS COSTOS OPERACIONALES SEGÚN TIPO DE DRAGA .......... 95 4.7.1 Draga de tipo succión TSHD Shoreway. ................................................... 95 4.7.2 Draga de tipo corte - succión (Orión). ........................................................ 99 4.7.3 Draga de tipo succión en marcha ecológica (eco-draga)......................... 101 4.8 COSTOS DIRECTOS E INDIRECTOS SEGÚN TIPO DE DRGA ................. 103 4.8.1 Draga de tipo succión TSHD Shoreway. ................................................. 103 4.8.2 Draga de tipo corte - succión (Orión). ...................................................... 103 4.8.3 Draga de tipo succión en marcha ecológica (eco-draga)......................... 104 4.9 VALOR M3 DE MATERIAL DRAGADO........................................................ 104 5.CAPITULO IV APLICACIÓN DE DRAGAS AL RÍO MAGDALENA (PUERTO BERRIO – BARRANCABERMEJA) ..................................................................................... 106 5.1 CARACTERIZACIÓN GENERAL .................................................................. 106 5.1.1 Especificaciones de canal navegable. ..................................................... 108 5.2 APLICATIVO ................................................................................................. 109 5.2.1 Dragado ejecutado por Navalena con draga tipo escalera. ..................... 110 5.2.2 Dragado ejecutado con recomendación draga tipo succión TSHD.......... 112 5.2.3 Dragado ejecutado con recomendación draga tipo corte succión – Shoreway. ......................................................................................................... 113 5.2.4 Dragado ejecutado con recomendación draga ecológica (eco- draga).... 114 6. CONCLUSIONES ............................................................................................ 116 7. RECOMENDACIONES .................................................................................... 118 9 8. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................ 119 10 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Características generales de la draga Cristóbal Colon ............................ 27 Tabla 2. Características generales draga Alberto alemán ZubietaFuente: (FARO, 2013)...................................................................................................................... 29 Tabla 3. Características generales de la draga tipo Dipper ................................... 38 Tabla 4. Clasificación de las dragas actuales ........................................................ 46 Tabla 5. Tipos de material que remueven las dragas ............................................ 62 Tabla 6. Características físicas y de operación...................................................... 63 Tabla 7. Principales características del río Magdalena .......................................... 64 Tabla 8. Longitudes de Tramos seleccionados para muestreo de Sedimentos ..... 68 Tabla 9. Muestras de sedimentos tomadas por el Buque Explorador durante las campañas de octubre de 1999 a Marzo de 2000 ................................................ 68 Tabla 10. Distribuciones Granulométricas Correspondientes A Cada Tramo ........ 69 Tabla 11. Materiales de Fondo .............................................................................. 71 Tabla 12. Materiales de Suspensión ...................................................................... 71 Tabla 13. Características físico químicas presentes en las muestras de sedimentos tomadas por el IDEAM en el año 2007 .................................................................. 74 Tabla 14. Factores de CIF y Factores de conversión ............................................ 81 Tabla 15. Cálculo de coeficiente de conversión ..................................................... 82 Tabla 16. Vida útil de los equipos de construcción ................................................ 85 Tabla 17. Consumos horarios de combustibles y lubricantes ................................ 94 Tabla 18. Consumos horarios de grasas ............................................................... 95 Tabla 19. Valor m3 de sedimentos dragados ...................................................... 105 Tabla 20. Resumen de sedimentos de fondo ...................................................... 108 Tabla 21. Resumen de sedimentos en suspensión ............................................. 108 Tabla 22. Niveles de reducción estaciones del IDEAM........................................ 109 Tabla 23. Especificaciones Canal Navegable ...................................................... 109 Tabla 24. Planeamiento de maquinaria necesaria para el tramo ......................... 111 Tabla 25. Volumen de material dragado para mantenimiento de canal navegable tramo Puerto Berrio – Barrancabermeja. ............................................................. 111 Tabla 26. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga escalera ...... 111 Tabla 27. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga TSHD .......... 112 Tabla 28. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga Corte succión ............................................................................................................................. 113 Tabla 29. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga Corte succión ............................................................................................................................. 114 11 LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Draga Cristóbal Colon............................................................................... 27 Ilustración 2. Draga Alberto Alemán Zubieta. ............................................................... 29 Ilustración 3. Sistema de succión con recogida del agua de rebose y reconducción al fondo ............................................................................................................................... 33 Ilustración 4. Descarga con geo textil en dragas de cántara abierta ........................ 34 Ilustración 5. Sistema de recirculación de materiales de rebose de la cántara ...... 35 Ilustración 6. Draga tipo Dipper....................................................................................... 36 Ilustración 7. Esquema de perfil de Draga tipo Dipper Lizeren Hein ........................ 37 Ilustración 8. Draga de tolva Autopropulsada ............................................................... 40 Ilustración 9. Draga Shoreway ........................................................................................ 40 Ilustración 10.Draga Dustpan mostrando el cabezal de succión............................... 44 Ilustración 11. Draga Dustpan planta, corte y perfil ..................................................... 44 Ilustración 12. Localización del río Magdalena en territorio colombiano ................ 106 Ilustración 13. Tramo (Puerto Berrio – Barrancabermeja) ........................................ 107 Ilustración 14. Draga tipo escalera ............................................................................... 110 12 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Producción de sedimentos (transporte neto por área), para los principales ríos en Suramérica............................................................................... 65 Figura 2. Grafica A Metrail De Fondo .................................................................... 72 Figura 3. Grafica B Metrial en Suspensión ............................................................ 72 Figura 4. Grafica a material de fondo..................................................................... 72 Figura 5. Grafica b material en suspensión ........................................................... 72 Figura 6. Grafica a material de fondo..................................................................... 73 Figura 7. Grafica b material en suspensión ........................................................... 73 13 GLOSARIO AGUAS SOMERAS: se les denominan aguas someras a sectores de un rio o lago donde las aguas son poco profundas. AFLUENTE: es aquel río que desemboca en otro río y que tiene menos caudal y menos cuenca de recepción que el rio principal. BATIMETRIA: la batimetría representa la morfología o relieve del fondo marino, es el equivalente submarino de la altimetría. Consiste en determinar la profundidad midiendo el tiempo que le toma a una onda acústica, enviada desde el barco, viajar a través del agua hacia el fondo marino y luego volver al barco. CABRESTANTE: es un dispositivo mecánico, impulsado por un motor eléctrico, destinado a levantar y desplazar grandes cargas. CALADO: el calado es la altura de la parte sumergida del casco. CANTARA: es el lugar de almacenamiento del material removido antes de ser vertido. CUCHARA: herramienta utilizada para remover el material del suelo. CUENCA: son aquellas que hacen que el agua que proviene de las montañas o del deshielo, descienda por la depresión hasta llegar al mar. DEFORESTACIÓN: la deforestación es la destrucción a gran escala de los bosques por la acción humana. DRAGADO: es el conjunto de operaciones necesarias para la extracción, el transporte y el vertido de materiales situados bajo el agua, ya sea en el medio marino, fluvial o lacustre. DRAGAS: embarcación destinada a la extracción de barros marinos y fluviales. ESCORRENTÍA: describe el flujo del agua, lluvia, nieve, u otras fuentes, sobre la tierra, y es un componente principal del ciclo del agua. ESLORA: longitud total de una embarcación desde proa hasta popa. EROSIÓN: la erosión es la degradación y el transporte de suelo o roca que producen distintos procesos en la superficie de la Tierra u otros planetas. 14 GRANULOMETRIA: es la distribución de los diferentes tamaños de las partículas de un suelo, expresado como un porcentaje en relación con el peso total de la muestra seca. PONTÓN: barco chato para pasar los ríos, construir puentes y limpiar l fondo de los puertos con el auxilio de algunas máquinas. POPA: parte trasera de una embarcación. PROA: parte delantera de una embarcación. SEDIMENTOS: son partículas procedentes de las rocas o suelos y que son acarreadas por las aguas que escurren y por los vientos. TOLVA: accesorio de draga en forma de embudo destinado al depósito de materiales granulares o pulverizados, removidos del lecho del rio TRANSPORTE FLUVIAL: consiste en el traslado de productos o pasajeros de unos lugares a otros a través de ríos con una profundidad adecuada. VERTIDO: proceso en el cual sale el material de la embarcación al lugar de depósito. 15 RESUMEN Este documento consta de un estudio detallado de las diferentes metodologías de dragado y algunas opciones de dragas que existen en el mercado para sugerir cuál sería la más apropiada para ser aplicada en Colombia, específicamente en el tramo (puerto Berrio- Barrancabermeja) del río Magdalena, buscando así la optimización de los procesos que actualmente se están ejecutando en esta zona. Para el desarrollo del trabajo fue necesario analizar los diferentes tipos de sedimentos que actualmente presenta la zona, debido a que estos influirán en la selección de la draga más conveniente para el río Magdalena, ya que algunas de estas no están diseñadas para remover ciertos tipos de materiales presentes en el río, y para ello La Universidad Nacional de Colombia a través del Laboratorio de Ensayos Hidráulicos (LEH-UN) en convenio interinstitucional con CORMAGDALENA aporto los estudios granulométricos del tramo intervenido, para realizar los análisis pertinentes para la elaboración de este proyecto y además se realizó un análisis de costos que conlleva el traer la maquinaria hasta Colombia. Para ver la viabilidad del proyecto se realizó la comparación entre la draga (TSHDshoreway), la cual es la más favorable con respecto a las otras dragas estudiadas a lo largo del proyecto, debido a sus altos rendimientos y elevadas capacidades y la draga (tipo escalera) que es la que actualmente opera en los procesos de dragado del tramo (puerto Berrio- Barrancabermeja), obteniendo como resultado que la TSHD – shoreway es mucho más eficiente y económica, ya que presenta un alto rendimiento de 1340 m3/h en comparación de la tipo escalera que presenta un rendimiento de 825m3/h. Palabras claves: Draga, lacustre, batimetría, rendimiento, sedimentos 16 1. INTRODUCCIÓN Este documento busca, mediante la realización de varios estudios, acerca de la maquinaria implementada en algunos países para ejecutar procesos de dragado, una contribución para mejorar los procesos que actualmente se están efectuando en Colombia, más exactamente en el río Magdalena. Estos métodos son de gran importancia para la creación de nuevas obras marítimas, lacustres o simplemente para evitar inundaciones en los ríos y prevenir desastres en zonas donde los ríos alcanzan elevados niveles, con los consecuentes daños y pérdidas materiales en varios sectores de Colombia. A lo largo de este trabajo de grado, por medio de una revisión literaria se busca analizar algunos tipos de dragas, cada una de ellas con una metodología diferente en términos de la ejecución de los procesos, como son: la forma de transportar los sedimentos extraídos, la forma de disposición de dichos sedimentos, el método implementado (corte o succión). Los anteriores, en función del tipo de material a remover y además, se tendrán en cuenta las especificaciones técnicas de cada una de las dragas, el costo de transporte de un punto a otro, para realizar un análisis completo, de tal manera que se pueda definir la metodología más viable teniendo en cuenta el factor costo-beneficio a nivel de Colombia. Es de vital importancia tener conocimiento del comportamiento del río Magdalena para la elaboración de este documento, por ello La Universidad Nacional de Colombia a través del Laboratorio de Ensayos Hidráulicos (LEH-UN) en convenio interinstitucional con CORMAGDALENA desde hace algunos años ha venido ejecutando una serie de estudios sobre la caracterización hidrosedimentológica, lo cual permite conocer más a fondo los tipos de materiales suspendidos y de fondo, que se presentan en el río y la granulometría de los mismos, para así realizar los estudios necesarios y correspondientes de este trabajo de grado, para finalmente lograr la optimización de los procesos de dragados de uno de los tramos del río. 17 1.1 ANTECEDENTES A lo largo de la historia se han implementado diferentes tipos de dragas con diferentes especificaciones (dragas en succión–dragas mecánicas) en construcciones, ampliaciones, rellenos, creaciones de islas artificiales entre otros. En los que la empresa Jan De Nul es pionera a nivel mundial en dragado y construcción marítima, la empresa es reconocida mundialmente por realizar obras de dragado y relleno emblemáticas como: el aeropuerto de Chek Lap Kok en Hong Kong, Palm Jebel Ali en Dubái, y de construcción civil como la esclusa de Berendrecht en Amberes, Bélgica. Una de las más grandes dragas es la Cristóbal Colón (C-332), construida en el año 2008 y que se destinó para la construcción de un archipiélago de islas artificiales en forma de palmera en la costa de Dubái (Emiratos Árabes) para su explotación turística. La misión de esta draga es usar su capacidad de 46.000 m3 para recoger arena del fondo del mar y trasladarla al lugar donde se llevó a cabo esta gran obra de construcción, de acuerdo a un gran proyecto residencial. (InfoMarine, 2009). Otro tipo de draga muy reconocida es la Dustpan, es una máquina que se utilizó mucho en los EE. UU para el dragado del río Mississippi donde actualmente se sigue implementando y que se utilizó durante muchos años en la República Argentina. Este tipo de draga se manejó mucho en el río Paraná Inferior y Medio, para el dragado de los pasos del río Riacho Barranqueras y para la construcción de obras de defensa en Formosa. La Dirección Nacional de Vías Navegables de la Subsecretaría de Puertos y Vías Navegables (ex Dirección Nacional de Puertos y Vías Navegables) cuenta con tres máquinas como estas para ejecutar obras. El dragado con las dragas Dustpan se caracterizan primordialmente por remover arenas y suelos granulares finos provenientes del río Missouri (ESCALANTE, 2014). Uno de los sucesos más importantes de la historia fue el 11 de diciembre del año 2013 el canal de Panamá en su centenario destacó la importancia que ha tenido el dragado para garantizar la navegación segura a través de la vía interoceánica, incluso desde antes de su apertura hace 100 años. El dragado es otra de las claves que hace del Canal de Panamá una operación eficiente y segura a sus casi 100 años de funcionamiento, Aunque el 10 de octubre de 1913 se cumplió con el estallido de un dique en Gamboa que permitió 18 la unión del corte culebra y el lago Gatún, aún el Canal no era completamente navegable como consecuencia de los deslizamientos de tierra en el corte culebra, por lo que fue necesario dragar durante casi dos meses hasta lograr la apertura de ese tramo. (Quijano, 2013). Una de las máquinas que se ha manejado en el canal de Panamá, es la denominada Alberto Alemán Zubieta, bautizada así en honor a quien fuera administrador del Canal durante 16 años. Desde la inauguración del canal han sido bautizados cuatro remolcadores que llevan los nombres de los ex administradores Chester Harding (1917- 1921), Joseph C. Mehaffey (1944-1948), Dennis P. McAuliffe (1979-1989), y Gilberto Guardia (1990-1996). Esta draga es la última máquina retroexcavadora diseñada y construida por los ingenieros de IHC Merwede en los astilleros de NMC, en Nieuw-Lekkerland, Países Bajos. Siendo considerado como el buque más grande de su tipo en el mundo, fue entregado a la autoridad del canal de Panamá en mayo de 2013 después de haber superado el período de pruebas de 30 días en el canal. (FARO, 2013). La draga retroexcavadora llevó a cabo las labores de dragado para el proyecto de ampliación del canal de Panamá (casi 4 mil millones de euros), el cual finalizó en julio del año 2016. Además, también actualmente se está encargando de las tareas de mantenimiento en el propio canal una vez quede finalizado. (FARO, 2013). Por otro lado, se han realizado muchos intentos por recuperar el transporte de carga fluvial por el río Magdalena, el cual atraviesa 18 departamentos y dónde se encuentra el tramo entre Puerto Salgar y Barranca, que desde hace más de 40 años no es navegable, es el más complejo pues la poca profundidad en algunos puntos, especialmente en épocas secas, y a la alta sedimentación impiden el tránsito de los convoyes, que pueden medir hasta 200 metros de largo . (El renacer del Magdalena, 2015). Si bien la deforestación ha hecho que el río Magdalena se sedimente más, la avalancha del nevado del Ruíz de 1985 también afectó al río. De acuerdo con varios estudios, a la corriente fueron a dar cientos de miles de toneladas de arena y piedras volcánicas que crearon grandes barreras o playones, destruyeron y modificaron el cauce en otros sitios. En el año 2014 el gobierno firmó un contrato con la empresa Navelena por 2,5 billones de pesos donde se intervendrán 908 km para garantizar que el río tenga un canal navegable de entre 42 y 150 metros de ancho y mínimo siete pies de 19 profundidad. Este contrato principalmente se generó para recuperar plenamente la navegabilidad del río entre Barranquilla y Puerto Salgar donde se manifiesta que el 30 por ciento total del presupuesto será destinado para realizar obras de dragado y mantenimiento para extraer más de 1.650.000 de materiales y limpiar la cuenca de troncos (Barragan, 2015). 20 1.2 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA El río Magdalena a pesar de no presentar un gran tamaño y una gran extensión en comparación con el río Amazonas se encuentra ocupando el puesto número diez como uno de los ríos de los cuales transporta una gran cantidad de sedimentos al océano , una de las principales causas por la cual sucede este fenómeno es debido a los procesos de erosión que en alta tasa se desarrollan sobre la cuenca hidrográfica, las principales características del río Magdalena como el área, la escorrentía y la temperatura entre otros son los principales agentes geológicos que favorecen la erosión los cuales permiten afirmar mediante análisis de sedimentos que la tasa de erosión promedio es relativamente alta, presentando valores del 78 por ciento. (Restrepo, 2005). Según un estudio realizado por La Universidad Nacional de Colombia a través del Laboratorio de Ensayos Hidráulicos (LEH-UN) en convenio interinstitucional con CORMAGDALENA se estiman que aproximadamente existen 52.686.855 m3 de sedimentos anualmente, lo que es una cifra demasiada alta y la cual necesita procesos eficientes de dragado en algunos tramos del río Magdalena. Debido a los problemas de erosión descritos anteriormente además de la acumulación de sedimentos se están realizando actualmente numerosas obras de dragado que garantizarán que el rio tenga un caudal navegable limpiando la cuenca de troncos que se encuentran en el río, esto permitirá brindar al Magdalena la posibilidad de posicionarse como la principal arteria de afluencia de embarcaciones del país. No obstante, estos procesos de dragado que se están realizando actualmente serán evaluados y comparados con diversas metodologías implementadas a nivel internacional incluyendo los métodos evidenciados en el Canal de Panamá para así determinar si es el procedimiento pertinente para remover los sedimentos existentes y disminuir tiempo en la realización de la actividad con ello disminuyendo los costos en los procesos realizados en el proceso de navegabilidad del río. A partir de esta propuesta se puede plantear la siguiente pregunta ¿se puede optimizar el proceso de dragado a través de otras metodologías y maquinarias en un tramo del rio Magdalena y por qué? 21 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo general. Estudiar los diferentes métodos de dragado existentes en el medio, mediante la definición y exponiendo el más adecuado para Colombia-río Magdalena. 1.3.2 Objetivos específicos. Realizar una revisión literaria de las diferentes metodologías de dragado implementadas en el medio ingenieril. Estudiar las metodologías que sean aplicables a zonas de problemas de sedimentación en Colombia, como es el caso del río Magdalena. Plantear la metodología apropiada, mediante el análisis de costos, determinando su viabilidad. Realizar recomendaciones para el correcto uso de las metodologías de dragado en Colombia a futuro. 22 1.4 JUSTIFICACIÓN Una de las ventajas que traerá consigo este proyecto será la de mejorar los procesos de dragado que se están ejecutando actualmente en el río Magdalena, ya que por medio de la propuesta que contempla la compra de una máquina que opere las 24 horas del día y los siete días de la semana, con una mayor capacidad de carga de materiales y un mayor rendimiento, proporcionarán grandes beneficios al país, porque se podrán terminar las obras en las que se requiera el equipo mucho más rápido y a un menor costo, ya que al tener una mayor capacidad de carga necesitará hacer menos viajes al lugar de vertimiento y por ende aumentar la cantidad de volumen diario de material removido. Cabe resaltar que la técnica del dragado contribuye al crecimiento económico y competitivo para Colombia con respecto a otros países, ya que una de las principales ventajas que presenta la realización de esta modalidad, es aumentar la profundidad del río volviéndolo navegable, debido a que por mucho tiempo ha sido desaprovechado para procesos de transporte de algunos productos, Muchos de estos bienes producidos en el interior de la Nación, que hoy tienen que afrontar elevados costos de impuestos para arribar al caribe con destino a los mercados externos, se beneficiarán del transporte fluvial y así serán más competitivos. Así mismo, muchas ciudades que colindan con el río tendrán la oportunidad de convertirse en centro de atención de inversionistas y empresarios, y todo eso se verá reflejado en más empleo y oportunidades para los colombianos. Este trabajo es muy viable por que no solamente beneficia económicamente al país si no a los colombianos, debido a que aumentará la cantidad de empleos como se mencionó anteriormente y aumentará la cantidad de trabajadores en los sectores definidos para la realizacion de los procesos de dragado. 23 1.5 DELIMITACIÓN 1.5.1 Alcances. El proyecto en desarrollo tiene como alcance realizar una investigación por medio de una monografía, con la cual se busca lograr la optimización de los procesos de dragado en el río Magdalena más específicamente en el tramo puerto Berrio – Barrancabermeja mediante una propuesta, la cual garantice la viabilidad del proyecto. Los aspectos puntuales que comprende la investigación están referidos a realizar un contraste a los procesos de dragados implementados en otras partes del mundo y el río Magdalena, a lo que refiere la tecnología empleada, las actividades previas a desarrollar; por otro lado se realizara el análisis de precios de dragado por m3 excavado, que dependerá de las características de los de sedimentos a evacuar, el costo de la maquinaria y el precio de transporte de la misma, para determinar el proceso y el costo de la actividad. 1.5.2 Limitaciones. En un tiempo estimado de cuatro meses se pretende cumplir con los objetivos y expectativas del proyecto, haciendo entrega de los respectivos resultados finales a la Universidad Católica de Colombia. El tiempo para la realización de este proyecto según los parámetros de la Universidad Católica de Colombia, es una de las grandes limitantes para la ejecución de dicho proyecto, por lo cual se ve en la obligación de no plantear objetivos más ambiciosos. 24 1.6 MARCO DE REFERENCIA 1.6.1 Marco teórico. 1.6.1.1 La draga Cristóbal Colón (C-332). La draga Cristóbal colon (C-332), la cual fue entregada a Jan de Nul por Construcciones Navales del Norte (CNN) más conocida por la Naval de Sestao (Vizcaya). Es considerada la mayor draga de succión en marcha del mundo y una de las dragas jumbos, debido a que posee una capacidad de cántara mayor a 17.000 m3, posee una carga de 78000 toneladas y una densidad de 1.69 ton/m3, construida en el año 2008. (InfoMarine, 2009). La draga, como se mencionó anteriormente, es la más grande de su tipo gracias a los 46.000 m3 de almacenamiento en cántara y a su capacidad para dragar a profundidades de hasta 142 metros (ver tabla 1) , ha sido diseñada y equipada principalmente para eliminar los desechos provenientes de la cantara, vaciar el exceso de agua en la cantara antes de realizar las operaciones de dragado, mediante una bomba de dragado, bombear el material a tierra junto con un sistema de auto vaciado y la disposición de una conexión en proa para el acoplamiento de una manguera flotante, así como la instalación en proa de agua a presión para diluir la mezcla cargada en la cántara. (InfoMarine, 2009). Sistema de dragado. El sistema de dragado es la parte más importante de una draga de succión en marcha y la Cristóbal colon incorpora un avanzado equipo de dragado con una máxima eficiencia Los elementos principales del sistema de dragado instalado a bordo de esta draga son los siguientes: 1. Dos bombas de dragado para la descarga de tierra. 2. Dos brazos o tubos de succión con sus correspondientes bombas de dragado sumergidas, de accionamiento eléctrico. 3. Cántara con tuberías y sistemas de carga y descarga. 4. Sistemas de dragado auxiliares. 5. Sistema de agua a presión para diluir la carga almacenada en la cántara, facilitando así el proceso de descarga. 25 6. Sistema de automatización para el control del dragado. (InfoMarine, 2009). La cabeza de dragado. La cabeza de dragado situada en el extremo de cada brazo de succión, se encarga de recoger los sedimentos que se cargan en la cántara mediante dos bombas de dragado sumergidas de 6.500 kW cada una. (Oliveira, 2015). Brazo de succión. Esta draga, con una capacidad de succión de hasta 46.000 m3, realiza la operación de dragado mediante dos brazos extractores situados en ambos costados del buque, cada uno de 1.300 mm de diámetro, que se hunden en el agua hasta una profundidad de 142 metros. (InfoMarine, 2009). Descarga de la cántara. La cántara se diseñó principalmente para una descarga óptima del material dragado a través de las compuertas del fondo de la embarcación y de la proa. La descarga en aguas con poca profundidad del material dragado se realiza por el fondo del buque mediante dos puertas, en lugar de hacerlo por la fila de compuertas del fondo del buque. (InfoMarine, 2009). Propulsión y automatización. Una de las principales ventajas que presenta esta draga, es que presenta un moderno sistema de propulsión diésel-eléctrica, el cual fue instalado por Ingeteam, que aporta formidables mejoras con respecto a la propulsión diésel, de las cuales se destacan la disminución de la contaminación y la mejora de la maniobrabilidad. La planta propulsora de la Cristóbal Colón está formada por dos propulsores principales del fabricante europeo MMG, y tres hélices de maniobra transversales, suministradas por Wärtsilä Ibérica. Una de estas hélices, está ubicada en popa, es de paso variable y cuenta con una potencia de 2.150 kW. Y a proa del buque se 26 sitúan las otras dos hélices de paso variable, con una potencia unitaria de 2.150 kW. Cada una de las hélices mencionadas presenta un sistema de control e hidráulico. El sistema hidráulico tiene como función lubricar los cojinetes, engranes y el todo el sistema de accionamiento. (InfoMarine, 2009). Tabla 1. Características generales de la draga Cristóbal Colon Eslora entre perpendiculares Manga de trazado Puntal de trazado Calado de dragado Peso muerto Capacidad de cantara Profundidad máx dragado Cristóbal Colon 196 metros Eslora Total 41 metros Diámetro tubo de succión 20 metros Potencia Bomba dragado 15.15 metros Potencia Bomba descarga 78.000 ton Potencia propulsora 46.000 m3 velocidad 142 metros tripulacion Fuente: Oliveria. Ilustración 1. Draga Cristóbal Colon Fuente: Escalante 27 213 metros 1.300 mm 13.000 Kw 16.000 Kw 38.400 Kw 18 nudos 46 personas 1.6.1.2 Draga Alberto Alemán Zubieta. La draga Alberto Alemán Zubieta es considerada como una de las embarcaciones más grandes de su tipo en el mundo y fue entregado a la Autoridad del Canal de Panamá (ACP). Esta máquina cuenta con una potencia máxima de 3.000 kW y una capacidad de tripulación para diez personas. La draga retroexcavadora presenta una altura de 62.2m, manga de 23 m, profundidad de 5.1 m, una profundidad máxima de dragado de 19.5 m un calado de 3.2 m y una cuchara de desfonde con capacidad para 31,5 m³ (ver tabla 2). La embarcación dispone de una excavadora diésel-hidráulica, la cual fue modificada para poder realizar sus actividades correspondientes en el Canal de Panamá. Así mismo, el buque está proporcionado con tres cabrestantes de elevación, un cabrestante de soporte, siete cabrestantes auxiliares, dos cabrestantes de amarre, tres grúas de cubierta, dos propulsores con una potencia de 300 kW cada uno y cinco refrigeradores con sistemas anti incrustantes. El dragado de corte culebra forma parte del proyecto para el que se diseñó la actual draga retroexcavadora. Los trabajos de profundización y ampliación de esta parte más estrecha del canal de navegación se completaron en marzo de 2013, con cerca de 3,2 millones de m3 de material dragado. Como resultado, la draga retroexcavadora operará tanto en corte culebra como en las secciones vecinas, mejorando aún más el mantenimiento del canal en las zonas más propensas a deslizamientos de tierra. (Rodriguez, 2013). Equipo de excavación. Como se mencionó anteriormente, el equipo de excavación es una retroexcavadora hidráulica comercial (Komatsu PC 5500) modificada y correctamente adecuada por el contratista para los trabajos de dragado, con accesorios de excavación y cucharón para dragado, montados sobre un pontón, que cuenta con un sistema de puntales que le permiten posicionarse para crear una plataforma estable al momento de la operación de dragado y avanzar sobre el área a dragar. 28 Para realizar los procesos de excavación se requiere personal especializado, para ello se comprometió la empresa constructora a realizar capacitaciones prácticas, teóricas y en operación, tanto en Europa como en panamá. En esta capacitación participaron operadores e ingenieros de máquina. La draga operará en distintos proyectos que la división de dragado lleva a cabo actualmente y que tiene en su cronograma para los próximos años. Por ejemplo, en proyectos de ensanche en el corte (FARO, 2013). Tabla 2. Características generales draga Alberto alemán Zubieta características generales draga Alberto alemán Zubieta Eslora entre perpendiculares 58.25metros Eslora Total 61 metros Manga de trazado 23 metros Potencia de la draga 3000 Kw Puntal de trazado 5.1 metros aditamentos de excavacion 17 metros Calado de dragado 3.25 metros brazo 19.5 metros Aguilon 12 m tamaño de cucharon para roca 12 (SAE) Cuchara de desfonde con capacidad para 31.5 m3 Fuente: Faro Ilustración 2. Draga Alberto Alemán Zubieta. Fuente: Royalihc 29 1.6.1.3 Draga ecológica. El dragado es considerado un proceso que induce a la erosión, principalmente es característico por ser artificial, este proceso puede llegar a ocasionar directamente o indirectamente efectos medio ambientales positivos como negativos en el área dragada como en las zonas donde se realizará la disposición de los materiales. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015) Durante el proceso de dragado de los sedimentos que tienen mayor peso, como la grava y arenas que logran una mayor sedimentación, pero aquellos materiales como los limos, las arenas de menor diámetro y arcillas , estos sedimentos logran ser transportados por las corrientes, debido a las velocidades que lleven el caudal del agua o por el contrario quedan en suspensión cuando presentan velocidades mínimas, algunas veces logran generar una alta turbidez que suele ser perjudicial para el medio donde son removidos, este proceso de turbidez puede ocasionar la disminución de la penetración de la luz en el agua, provocando una alteración en los procesos de fotosíntesis de la plantas. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015) Este proceso de turbidez comúnmente se le conoce como turbidez extra y cada vez que se realicen obras de dragado se debe realizar evaluaciones de impacto ambiental, las fluctuaciones de la turbidez en el entorno natural deben determinarse como parte de un estudio de referencia medio ambiental. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015) Durante la ejecución del proyecto, la turbidez debe controlarse minuciosamente mediante la medición de la penetración de la luz y la claridad del agua. En general, hay tres variables que deben tomarse en consideración: - La naturaleza del lecho de agua en el área que se va a dragar. - La naturaleza del agua superficial en el área y en el entorno del área que se va a dragar. - La técnica de dragado que se va a practicar y el tipo de draga que se va a utilizar. 30 La técnica de dragado que sea implementada además de la maquinaria que sea utilizada produce un alto estado de turbidez durante la extracción y durante el transporte de los sedimentos en las cántaras. El agua es considerada como el mayor vehículo de transporte de sedimentos que son catalogados como contaminantes, estos sedimentos se encuentran cerca a los puertos de navegación, puertos industriales, lugares donde se presente actividades mineras, presenten cercanías con grandes ciudades, o donde su afluencia sea la desembocadura de afluentes contaminados con las características anteriores. Una causa de la situación es donde los sedimentos estén compuestos de arcillas y limos que logren absorber esta carga negativa que tiene los contaminantes. Los procesos de dragados no tienen la facultad de poner las características anteriores, si no por el contrario tienen el potencial de poner en suspensión y distribuir los sedimentos que son contaminantes. En el proceso de dragado con la metodología implementada y la maquinaria que se utiliza desde la captación de los sedimentos hasta la disposición y descarga de ellos, los contenidos de arcillas y limos tienden a generar una pérdida de los cuales provocan una polución de las áreas donde se realizará la disposición. El área afectada es determinada por el contenido del material al cual se vea expuesto, donde los sedimentos se encuentran contaminados de diferentes tipos de materiales pesados, a la velocidad de caída con la que estos materiales lleguen a estar presentes en la zona. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015). Las medidas que son tomadas generalmente en diferentes países para poner a disposición el material sedimentado y dragado que se encuentre con estos altos índices de contaminación, consisten en descargar el material en tierra en zonas confinadas, cuando el material presenta un alto porcentaje de contaminación se procede a confinar la zona a dragar y utilizar un proceso de dragado que minimice la distribución y suspensión de las partículas finas contaminadas. Por esta razón se generó la implementación de una nueva draga que logra reducir la contaminación asociada a los procesos de dragado, lo caracteristico de esta 31 draga es el simple hecho de que se logran realizar a traves de algunas modificaciones en una draga clásica. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 3) Si se analizan las ofertas que se encuentran acerca de los buques dragadores, la ecodraga, como se llama el proyecto creado por biólogos y químicos dedicados a la consultoría medio ambiental en medio marino. Crean una idea de un buque que sea capaz de minimizar el impacto ambiental de la actuación del proceso de las dragas tanto en la zona de dragado como en la zona de vertido y que a la vez sea capaz de brindar el excelente manejo a los materiales contaminados. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 3) Los sistemas de dragado retiran aproximadamente 5000 m3/h de agua y sedimentos, sedimentos que son depositados en la cántara del propio barco de la draga, en la cual las fracciones más gruesas que son de gravas y arenas que se precipitan y quedan retenidas en la cántara, estas cántaras están equipadas con un sistema de rebose en los cuales el agua que es sobrante de devuelve llevándose consigo las partículas más finas como limos y arcillas y arenas de pequeños diámetros. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 3) Estas partículas son las asociadas a los elementos que anteriormente se había determinado como contaminantes, por lo que la resuspensión en la columna de agua y la dispersión de limos y arcillas aumenta la disponibilidad en el medio de elementos contaminantes, generando alteraciones en las condiciones del agua que pueden llegar a modificar temporal e irreversiblemente el ecosistema de la zona de dragado. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 3) La eco-draga se posiciona como el sistema que permite cumplir con las necesidades ambientales y con ello convierte las acciones de dragados portuarios y canales de navegación en una actividad sostenible y medioambientalmente aceptable. (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 3) 32 Bases de diseño de la eco-draga. Recogida y reconducción del agua de rebose. La eco-draga recolecta el agua que es rebosada de la cantara debido al desplazamiento producido por el material, lo que se busca con ello es re direccionar estas aguas al fondo para que los sedimentos que son desplazados con el agua sean nuevamente succionados y disminuyendo la cantidad de sedimentos suspendidos (ver ilustración 3). (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 3) Ilustración 3. Sistema de succión con recogida del agua de rebose y reconducción al fondo Fuente: Xulio Fernández Deposición en bolsas de geo textil. La eco-draga fue diseñada con el fin de disminuir la cantidad de sedimentos suspendidos en el momento de realizar el proceso de draga, por esta razón la ecodraga es diseñada para disponer los sedimentos recolectados en el fondo del afluente, la draga en su cantara está cubierta en su interior por un geo textil en el cual se va vertiendo los sedimentos removidos del fondo. Cuando se realice la disposición de sedimentos en el fondo, el geo textil se cierra como una cobija que recubre los sedimentos en su totalidad impidiendo la dispersión en el agua, cuando este llegue al fondo el geo textil se abrirá recibiendo 33 una cantidad de sedimentos limpios para recubrir los sedimentos que se encuentren contaminados (ver ilustración 4) (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 4). Ilustración 4. Descarga con geo textil en dragas de cántara abierta Fuente: Xulio Fernández Diseño mecánico. Actualmente con los diseños de las barcazas que funcionan en los procesos de dragado, generan que la mayor parte de material aspirado sea agua que a su vez en el trayecto a su interior transporta mayor parte de materiales solidos que son depositados en el fondo de la cántara de modo que llega un momento donde la cántara se llena y se desborda ; la mayor parte de este contenido es agua debido a que la cantidad de material que es extraído en su totalidad el 20% son materiales sólidos el 80% restante es agua siendo un porcentaje bajo, el proceso debe continuar hasta que la cántara contenga en su totalidad un 100% de su capacidad llena de material sólido. Como consecuencia al agua que es desbordada y desplazada transportada a una cantidad amplia de sólidos finos contaminados que vuelven a la superficie de la columna de agua. 34 Puesto que este efecto de turbidez produce serias consecuencias. La barcaza se constituyó un sistema que genere un circuito cerrado que transporte los sedimentos por gravedad y vuelvan al punto de aspiración, pero no solamente la captación de sedimentos presenta el proceso de turbidez, el proceso de turbidez al vertido de material genera un proceso parecido al del rebose. Para determinar una metodología óptima se realizaron ensayos a escala con geo-textiles en la cántara (ver ilustración 5). (Ecodraga y Equipo de supervision de dragados, 2015 pág. 4) Ilustración 5. Sistema de recirculación de materiales de rebose de la cántara Fuente: Xulio Fernández 1.6.1.4 Draga tipo pala o Dipper. Aspectos generales. Según la Escuela de ingeniería Portuaria Las dragas tipo dipper “operaban con cables mientras que las dragas actuales son de tipo hidráulico, la draga opera excavando el material hacia adelante y hacia arriba, la pala está montada sobre un pontón que tiene pilones que son para proveer la fuerza de reacción necesaria a la excavación. La versión hidráulica de esta draga tiene varias similitudes con la draga tipo retroexcavadora con el balde mirando hacia adelante y geometría diferente para el brazo. Muchos trabajos que se ejecutan mediante estas dragas se ejecutan en la actualidad mediante las dragas tipo retroexcavadora. “ (Portuaria, 2013 pág. 310). 35 Ventajas. “La principal ventaja de la draga tipo Pala o Dipper es su capacidad de dragar un amplio rango de materiales difíciles incluyendo rocas blandas, arcillas duras y materiales muy compactados para ello se colocan dientes en el labio de la pala para hacerlas más eficientes en el dragado de materiales duros. La draga con cables puede operar en áreas con condiciones moderadas de olas gracias a la construcción pesada a los pilones de anclaje. No es sensible a las bajas profundidades existentes previas al dragado por su capacidad de operar por avance sobre la zona a dragar creando las profundidades necesarias para el avance (ver ilustración 6).” (Portuaria, 2013 pág. 310) Ilustración 6. Draga tipo Dipper Fuente: Dragados Portuarios Desventajas. “Las desventajas que presentan son el bajo nivel de producción comparadas con dragas de producción continua, profundidad de dragado máxima limitada y de altos costos en comparación con su capacidad productiva.” (Portuaria, 2013 pág. 311) 36 Método de operación. “Se baja el balde hasta a profundidad de dragado que requiere. Se empuja el balde hacia adelante y hacia arriba del material a dragar, la fuerza a aplicar es significativa la cual es soportada por los pilones que deben ser pesados, se eleva el balde y se dirige en dirección que se encuentra la barcaza donde se descarga ya sea por el tiro del balde en el caso de las maquinas operadas con cable, para el caso de materiales cohesivos de alta plasticidad o rocas de dimensiones importantes pueden presentarse algunas dificultades.” (Portuaria, 2013 pág. 311). Desplazamiento. El pontón esta soportado por tres pilones pesados, dos ubicados en la parte delantera del pontón y el tercer ubicado hacia popa en la parte central del pontón, El movimiento hacia adelante del pontón se ejecuta con la ayuda del pilón de popa. El brazo de la pala se utiliza para guiar la draga durante los movimientos hacia adelante (ver ilustración 7). (Portuaria, 2013) Ilustración 7. Esquema de perfil de Draga tipo Dipper Lizeren Hein Fuente: Dragados Hidráulicos 37 Tabla 3. Características generales de la draga tipo Dipper Longitud total 40,44m Longitud b.p.p 40m Anchura 11,31m Profundidad moldeada 2,75m Capacidad del brazo agarrados 1,6/2 – 0/3- 5/4.5 m3 Tonelaje 313 toneladas Profundidad máxima de dragada 16,50m Energía total instalada 877 KW Fuente: Dragados portuarios 1.6.1.5 Draga TSHD Shoreway, draga de tolva autopropulsada. Es una embarcación auto-propulsable que carga el material dragado en su tolva. El proceso de dragado consiste en un ciclo de carga (dragado), transporte (navegando) y termina con la etapa de descarga de sedimentos. El dragado se lleva a cabo a través de dos tubos de succión que son instalados a ambos costados del barco. El material se afloja de manera hidráulica y se succiona por sus dos cabezales de dragado, los cuales están ubicados al final del tubo de succión las bombas se encuentran integradas en el interior de la tubería o en la misma embarcación, las bombas logran succionar el material desde la parte inferior del suelo, hasta la tolva. Después de realizar el dragado, la draga TSHD genera una descarga del material extraído el cual se encuentra en el interior de su tolva, esto puede ser de diferentes maneras, una seria descarga por medio de las compuertas al fondo de la tolva, o también por sistema de bombeo, como son sistema de arcoíris, bombeando a tierra, bombeando a un pontón o bombeando a través del mismo tubo de succión (Bosksail, 2013). 38 Partes principales. El cabezal de dragado, está Conectado al final en la parte más baja del tubo de succión. Estos cabezales de dragado aflojan y succionan los sedimentos a ser dragados usando los dientes y/o agua a presión. Se pueden instalar diferentes tipos de cabezales, dependiendo de las condiciones del suelo. 1. La bomba de dragado sumergible. Bombea la mezcla desde el fondo marino hasta dentro de la tolva y si se requiere desde la tolva hasta tierra. 2. El tubo de succión y la tubería en cubierta por la cual la mezcla es transportada. 3. La tolva, es la bodega del barco. Una mezcla de material dragado y agua es bombeada hasta la tolva y la mayoría del agua es evacuada a través del sistema de rebosamiento. El material de dragado permanece en la tolva durante el transporte hasta la descarga del mismo. Métodos de trabajo. Para comenzar con las operaciones de dragado, menciona la página de Dragamex “la TSHD (Trailing Suction Hopper Dredger) navegará hasta la zona de dragado. Una vez en el lugar, la TSHD baja el tubo de succión y el cabezal de dragado hasta el fondo marino, se encienden las bombas de dragado y se inicia el dragado. Mientras el dragado, el cabezal raspa sobre el fondo marino y afloja los sedimentos. La mezcla de sedimentos y agua es succionada hasta arriba por el tubo de succión y es bombeado hasta la tolva. Durante la carga con el cabezal hasta el fondo marino, la TSHD navega lentamente. La velocidad de arrastre depende las condiciones locales y del material a ser dragado, generalmente no excede de pocos nudos. Cuando el calado del barco llega al límite carga máxima o cuando las circunstancias no permiten seguir dragando, el dragado se suspende y suben los tubos de succión a la cubierta. Después de esto, el barco navega cargado de material dragado hasta la zona de descarga. Los ciclos son repetidos si son necesarios” (Bosksail, 2013). 39 Ilustración 8. Draga de tolva Autopropulsada Fuente: Boskalis Dragamex Ilustración 9. Draga Shoreway a) Vista de corte draga Shoreway b) Vista en planta draga Shoreway Fuente: Boskalis Dragamex, 40 1.6.1.6 Draga de succión de cortador (Orión). La draga se succión de cortador según las especificaciones dadas por Dragamex (CSD) “es un equipo estacionario equipado con un cabezal cortador giratorio y bombas centrífugas. El proceso de dragado consiste en cortar la tierra bajo el agua con el cabezal y bombear la mezcla de tierra y agua.” (Dragamex, 2013) Método de trabajo. Para comenzar; “la draga navegará o será remolcada al punto de excavación. La CSD colocará la pata principal en la tierra. Las anclas laterales se colocan fuera del corte de dragado mediante embarcaciones de apoyo, en este momento gira alrededor de la pata principal con la ayuda de sus cabrestantes laterales. El movimiento hacia adelante se consigue mediante el portador de la pata. Dependiendo del tamaño de la CSD puede cubrir cortes de 5-120 m de ancho. La operación consiste en cortar la tierra con el cabezal cortador y bombear la mezcla de agua y tierra mediante equipo de succión y descarga”. (Bosksail, 2013) La mezcla de agua y tierra puede bombearse: 1. A tierra en combinación o con ayuda de tuberías flotantes y terrestres (es la técnica más común). 2. Al agua. Este sistema de vaciado lateral se ejecuta principalmente en combinación con tuberías flotantes y un pontón esparcidor. 3. A barcazas. El material dragado se descarga a través de una instalación de carga de barcazas junto a la CSD. (Dragamex, 2013) 1.6.1.7 Draga tipo Dustpan. Consideraciones generales. La draga tipo Dustpan, denominada así por su similitud con el funcionamiento de una aspiradora, a pesar de que ya no es muy apetecida por contratistas recientemente un Cuerpo de Ingenieros realizó la modernización de una draga muy antigua a un costo del orden de los 20.000.000 de dólares. El Profesor W.J. Vlasblom incluye esta draga dentro de las dragas de succión simple. 41 Una de las características más representativas de esta draga es que tiene incorporados en el cabezal ubicado en la proa del pontón chorros de agua, que ayudan a que el material sea más fluido y pueda ser aspirado con mayor facilidad por la tubería de succión. El ancho del cabezal le permite cubrir un ancho de corte importante. No posee elementos mecánicos de corte. Presenta 20 toberas para lanzar chorros de agua de alta velocidad. El cabezal se baja al fondo para remover el material. Es bajado y elevado por un guinche de elevación y la draga es tirada hacia adelante por un par de guinches. La draga corta un paso de unos 30 pies de ancho a lo largo del fondo. La aspiración se realiza mediante bombas de succión que aspiran la mezcla de agua y sedimentos a través del tubo de succión. El material se descarga por medio de una tubería flotante hasta una distancia de unos 1000 pies y puede ser depositado fuera del canal de navegación o en el mismo cauce, dejando que al material dragado lo transporte la corriente. (ESCALANTE, 2014). Ventajas. La draga Dustpan presenta las siguientes ventajas: 1. 2. 3. 4. Es una draga muy independiente. Es muy apta para ríos grandes. El posicionamiento con guinches le da mucha flexibilidad. Es muy apropiada para remover espesores pequeños en áreas grandes. (ESCALANTE, 2014) Desventajas. Entre las desventajas que tiene esta draga se pueden mencionar las siguientes: 1. No posee elementos mecánicos que ayuden a disgregar el material. Eso limita el uso a la remoción de depósitos no consolidados. 2. No tiene un buen posicionamiento horizontal Si bien el sistema de posicionamiento con guinches tiene mucha flexibilidad no permite una buena precisión en el posicionamiento horizontal. 3. Sólo draga materiales de reciente depósito. (ESCALANTE, 2014). 42 Factores límites. Los factores límites para la operación de una draga Dustpan son: 1. 2. 3. 4. 5. Mínima profundidad de agua 1,5 m. Máxima profundidad de agua 20 m. Máxima corriente de través 0,5 nudos. Máximo ancho de corte (en una vez) 10 m. Máxima distancia de refulado 500 m. (ESCALANTE, 2014) Materiales que draga. La draga Dustpan es una draga que tiene un campo de aplicación muy limitado. 1. Arcillas: no es apta. 2. Limos: Muy apta. Puede dragar muy bien limos. En su utilización más habitual, que es la de eliminar zonas de poca profundidad en ríos (shoals); la alta movilidad de los limos es una gran ventaja. 3. Puede existir algunos problemas si hay que desplazar el material a zonas más alejadas ya que la draga no es capaz de llevarlo a ninguna distancia y el limo no es muy apto para el transporte en barcazas. 4. Arenas sueltas: Depende de la capacidad erosiva de los chorros de agua. En arenas, la eficiencia de la operación de dragado depende de la capacidad de la draga para fluidificar el material con los chorros de agua. 5. Arenas compactas: No es apta. 6. Arenas cementadas: No es apta para dragar arenas cementadas. Si el material cementado se presenta en bandas muy finas se puede utilizar el poder erosivo de los chorros de agua para socavar estas capas más duras. 7. Gravas: No es apta. 8. Cantos rodados: No es apta. 9. Rocas: No es apta. (ESCALANTE, 2014) 43 Ilustración 10.Draga Dustpan mostrando el cabezal de succión Fuente: Escalante Ilustración 11. Draga Dustpan planta, corte y perfil Fuente: Factoría de Cádiz 44 1.6.2 Marco conceptual. 1.6.2.1 Operaciones de dragado. Para este proyecto es de vital importancia tener conocimiento sobre La técnica del dragado, Ya que lo que se busca es optimizar los procesos de operación de esta modalidad. Por consiguiente, el dragado se define como todas aquellas operaciones que se necesitan para la extracción, transporte y vertido de materiales presentes debajo del agua ya sea en el medio marino, fluvial o lacustre. Para la extracción de los materiales como rocas, troncos, arena entre otros. Se requiere una maquinaria especial las cuales se denominan dragas y serán explicadas más adelante ya que se diferencian principalmente en la forma de realizar la excavación y se ven influenciadas por el tipo de material a extraer, la cantidad y la profundidad del fondo. Para el transporte del material removido al igual que la extracción también dependerá del tipo de draga pudiéndose efectuar con la misma embarcación, con gánguiles de carga, o mediante tuberías. Finalmente, para culminar la operación de dragado se debe seleccionar el lugar de vertido y para ello lo más usual es hacerlo mediante descarga por el fondo o por bombeo a través de tubería. El dragado principalmente es una operación necesaria para el desarrollo y el mantenimiento de infraestructuras en medio marítimas y fluviales y de su realización dependerá el desarrollo de los puertos y del tráfico marítimo (Catalunya, 2014). 1.6.2.2 Maquinaria especializada para dragar. Principalmente para realizar los procesos de dragado se requiere de una embarcación que se encarga de excavar el fondo de los mares ríos y lagos y poder sacar el material extraído a la superficie, este tipo de trabajos suele ser frecuente en puertos, embalses o bien canales navegables. 45 Para la realización de este proyecto será muy importante reconocer los tipos de dragas y el funcionamiento que tiene cada uno ya que de esto dependerá el coste final del dragado, Por este motivo, es necesario tener un buen conocimiento de los equipos disponibles en el mercado, en cuanto a sus características, posibilidades de trabajo, rendimientos y costos (ver tabla 4). Tabla 4. Clasificación de las dragas actuales DRAGAS MECANICAS HIDRAULICAS Dragalina Succión en marcha Cuchara Cortadora Pala Dustpan Dipper Succión estacionaria Fuente: El autor. De acuerdo a la investigación que se va a realizar durante el proyecto, se realizara un análisis detallado sobre cuál va a hacer el tipo de maquina a utilizar para el proceso de dragado del río Magdalena, teniendo en cuenta algunas consideraciones y factores como: Factores económicos. Factores marítimos. Factores meteorológicos. Tráfico marítimo. Tipos de sedimentos. Distancia de punto de vertido. Tipo de obra. Volumen a dragar. 46 1.6.2.3 Definición batimétrica de la zona. Una batimetría se refiere al levantamiento topográfico del relieve de superficies del terreno cubierto por el agua, sea este el fondo del mar o el fondo de los lechos de los ríos, ciénagas, humedales, lagos, embalses, etc. es decir, la cartografía de los fondos de los diferentes cuerpos de agua (IDEAM, 2014). Para calcular los volúmenes de material a extraer, delimitar las zonas de dragado y de vertido, es necesario tener conocimiento del fondo marino. Debido a que esta información no está disponible, se hace necesario realizar una campaña de batimetría para obtener información sobre la profundidad del fondo en varios puntos de medida, la posición planimetría de los puntos y medidas de las variaciones del nivel medio del mar. En la actualidad el principal instrumento para medir la profundidad tanto del fondo como de cualquier objeto sumergido en el mar se le denomina eco-sonda, su funcionamiento consiste en la determinación del tiempo transcurrido entre el envío de la señal desde el transductor hasta que es alcanzada por el receptor después de reflejarse en el fondo. Después de medir la profundidad se debe realizar la posición planimetría de los puntos con un sistema de posición global (GPS) el cual para operaciones de dragado consiste en un GPS móvil que se instala en la embarcación encargada de realizar la batimetría que hace de receptor, y un GPS diferencial estacionario que está situado en un punto conocido de tierra. Para terminar la batimetría se deben registrar las variaciones del nivel medio del mar por medio de un instrumento conocido como mareógrafo el cual se clasifica en tres grupos: mareógrafos de flotador, acústicos o de presión y dependiendo el lugar donde se va realizar los procedimientos se escoge el mareógrafo conveniente. 47 1.6.2.4 Transporte fluvial. Una de las principales razones por las que se realiza el dragado en un río es para que exista transporte fluvial, el cual consiste en el traslado de productos o personas de un punto a otro a través de un río con una profundidad apropiada. El principal problema que tiene el transporte fluvial en Colombia es que es muy ineficiente y existe un enorme potencial para su racionalización, no presenta competitividad de las exportaciones, presentan altos costos de las importaciones, y por obvias razones se presenta un despreciable desempeño de la economía nacional. La vía fluvial permitirá que las conexiones de embarques de diferentes productos, tengan unos costos menores además que permitirá disminuir el flete internacional e igualmente el precio de los productos se hace también más competitivo en los mercados donde éstos se sitúan. En Colombia el río Magdalena, es considerado la principal arteria fluvial del país pese a no ser el río más largo ni el más caudaloso, y a lo largo de la historia ha sido predominante en el comercio y el intercambio de bienes. Por eso es de vital importancia que este río vuelva a ser navegable para mejorar la economía del país y la capacidad de competencia con otros países. 1.6.2.5 Caracterización del río Magdalena. En los últimos 40 años, el río Magdalena el cual drena la mayor parte de la Región Andina del país ha sido afectado por el desarrollo industrial desde principios de los 70, incrementando el control, la utilización y descargas del Magdalena. Algunas de las tendencias pasadas actuales y futuras de la cuenca incluyen el crecimiento demográfico de las principales ciudades la cual genera el aumento de los índices de erosión debido a la deforestación precaria, la práctica y uso de suelos resultado de la minería y entre otros. (Restrepo Angel, 2002). En la emisión y producción de sedimentos se logran clasificar diferentes zonas de fuentes puntuales, fuentes no puntuales, zonas de difusión. 48 ZONAS PUNTUALES: son fuentes que se originan de una localidad específica la cual ha sido identificada y controlada. ZONAS NO PUNTUALES: son fuentes que no se has determinado en una localidad específica el cual no se ha podido realizar ningún plan de manejo. ZONAS DE DIFUSION: son aquellas que se originan en una región amplia tanto su resultado como su identificación y control presentan una mayor dificultad al establecer un plan de manejo ambiental en los procesos erosivos. (Restrepo Angel, 2005). En Colombia los desastres por inundación causados por los ríos de los cuencas del Pacifico y el Caribe son los más frecuentes y los que más damnificados generan en comparación con otra eventualidad , esto es debido a la deforestación , la ampliación de zonas agrícolas , la fragmentación de ecosistemas del bosques y de otros tensores ambientales , el cual genera un desequilibrio en el ciclo hidrológico y estabilidad en el suelo por lo tanto otros eventos como lluvias desencadenan deslizamientos , flujos extremos que incrementan la tasa de erosión. (Restrepo Angel , 2005). Las aguas del río Magdalena son utilizadas por un amplio número de poblaciones como fuente de agua potable y energía eléctrica, medio de transporte, recreación y riego, entre otros usos; el río se ha convertido en el sistema recolector de la mayoría de los desechos producidos en la zona más poblada del país, la región Andina. También, el ritmo de la explosión demográfica y el desarrollo industrial han sido superiores al de la implementación de medidas de protección ambiental, condición que ha acelerado junto con otros factores, el deterioro del rio Magdalena. Durante los últimos cuarenta años la colonización e introducción de nuevos medios de producción de producción en la cuenca del Magdalena, han ocasionado cambios importantes en las características de sus ecosistemas y su régimen hidrológico, así como entre la interacción hombre cuenca hidrográfica. La importancia económica, social y natural, y el creciente deterioro ambiental de la cuenca de Magdalena durante los últimos años, han dado lugar a que la atención no solo de los científicos y autoridades ambientales del país, sino también de instituciones científicas y ecológicas del carácter internacional este dirigida hacia la cuenca. (Restrepo Angel, 2005). 49 En un contexto global, la tectónica ejerce un control de primer orden sobre la producción de sedimentos. Se ha encontrado que en cuencas de primero orden con tamaños similares a las del río Magdalena, presentándose diferencias hasta en 3 órdenes de magnitud con respecto a áreas geológicamente estables. El área andina colombiana se encuentra en una zona geológicamente activa. Los valles del Magdalena y del Cauca constituyen depresiones tectónicas delimitadas por sistemas de fallas (Ibagué, Garzón –Suaza, Palestina, Bucaramanga, Cuca, Romeral, entre otras), los cuales ejercen un marcado control estructural sobre el sistema fluvial del Magdalena. Este control tectónico da lugar a movimientos relativos a la acción de procesos erosivos. En cuencas de orden mayor, una alta tasa de proporción de los sedimentos transportados por el rio provienen de zonas altas y con pendientes pronunciadas (>35°), correspondientes a la parte alta de la cuenca, mientras que en la parte media y baja de la misma, el transporte y deposición de sedimentos de sedimentos constituyen los procesos dominantes. Este patrón no está bien definido en el Magdalena, ya que la estructura y configuración de la cuenca, da lugar a que los procesos de erosión, transporte y sedimentación se presenten a lo largo de toda la cuenca. En el caso del trabajo acerca de la optimización se debe determinar la cantidad de sedimentos presentes en la zona media del magdalena, según los estudios realizados por Juan D Restrepo en el valle medio del Magdalena entre Honda y el Banco Magdalena se registra un transporte de sedimentos y el caudal (Restrepo Angel , 2015). 1.6.2.6 Vertido y materiales dragados. El vertido es el Conjunto de materiales de desecho que se vierten en algún lugar, en este caso todo el material removido por las dragas deberá ser vertido en otro punto, teniendo en cuenta la repercusión que este trae al medio ambiente para que no genere impactos negativos, eventualmente estos materiales se les da otros tipos de usos para contribuir con el medio ambiente. Ya que la normativa en este sentido es cada vez más abundante y estricta lo que provoca que cada existan más procedimientos sancionadores y judiciales en lo relacionado con residuos, tanto peligrosos como no peligrosos. 50 Por otra parte, los materiales que necesitan ser dragados se le denominan sedimentos las cuales Son partículas provenientes de las rocas o suelos y que son llevadas por las aguas que escurren. La mayoría de estos materiales después del acarreo son depositados en los ríos, lagos, presas de almacenamiento y hasta el mar. Por esto se hace necesario retirarlos por la técnica del dragado para evitar inundaciones y aumentar la profundidad de los ríos. 1.6.2.7 Causas por la cual se requiere procesos de dragado. La deforestación es el término que se le da a aquel proceso que envuelve una progresiva reducción de la masa forestal, es decir, de los bosques y plantas que están presentes en un determinado lugar. También se lo suele nombrar como tala de árboles y es principalmente consecuencia de la intervención del hombre en las superficies forestales. Esto en algunos casos conlleva a que existan troncos pesados en el fondo de los ríos por lo cual no permite el paso de embarcaciones en estas zonas y elevando el nivel de agua de los ríos de tal forma que no se obtenga una profundidad deseada, por este motivo se hace necesario extraer estos troncos y materiales provocados por la deforestación con el uso de los procesos de dragado. Otra de las causas más importantes es la erosión es el deterioro que se provoca en la superficie de un cuerpo por la acción de agentes externos (como el viento o el agua) o por la fricción continua de otros cuerpos y consiste en la remoción física o química de suelos. La erosión del suelo la provocan principalmente factores como las corrientes de agua y de aire, en particular en terrenos secos y sin vegetación, además el hielo y otros agentes externos. En términos generales, mediante el proceso de indagación en investigaciones previas en los procesos de dragados mediante un análisis de bibliografía , bases de datos y diversas tesis en repositorios de universidades en Colombia e internacionales este proceso se lleva realizando durante años previos en las cuencas hidrográficas del mundo como ayuda para diversos factores que afectan a la comunidad, como es el caso de las inundaciones debido a la sedimentación en alta tasa que se presenta en los ríos, realizar profundizaciones a los cauces de 51 los ríos para permitir la navegabilidad de los barcos y convoyes que atraviesan el rio para transportar principalmente mercancías que son conducidas a los principales puertos del país y así reducir costos en el transporte y factores económicos que se ven vinculados en esta acción. El río Magdalena es caracterizado por ser el octavo río en el mundo el cual transporta una mayor cantidad de sedimentos al mar caribe, además de poseer una extensa cuenca hidrográfica con 262.000 km2 como lo plasma el documento de trabajo de la económica regional realizado por el banco de la República de Colombia, también hace posicionar a esta cuenca como la principal arteria fluvial del país la cual al no poseer la mayor longitud y el mayor caudal genera más del 85 % del PIB ( PRODUCTO INTERNO BRUTO )nacional. De los más de 1550 km que recorre el río, ese es navegable en aproximadamente 1540 km presentando los mayores problemas de navegabilidad entre Puerto Berrio y la Dorada Caldas. El río presenta diferente tipo de calado. Desde la desembocadura hasta Puerto Berrio es variado. Canal de acceso al puerto de Barranquilla en Bocas de Ceniza, el calado es de 30 pies. El Canal del Dique (Calamar, Bolívar), a 115 km de la desembocadura río abajo, el calado se reduce a 6 pies. Calamar a La Gloria (Cesar) se mantiene el calado en 6 pies. Desde La Gloria hasta Barrancabermeja (Santander), en los 181 km del recorrido, el calado es de 6 pies. Barrancabermeja y Puerto Berrio, el calado disminuye a 4,5 pies. Este rio presenta deferentes características; la cual en su desembocadura en bocas de ceniza genero una serie de inconvenientes, como lo es el fuerte caudal que varía entre los y . En el mes de enero se caracteriza por poseer un bajo caudal y en los meses de octubre a diciembre posee un caudal alto debido a las épocas de lluvias. La acumulación de sedimentos que el río presenta, el cual es aproximadamente 200 millones de toneladas por año, al relacionarlo con el caudal se tiene como resultado que el río Magdalena arrastra aproximadamente 0.9 kg de sedimentos por cada m3 de agua. 52 Debido a la gran presencia de sedimentos que se presenta la mayoría de los problemas de navegación, dado que la acumulación de estos residuos reduce el calado del río, CORMAGDALENA ha intervenido algunas veces el río para remover islotes de sedimentos y material sedimentado en el fondo del río para mantener la navegación en algunos tramos. A comienzos de los 30 comenzó la intervención del río con estas obras de ingeniería hidráulica cuando el puerto de Barraquilla estaba ubicado en Puerto Colombia fue trasladado a Bocas de Ceniza para aumentar la profundidad del muelle del puerto , pronosticando pocas manutenciones, pero por el contrario el 1942 la acumulación de sedimentos ocasionó la formación de la gran barra y posteriormente su deslizamientos obligando a realizar obras de dragado para permitir la navegabilidad del canal , el 1947 de volvió a realizar un nuevo dragado en el puerto para ampliar el calado del puerto pero esta no fue la solución eficiente , se debió contraer las distancias de los tajamares a 610m como fue recomendado por una firma consultora especializada con el fin de aumentar la velocidad del agua en ese punto y así reducir la sedimentación de las partículas suspendidas. Para este problema se realizó la última construcción del canal de un dique direccional el cual comenzó el funcionamiento en 1993 reduciendo totalmente la utilización de dragados y manteniendo la profundidad del calado en 36 metros de profundidad, ahora el principal problema del río ante la sedimentación no se presenta en la desembocadura sino el recorrido de este (Otero, 2011). Por otro lado a través del análisis de trabajo de búsqueda de la información en los repositorios de universidades internacionales, se encontró un trabajo de investigación realizada por la facultad de ingeniería marítima de ciencias Biológicas Oceánicas y de Recursos naturales de la Escuela Superior Politécnica del Litoral el cual realizó un estudio de dragado del Puerto de Guayaquil Ecuador, que consistía en que a través de experiencias previas de los diferentes dragados que se han realizado en el canal de acceso y los métodos de disposición de materiales, definir cuál era la mejor metodología para realizar el proceso de dragado con maquinaria y mediante la cual se redujeran los costos de procesos operacionales por medio de diversas alterativas modelos matemáticos, cálculos de volúmenes de extracción de material entre otros, recomendando como resultado a la Autoridad Portuaria de Guayaquil considerar ese estudio para disminuir factores primordiales como tiempos y costos. 53 En la Bases de datos de la Universidad Católica de Colombia se determinó que ni en bibliografía, bases de datos, trabajos de grado se ha manejado el tema de dragados en ríos y no se tiene un antecedente de haber realizado estudios de los dragados en lo que se refiere del Rio Magdalena y el canal de Panamá. 54 1.7 ETAPA ETAPA 1 IDENTIFICACIÒN DE METODOLOGIAS. ETAPA 2 DETERMINACION DEL MEDIO ETAPA 3 ANALISIS DE COSTOS ETAPA 4 APLICATIVO Y DETERMINACION DE RESULTADOS METODOLOGÍA PROCEDIMIENTO INVESTIGACION Y RECOPILACION DE INFORMACION MEDIANTE DIFERENTES FUENTES EN EL MEDIO INGENIERIL. MEDIANTE LA RECOPILACION DE INFORMACION BRINDADA POR CORMAGADALENA IDENTIFICAR LAS CONDICIONES EN LAS QUE SE ENCUENTRA EL RÌO MAGDALENA. IDENTIDICAR LOS FACTORES QUE DETERMINAN LOS COSTOS PARA LA EJECUCION DE LA OPERACION DE LAS MAQUINAS EN EL RIO MAGDALENA Y MEDIANTE LOS VOLUMENES DE DRAGADO NECESARIOS DETERMIAR LA VIABILIDAD DEL PROYECTO Y DEFINIR SI ES POSIBLE OPTIMIZAR, 55 EJECUCIÒN RELACIONAR MEDIANTE UNA MATRIZ LOS DIFERENTES ASPECTOS TECNICOS DE LA MAQUINARIA SELECCIONADA. POR MEDIO DE UN ANALISIS GRANOLUMETRICO DE UN INFORME HIDROSEMENTOLOGICO DETERMINAR LOS TIPOS DE SEDIEMENTOS PRESENTES EN EL RÌO REALIZAR UN ESTUDIOS DE COSTOS PARA DETERMINAR LOS VALORE DE EJECUCION DE OBRAS DE DRAGADO POR M3 DE CADA MAQUINARIA REALIZAR UN ANALISIS DE COSTOS POR EL VALOR TOTAL EN EL DESARROLLO DE LAS OBRAS DE DRAGADO CON LAS DIFERNTES MAQUINAR Y DETERMINAR LA VIABILIDAD. 2. CAPITULO 1 METODOLOGÍA DE DRAGADO Mediante la Indagación en diversas fuentes de Información , y adquiriendo el conocimiento debido a la razón por la cual las obras de dragado son proceso importante que se debe ejecutar en los Ríos para garantizar la navegabilidad en este cuando se encuentren altas concentraciones de Sedimentos las cuales impidan el tránsito por este se establece como solución ejecutar un Proceso de dragado que sea óptimo para desarrollar en el río Magdalena debido a las características que presenta este a lo largo de su desarrollo por Colombia . La determinación de la Metodología pertinente para realizar las obras de extracción de Sedimentos se desarrollará por medio de un análisis de características Técnicas las cuales cumplan con las exigencias presentes en el lecho. El análisis se realizará con siete máquinas de dragado que operan en diferentes partes del mundo y fueron escogidas debido al insuperable trabajo desarrollado. A continuación, se realizará la descripción de características de Cada Draga que se propone para la implementación de obras de Dragado en el río Magdalena. 2.1 TIPOS DE METODOLOGÍAS 2.1.1 Draga TSHD Shoreway. Es una maquina autopropulsada que carga diferente tipo de material dragado en su tolva como arenas, arcillas y rocas; y realiza su transporte hasta la zona de vertimiento, esta opera actualmente en proyectos que se ejecutan por medio de la empresa Dragamex en el país de México, donde hizo partícipe de la obra entre las escolleras de Tampico donde a través de un equipo que removió aproximadamente 45000 m3 de arenas. Esta draga se tuvo en cuenta para ser implementada en el rio Magdalena debido a la capacidad de funcionamiento y la forma de operación la cual permite mediante la succión del material remover altas cantidades de sedimentos presentes en el fondo del rio, alcanzando altas profundidades de dragado y un excelente rendimiento en su operación, puesto que su funcionamiento de trabajo es de 24 horas diarias , que podrán realizarse los siete días de las semanas aunque trabaje a niveles de velocidad bajos, así operando en un ciento por ciento en los procesos de ejecución de las obras y logrando mayor tiempo de realización en el 56 procesos de dragado, aumentando la cantidad de volumen diario de dragado y disminuyendo el número de viajes a realizar, para luego hacer el vertido del material en las zonas disponibles. Aunque su rendimiento es alto, debido a que los volúmenes de dragado son elevados, la draga está diseñada para estar desocupada en el 50% de su tiempo de operación. La capacidad de dragado puede aumentar dependiendo de la utilización de dientes o chorros de agua que pueden ser ajustados en el cabezal de succión, ajustando al tipo de material a dragar. Su metodología de desplazamiento está guiada por medio de dos hélices de propulsión traseras y una que se encuentra ubica en la parte delantera, lo cual genera una mayor estabilidad y maniobrabilidad de la embarcación. 2.1.2 Draga Orión. Es un equipo que se caracteriza por realizar sus procesos de dragado en aguas costeras y en aguas interiores debido a la resistencia de su casco, su funcionamiento se realiza por medio del corte de la tierra y de bombas que succionan el material y es removido hasta su cantara, la cual presenta diferentes capacidades de almacenamiento de material generando que la draga presente diferentes rendimientos. Esta embarcación se identifica por presentar un nivel de calado bajo, permitiendo transitar en bajas profundidades en los ríos. La eslora que presenta es adecuada para poder realizar la navegación a lo largo del río Magdalena, por medio de remolcadores que llevaran la embarcación a los puntos donde sean necesarios. Su dimensionamiento es fundamental en el lugar donde vaya ejecutar obras de gradado puesto que depende bastante el ancho mínimo de la zona para realizar su desplazamiento, para ejecutar un barrido lateral. Los materiales extraídos por el tubo de succión, el cual tiene una gran profundidad son arcillas, arenas y rocas que pueden ser depositados en su tolva y de ahí son depositados a la cántara , estas son embarcaciones de apoyo la cual transportan los sedimentos que son dragados por la máquina, la salida del material se realiza mediante tuberías de descarga o directamente por sus baldes , y estas llevan el material a los puntos de deposición de sedimentos autorizados por el Ministerio de Medio Ambiente. 57 Por su proceso de disgregar los sedimentos y ser succionados, este tipo de dragas genera turbiedad en sus aguas, ya que todo el material desprendido no es succionado generando procesos perjudiciales para el medio ambiente. 2.1.3 Eco-draga. Es un equipo que realiza la extracción de los sedimentos de fondo del río por medio de tuberías de succión y recirculación, comúnmente este tipo de maquinaria se utiliza en España por medio de un consorcio constituido por las empresas Canlemar y Nodosa. Su Metodología de trabajo consiste en que a través de bombas depositan los sedimentos en su cántara, los cuales son succionados con una gran cantidad de agua que disuelve las partículas de diferentes diámetros y pesos por lo que son puestos en suspensión; al rebosar el agua que se encuentra presente en la cántara un alto porcentaje de sedimentos son desplazados con el agua, generando que el dragado no sea el completo, sumado a lo anterior parte de los sedimentos que son removidos presentan un alto contenido contaminante como lo son los metales pesados que son nuevamente succionados y depositados en la cántara de la barcaza, considerando la embarcación como amigable con el ambiente. La eco-draga succiona materiales como arcillas y arenas, los cuales son recubiertos mediante un geo textil, luego se disponen en los puntos autorizados por el Ministerio de Medio Ambiente de manera aislada, permitiendo que estos permanezcan aislados y a su vez separados de los sedimentos que no presentan riegos para la comunidad y para las áreas en contacto. Otra forma de depositarlos que comúnmente se realiza en los océanos, es cubrir los sedimentos succionados por la eco-draga con el geo textil, de una manera adecuada, de modo que cuando su vertimiento se realice en el fondo del océano, estos en su descenso no generen turbiedad, permaneciendo atrapados por el geo textil haciendo el dragado ciento por ciento eficiente. Otra característica por la cual se tuvo en cuenta este tipo de maquinarias, es debido a que sus características mecánicas generan que la eco draga sea óptima para la navegabilidad del río Magdalena, como lo es su tamaño total, como se evidencia en contraste con las otras posibilidades el cual presenta dimensiones relativamente pequeñas muy pertinentes para la navegación, también su calado total permite navegar en puntos de sedimentación críticos, que se presentan en el afluente, permitiendo a la embarcación ejecutar dragados en estos puntos que son difíciles de navegar, a pesar de ser una embarcación de dimensiones pequeñas, 58 su profundad máxima de dragado es reconocida por dragar hasta 10 veces la profundidad de su calado . 2.1.4 Draga tipo Dipper. Esta máquina es una draga que opera de forma que retira el material existente en el fondo del río hacia adelante y hacia arriba, la pala la cual realiza la extracción del material, está apoyada sobre el pilón que brindan fuerza de reacción que contrarresta la fuerza de excavación. Esta draga de tipo mecánico, trabaja de la misma manera en la cual trabaja la draga excavadora. La característica que prima es que logra remover diferentes tipos de materiales, como materiales que por la consolidación se compactan en un alto grado y son difíciles de remover como por ejemplo las arcillas duras y rocas blandas, su pala se puede adecuar dependiendo el tipo de material que se va a remover, En el caso del río Magdalena, se presentan arenas y gravas que pueden ser removidas instalando dientes en su pala para facilitar la remoción, aunque el calado que presenta es alto a comparación de otras embarcaciones. Esta draga no tiene ningún problema de empezar a operar para adecuar su profundidad de navegación y ejecutar su trabajo sin problema alguno. Actualmente realiza trabajos de dragado en el Canal de Dique para su mantenimiento, obras de mantenimiento del puerto de Tumaco, y puerto de Buenaventura a través de la empresa Dragados Hidráulicos de Colombia. 2.1.5 Draga Cristóbal Colón (C-332). Esta draga de succión en marcha autopropulsada es la más grande del mundo en su tipo, y es considerada una de las dragas jumbo (capacidad de cántara mayor a 17.000 m3), debido a que posee gran capacidad de carga, de cántara y de profundidad de dragado, entre otras características que más adelante serán expuestas. Se quiso tomar en cuenta para este proyecto una de estas dragas jumbo, debido a que es una de las máquinas más eficientes que existen en su campo, ya que posee unas características muy diferentes a las anteriormente mencionadas. 59 Como lo es su capacidad de almacenamiento en cántara, en donde se puede acumular hasta 46.000 m3 de material, disminuyendo así la cantidad de viajes desde el lugar donde se realiza el proceso, hasta el sitio de vertimiento del material, a comparación de dragas con menos capacidad, en las que se hace necesario una mayor cantidad de viajes y por ende un mayor consumo de combustible. Otra característica muy notable y por la cual la hace sorprendente es la profundidad máxima de dragado, ya que alcanza profundidades de hasta 142 m. La Cristóbal Colón contiene un equipo de dragado de avanzado diseño y máxima eficiencia en donde la cabeza de dragado situada en el extremo de cada brazo de succión, se encarga de recoger los sedimentos, que luego se cargan a la cántara por medio de dos bombas de 6.500 kW y luego podrán ser descargados a través de las compuertas del fondo de la embarcación o bombeando el material a tierra mediante dos bombas de 8.000 kW. Cada una a través de una conexión para tubería en proa, cabe resaltar que esta draga cuenta con un sistema de chorro de agua a presión en proa, para diluir los sedimentos y facilitar su descarga. 2.1.6 Draga Alberto Alemán Zubieta. Como se mencionó anteriormente, esta draga mecánica fue entregada a la ACP (Autoridad del Canal de Panamá) después de haber superado el periodo de pruebas de 30 días. Donde actualmente sigue realizando labores de mantenimientos en los procesos de dragado en el canal de Panamá. Una característica significativa de esta máquina es la de ser muy favorable para lugares donde existan profundidades bajas, puesto que su calado máximo es de 3.25 metros, pero por otro lado puede ser muy útil en profundidades relativamente altas por que cuenta con una profundidad máxima de dragado de aproximadamente 20m. Es importante mencionar que esta draga presenta una alta capacidad de remoción de material, ya que su cucharón alcanza a retirar 31.5 m3 de cualquier tipo como: arcillas, arenas y rocas. La metodología de la Alberto Alemán Zubieta consiste en un fuerte brazo hidráulico, que puede realizar una excavación frontal para retirar los sedimentos, elevar la carga, girar el brazo y depositar el material sobre un gánguil. Su equipo de excavación es la superestructura y equipos de una retroexcavadora hidráulica comercial (Komatsu PC 5500) modificada y adecuada por el contratista 60 para los trabajos de dragado, con aditamentos de excavación y cucharón para dragado, montados sobre una base o fundación especialmente diseñada en una barcaza o pontón, que cuenta con un sistema de puntales que le permiten posicionarse para crear una plataforma estable al momento de la operación de dragado. 2.1.7 Draga Dustpan. El Profesor W.J. Vlasblom incluye este equipo dentro de las dragas de succión simple con propulsión propia la cual presenta significativas diferencias con respecto a las demás máquinas, como lo es su capacidad para remover espesores pequeños en áreas grandes, su adaptabilidad para que realice actividades en ríos con grandes dimensiones y una muy trascendental es que presenta un calado máximo de 1.5 m, lo que la hace ser, una de las dragas más viables para ser implementadas en el río Magdalena, debido a que este muestra en algunas zonas profundidades bajas. La draga Dustpan consta de un cabezal ubicado en la proa del pontón el cual contiene tiene 20 toberas para lanzar chorros de agua de alta velocidad que fluidifican el material. El cabezal se baja al fondo para remover el material. Es bajado y elevado por un guinche de elevación y la draga es tirada hacia adelante por un par de guinches, la draga corta un paso de unos 30 pies de ancho a lo largo del fondo. La succión se realiza mediante bombas que absorben la mezcla de agua y sedimento a través del tubo de succión. El material se descarga por medio de una tubería flotante hasta una distancia de unos 1000 pies y puede ser depositado fuera del canal de navegación o en el mismo cauce, dejando que al material dragado lo transporte la corriente. 2.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS EQUIPOS QUE DRAGAN Mediante la indagación se procedió a la construcción de 2 matrices comparativas, donde se evidencia las características de las dragas que ejecutan las labores de remoción de sedimento. La primera matriz muestra los diferentes tipos de materiales, los cuales pueden dragar cada máquina, debido a que las bombas y sus tubos de succión están diseñados para la remoción de materiales en 61 específico. Con esta matriz se busca identificar cuáles serán las dragas que se optarán para realizar el análisis (ver tabla 5), con el fin de proponer su implementación en el Rio Magdalena – Colombia. Tabla 5. Tipos de material que remueven las dragas Fuente: el autor Para realizar la selección del tipo de draga, con el fin de Proponer su implementación en el Rio, se realizó una matriz de comparación de las diferentes características físicas como operativas de los equipos (ver tabla 6), plasmando en primera instancia las dimensiones del equipo que son importantes , ya que deben cumplir con el calado suficiente y el ancho adecuado para la navegación en el lecho, y también determinar que las profundidades máximas de dragado sea las adecuadas para generar las profundidades de navegación necesarias. 62 Tabla 6. Características físicas y de operación DRAGAS TSHD shoreway (succion por arrastre) Orion -(succión cortador ) Alberto Aleman Eco-draga Cristóbal Colón Zubieta (impulsión tipo pala o (succion en marcha) (Retroexcavadora Autopropulsado dipper ) ra) Eslora total (m) Manga (m) Calado Maximo (m) Diametros de tubo de succion(m) Capacidad de cuchara (m3) profundidad de dragado (m) potencia de la bomba de dragado (Kw) Capacidad de cántara (m3) Tipo de draga 85,86 15 5,25 0,8 25 4385 2500 73,8 14 2,82 0,8 24 4848 213 41 15,15 1,3 142 13000 46000 61 23 3,25 31,5 19,5 - 16,2 5,7 0,6 0,25 6 168 6 hiddraulica mecanica hidraulica mecanica hidraulica Tipos basicos Mecanismo de transporte de Sedimentos Genera turbiedad en el agua autopropulsion cantara si autopropulsion gangil si autopropulsion gangil o tuberia si autopropulsion gangil no tuberia de fondo o chorros de proa descarga de fondo Proceso de vertimiento tuberia de descarga de fondo descaraga de fondo Fuente: El autor 63 40,44 11,31 3,5 6 16,5 - Dustpan (Succión por arrastre ) 91,44 14,02 1,5 0,8 20 5475 - mecanica hidraulica autopropulsi autopropulsion on autopropulsion cantara gangil cantaras si no si descarga de tuberia de fondo o tuberia descarga de descarga de de fonfo fondo fonodo 3. CAPITULO II CARACTERÍSTICAS DE SEDIMENTACIÓN RIO MAGDALENA COLOMBIA Actualmente mediante estudios realizados al Mar Caribe se ha logrado determinar que los sistemas fluviales que se dirigen hacían este punto, transporta aproximadamente 168 millones de toneladas al año que son depositados en el mar, el cual el río Magdalena aporta el 87% con una tasa de transporte neto de por kilómetro cuadrado de 560 . Según los análisis de sedimentos que han sido reportados desde los años 1995 al 2001 por parte de proyectos desarrollados por Baumgatrtner en The World Water Balance, o la UNESCO con altas del balance de agua en el mundo, que consistía en analizar los siguientes factores: recursos hídricos valores transporte de sedimentos hacia los océanos Dando como resultado para el río Magdalena las siguientes características: Tabla 7. Principales características del río Magdalena Área ( ) 257.43 Precipitación anual (mm) Descarga de agua ( 1700 ) 228,1 ) Transporte de sedimentos ( Transporte neto / área ( 143,9 ) 559 Fuente: Libro Los Sedimentos del Rio Magdalena Reflejo de una Crisis Ambiental 64 3.1 CARACTERÍSTICAS DEL RÍO MAGDALENA EN TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Por otro lado el autor del libro transporte de sedimentos del río Magdalena (Restrepo, 2000) refleja en la investigación un análisis de transporte de sedimentos en contraste con otros principales ríos de Suramérica. Figura 1. Producción de sedimentos (transporte neto por área), para los principales ríos en Suramérica Fuente: Libro Los Sedimentos del Rio Magdalena Reflejo de una Crisis Ambiental (Restrepo, 2000) Se puede analizar por medio de la gráfica el notorio el transporte de sedimentos del río Magdalena respecto a otras fuentes fluviales, con un valor de 560 aproximadamente superando el valor del rio Amazonas y Orinoco en un 280%, el transporte de sedimentos es alto respecto al área del rio Magdalena, como se observa en la gráfica es en relación a otras cuencas presentes en Colombia. 65 Algunas características determinan el masivo transporte de sedimentos en la cuenca y son determinantes para el aporte de partículas estas son: Relieve. Clima. Geología. Usos del suelo. Llama la atención resaltar que el aumento de población y el crecimiento en las ciudades, genera consigo una reducción en la cobertura vegetal, de igual manera genera adecuación de áreas de la cuenca, para la agricultura y ganadería, a través de los cuales se realiza la deforestación incrementando los índices erosivos y con ellos el transporte de sedimentos. El río Magdalena transporta en su cauce diferentes tipos de sedimentos de origen natural o mineral, que presentan diferentes tamaños, y se encuentran ubicados a lo largo del afluente, suelen transportarse partículas desde tamaños finos, hasta fragmentos de rocas, tal es el caso de las partículas finas que permanecen en suspensión y son las que en mayor medida generan colmatación a los embalses por que las velocidades de transporte disminuyen ocasionando impactos. Debido a las elevadas velocidades presentes en el río a causa de las grandes pendientes en la cuenca alta, al llegar a los valles generan un fenómeno de erosión y socavación produciendo desprendimiento de las partículas pertenecientes a las laderas que terminan desplazándose conjuntamente con el río. En el trayecto alto desde su nacimiento, en la laguna la Magdalena hasta los rápidos de Honda, ubicados a 229 m.s.n.m, se encuentra una diferencia de 3456 m sobre una longitud del rio aproximada de 565 m, la velocidad con las que el río comienza su descenso genera turbulencias hasta llegar a disminuir su velocidad en san Agustín-Huila, al momento de llegar a el municipio de Girardot Cundinamarca presenta bajas velocidades, pero sigue recalcándose la pendiente pronunciada. En el momento que llega a su valle ubicado en la zona de Honda, si la erosión que se presentó anteriormente era elevada, el lecho depositará los sedimentos en estos puntos. 66 En las partes bajas del río, las corrientes depositan las gravas y cantos rodados captados en la parte alta, y siguen con el trasportando los materiales más finos como arenas y limos de las orillas, que debido a su peso siguen fluyendo sin ningún tipo de problema hasta disminuir la velocidad y lograr un equilibrio entre el peso de la partícula en suspensión y la velocidad del afluente y así siendo depositados a lo largo del curso trayendo consigo la formación de bancos de arenas y modificaciones en el canal de navegación. Se calcula que el aporte de sedimentos en el área de Mompox es de 60 millones de m3 al año de los cuales el 34% provienen de la cuenca del cauca y el 66% del Magdalena y quedan retenidos en esta zona aproximadamente el 14% de los materiales. En el alto de Magdalena específicamente en Neiva, la carga de sedimentos en del 10% del total de sedimentos que el rio vierte al mar y a la altura de Honda es aproximadamente de 34%. 3.1.1 Caracterización hidrosedimentológica. El conocimiento del comportamiento del río Magdalena es muy importante para el desarrollo del país, por ello, la Universidad Nacional de Colombia a través del Laboratorio de Ensayos Hidráulicos (LEH-UN) en convenio interinstitucional con CORMAGDALENA desde hace algunos años ha venido ejecutando una serie de estudios sobre la caracterización hidrosedimentológica de los tramos, La Gloria – Barranquilla, Barrancabermeja - La Gloria , Puerto Berrio – Barrancabermeja, y Puerto Salgar - Puerto Berrio, para la determinación de los sedimentos en suspensión y del material de fondo. La entidad Estatal CORMAGDALENA con base los resultados presentes el informe llamado Caracterización HidroSementologica en donde se evidencia el comportamiento de los sedimentos del río Magdalena en diversos tramos ya mencionados anteriormente, determina los volúmenes y tipos de material presentes en el lecho. Los tramos fueron definidos mediante un análisis riguroso el cual llevaron a la caracterización general del río y con ello establecer el comportamiento determinado de un sitio en específico, esto se logró por medio de la pendiente hidráulica la cual depende de la topografía del sector y la distribución de sedimentos; en los cálculos obtenidos los tramos que obtuvieron una menor dispersión de datos fueron los escogidos para realizar el estudio sedimentológico. 67 Los cálculos se realizaron tomando una curva granulométrica que revele de la mejor manera la variación de los tamaños de los sedimentos tanto de suspensión como del lecho. Para determinar la granulometría de los materiales la UNIVERSIDAD NACIONAL en desarrollo del convenio con CORMAGDALENA, generó 307 muestras de material en suspensión, realizados por el buque explorador (BEX) y 137 de fondo (ver tabla 10). Donde se tomaron todas las curvas granulométricas y se graficaron agrupándolas en los siguientes tramos: Puerto Salgar – Puerto Berrio, Puerto Berrio – Barrancabermeja y Barrancabermeja - Regidor, que Presentaban pendientes de 20. 30 y 45cm/Km respectivamente. En cada tramo se seleccionó la curva que tuviera la tendencia central, proporcionando resultados del tamaño de los sedimentos presentes en el lecho y en suspensión (ver tabla 11). Tabla 8. Longitudes de Tramos seleccionados para muestreo de Sedimentos TRAMO LONGITUD (Km) I Puerto Salgar – Puerto Berrio. 156 II Puerto Berrio – Barrancabermeja. 105 III Barrancabermeja- Regidor. 217 Fuente: Informes Hidrosementologicos CORMAGDALENA, 2000 Tabla 9. Muestras de sedimentos tomadas por el Buque Explorador durante las campañas de octubre de 1999 a marzo de 2000 Fuente: Informes Hidrosementolgicos CORMAGDALENA, 2000 68 Tabla 10. Distribuciones Granulométricas Correspondientes A Cada Tramo Fuente: Informes Hidrosementolgicos CORMAGDALENA, 2000 Las tablas anteriores consignadas en los informes de CORMAGDALENA, ilustran las curvas granulométricas representativas de cada uno de los tramos, en las cuales se puede demostrar que los materiales de fondo y de suspensión de cada uno de los tramos presentan las siguientes características. 3.1.1.1 Análisis granulométrico tramo I (Puerto Salgar – Puerto Berrio). Material de fondo. Según la clasificación de suelos propuesta por la norma INVIAS, las muestras de material tomadas en este tramo están conformadas por los siguientes materiales: 1. Contiene material grueso – gravas, debido a que existen partículas con diámetros superiores a 4.76 mm. hasta las cuales representan un 22% del material presente en la toma de material presentes en el fondo del lecho. 2. Contiene arenas por que pertenecen a un rango mayor a 0.075 mm. y menor a. 4.76 mm. representando un porcentaje de 77.5 % de las muestras tomadas, este valor es determinado con la curva representativa de todos los afluentes que desembocan y traen consigo cantidades altas de sedimentos que aumentan la carga de transporte de sedimentos en el río. 3. Se encuentra presencia mínima de limos transportados en diversos afluentes que son aproximadamente 0.5% de la muestra total. 4. No se encuentra evidencia de material fino como arcillas. 69 Material de suspensión. Según la gráfica de curvas granulométricas para sedimentos suspendidos 1. Se encuentra presencia de material gruesos-arenas, ya que existen diámetros que están entre 0.075 a 0.3 mm. Representando un valor de 82 % del 100 %de la media de las muestras tomadas. 2. Presenta material fino-limos, porque contiene materiales con un diámetro que se encuentran en un rango de 0.002 a 0.075 siendo en algunas muestras el 80 % de material presente, pero en la curva representativa se determina como el 18 % del material presente. 3. No se encuentran muestras con contenido de material arcillosos, en la toma de las 105 muestras presentadas en este tramo 3.1.1.2 Análisis granulométrico tramo II (Puerto Berrio – Barrancabermeja). Material de fondo. 1. El contenido de gravas es mínimo a diferencia de la cantidad de arenas presentes en los sedimentos conteniendo el 18 %. 2. Contiene un amplio margen considerando como el 81.5% de material grueso – arenas. 3. Presenta material fino-limos en un 0.5% según la curva de referencia del muestreo total de las 27 muestras de fondo que se ejecutaron para el análisis. 4. No contiene arcillas. Material de suspensión. 1. Presenta materiales gruesos – arenas, los cuales oscilan en un rango de diámetro de 0.075 mm. a 1 mm, el 90% de este material está suspendido en la longitud del cauce. 2. Presenta material fino- limos en un 10% de la curva representativa, pero en algunas muestras se evidencia que no existe presencia de limos. 3. No contiene arcillas. 70 3.1.1.3 Análisis granulométrico tramo III (Barrancabermeja - Regidor). Material de fondo. 1. El 2.7% de material obtenido es material grueso contenidos como gravas las cuales obtienen su mayor diámetro en 0.6 mm, respecto a la curva representativa. 2. La mayor parte de contenido de la muestra está compuesto por un amplio material grueso – arenas el cual se compone de 97.3% y obtiene su mayor diámetro con 4.76 mm. 3. Presenta material fino-limos en un porcentaje de 0.3%. 4. No contiene arcillas. Material de suspensión. El análisis se realizará respecto a la curva representativa, que es la curva promedio del total de las muestras tomadas. 1. Presenta materiales gruesos – arenas con un porcentaje de 92%. 2. Presenta material fino- limos en 0.8% del contenido total. 3. No contiene arcillas. Tabla 11. Materiales de Fondo Tramos I II III Gravas SI SI SI Tipo de material de fondo Arenas Limos SI SI SI SI SI SI Arcillas NO NO NO Fuente: El autor Tabla 12. Materiales de Suspensión Tramos I II III Tipo de material de Suspensión Gravas Arenas Limos Arcillas NO SI SI NO NO SI SI NO NO SI SI NO Fuente: El autor 71 3.1.2 Representación gráfica de los materiales existentes. 3.1.2.1 Tramo I (Puerto Salgar – Puerto Berrio. Figura 3. Grafica B material en suspensión Figura 2. Grafica A material de fondo MATERIAL DE FONDO MATERIAL EN SUSPENSIÒN 0% 3% 0% 1% 97% GRAVAS 99% ARENAS LIMOS ARCILLAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS El análisis de las gráficas se realizó en el previo análisis granulométrico del tramo I (Puerto Salgar – Puerto Berrio) ver anexos I y II. 3.1.2.2 Tramo II (Puerto Berrio – Barrancabermeja). Figura 5. Grafica B material en suspensión Figura 4. Grafica A material de fondo MATERIAL A FONDO 0%3% MATERIAL EN SUSPENSIÓN 0% 10% 97% GRAVAS ARENAS 0% 99% LIMOS ARCILLAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS El análisis de las gráficas se realizó en el previo análisis granulométrico del tramo II (Puerto Berrio- Barrancabermeja). 72 3.1.2.3 Tramo III (Barrancabermeja - Regidor). Figura 7. Grafica B material en suspensión Figura 6. Grafica A material de fondo MATERIAL A FONDO MATERIAL EN SUSPENSIÓN GRAVAS LIMOS [VALOR],8 3% 0.3% 0% % 0% 1% 93.3% [VALOR]% GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS El análisis de las gráficas se realizó en el previo análisis granulométrico del tramo III (Barrancabermeja– El Regidor) ver anexos I y II. 3.1.3 Nivel de contaminación de sedimentos en el rio Magdalena. La contaminación de los sedimentos mediante metales pesados es de gran importancia en el estudio de calidad de agua de los ríos, por esta razón CORMAGDALENA junto al IDEAM realizan y desempeñan campañas a lo largo del río Magdalena para determinar las características físico químicas a las que se encuentra sometido el río debido a la contaminación producida por el hombre y por la industria. Mediante los estudios a los que son sometidos se determinan las características y las condiciones actuales con el fin de realizar un monitoreo y con ello poder mitigar los impactos y buscar soluciones debido a que el agua del río también aprovechada para el consumo humano. Mediante estas campañas de monitoreo se busca identificar las fuentes por las cuales se están presentando niveles de contaminación de metales pesados y la distribución en la cual se encuentran presentes los sedimentos contaminados, 73 además de ellos estimar en que niveles y volúmenes se encuentran las cargas introducidas en las masas de agua. Estas campañas se realizan mediante una serie de muestreos que dependiendo el tipo de variable físico química que deseen analizar posea un proceso adecuado de ejecución para la toma de la muestra. En el convenio que presenta CORMAGDALENA-IDEAM mediante la ejecución de muestras adquiridas en 20 sitios diferentes desde el nacimiento hasta su desembocadura miden diferentes características que presentan los sedimentos presentes en las aguas del rio, como es el caso de la turbiedad, metales pesados presentes en las partículas transportadas, suspendidas o de fondo, y la cantidad de solidos suspendidos en los diferentes puntos de muestreo. Para los tramos que anteriormente fueron analizados respecto a las curvas granulométricas, se realizó un análisis de variables físico químicas presentes en la zona donde se ejecutó el muestreo, esto con el fin de determinar si se puede plantear a idea de implementar la draga ecológica que funciona para la presencia de sedimentos con altos contenidos de material contaminante. Mediante la indagación de la información Brindada por CORMAGDALENA para ejecutar este trabajo grado se obtuvieron los resultados de datos de campo de la campaña ejecutada en el año 2007 por el Instituto de Hidrología, Meteorología Estudios Ambientales IDEAM. Tabla 13. Características físico químicas presentes en las muestras de sedimentos tomadas por el IDEAM en el año 2007 TRAMO I (Puerto Salgar – Puerto Berrio) II (Puerto Berrío – Barrancabermeja) III (Barrancabermeja Regidor) Numero de Turbiedad estaciones del promedio por Cadmio Cromo Cobre Niquel Plomo Zinc Mercurio Hierro IDEAM Nefelometria NTU (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) 26 72,76 1,58 6,02 9,54 8,067 9,76 46,35 0,08 5995,4 11 75,54 6 2,73 4,48 9,48 9,1 49.3 0,14 4313 15 127,4 2,48 3,33 9,07 7,31 z Fuente: El autor 74 56,91 0,074 8522,6 3.1.3.1 Análisis de las características físico químicas de sedimentos. Turbiedad. Los niveles de turbiedad analizados en las 26 estaciones para el análisis representa según la normatividad de la RAS (REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMINETO BÁSICO ) que el lecho presenta altos índices de turbiedad lo cual lo considera como un fuente muy deficiente para el abastecimiento de agua para consumo humano, debido a que supera el máximo rango de NTU , siendo el tramo de Barrancabermeja –Regidor el tramo con mayor cantidad de partículas en suspensión presentes , este alto rango de turbidez en presencia de sedimentos contaminados con metales pesados pueden ocasionar envenenamiento a comunidades que consuman aguas provenientes del lecho, de más afectaciones para la salud, además de ello produce un impacto ambiental fuerte para la fauna presente en el río. Por otro lado, los dos primeros tramos presentan un nivel de turbidez semejante generando un 11% menos de NTU presentes en el tramo III, aunque el porcentaje sea menor al porcentaje presente en el tramo III, presenta un alto margen de impactos en el medio. Cadmio. Los tres tramos del río presentan bajos niveles de cadmio siendo el tramo II el que mayor contenido de este material presente, aunque su representación en impactos es mínima debido a que en el decreto de Usos de Agua y Residuos Líquidos del Ministerio de Salud establece mayores niveles de concentración de cadmio el cual en comparación a los determinados en las muestras presentes no repercute al ambiente. Cromo. De la tabla 13, se deduce que las concentraciones de cromo obtenidas en los sedimentos del río Magdalena en los tramos definidos anteriormente son mínimas y no generan un impacto alguno el lecho, según el rango establecido para generar afectación en el medio el rango debe estar sobre los 50 mg/kg. 75 Cobre. En la tabla 13, se evidencia un valor mínimo de presencia de cobre, aunque su concentración sea mínima la presencia de cobre es debido a la presencia de algún afluente que desemboca al río y que tenga presencia de líquidos con contenido de este metal los cuales son vertidos por la industria, o por la producción agrícola que mediante pesticidas cuidan sus cultivos los cuales presentan contenido de sales de cobre. Níquel. El contenido de níquel presente en la zona es un contenido bajo, esta razón puede depender del factor de sedimentos, como se evidenció en el análisis granulométrico de la zona en los tres tramos analizados no se constatan presencias de arcillas, las cuales se caracterizan por obtener contenidos de este metal. Plomo. Las concentraciones de plomo en los tres tramos se encuentran casi con la misma concentración, siendo en Puerto Salgar el tramo con mayor concentración hasta Puerto Berrio y disminuyendo su concentración aguas abajo. Los contenidos de plomo presentes en los sedimentos están muy por debajo del valor máximo de referencia permitido por el Ministerio de Salud. Zinc. Las concentraciones altas de este metal se presentan en el tramo de Barrancabermeja – El Regidor con 56.91 mg/kg y las mínimas se encuentran localizadas en el Tramo Puerto Salgar – Puerto Berrio con una concentración de 46.35 mg/kg, el nivel de zinc se encuentra representativamente bajo con respecto el nivel exigido por el Ministerio de Salud que es de 15 Kg/L. Estos aportes debido a los aportes de las aguas del río Bogotá. 76 Mercurio. Se evidencia presencia de mercurio con un mínimo de 0.074 mg/kg , como posible explicación se debe a la presencia de la explotación de las canteras , las cuales por medio de explosivos alteran las concentraciones de mercurio del lecho , otra explicación que se puede dar para explicar la concentración alta de mercurio en Barrancabermeja es debido a la actividad de refinería que se presenta en el sector , aunque en algunas estaciones la toma de las muestras fueron deficientes para realizar el cálculo de concentración de mercurio presente en los sedimentos el nivel es bajo respecto al nivel de concentración de 0.002 establecido por el decreto 1594/84 por el Ministerio de Salud. Hierro. La presencia de Hierro en los sedimentos puedes ocasionar que estos presenten cambios de coloración, además de ello puede ocasionar un mal sabor en las aguas donde este se encuentre en suspensión o ya sedimentado, en el tramo 1 la presencia de hierro es considerablemente alta a diferencia de otros factores químicos a los cuales también fueron analizados, La presencia de hierro de sedimentos puede ser ocasionada por la erosión de partículas que contienen un alto contenido de hierro las cuales son transportadas y depositadas al río. 77 4. CAPITULO III ANÁLISIS DE COSTOS Con el fin de generar la Propuesta de implementar una máquina de dragado que sea capaz de remover los materiales determinados en el capítulo anterior por medio de su metodología de operación, Se debe efectuar un análisis de costos generales que conlleva el traer la maquinaria hasta Colombia para poner en funcionamiento en el río Magdalena, con ello buscamos determinar la relación costo beneficio que para algunas características del río sean favorables y para la comunidad también. En este capítulo se establecerá el costo de considerar la ejecución de la operación de cada draga escogida en el capítulo I por sus características para la navegabilidad en el río Magdalena, y determinar el precio por m3 que costaría la extracción de sedimentos de fondo y en suspensión del lecho para garantizar la navegabilidad del río, garantizar un transporte fluvial optimó que beneficie al reducir tiempos y dinero en el transporte del interior del país hasta la costa Caribe. Mediante el análisis de información que se desarrolló en el capítulo I, a través de la investigación global de diferentes máquinas de dragados, se escogieron siete dragas que por sus características para ejecutan el trabajo de remoción de sedimentos con eficiencia, con base a esta información se realizó la elección de 4 diferentes dragas que ejecutan el proceso de dragado diferente al río Magdalena. 4.1 COSTO DEL EQUIPO 4.1.1 Draga tipo succión TSHD (shoreway). Se considera la posibilidad de proponer esta máquina debido a que los materiales que draga cumplen con los parámetros que se encuentran presentes en las aguas del río Magdalena, los cuales son arenas gravas y limos que se concentran en suspensión y en fondo. Las dimensiones de las dragas son las adecuadas para navegar en los tramos donde se presenta poco calado y necesitan ser dragados para garantizar su navegabilidad, además la eficiencia de trabajo es óptima por que los volúmenes de remoción son altos. 78 4.1.2 Draga tipo corte – Succión (Orión). La draga de tipo succión corte es seleccionada debido a que su proceso mecánico conlleva el uso de cuchillas que van triturado el material que se acumula en el fondo del río, y además de ello lo va succionando retirándolo del cauce. Las dimensiones son apropiadas para poder ejecutar su navegabilidad por el río, ingresando a los tramos que son más críticos y obteniendo un rendimiento de remoción de sedimentos alto y disminuyendo los tiempos de trabajo, la profundidad máxima de dragado es adecuada para ejecutar obras de dragado en las aguas del río. 4.1.3 Draga Alberto Alemán Zubieta tipo retroexcavadora. La draga Alberto Alemán Zubieta fue escogida debido a sus antecedentes, ejecutando trabajos en Panamá, realizando dragados de altas dimensiones debido a la ampliación que se le estaba realizando a este. Esta draga debido a su potencia tiene la posibilidad de remover todo tipo de material presente en el lecho, Sus dimensiones a comparación de las otras dragas son similares, pero su ancho si es mayor, permitiendo navegar en el ancho de este cauce. 4.1.4 Draga tipo succión eco-draga. Esta draga se escogió para el manejo de sedimentos que presentan contaminación en el río Magdalena, aunque en el capítulo II los tramos seleccionados para el análisis presentan niveles bajos en contaminación de metales pesados, el tramo donde desemboca el río Cauca presenta contaminación de sedimentos con mercurio debido a que son transportados y depositados en el río Magdalena, por esta razón el uso de draga ecológica para ejecutar mantenimientos y ampliar la profundidad de navegación del canal es factible. 79 Otra de las características es que, de las dragas seleccionadas, la eco-draga presenta un mínimo tamaño de calado permitiendo circular en los tramos más críticos del río en los cuales la lámina de agua debido a los sedimentos es mínima. Su profundidad de dragado es acorde con la profundidad que exige CORMAGDALENA para la navegabilidad del río, la eco-draga remueve diferentes tipos de sedimentos, pero no posee la posibilidad de remover material grueso como rocas de gran tamaño, El río Magdalena en su análisis granulométrico determinó que los sedimentos que contiene se encuentran presencias de gravas las cuales son de pequeños diámetros las cuales logran ser dragadas por el tubo de succión de la máquina. A continuación, se procede a determinar los Costos generales. 4.2 COSTO PRECIO DE ENTREGA EN PUERTO EXTRANJERO A PRECIO DE ENTREGA DEL EQUIPO, SEGÚN TIPO DE DRAGA Para determinar el costo de las diferentes dragas que se seleccionaron previamente por sus características, las cuales las hacen ideales para trabajar en el río Magdalena, se ha comenzado por indagar su costo inicial en el mercado de los Estados Unidos donde son fabricadas, son precios de equipos nuevos para ejecución de obras de construcción. Para determinar el valor de traer la maquinaria desde el exterior hasta el río Magdalena y ejecutar las obras de dragado como lo son su mantenimiento y navegabilidad, se le calcula un factor de conversión que contempla los costos de importación de la maquinaria, y los demás gastos necesarios para adquirirlo en Bogotá. Los factores de conversión que se ejecutarán más adelante para el cálculo de costo del equipo serán extraídos de la tabla llama factores de conversión de porcentaje de CIF comúnmente conocido como costo, Seguro y Flete que fueron calculadas por la Cámara colombiana de infraestructura en el mes de junio del año 2009. 80 De manera explícita se realiza la determinación del factor de conversión de la maquinaría necesaria para el dragado del proyecto a realizar. Lo primero que se debe realizar es buscar en la tabla de porcentaje de CIF y factores de conversión, los valores estipulados para equipos de dragado, como se evidencia en la tabla 14 se encuentran diversas maquinas que ejecutan labores de construcción, se identifica los siguientes factores que corresponden a dragas. : 1. % Arancel: 5% 2. % IVA: 16% 3. Factor de conversión :2413.31 Tabla 14. Factores de CIF y Factores de conversión Fuente: Manual de tarifas de construcción CCI Con ello se procede a Determinar el factor de conversión con respecto a diversas características que intervienen en la compra de la maquinaria y su importación. 81 Tabla 15. Cálculo de coeficiente de conversión Dragas Factor del valor de la maquina USD Gastos de Transporte y Embarque Fletes Marítimos Seguros Marítimos Apertura de carta de crédito , comisiones bancarias , etc. Gastos de Internación 2,45% de CIF Derechos de Aduana 5% del CIF Transporte y Seguros Terrestres Impuesto de ventas 16%(CIF+ Aduana) Total 100 1 8 0,6 2 2,45 5 4 18 1,41 Fuente: Manual de tarifas de construcción CCI La tasa representativa de cambio del dólar (TRM) el día 5 de octubre del 2016 se encontraba a $2963.06 Afectamos el valor del dólar por el valor del Factor de conversión calculado anteriormente con la tabla 15. ( ) Se calcula el costo del equipo mediante la multiplicación del valor calculado anteriormente por el dólar afectado por el factor de conversión y el valor del costo del equipo en dólares de las diferentes dragas. Draga de succión TSHD shoreway 82 Draga de corte succión Orión Draga de succión en marcha ecológica (eco-draga) Draga mecánica retroexcavadora Alberto Alemán Zubieta Haciendo un análisis económico es poco factible traer una maquinaria tan costosa como es en el caso de la draga retroexcavadora Alberto Alemán Zubieta, utilizada en el canal de panamá para realizar el proceso de dragado en la ampliación de este, removiendo millones de metros cúbicos de basalto, arcillas y limos. Con referencia a lo anterior debido a la importancia que tiene la draga Alberto Zubieta fue dada su inversión por parte de las autoridades de canal de Panamá (ACP), con esa finalidad y dada las cantidades de material sedimentado a remover en el río Magdalena como veremos más adelante en la aplicación descartamos la opción de la draga Alberto Zubieta para su implementación en el torrente acuático que fluye en tierras colombianas. 83 4.3 VIDA ECONÓMICA ÚTIL Según la Cámara Colombiana de Infraestructura (Infraestructura, 2009) establece que la vida económica útil es el desgaste que obtienen las partes de la draga y los accesorios debido a su utilización. A medida que la maquina va funcionando sus partes y accesorios van perdiendo vida útil como se mencionó anteriormente, realizando un adecuado mantenimiento se puede conseguir que el período útil de estas partes se prolongue. Realizando un análisis a los costos después de un determinado tiempo de trabajo de la máquina, el costo de operación por hora empieza a aumentar proporcionalmente con el costo promedio, cuando esta relación aumente en el costo operativo el dueño de la máquina se le recomienda ponerla en venta debido a que ha culminado su tiempo de vida económica, estableciendo al dueño que es mejor ejecutar la compra de un equipo nuevo que seguir utilizando la máquina que ha cumplido su ciclo. Según la tabla de vida útil de la maquinaria en horas determinadas por la CCI, podemos realizar el análisis del tiempo de duración de la máquina para que sea económicamente justificable en relación al cuidado de mantenimiento que se ejecute con ella. 84 Tabla 16. Vida útil de los equipos de construcción Fuente: Manual de tarifas de construcción CCI. 4.4 COSTO DE PROPIEDAD Según la Cámara de Construcción e Infraestructura (Infraestructura, 2009) define a los costos de propiedad como el costo que se tiene solo por el hecho de poseer una draga mediante factores que afectan al dueño permanentemente, estos factores definidos son: 4.4.1 Depreciación. Según el manual de tarifas de equipos de construcción como el no uso de la Draga, debido al deterioro que va obteniendo a través del tiempo, en consecuencia, de esto se debe hacer un reemplazo de la draga, el dueño de la máquina a través de la operación debe hacer una reserva para obtener una nueva cuando esta culmine su vida útil, y sus gastos operativos sean más altos que los gastos promedios hora. (Infraestructura, 2009) 85 Una característica que presenta la depreciación es que así la draga no esté operando y se encuentre en bodegaje esta con el transcurso del tiempo se convierte en obsoleta, cada vez es más complejo realizar el análisis de obsolencia de la máquina, como resultado al ajuste y mejora de las eficiencias y capacidades de trabajo con las que se ejecuta su elaboración y ensamblaje. 4.4.2 Intereses y seguros. El manual de tarifas de equipos de construcción como los costos que genera el préstamo para la adquisición de la draga mediante uso de entidades bancarias, o por el contrario como se especifica en el manual si se realiza la compra de la draga de contado con los fondos del propietario, se debe ejecutar un interés de inversión a través de los cuales el contratista poseedor de la maquinaria recuperara su dinero invertido en la compra de la máquina que pudo haber invertido en otro tipo de negocio. Por otro lado, los seguros del equipo realizan una cobertura en dado caso que la máquina le suceda algún incidente que afecte su operación como lo es un incendio, un accidente, y responsabilidad civil, en el caso de las dragas el valor de la cobertura del y en cualquier tipo de maquinaria no es completa, para el cálculo de los costos de propiedad la CCI recomienda el valor de 6% anual. 4.4.3 Estacionamiento y bodegaje. LA CÁMARA DE CONSTRUCCIÓN DE INFRAESTRUCTURA COLOMBIANA define el factor de estacionamiento y bodegaje, como el valor de vigilancia y estacionamiento durante el periodo de ejecución y no ejecución en las obras a realizar. Teniendo los conceptos previos claros y definidos, se prosigue con los cálculos para determinar los costos de propiedad de las dragas para ejecutar trabajos de dragado en el río Magdalena. Determinados los costos podemos definir el valor que la maquinaria cuesta por hora, de igual manera se fija el valor de perdidas mientras la maquina no ejecuta actividades, con la determinación de los costos de operación igualmente se define 86 en qué valor por hora la máquina cubre el monto de sus gastos de operación para empezar a generar utilidad. 4.5 CÁLCULOS COSTOS DE PROPIEDAD SEGÚN TIPO DE DRAGA Se realiza los cálculos de costos operativos para los diferentes tipos de dragas: 4.5.1 Draga de tipo succión TSHD Shoreway. Se debe aclarar que el valor del salvamento es determinado como el 10% del precio de entrega del equipo debido a que la máquina presenta un tiempo de vida útil, superior a los 3 años Los valores de los accesorios son determinados por el costo general que tienen todas las herramientas para poder ejecutar la operación con la draga, estos valores fueron consultados previamente y se asumieron de manera promediada para todas las máquinas. 1. Depreciación 87 El valor de la vida útil en horas es determinado de la tabla 16 (vida útil de los equipos suministrada por la CCI), se ubican como dragas sobre orugas y tiene un valor de 18000 horas útiles. 2. Interés, impuestos y seguros Según el manual de la CCI el tiempo útil de uso de esta maquinaria es de 2000h/ año y según la tabla de vida útil de este tipo de equipos de 18000h entonces determinamos el valor en años correspondiente a 18000 horas dando como resultado una vida útil en años de 9 años que es N. El valor constante de 0,2148 es el valor promedio para el cálculo de los valores de seguros, impuestos e intereses 3. Estacionamiento y bodegaje: La constante 0,025 evidenciada previamente en los cálculos, es determinada como el valor promedio de estacionamiento y embalaje del valor del equipo Se considera el valor de costos de propiedad como el valor donde la maquinaria trabaja y se paga los costos por operación y por su parte empieza a generar utilidad. 88 Se debe tener en cuenta que cada hora que no se le de uso a la máquina y se encuentre estacionada sin ejecutar actividades en un determinado sitio está generando depreciación y además de ello está perdiendo ese dinero para pagar su adquisición. Siguiendo el proceso de cálculo de costos de propiedad anterior de la draga TSHD se prosigue con el cálculo de la draga corte -succión, y la draga Ecológica de la misma manera. 4.5.2 Draga de tipo corte - succión (Orión). 1. Depreciación 2. Interés, impuestos y seguros 3. Estacionamiento y bodegaje: 89 4.5.3 Draga de tipo succión en marcha ecológica eco-draga. 1. Depreciación 2. Interés, impuestos y seguros 90 3. Estacionamiento y bodegaje: 4.6 COSTOS DE OPERACIÓN Los equipos para operar requieren de personal calificado para su uso, además para el funcionamiento operativo requieren de combustibles y lubricantes, según lo hablando en los costos de propiedad para prologar el tiempo de vida útil es recomendado ejercer un adecuado mantenimiento a la draga como a sus accesorios. Para la determinación de costos/hora, la CCI en su manual asume que la maquinaria trabaja en condiciones normales de operación (Infraestructura, 2009). 4.6.1 Mano de obra (operarios). Se considera que para el cálculo de los costos operativos se debe tener en cuenta no solo el valor jornal básico de los operarios, sino también el costo ocasionado por prestaciones sociales y perdidas mayores, cuando se trabaja por tarea el jornal se debe tener en cuenta para el cálculo de prestaciones sociales, no es el básico, sino el jornal promedio según lo ordena el código del trabajo. (Infraestructura, 2009 pág. 6) 91 4.6.2 Consumo de combustibles. El tipo de trabajo influye directamente con la cantidad de combustible que consuma la draga, es probable que una draga trabajando en condiciones consideradas como normales, reduzca su consumo de combustible hasta dos tercios de lo que se consumiría en condiciones medias y que trabajando en condiciones severas esta aumente dicho consumo a cuatro tercios. Según la potencia de motor que tenga la maquina este afectara al consumo de combustible para la ejecución de trabajos. Para determinar el consumo promedio de combustible es necesario estimar el porcentaje de potencia máxima que debe suministrar al motor para efectuar el trabajo que va a asignársele. 4.6.2.1 A.C.P.M. De acuerdo con la experiencia de los fabricantes de equipos pesados de construcción, el consumo de combustible es proporcional a la potencia de la máquina y varían según su tipo, altura sobre el nivel del mar, temperatura y condiciones climatológicas. La CCI ha establecido un factor para condiciones medias de trabajo, los cuales al multiplicarlos por la potencia promedio suministrada por el motor, dan el factor de consumo por caballos de fuerza. (Infraestructura, 2009 pág. 8) Se ha estipulado que las dragas consumen aproximadamente 0,52 galones de A.C.P.M generando un factor de consumo aproximado de 0.0338. 4.6.3 Consumo de lubricantes. En términos generales, se puede considerar que el consumo de lubricantes en una draga va en relación, de su tamaño y del tiempo transcurrido en los cambios de aceite, las condiciones de trabajo también influyen en el consumo de lubricantes ya que ellos pueden demandar cambios en el aceite con mayor frecuencia . Los aceites de la draga son utilizados para el óptimo funcionamiento de las partes internas del equipo como engranajes, pistones, entre otros, que efectúan el trabajo para el funcionamiento del motor y sus accesorios. 92 4.6.3.1 Aceites para motor. La cantidad de aceite para motor que consume la máquina depende del tamaño y la fuerza del motor, de la capacidad del depósito del aceite, el estado de los pistones y partes que conforman en motor y del cambio de horas en los cuales se ejecuta el cambio de aceite. Para los cambios de aceite se considera recomendable realizarlo cada 100 o 200 horas, pero si la draga se encuentra expuesta a factores contaminantes se recomiendo realizar su cambio cada 50 horas. (Infraestructura, 2009 pág. 9) 4.6.3.2 Aceite para transmisión. Los sistemas de transmisión varían dependiendo el tipo de máquina y de la marca, ni siquiera hay un punto de uniformidad entre la viscosidad que debe presentar el aceite para su uso, para realizar los cálculos del consumo de aceite se ha adoptado tomar los valores que se indican en la tabla 17 consumos horarios de combustibles y lubricantes que brinda el manual de usuarios tarifas de equipos de construcción. 4.6.3.3 Aceite para controles hidráulicos. El consumo de aceite tiene mayor importancia en lo equipos que son montados sobre llantas, por lo general sus sistemas de dirección son de carácter hidráulico, en cambio los equipos que están montados sobre orugas hacen que este consumo sea despreciable. En la tabla de consumos horarios de combustibles y lubricantes que brinda el manual de usuario (Infraestructura, 2009 pág. 9) puede determinarse la cantidad de aceite hidráulico que se consume en una hora. 93 Tabla 17. Consumos horarios de combustibles y lubricantes Fuente: Cámara colombiana de Infraestructura 4.6.3.4 Grasas. En lo referente a los consumos aproximados de grasas la CCI determina los consumos mediante la tabla llamada consumo horario de grasas (libras). (Infraestructura, 2009 pág. 10). 94 Tabla 18. Consumos horarios de grasas Fuente: Cámara colombiana de Infraestructura Ahora se determinará los valores de los costos de operación de las 3 dragas, calculando los gastos que generan los factores descritos anteriormente para el funcionamiento de la maquinaria. 4.7 CÁLCULOS COSTOS OPERACIONALES SEGÚN TIPO DE DRAGA 4.7.1 Draga de tipo succión TSHD Shoreway. 95 Se debe tener claro en primera instancia que al operador que manejará la draga debe contar con capacitación para operar este equipo, debido a este hecho el salario que se le cancelarán serán 4,68 salarios mínimos, en la actualidad el valor del salario mínimo legal para el año 2016 es de $ 689.000. Para realizar el cálculo del salario del operador se asume la siguiente operación. Este valor de tres millones doscientos veinticinco mil pesos es el salario mensual del operador de la maquinaria, se debe calcular su valor por hora el cual determina por medio del cálculo de horas mensuales, según lo establecido por el artículo 1 de la ley numero 27671 la jornada ordinaria de trabajo para hombres y mujeres mayores de edad es de ocho 8 horas diarias, teniendo en cuenta que el mes está compuesto por 30 días , realizando la multiplicación de estos valores obtenemos que mensualmente se trabajan 240 horas . Ahora deducimos el valor por hora. Ahora incluimos los costos de prestaciones sociales, los cuales incluyen Cesantías. Prima de Servicio. Seguridad social. Salud. Riegos profesionales. Pensiones. De las cuales se adoptó un recargo por prestaciones Sociales de 1,64% Determinamos el valor del galón el día 9 de octubre del 2016 de $ 7.500 generando un valor subtotal de 96 El valor de consumo del combustible A.C.P.M es dado por un factor de consumo de 0,0038 que al multiplicarlo por la potencia del motor de la maquina en HP da le consumo en galones. 97 Los valores de consumos de lubricantes fueron determinados de la tabla 17 consumo horario de combustible y lubricantes ingresando con la potencia del motor en HP y el consumo de grasas de la tabla consumos horarios de grasas determinamos que para motores de más de 200 HP en dragas. Se determina el 20% de los costos de combustibles y lubricantes por hora. El valor de 1.2375 se determina como la sumatoria de factor humano de obra y factor de repuestos. La vida útil en años de los accesorios se asume como 1 año con referencia a lo descrito en los costos de propiedad, un año de operación está compuesto por 2000 Horas que son asumidas para el cálculo de accesorios. 98 4.7.2 Draga de tipo corte - succión (Orión). Ahora deducimos el valor por hora. 99 100 4.7.3 Draga de tipo succión en marcha ecológica (eco-draga). 101 102 4.8 COSTOS DIRECTOS E INDIRECTOS SEGÚN TIPO DE DRGA 4.8.1 Draga de tipo succión TSHD Shoreway. Por lo tanto, si se tiene en cuenta todo el proceso que se ha desarrollado paso a paso se obtiene: Se asumen como costos indirectos el 25 % de los costos directos, comúnmente conocido como, utilidades, impuesto y administración los cuales trataran únicamente de establecer los costos que proporciona la vigilancia control y consecución, además las utilidades que genera la maquinaria al poseedor por cada hora trabajada. El 25% de los costos directos son asumidos como 7% de administración, 8% impuestos y 10% de utilidades. Siguiendo con el proceso de ejecución del ejercicio de cálculo de tarifa horaria en una draga de succión TSHD, se procede a calcular el valor de la tarifa horaria para la draga Corte Succión y para la draga Ecológica. 4.8.2 Draga de tipo corte - succión (Orión). 103 4.8.3 Draga de tipo succión en marcha ecológica (eco-draga). 4.9 VALOR M3 DE MATERIAL DRAGADO Obteniendo los valores de tarifa horaria de cada draga podemos calcular el costo por valor de m3 de sedimentos removidos del fondo del río. 104 En la tabla 19 se encuentra el valor por m3 de sedimentos removidos, donde se encuentra el valor del m3 de cada draga con su respectiva eficiencia de remoción de material. Tabla 19. Valor m3 de sedimentos dragados DRAGA EFICIENCIA M3/H Draga Tipo Succión TSHD Shoreway 1340 Draga tipo Corte-Succión Orión 800 Draga Succión Ecológica Ecodraga 110 Fuente: Autores VALOR DE M3 $ 1.618,94 $ 4.338,45 $ 11.504,19 Como se puede evidenciar en la tabla anterior el valor de m3 dragado es más económico en la draga TSHD, esto es por la eficiencia con la cual trabaja en una hora siendo de 1340 m3 removidos, teniendo la capacidad de dragar mayor material que las otras dos dragas. A pesar de que la Draga de corte- Succión (Orión) tiene un costo de equipo neto tal elevado con un valor de $ 11.489.252.500 y presenta el valor de tarifa horaria más alto en referencia a las otras dos dragas , el valor por m3 removido por esta máquina no es el más alto , por su capacidad a remover 800 m3 en un hora , el valor más alto para la remoción de material lo presenta la Eco-draga debido a sus características físicas descritas en el capítulo I, su capacidad de succión es mínima debido a las dimensiones mínimas de su tubería de succión . 105 5. CAPITULO IV APLICACIÓN DE DRAGAS AL RÍO MAGDALENA (PUERTO BERRIO – BARRANCABERMEJA) 5.1 CARACTERIZACIÓN GENERAL Con base en el material recopilado y la información dispuesta por la corporación CORMAGADALENA se identifica la necesidad de mantener la profundidad del canal para la Navegación de diferentes embarcaciones que realizan el transporte de insumos y mercancías desde el interior del país hacia la costa caribe, debido a esta razón CORMAGDALENA ejecuta obras de dragado a lo largo del canal donde presenta diferentes puntos críticos, los cuales debido a las bajas velocidades y bajos caudales en épocas de Verano, disminuyen las profundidades para el paso de las embarcaciones. Con el proyecto de navegabilidad que se comenzó a desarrollar en el año 2013, se busca profundizar el canal de navegación según diferentes parámetros hidráulicos los cuales fueron definidos según el tipo de embarcaciones que transitaran por este río y además de ello garantizar la pendiente para evitar la acumulación de sedimentos en los puntos críticos, generando en el lecho del rio un auto dragado. Actualmente la corporación CORMAGDALENA en convenio con la Universidad Nacional de Colombia ejecuta diferentes estudios a lo largo del río para garantizar y realizar seguimientos de las condiciones actuales a las que el río se encuentra. Y que las condiciones cumplan con los respectivos parámetros para el tránsito en esta vía considerada la arteria de Colombia. Ilustración 12. Localización del río Magdalena en territorio colombiano Fuente: imagen tomada de CORMAGDALENA 106 Como se evidencia en la figura anterior el río Magdalena es extensamente largo con una longitud de canal navegable de 1450 Km, los cuales comienzan desde la laguna la Magdalena hasta su desembocadura en Bocas de Ceniza en la Ciudad de Barranquilla, al cual se le debe garantizar en los sitios críticos de sedimentación, que por lo general son en la desembocadura de otros ríos, la navegabilidad suficiente. Por esta razón para la determinación de la viabilidad mediante la propuesta de una draga, se busca lograr Optimizar los procesos de dragado del río Magdalena en el tramo donde se presente la mayor acumulación de sedimentos. Según los estudios Hidrosementologicos suministrados por la corporación CORMAGDALENA, los cuales fueron realizados por la Universidad Nacional para el desarrollo de las obras de navegabilidad que actualmente se ejecutan por la conformación del consorcio Navalena, se selecciona el tramo Puerto Berrio – Barrancabermeja ( ver ilustración 13) , para determinar si es viable la optimización de los procesos que actualmente se están ejecutando, mediante la aplicación de la draga más óptima según las características anteriormente mencionadas. . Ilustración 13. Tramo (Puerto Berrio – Barrancabermeja) Fuente: Google Maps 107 El tramo Puerto Berrio – Barrancabermeja está compuesto por 105 Km, el cual parte desde la abscisa k-770 hasta la abscisa k-667 recorriendo y atravesando los departamentos de Antioquia, Santander y Bolívar. Como se expuso en el análisis granulométrico en el capítulo II, los sedimentos fueron clasificados en dos diferentes tipos, los sedimentos Suspendidos y lo sedimentos en Fondo, de los cuales respectivamente se obtienen lo siguiente resultados. Tabla 20. Resumen de sedimentos de fondo SEDIMENTOS DE FONDO Tipos de Materiales en porcentaje % TRAMO Gravas Arenas Limos Arcillas Puerto. Berrio - Barrancabermeja 18 81,5 0,5 0 Fuente: El autor Tabla 21. Resumen de sedimentos en suspensión SEDIMENTOS EN SUSPENSIÓN Tipos de Materiales en porcentaje % TRAMO Gravas Arenas Limos Arcillas Puerto Berrio - Barrancabermeja 0 90 10 0 Fuente: El autor Como se evidencia de las tablas resumen, la mayor presencia de materiales es de Arenas Gruesas tanto en los sedimentos de fondo como sedimentos en suspensión. Después se demuestra la presencia de gravas, las cuales debido a su peso permanecen en el fondo. La presencia de limos es mayor debido a su peso en los sedimentos de suspensión y la presencia de arcillas es nula (ver anexos I y II). 5.1.1 Especificaciones de canal navegable. Según la información suministrada por CORMAGDALENA para realizar el cálculo de volúmenes de m3 a extraer del río, se ejecutó la actualización del 108 estudio hidrotoprográfico y se determinaron lo sitios críticos a lo largo este tramo, este trabajo lo desarrollo la unidad de ensayos hidráulicos de la universidad Nacional por solicitud de CORMAGDALENA el día 15 de marzo del 2012 presentando los siguientes resultados. Tabla 22. Niveles de reducción estaciones del IDEAM Estación Niveles de reducción (m.s.n.m) Puerto Berrio 71,927 Vuelta Acuña 77,003 San Rafael de Chucuri 81,242 Peñas Blancas 89,185 Barrancabermeja 107,1 Fuente: Corporación CORMAGDALENA. Según los niveles de Batimetrías La Corporación CORMAGDALENA establece las características del canal en este tramo a desarrollar en el proyecto de navegación. Tabla 23. Especificaciones Canal Navegable Tramo Puerto Berrio Barrancabermeja ANCHO DEL CANAL (m) NIVEL DE REDUCCION (m) TALUD 52 2,4 Fuente: Corporacion CORMAGDALENA 3=1 M% 3,33 5.2 APLICATIVO Actualmente el Consorcio Navalena está ejecutando las obras de dragado y mantenimiento para la Navegabilidad en el cauce del río para la corporación CORMAGDALENA, con las especificaciones determinadas en la tabla 23 han comenzado a ejecutar las obras de dragado en este tramo con la siguiente metodología. 109 5.2.1 Dragado ejecutado por Navalena con draga tipo escalera. El consorcio Navalena está desarrollando las obras de dragado del río con una Draga Tipo Escalera. Esta draga se caracteriza por tener la combinación de una Draga mecánica con una draga hidráulica, su funcionamiento es igual a la draga Tipo corte succión, la cual, por medio de la disgregación de materiales mediante el cabezal cortador, ejecuta la remoción de sedimentos, y la remoción del material se hace por la succión que trae el equipo por medio de bombas. Esta draga está constituida por un cabezal cortador que va realizando la trituración del material que se encuentra en el fondo del lecho a través de movimientos laterales que su desarrollo se efectúa según la necesidad del ancho el canal, en este caso al ancho del canal se debe garantizar una dimensión de 52 m. A esta máquina se le considera Draga tipo escalera debido a que la estructura donde se ubica el cabezal cortador y la tubería de succión aumenta o disminuye la posición de trabajo, El movimiento lateral se lo permite realizar las articulaciones que están ubicadas en el pontón de la máquina, La elevación de la escalera la permiten los spuds que son controlados desde el puente de mando (Portuaria, 2013). Ilustración 14. Draga tipo escalera Fuente: Odebrecht Infraestuctura 110 Planteamiento de ejecución: Se realizará un tiempo de trabajo de 8 horas al día por turno. Se realizará un turno al día para realizar las obras de dragado. Tabla 24. Planeamiento de maquinaria necesaria para el tramo planeamiento Equipo de obredecht Unidad Rendimiento (m3/h) Valor tarifa horaria Fuente: El autor draga tipo escalera 1 825 $ 2.749.000,00 Tabla 25. Volumen de material dragado para mantenimiento de canal navegable tramo Puerto Berrio – Barrancabermeja. H (m) volumen (m3) 2,4 2,789,475 Fuente Corporación CORMAGDALENA. Para la ejecución de las obras de dragado con un funcionamiento de 8 horas diarias se obtiene los siguientes datos: Tabla 26. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga escalera DRAGA TIPO ESCALERA Horas de trabajo Volumen dragado diariamente m3 Totalidad de días Valor m3 Fuente: El autor 111 8 6600 423 $ 3.332 Para las 8 horas a las cuales el equipo de trabajo de Navalena va a realizar las obras de dragado y con el rendimiento de la draga, se evidencia que la draga tiene un volumen de dragado de 6600 m3, lo cual para remover la totalidad de sedimentos que CORMAGDALENA está demandando extraer, la duración de la ejecución de la obra seria de aproximadamente 423 día. Para una tarifa horaria de 2.749.000,00 COP que tiene la draga tipo escalera, se determina el valor por m3 por ejecución de esta máquina. El valor total de la ejecución de la obra con la draga tipo Escalera es de $ 9.294.530.100. Con los análisis ejecutados en los capítulos anteriores acerca del mecanismo de funcionamiento de las diferentes dragas, evaluamos la viabilidad de implementación de ellas en el río Magdalena comparándola con el planeamiento de funcionamiento de la draga escalera por el consorcio Navalena en el lecho del río Magdalena. A continuación, se desarrolla para cada una de las dragas la evaluación de implementación para determinar la viabilidad, se realizará el análisis con las mismas condiciones de trabajo para la comparación. 5.2.2 Dragado ejecutado con recomendación draga tipo succión TSHD Shoreway. Tabla 27. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga TSHD DRAGA TIPO SUCCIÓN Horas de trabajo Volumen dragado diariamente m3 Totalidad de días Valor m3 Fuente: El autor 112 8 10720 261 $ 1.618,94 Las horas de trabajo serán las mismas en las cuales trabaja Navalena en las obras de dragado del río Magdalena. Como se habló en el capítulo de análisis de costos, la draga tipo succión tiene un rendimiento de dragado de 1340 m3/H dragando por día el volumen de 10720 m3, removiendo la totalidad de sedimentos del tramo Puerto Berrio-Barrancabermeja en 261 días. Se determina el valor por m3 de dragado de esta máquina la cual presenta un valor de $ 1618.94. El valor para mantener el canal Navegable con obras de dragado en este tramo fue de un total de $ 4.515.992.657. 5.2.3 Dragado ejecutado con recomendación draga tipo corte succión – Orión. Tabla 28. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga Corte succión DRAGA TIPO CORTE - SUCCIÓN Horas de trabajo Volumen dragado diariamente m3 Totalidad de días Valor m3 Fuente: El autor 8 6400 436 $ 4.338,64 El volumen de dragado que tiene la maquina según el rendimiento es de 800 m3/H el cual genera al día 6400 m3 de sedimentos a remover. 113 La totalidad de días en desarrollar este proyecto debido a su rendimiento es de 436 días. El valor total del proyecto implementando la draga tipo corte succión en el tramo Puerto Berrio – Barrancabermeja es de $12.102.527.810. 5.2.4 Dragado ejecutado con recomendación draga ecológica (eco- draga). Tabla 29. Valores para cálculo de valor de canal navegable draga Corte succión DRAGA ECOLOGICA-ECODRAGA Horas de trabajo Volumen dragado diariamente m3 Totalidad de días Valor m3 Fuente: El autor 8 880 3170 $ 11.504,00 En un día la draga realiza la remoción de 880 m3, lo que las otras dragas realizan en una hora esto es debido a sus dimensiones y a la potencia de la bombas y diámetro de succión, ya que el rendimiento de esta draga es de 110 m3 por lo cual demora bastante tiempo para ejecutar las obras de dragado, sin contar que el costo que tiene la ejecución de la draga es un valor muy alto. Por esta razón se descarta en su totalidad la posibilidad de poder ejecutar obras de dragado con esta draga, su costo es muy elevado y su rendimiento es mínimo. Como resultado se evidencia de las dragas comparadas para implementar la ejecución de dragado en el tramo Puerto Berrio- Barrancabermeja, la que reduce tiempos en la ejecución de trabajo a comparación de la draga implementada por Navalena es la draga es la draga TSHD a razón de que el rendimiento de dragado es mayor al de la draga escalera, generando que los tiempos sean reducidos en un 61% del tiempo de obras de dragado de la Draga Navalena. 114 La draga TSHD de succión reduce además de ello los costó de desarrollo de obra a lo largo del tramo del río Magdalena, porque los costos de la draga escalera son de un valor $9.294.530.100, girando una diferencia con la draga de succión TSHD de $4.515.992.657. Con este resultado se determina que si es viable la optimización del dragado del río Magdalena en uno de los tramos donde se presenta mayor sedimentación, con la implementación de una draga hidráulica de Succión llamada TSHD, la cual realice la remoción de sus sedimentos por medio de una tubería que a través de una bomba de potencia succiona en el fondo del lecho y e impulsa los sedimentos por petición de CORMAGDALENA al punto de disposición que es en las orillas , esto con el fin de no generar un impacto en el habitad del río debido a la disminución de sedimentos. 115 6. CONCLUSIONES Se pueden optimizar los procesos de dragado en el tramo puerto BerrioBarrancabermeja del río Magdalena, mediante la implementación de la draga hidráulica TSHD – Shoreway, debido a que posee altos rendimientos de ejecución. Ayudando así a disminuir los tiempos de remoción de materiales en un 61 % en comparación con la metodología implementada por la empresa Navalena, además reduce el valor de las obras de dragado con base a al valor de la obra ejecutada por Navalena en $4.515.992.657. Se caculo el valor por m3 de material removido por cada máquina, determinando que la draga que tiene mayor rendimiento de dragado es la draga TSH de succión dando como valor por m3 de $1618.94, por lo contrario, la máquina que tuvo mayor valor fue la maquina Eco-draga con un valor de $11.504.19, generando altos costos de operación en el tramo Puerto BerroBarrancabermeja. Por medio de la evaluación de Costos de cada Draga, en donde se definieron las tarifas horarias de cada equipo, se obtuvo que la draga Alberto Alemán Zubieta presenta un alto costo de adquisición, por lo que nos permite concluir que no es factible su utilización en el río Magdalena. Por medio de la información aportada por la empresa CORMAGDALENA, se realizó un análisis granulométrico de los tres diferentes tramos, dando como resultado que el mayor porcentaje de sedimentos de fondo presentes en estos tramos del río son arenas gruesas y en una menor parte son gravas y limos. También se determinó mediante el análisis granulométrico en los sedimentos de suspensión donde se encuentran mayor presencia de arenas y limos debido a su peso. Para el análisis de costo se utilizaron los parámetros de la Cámara Colombiana de Infraestructura, Pero se evidencian falencias en las tablas suministradas para realizar los cálculos de vida útil del equipo, factores de costos de propiedad, y jornales para la determinación de los costos operacionales. 116 Por medio de Información Suministrada por CORMAGDALENA se hizo un análisis en donde se confirmó que realmente existen problemas de acumulación de sedimentos en el río Magdalena, permitiendo así dar una propuesta para la optimización de los procesos de dragado en el río Magdalena. Según la información aportada por CORMAGDALENA, se analizaron los resultados de calidad de agua y de sedimentos, donde se encontró que existe presencia de metales pesados, presentando Niveles bajos de estos en los sedimentos de fondo. Estos resultados se analizaron con base a los niveles establecidos por el Ministerio de Salud de Calidad de agua para consumo, se puede concluir que existe la necesidad de realizar un buen control y manejo de los materiales que han sido dragados del río Magdalena y la forma de disposición de los mismos. Con base a la revisión literaria que se realizó en el medio ingenieril, se escogieron las mejores metodologías para desarrollar un dragado óptimo en el río Magdalena, analizando las características técnicas de cada una de las máquinas y los tipos de materiales que dragan. 117 7. RECOMENDACIONES Se recomienda la implementación de la draga TSHD – Shoreway en el tramo puerto Berrio – Barrancabermeja del río Magdalena, para optimizar los procesos de dragado que actualmente se están ejecutando ya que se obtendrán beneficios tanto en un ahorro de tiempo como económico. Aunque en el análisis de la draga ecológica genero altos costos para ser implementada en el río Magdalena y el uso de esta draga no es necesaria porque que los sedimentos del tramo Puerto Berrio-Barrancabermeja no presenta sedimentos contaminados con metales pesados, se recomienda el uso de esta en el tramo donde desemboca el rio Cauca, debido a que presenta un nivel de contaminación elevado y por esta razón no se realizan obras de dragado en este punto del río Magdalena. Se recomienda que CORMAGDALENA no realice obras de dragado con la draga tipo escalera debido a que su cabezal de corte genera que el material disgregado aumente la turbiedad en las aguas. Este trabajo de grado abre campo a la investigación de que obras hidráulicas puedan generar un aprovechamiento de las arenas removidas en el fondo del río, debido a que CORMAGDALENA no realiza aprovechamiento de este para ningún uso. Se recomienda que CORMAGDALENA realice estudios hidrosementologicos periódicamente, debido a que los estudios que brindaron para esta investigación eran de años anteriores y por esta razón los cálculos realizados en este trabajo parten de que los volúmenes de dragado para mantener la profundidad del río eran del 2012 para ejecutar obras en el año 2014. 118 8. BIBLIOGRAFIA Barragan, Jorge. 2015. [En línea] 23 de Septiembre de 2015. [Citado el: 2016 de Junio de 28.] http://www.semana.com/economia/articulo/especial-infraestructura2015-se-podra-volver-navegar-en-el-rio-magdalena/447303-3. Bosksail. 2013. Dragamex. [En línea] 2013. [Citado el: 6 de octubre de 2016.] http://dragamex.boskalis.com/nosotros/equipo/equipo-y-flota-local/draga-tshd.html. Catalunya, universidad Politecnica de. 2014. Tecnica de dragado. [En línea] 18 de Abril de 2014. [Citado el: 29 de Junio de 2016.] https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/5971/04.pdf?sequence=5. Colombia, Universida nacional de. 2000. 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