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I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO DRAGADO EN PUERTOS MEXICANOS TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA: EDMUNDO GUADALUPE ROSAS CARRILLO ASESOR DE TESIS ING. JUAN ENRIQUE OLMEDO GARCIA MEXICO, D.F. OCTUBRE DE 2012 DEDICATORIAS Está Tesis la dedico con todo mi amor y cariño a ti DIOS que mediste la oportunidad de vivir y de regalarme una familia maravillosa. A mi papa y a mi hermano Marco Antonio que ya no están físicamente con nosotros; les dedico este trabajo por apoyarme incondicionalmente a lograr mis metas y objetivos propuestos, a brindarme con su ejemplo a ser perseverante y darme la fuerza que me impulsó a conseguirlo. A mi familia mamá y hermanos que me acompañaron a lo largo del camino, brindándome la fuerza necesaria para continuar y momentos de ánimo así mismo ayudándome en lo que fuera posible, dándome consejos y orientación, gracias por su apoyo. Especialmente a mi mamá por creer en mí; en los momentos difíciles siempre ha estado apoyándome y brindándome todo su amor, por todo esto le agradezco de todo corazón el que esté siempre a mi lado. A mi esposa a pesar de que no estás aquí ahora, en estos momentos conmigo, sé que tu alma si lo está y porque tuviste los mismos sueños que YO, te dedico con todo mi corazón mi tesis, nunca te olvidare. A mis hijos que siempre están a mi lado en los momentos difíciles, apoyándome incondicionalmente a lograr mis metas y objetivos propuestos al darme la fuerza que me impulsara a conseguirlo. Este logro alcanzado también es de ustedes. Con mucho cariño a todos mis sobrinos, quisiera nombrarlos a todos a cada uno de ustedes pero son muchos, pero eso no quiere decir que no me acuerde de cada uno, a todos los quiero mucho. A mis cuñados, hermanos y amigos. Gracias por fomentar en mí el deseo de superación y el anhelo de triunfo en la vida. Mil palabras no bastarían para agradecerles su apoyo, su comprensión y sus consejos en los momentos difíciles. A todos, espero no defraudarlos y contar siempre con su valioso apoyo, sincero e incondicional. AGRADECIMIENTOS A mis profesores que me han acompañado durante el largo camino, brindándome siempre su orientación con profesionalismo ético en la adquisición de conocimientos y afianzando mi formación. Un agradecimiento especial a mí asesor el Ing. Juan Enrique Olmedo García por hacer posible esta tesis, a mis sinodales por el apoyo brindado, los ingenieros: Adriana Rodríguez Cruz Hermilo Díaz Bautista Jaime González Tapia Gabriel Gutiérrez Díaz Salvador Rosas Labastida A la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Zacatenco, que me brindo el orgullo de ser Politécnico, mi más sincero agradecimiento. i Dragado en Puertos Mexicanos. Índice General Página Introducción. iv Antecedentes Históricos. vi Generalidades del dragado. x Marco Normativo, Jurídico y Teórico. xi I.-Puertos Mexicanos. 1.1 El Puerto. 1 1.2 Función de un puerto. 1 1.3 Clasificación de los puertos. 2 1.4 Elementos físicos constitutivos de los puertos. 17 1.5 Obras portuarias donde se puede requerir el dragado. 31 II.- Antecedentes del Dragado. 2.1 Antecedentes del dragado. 35 2.2 Estudios previos al dragado. 36 2.3 Condiciones que afectan el dragado. 37 2.4 Marco de referencia. 47 2.5.-La Geotécnia en las obras de dragado. 48 2.6.-Clasificación de suelos. 66 2.7 Clasificación del dragado. 70 ii Página III.- Clasificación y Características de las Dragas. 3.1 Clasificación de las dragas. 73 3.2 Dragas de cangilones o de rosario. 76 3.3 Dragas de grúa. 78 3.4. Dragas de cucharón. 80 3.5 Dragas mixtas o universales. 82 3.6 Dragas hidráulicas. 84 3.7 Dragas hidráulicas estacionarias. 86 3.8 Dragas hidráulicas autopropulsadas. 92 3.9 Dragas de autopropulsión tipo Chiapas. 103 3.10 Dragas de brazo móvil. 106 3.11 Dragas de bomba “S”. 108 3.12 Instalaciones fijas del dragado. 111 IV Proceso de Dragado en Obras Portuarias. 4.1 Características de embarcación mayor, promedio del puerto. 113 4.2 Calado. 113 4.3 Plantilla (sección de los canales y/o dársenas). 114 4.4 Profundidades de proyecto. 114 4.5 Selección de la draga para su óptimo aprovechamiento. 116 4.6 Accesibilidad a la zona de dragado. 137 4.7 Obra a realizar. 138 4.8 Localización y plano de dragado. 139 iii Página 4.10 Proceso de dragado. 159 4.11 Programa de dragado. 167 4.12 Utilización. 176 4.13 Distancia de zona de tiro. 178 V.- Programa de Mantenimiento. 5.1 Programas de Mantenimiento. 180 5.2 Fallas más comunes. 181 5.3 Componentes de dragado. 185 5.4 Máquinas herramientas en la draga. 187 5.5 Tipos de mantenimiento. 207 5.6 Programa preventivo. 209 5.7 Programa correctivo. 210 5.8 Presupuesto para reparación. 214 VI Impacto Ecológico del Dragado en Obras Portuarias. 6.1 Normas y Reglamentos del Impacto Ecológico en dragado. 217 6.2 Impacto Ecológico, generado por el dragado. 226 6.3 Contaminación por los materiales de tiro 228 Conclusiones y Recomendaciones. 229 Anexos. Lista de figuras 231 Glosario de Términos Empleados en el Dragado. 235 iv Introducción. Para hablar de puertos marítimos y dragado es hablar de un sistema, que a lo largo del tiempo se ha utilizado en la construcción de obras, instalaciones y servicios que proporcionan el espacio de aguas tranquilas necesarias para la estancia segura de los buques, mientras se realizan las operaciones de carga, descarga y almacenaje de las mercancías así como el tránsito de viajeros sobre la cual se define el objeto y meta que se pretende alcanzar, teniendo un amplio conocimiento del entorno del sitio de trabajo. El propósito del presente documento es de conocer de manera sencilla y comprensible el análisis general de la situación actual de los Puertos Marítimos Mexicanos y el Dragado. Inicialmente se trata el punto de vista teórico que abarca desde los antecedentes históricos, las funciones, clasificación y elementos físicos constitutivos de los puertos y por lo que respecta a las obras portuarias donde se puede requerir el dragado. Esta investigación se ha desarrollado con el objetivo de conocer la participación del Ingeniero Civil en la Ingeniería Marítima y Portuaria, concentrándose primordialmente en las obras de dragado en puertos mexicanos, asimismo, que sirva como guía o fuente de consulta e información para los interesados en la materia, cabe destacar que no se pretende de alguna manera, suplir el criterio y experiencia del proyectista o consultor como tampoco imponer criterio sobre la planeación, ejecución y seguimiento de un dragado, pudiendo emplearse otros diferentes a los aquí presentados. Para la realización del presente trabajo de investigación se ha estructurado en seis capítulos, así como un glosario de términos y un anexo bibliográfico. El Primer Capítulo: Describe un análisis general de los antecedentes históricos y situación actual de los Puertos Marítimos Mexicanos, indicándose las características principales de la función de un puerto, la clasificación de los puertos y los elementos físicos constitutivos de los puertosasí como las obras portuarias donde se puede requerir el dragado. v En el Segundo Capítulo: Se describen los antecedentes y generalidades del dragado así como el marco normativo, jurídico y teórico de referencia, conceptos básicos y los motivos para realizar un dragado; desarrollándose los aspectos de mayor relevancia en la clasificación del dragado, la maquinaria requerida, los procesos de operación, los diversos sistemas y programas de dragado, además de conocer y elaborar estudios de impacto ambiental sin descuidar la normatividad de cada región. El Tercer Capítulo: Tiene como objetivo el conocer la clasificación y características de las dragas tanto mecánicas como hidráulicas. En el Cuarto Capítulo: Se describe principalmente el proceso de dragado en obras portuarias dentro de la optimización en tiempo y la adecuada elección del equipo para su mejor aprovechamiento dentro de las obras a ejecutar para obtener un mayor desempeño en la extracción de material del fondo a la superficie así como el tratamiento previo del material a dragar. En el Quinto Capítulo: Se mencionan los diferentes programas de mantenimiento para los equipos de dragado, describiéndose la secuencia del programa de mantenimiento, planeación y presupuesto así como de conocer las fallas más comunes en los equipos de dragado. En el Sexto Capítulo: Se menciona el impacto ecológico del dragado en obras portuarias, la contaminación producida por los materiales de tiro, así como las Normas y Reglamentos del Impacto Ecológico del Dragado. vi Antecedentes Históricos. Los espacios marítimos ocupan las tres cuartas partes de la superficie del planeta, pero eso no es suficiente para explicar su importancia. Actualmente, despiertan una creciente atención y especulación, dejando de ser los océanos obstáculos infranqueables, para convertirse en un espacio geográfico abierto a la navegación. En la segunda mitad del siglo XX, los mares y los océanos constituyen realidades revolucionarias al haber superado puntos de vista tradicionalmente navieros y pesqueros. Aun cuando la misma navegación ha sufrido transformaciones con la aparición de buques gigantescos (superpetroleros, supergraneleros, etc.), existe una nueva realidad que es el mar como fuente de recursos, que abarcan un campo superior al de las pesquerías. Una gran trascendencia para la historia de la humanidad, se produjo desde la época a partir de la cual los países europeos se lanzaron a cruzar los océanos. Los primeros fueron los portugueses que, ya en 1427, habían descubierto las Islas Azores en pleno océano y que, en 1488, alcanzaron el Cabo de Buena Esperanza en el extremo meridional de África. Se afirma que, antes que los portugueses, fueron pueblos escandinavos los que cruzaron el Océano Atlántico y descubrieron América. Pero, aun cuando fuese cierto, ello no ha provocado consecuencias geopolíticas para el mundo. Por eso se dice que fue a partir de los portugueses, y a continuación de los españoles, con los viajes de Cristóbal Colón - el primer viaje en 1492 - cuando nació una nueva era para la humanidad. Desde ese siglo XV comenzó lo que se ha denominado el “descubrimiento, conquista y colonización”, gracias a la travesía de los océanos lograda, primero, por la voluntad de las monarquías para cruzarlos - para lo cual aportaron recursos - y segundo, por la utilización de los adelantos técnicos de aquella época: la carabela, la brújula, el conocimiento astronómico y la vela latina. Los más intrépidos y experimentados navegantes, fueron los ejecutores. vii En la época antigua la navegación era rudimentaria y exclusivamente costera o Mediterránea y esencialmente las embarcaciones se movían mediante remos, por lo que la disposición de éstos constituía el problema principal de la construcción naval. Y no fue hasta el período de la edad media de los grandes descubrimientos geográficos como el del continente americano, lo que permitió la navegación transoceánica (navegación del Mar Mediterráneo al Océano Atlántico), esto fue posible gracias a los avances tecnológicos que permitió utilizar el viento de manera más eficiente así como la utilización de diversos artefactos que apoyaron este tipo de navegación, como fue el empleo de la brújula y de las cartas marinas y otros avances tecnológicos como la bomba de achique (Ideada en 1526 por el español Diego Ribero). En el siglo XIX la aparición de la turbina de vapor, continuó con la utilización de motores de combustión interna que facilitó el tráfico de mercancías entre regiones de manera regular. Con los grandes conflictos bélicos del siglo XX, la navegación incorporó nuevas tecnologías, como los radiofaros, las redes radioeléctricas, incluido el radar, que otorgaron a la navegación transoceánica mayor seguridad. Lo anterior dió lugar a diferentes tipos de embarcaciones ante la necesidad de transporte de nuevos productos, obedeciendo a la necesidad de un creciente intercambio comercial entre los países. Por los océanos se expandieron los países marítimos europeos, llegando a constituir geopolíticamente alejadas y extensas colonias, mucho más extensas que los territorios de las metrópolis, guerreando en casi todos los mares, dominando a los pueblos nativos e imponiéndoles su cultura, lo que algunos autores han llamado la “occidentalización del mundo”. viii En lo que corresponde a México, se han encontrado evidencias de que los antiguos pobladores ya utilizaban el transporte marítimo en la Península de Yucatán; en la Isla de Cozumel hay vestigios de faros por sonido producidos por conchas de caracol que dirigían a los navegantes a puerto seguro. En el siglo XVI, se establece con Fray Andrés de Ubarreta y Don Miguel López de Legaspi la ruta marítima entre la Nueva España y las Islas Filipinas, abriendo para Acapulco y México una etapa de gran auge comercial al convertirse de manera conjunta, con la Ciudad de Puebla, en los centros de distribución de las mercancías provenientes de Oriente y de España. Así la Ruta Acapulco- México-Puebla-Veracruz operó hasta inicios del proceso de independencia. Con la construcción del ferrocarril en el Istmo de Tehuantepec, hacia la segunda década del siglo XX, se alcanzó un gran movimiento de mercancías entre los Puertos de Salina Cruz en el Pacífico y Coatzacoalcos en él Atlántico (Golfo de México) los cuales vieron mermado su tráfico con la construcción del Canal de Panamá en 1915. La época revolucionaria frenó en gran medida el desarrollo que se venía dando en la industria marítima en nuestro país, y no fue hasta 1940 en que el General Ávila Camacho crea la Secretaría de Marina. El dragado tuvo su origen en las naciones marítimas de Europa, con la necesidad de facilitar la navegación en canales y puertos, tan importantes para el desarrollo nacional e internacional. En México, la reestructuración portuaria inicio en el año de 1970, con la creación de la “Comisión Nacional Coordinadora de Puertos”, la cual tenía la intención de solucionar el inadecuado aprovechamiento de las instalaciones portuarias existentes. Con la finalidad de integrar las actividades de planeación, programación relativas al desarrollo del sistema portuario se crea en 1989 el órgano desconcentrado de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes “Puertos Mexicanos”, debido a que los puertos no reunían las condiciones necesarias para apoyar la apertura comercial del país, siendo hasta el año de 1993 que se diseña la “Ley de Puertos” en la que se incorpora una novedosa ix figura denominada “Administración Portuaria Integral”(APIS), con el carácter de sociedad mercantil que se constituye expresamente para el uso, aprovechamiento y explotación de las áreas y bienes que conforman el recinto portuario, así comopara la prestación de los servicios portuarios a través de una concesión otorgada por el Gobierno Federal. Ya que el Transporte Marítimo es el medio que ha experimentado mayores cambios tecnológicos y de organización, el incremento de los barcos ha requerido contar con un sistema portuario en que cada uno de sus elementos que lo conforman se interrelacionen con una o varias funciones, cuyo objetivo principal sea el de participar en el desarrollo y aprovechamiento del litoral de una región o de un país; apoyando a la industria; o servir como vínculo entre los transportes marítimos y terrestres. Hoy día México se encuentra comunicado a través de una amplia red marítima y portuaria con el mundo. Sus puertos tienen vínculo con más de 300 puertos en el mundo y visitan nuestro país más de 170 líneas marítimas extranjeras dentro de las cuales se encuentran las 20 más importantes del orbe, cuyas frecuencias a los diferentes continentes es de más de 2 embarcaciones diarias en algunos destinos como Estados Unidos, Canadá, Europa y Asia con frecuencia de hasta 4 barcos diarios. x Generalidades del dragado. La profundidad es el elemento básico de la infraestructura portuaria, sin ésta, se pierde dicha infraestructura, sin la cual no se puede servir a las embarcaciones del puerto. La profundidad exige un mantenimiento cuidadoso, todos los materiales que se depositan en el fondo, deben ser retirados para mantener el calado. Se nombra dragado, a la extracción de materiales (fango, arena, grava, etc.) bajo el fondo del mar, en los puertos, así como en ríos y canales navegables con el fin de aumentar la profundidad, descargando estos azolves en las zonas de depósito; pueden ser en aguas o utilizarlos como rellenos en áreas bajas para asiento de instalaciones industriales y de urbanización, terrenos ganados al mar o “reclamación” o simplemente para sanear terrenos pantanosos que originan condiciones insalubres en algunas localidades. xi Marco Normativo, Jurídico y Teórico. Normatividad Dependencias de Obras de Dragado (federales, estatales, municipales, regionales y locales). Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (PROFEPA) Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (CONANP) Comisión Nacional del Agua (CNA) Comisión Nacional para el uso de y conocimiento de la Biodiversidad (CONABIO) Instituto Nacional de Ecología (INE). Secretaría de Turismo. Fondo Nacional de Fomento al Turismo (FONATUR). Secretaría de Comunicaciones y Transportes. Coordinación General de Puertos y Marina Mercante. Instituto Mexicano de Normalización y Certificación. Centro Mexicano de Derecho Ambiental. Tecnología para el Desarrollo Sustentable. Asociación Mexicana de Marinas Turísticas. Universidad Nacional Autónoma de México. Todas estas dependencias rigen la supervisión y la autorización para que las obras de dragado en México no afecten ni deterioren el medio ambiente. La Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección del Ambiente en su Artículo 29, habla sobre las sanciones en caso de dañar el medio ambiente. Las labores de dragado de mantenimiento son necesarias para impedir la sedimentación así como para evitar que afecte en forma negativa la integridad del hábitat. xii Con el cumplimiento de la Norma Oficial Mexicana por parte de los agentes involucrados, se puede prevenir y evitar los efectos negativos ambientales identificados que son: • Derrame de hidrocarburos • Verter productos tóxicos al mar • Efectos en el hábitat en general y a los arrecifes de coral en particular • Impacto ambiental y ecológico a la fauna marina Al considerar los puntos anteriores mencionados, se consideró pertinente elaborar la Norma Oficial Mexicana que abarque las especificaciones necesarias para regular las actividades de dragado de mantenimiento y de esta forma prevenir y reducir los efectos negativos de dichas actividades que pudieran ocasionar al ambiente y los ecosistemas de la zona a dragar. 1 Capitulo I Puertos Mexicanos. 1.1 El Puerto. Por puerto se puede entender como "un lugar de la costa, natural o artificial, protegido de los temporales, en el cual los barcos pueden permanecer al abrigo de éstos y realizar tanto las operaciones de carga o descarga como las de reparación o de mantenimiento que requieran". Un puerto marítimo es un área de tierra y mar por una conexión navegable, siendo considerada en esencia una entidad con sus medios o instalaciones naturales y el cual constituye un medio cuyas funciones básicas son proporcionar refugio a los barcos y permitir que personas y/o mercancías sean transportadas de un modo de transporte a otro, siendo normalmente uno de ellos una nave oceánica. 1.2 Función de un puerto. Los puertos marítimos destinados al embarque y desembarque de grandes volúmenes de carga y descarga son otra parte importante de la infraestructura de México, son un conjunto de instalaciones y servicios que permiten la realización del intercambio. Es la puerta por donde pasa la mayoría de los productos del comercio económico Internacional al igual de ser la interface entre el transporte terrestre y marítimo. Los puertos son parte de la cadena de transporte Internacional y del comercio mundial. En el pasado la mayoría de los puertos fueron administrados por los gobiernos. La tendencia de los últimos años a nivel internacional es que los puertos se privaticen y que tengan un componente privado y público. 2 En general las funciones de un puerto son: intercambio modal de transporte marítimo y terrestre, base del barco y fuente de desarrollo regional. Entre las funciones de índole específica tenemos: actividad pesquera, de recreo y de defensa. 1.3 Clasificación de los puertos. Los puertos se iniciaron cuando el hombre trató de proteger a sus barcos de la fuerza de los elementos del mar; primero utilizó las ensenadas, las bahías y las desembocaduras de los ríos, sin embargo, se encontró con el problema de las mareas, ya que en pleamar podía entrar y salir de estos lugares naturales de abrigo, pero en bajamar y con el azolve que generalmente se presenta en estas áreas sus embarcaciones quedaban varadas sin posibilidades de hacerse al mar. Los puertos fueron complicándose, primero con la instalación de muelles para facilitar las maniobras de carga y descarga, posteriormente se construyeron instalaciones para lograr que siempre mantuvieran la misma profundidad, a pesar de la bajamar, inventándose así las esclusas; la más antigua que se conoce es la de "Damme" que permitía el acceso al Puerto de Brujas, Bélgica, y que se reporta desde el año 1180. Otro problema que enfrentó el hombre fue la defensa de sus aldeas de la invasión de otros hombres, y empezó a rodear sus rústicas instalaciones portuarias con empalizadas, haciendo posteriormente muros, hasta llegar a las grandes fortalezas. Este esfuerzo culminó con la construcción de los puertos artificiales, con los que el hombre protegía su "zona costera" por medio de diques, muelles, dársenas y otras instalaciones. Los puertos artificiales fueron proliferando en todas las costas del mundo, siendo los primeros reportados los construidos en Alejandría. 3 Actualmente se considera, además de los "puertos naturales", como los que se han instalado en las bahías u otras zonas costeras cerradas, el llamado "puerto artificial", concepto que implica la existencia de complejas instalaciones especializadas cuyo diseño y estructura ha ido cambiando de acuerdo con las necesidades que el desarrollo de la humanidad ha ido planteando, hasta llegar a instalaciones de inmenso valor y complejidad.Esta transformación de los puertos ha sido paralela a la de los medios de transporte terrestre y marítimo que confluyen en el puerto, buscándose la mayor rapidez y eficacia en los servicios y rentabilidad en las inversiones. El desarrollo del ferrocarril y la aplicación de la máquina de vapor a la navegación, hechos prácticamente simultáneos, redujeron el tiempo empleado en el traslado de las cargas, tanto por tierra como por mar y, sobre todo, permitieron fijar calendarios y horarios en el transporte. Como la inversión en estos medios de transporte para el comercio creció rápidamente, el intercambio de productos entre los pueblos se incrementó, lo cual trajo como resultado la necesidad de crear puertos cada vez más especializados, por lo que, en un principio, éstos fueron mixtos y más tarde se fueron transformando según las actividades para las que eran utilizados. Los puertos marítimos pese a sus funciones básicas comunes (refugio y transporte), tienen aspectos en los que se diferencian mucho. La causa de ello reside en el marco dentro del cual el puerto desempeña sus tareas, que está condicionado por su situación geográfica, tal como se aprecia a continuación: • Localización respecto al mar: Tiene relación a la localización del puerto en relación con las principales arterias del comercio marítimo mundial. • Localización respecto a la costa: Tiene relación a la localización del puerto en relación con su acceso a la navegación y a la protección contra condiciones meteorológicas adversas. 4 • Localización respecto a las regiones interiores: Tiene relación a la localización del puerto en relación con las áreas potenciales de producción y consumo. • Por su importancia: Determina la cantidad de los flujos de carga. • Por su grado de desarrollo: Determina la estructura y calidad de los flujos de carga. La intensidad de la competencia portuaria depende de: • Los objetivos de las respectivas políticas de transporte. • Las tasas y sistemas de tarifas de los transportes oceánicos y terrestres. • La infraestructura del puerto y de las regiones interiores. • Las políticas de reglamentos y precios, el comercio, distribución así como la eficiencia operativa de los puertos competidores. • Las relaciones industriales pacíficas. • Los desarrollos históricos y políticos. Tipología por criterios individuales para clasificar los puertos. Para evitar que la diversidad de puertos marítimos, condicionados por su situación geográfica nos lleve a clasificar la mayoría de los puertos como “un tipo de puerto Sui Generis”, se realizara una tipología sobre la base de los criterios simples, esto quiere decir que no se consideran todos los elementos que conciernen a los respectivos puertos, sino que los puertos individuales se combinan en grupos generales por 5 similitudes geográficas, económicas y otras. Según este método preliminar de clasificación, los tipos de puertos de pueden agrupar como sigue: Criterios de Clasificación. 1. Situación frente al mar. 2. Situación de las mareas. 3. Alcance de sus actividades. 4. Condición relativa a la Aduana. 5. Propietarios y explotadores. 6. Tipo de tráfico. 7. Tipo de transferencia. 8. Diversificación. 9. Tráfico interior a y desde el puerto. 10. Tipo de usuario fletador. 11. Dirección de flujo de carga. 12. Generación de desarrollo. 1 Por su situación respecto al mar. • Puerto costero de bahía. • Puerto costero de estuario fluvial. • Puerto costero fluvial. • Puerto costero lacustre. • Puerto costero de canal. El criterio de uniformidad, en este caso, es la situación geográfica del puerto. Esta clasificación incluye también la diferenciación entre “puerto exterior” y “puerto principal interior”. 6 2 Por la situación de las mareas. • Puerto de mareas. • Puerto abierto. • Puerto de pleamar. • Puerto de dique y de esclusa. • Puerto de calado profundo. Puerto de mareas. Un puerto de mareas se caracteriza por su conexión abierta con el mar y por los niveles cambiantes de agua en las dársenas. Puerto abierto. Este puerto está situado en mares, ríos y lagos con poca o ninguna diferencia de mareas. Puerto de pleamar. Otra forma especial de un puerto de mareas es el puerto de pleamar, estos puertos sólo son accesibles en ciertas mareas, por canales naturales de aguas poco profundas que desaparecen prácticamente por completo en bajamar. Esto quiere decir que las naves que están en el puerto tocan fondo y sólo vuelven a flote con la siguiente pleamar. Por tanto los puertos de marea alta son poco adecuados para la navegación mercante. Normalmente son lugares para pesca costera y clubes de embarcaciones de recreo. 7 Puerto de dique y de esclusa. En el caso de los puertos de dique y de esclusa, hay una compuerta o esclusa entre el mar y el puerto. Los muelles por tanto, no están afectados por las diferencias de las mareas, algunas veces extremas, de modo que la marea sólo afecta a la navegación en el acceso al mar. Puerto de calado profundo. En contraste especialmente con los puertos de pleamar, el acceso a los puertos de calado profundo es apto para naves de gran calado, incluso con niveles variables de marea. Por tanto este criterio de normalización se refiere a la eficiencia del acceso portuario, aunque el puerto sea un puerto de mareas, abierto, de dique o esclusa. 3 Por el alcance de su actividad. • Puerto Mundial. • Puerto Regional. • Puerto Local. Puerto mundial. Este criterio se basa en la importancia geográfica de un puerto dentro de la red de comercio marítimo, así un puerto mundial tiene que ser, al menos, un puerto universal, con conexiones de línea a todas las zonas principales del comercio mundial. 8 Puerto regional. Los puertos que no cumplen las exigencias mínimas de un puerto mundial, pero que disponen de conexiones de mayor alcance que un puerto local, son denominados puertos regionales. Por tanto, el término “puertos regionales” se refiere a puertos muy heterogéneos y sólo de forma insuficiente es capaz de caracterizar la importancia real de un puerto marítimo. Puerto local. Un puerto local se caracteriza por el hecho que sus relaciones marítimas son, geográficamente limitadas. 4 Por las condiciones relativas al régimen de aduana. • Puerto Franco. • Puerto de Aduana. Puerto Franco. Son aquellos que se caracterizan en reducir restricciones en todo lo posible, a fin de tener una operación de tráfico rápida y simple, y cuyo objetivo principal es el desarrollo industrial en el área portuaria y estos existen predominantemente en países altamente industrializados, por la facilidad que presta para el comercio exterior. Puerto de Aduana. Es aquel que cuenta con gran restricción y diversidad de normatividades que acompañan a los despachos de aduana. 9 5 Por la propiedad. • Puertos Federales. • Puertos Estatales. • Puertos Municipales. • Puertos de Ciudad. • Puertos Privados. Es frecuente que resulte bastante difícil una clara separación por el criterio de “propiedad”, por que habitualmente prevalecen formas mixtas. Además en muchos casos, los propietarios de la infraestructura (por ejemplo, zona de agua, dársenas del puerto, rutas del tráfico) no son, al mismo tiempo, los propietarios de la superestructura (naves de almacén, grúas, medios de transporte terrestre). En muchos casos, la propiedad, la administración y la explotación de un puerto no están en una única mano. Esto ha llevado a múltiples formas de cooperación en la administración de un puerto, por lo que una clasificación de los puertos por este criterio se hace más difícil. 6 Por el tipo de tráfico marítimo. • Puerto de Línea. • Puertode Carga. • Puerto Terminal. • Puerto Intermedio. Puerto de Línea. Para que un puerto sea clasificado como puerto de línea, se tiene que hacer escala en el mismo, dentro de un servicio de línea programado. 10 Un “servicio de línea programado” se da cuando los viajes de ida y/o vuelta, pese al respectivo cambio de carga, se realizan dentro de una gama limitada de tráfico y de acuerdo a un programa. Puerto de carga. Si una de las condiciones mencionadas en el puerto de Línea, no se cumple, el puerto debe ser considerado puerto de carga, desde el punto de vista tipológico. Puerto Terminal. Es el lugar de origen o final de una línea comercial. Puerto Intermedio. Es aquel que se encuentra de paso para ir a otro puerto y/o que se encuentra situado en medio de una línea comercial. 7 Por la estructura de las mercancías que transbordan. • Puerto de Carga General de Gráneles. • Puerto de Pasajeros. • Puerto de Contenedores. • Puerto Lash, Ro / Ro. • Puerto de Ferries. 11 Puertos de Carga General de Gráneles. En cuanto a las mercancías que se transbordan, los grupos básicos, carga general y carga a granel, constituyen un criterio adicional para los puertos, sobre este campo muestra la dificultad de definir la carga a granel y la carga general: en último término la técnica de manipulación que se emplea es decisiva, de modo que, en efecto, todo lo manipulado de una forma completamente mecanizada es de carga a granel, mientras que las demás mercancías son carga general. Sin embargo, esto implica que, dependiendo de los medios de manipulación existentes, ciertos artículos pueden ser considerados como carga general en un puerto y como carga a granel en el siguiente. Puerto de Pasajeros. Como, en el sentido económico, los pasajeros son también objetos de transporte, los puertos de pasaje deben ser especificados también dentro de este criterio. Puerto de Contenedores y Puertos Lash, Ro / Ro. En el caso de ciertas modernas formas de transporte marítimo, la estructura de las mercancías a manipular viene determinada por la técnica de transporte respectiva. Los tráficos de porta contenedores y nave Lash representan una monoestructura, ya que sólo contenedores o barcazas idénticas son objeto de transbordo mar / tierra o mar / mar. El diferente contenido de los contenedores y barcazas no se ignora en este contexto, pero las manipulaciones referidas a sus contenidos se realizan en la etapa anterior o posterior al trasbordo. 12 Puerto de Ferries. Los diferentes tipos de mercancías se toman en consideración de forma tal que, a pesar de la idéntica estructura de manipulación, los puertos de ferries, en la medida en que el transporte se efectúa mediante trilers y unidades de carga como por ejemplo, plataformas. 8 Por su Diversificación. • Puerto Especializado. • Puerto Universal. Puerto Especializado. Entre los puertos especializados, se menciona en primer lugar, los puertos especializados en el sentido más estricto. Estos son los puertos que realmente manejan tráfico, pero no dentro del marco de una cadena de transporte. Ejemplo de este tipo de puertos son: los puertos astilleros, de abastecimiento de combustible, costero y pesquero. Los puertos especializados, en sentido más amplio, son los puertos en los que el tráfico se realiza dentro de una cadena de transporte, pero se concentra predominantemente en un único tipo de mercancías. Ejemplo de este tipo de puerto son los puertos de mineral, petróleo, carbón y de grano. Puerto Universal. Los puertos universales son aquellos puertos que realizan o que son capaces de realizar todas las funciones de la manipulación marítima. De este modo, los puertos 13 universales pueden ser considerados también como agrupamientos de puertos especializados. Sin embargo, esta consideración no se puede generalizar en todas las circunstancias, dado que las diferencias en el aspecto puramente técnico o funcional, entre los puertos universales y los puertos especializados, son más bien la regla que la excepción. Esto es especialmente cierto si se manejan cantidades considerablemente mayores de las mercancías respectivas en el puerto especializado, y si esta manipulación tiene lugar regularmente. Existen dificultades tipológicas en el caso de puertos que realizan muchas funciones de manipulación, en cuanto a describirlos como puertos especializados, pero, por otro lado, no son todavía tan amplios como los puertos universales. Hasta ahora no hay ningún término general para estos puertos. 9 Por el tráfico interior a y desde el puerto. • Puerto de Ferrocarril. • Puerto Interior en vía Marítima o Fluvial. • Puerto de Tráfico de Carretera. • Puerto de Oleoducto. De acuerdo con este criterio tipológico, la clasificación del puerto se deriva de la modalidad principal del transporte interior. Sin embargo, este criterio sólo es relevante para aquellos puertos en lo que es de importancia sobresaliente un único transporte. Una estructura más equilibrada del tráfico de los transportes interiores disminuye la posibilidad de una tipificación de acuerdo con este criterio. 14 10 Por el tipo de fletador. • Puerto Comercial. • Puerto Industrial. • Puerto de Expedición. Si se define a un fletador como alguien que dirige las mercancías marítimas a través del puerto, los siguientes grupos pueden ser considerados como fletadores: Puerto Comercial. Los establecimientos que trafican en comercio de importación y exportación tienden a embarcar sus cargas vía el puerto en que están localizados. El término de puerto comercial se sigue de la aceptación de redes comerciales que tiene gran importancia en el mercado mundial. Puerto industrial. Especialmente para las empresas que dependen de las materias primas y poseen conexiones privadas con aguas navegables, el suministro o función industrial del puerto es de capital importancia. El término puerto industrial se deriva de este aspecto. Puerto de expedición. Cuando las agencias expedidoras se responsabilizan del transporte marítimo de la carga, en su mayoría buscan el puerto más adecuado para sus propósitos desde el punto de vista de los costos. En este caso, la función de manipulación y expedición es esencial, así nace el término “puerto de expedición”. 15 11 Por la dirección del flujo de carga. • Puertos de Importación. • Puertos de Exportación • Puertos de Tránsito. De acuerdo con el predominio de los flujos de carga de llegada o salida en un puerto, que sirven principalmente al comercio exterior nacional, este puerto se llamará puerto de importación o puerto de exportación. Sin embargo, esta diferenciación resulta anticuada cuando se observa un equilibrio gradualmente creciente entre las cantidades importadas y exportadas. Además, puede suceder fácilmente que un puerto considerado como puerto de importación desde el punto de vista cuantitativo, tenga que ser clasificado como puerto de exportación cuando se considere el valor de los flujos de cargas manejadas en este puerto. Esto puede suceder en puertos por donde se importan grandes cantidades de materias primas al tiempo que se exportan artículos de gran valor. En un puerto de tránsito, la función de paso es la primera. Esto significa el transporte de mercancías y personas desde un territorio arancelario a otro, teniendo para esto que cruzar un tercer territorio arancelario. 12 Por la generación de desarrollo. • Puerto Primera Generación. • Puerto Segunda Generación. • Puerto Tercera Generación. Puerto Primera Generación. Corresponde al tipo clásico de puerto que ofrecen servicios al comercio de una región o país; esencialmente cumplen lafunción de enlace entre los modos de transporte 16 terrestre y marítimo, pero sin que medie una presión de tiempo, continuidad y eficiencia para que se produzca tal enlace, y actúan como elementos de regulación para absorber las diferencias de capacidad entre dichos modos. En general este tipo de puerto se establece como respuesta a la necesidad de exportación o importación de productos asociados a proyectos de tipo regional que forman parte de políticas gubernamentales de crecimiento económico. Puerto Segunda Generación. Se denomina a puertos industriales y constituyen la manifestación más clara de inicio del proceso de globalización del comercio mundial. Su función principal es ofrecer servicios a las industrias, desde las básicas hasta las de transformación. Puerto Tercera Generación. También llamados puertos logísticos, porque siguen los principios de la logística internacional referidos a la rapidez, frecuencia, oportunidad y bajo costo con el que se manejan mercancías en flujos internacionales de comercio. La importancia de este tipo de puertos está relacionada con la ubicación estratégica respecto de las corrientes de distribución internacional de carga. 17 1.4 Elementos físicos constitutivos de los puertos. Se define el puerto como el conjunto de obras, instalaciones y servicios que proporcionan el espacio de aguas tranquilas necesarias para la estancia segura de los buques, mientras se realizan las operaciones de carga, descarga y almacenaje de las mercancías y el tránsito de viajeros. En general, las funciones de un puerto son: comercial, intercambio modal del transporte marítimo y terrestre, base del barco y fuente de desarrollo regional. Entre las funciones de índole específica se tiene: actividad pesquera, de recreo y de defensa. Desde el punto de vista funcional, las obras y las instalaciones de un puerto se pueden clasificar por su ubicación en: Zona marítima. Destinada al barco, se disponen las obras de abrigo que protegen la zona de atraques del oleaje exterior, constituidas fundamentalmente por los diques; las obras de acceso que facilitan el acceso del barco al puerto en condiciones de seguridad, garantizando su maniobrabilidad, anchura y calado adecuados. Entre ellas se tienen la señalización (radar, faros, balizas, radiofaros, boyas, etcétera), los diques de encauzamiento, canales dragados, esclusas; las obras de fondeo con la función de mantener el barco amarrado en aguas tranquilas a la espera de su turno de atraque en los muelles; y las dársenas que constituyen la superficie de aguas abrigadas aptas para la permanencia y operación de los barcos (de marea o de flotación, según estén o no sometidas a la acción de las mareas). 18 Zona terrestre. Destinada fundamentalmente a la mercancía, se encuentra la superficie de operación terrestre constituida por los muelles, que además de facilitar el atraque y amarre de los barcos, sirven de soporte al utillaje y de acopio provisional de mercancías; y los depósitos que además de adecuar un espacio a las mercancías, sirven de regularizar el flujo marítimo-terrestre. Las instalaciones generales con las que en la actualidad cuenta un puerto se puede dividir en cuatro grandes grupos: • Obras de abrigo y acceso. • Obras de atraque, tráfico y almacenamiento. • Equipo para la manipulación de las cargas. • Instalaciones para la reparación y mantenimiento de los barcos. Las obras de abrigo y acceso. Destinadas a proporcionar protección contra la acción de los elementos naturales, como los "diques de abrigo" o "rompeolas", que son fundamentalmente de dos clases, según el modo en que resistan el oleaje: "escolleras", que rompen la ola, y "diques verticales", que se encargan de reflejarlas. Las escolleras están formadas por elementos sueltos depositados en el mar, que pueden ser rocas grandes, bloques de cemento que en ocasiones se construyen con cuatro brazos, llamados tetrápodos, y en los últimos tiempos se utilizan costales de fibra rellenos con cemento que se colocan uno sobre el otro dentro del agua y al fraguar se endurecen quedando sólidamente unidos, formándose así la escollera. Una vez que queda bien asentada, es posible pavimentar sobre ella un camino por donde pueden circular vehículos y personas. 19 Los diques verticales están construidos con elementos rígidos, en forma de grandes cajones de hormigón armado que se fondean sobre una base de cimentación y se entrelazan originando una pared vertical por el lado del mar, en donde la ola rebota, reflejándose así el oleaje. Para construir estos diques de abrigo, se toman en cuenta: la altura de la ola, el ángulo del talud y el peso y densidad del material que se utilizará. Entre estos diques de abrigo y la costa queda una zona en la que el agua está más o menos tranquila, donde las embarcaciones pueden fondear y realizar el resto de su maniobra. Para entrar al puerto se establecen canales de navegación calculados durante la bajamar y preparados convenientemente, por medio del dragado o de diques de encauzamiento; por estos canales son remolcados los barcos de gran calado hasta llevarlos a atracar en el muelle, cuya altura se calcula siempre para la pleamar. Figura 1.1 Cifuentes, L. J, Características de un puerto: disponible en: Fuente, http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia (Fecha de actualización: 09 de marzo de 2012) 20 Las obras de atraque, tráfico y almacenamiento. Instalaciones que facilitan la operación del puerto y entre las principales se encuentran: los muelles de atraque o fondeaderos donde quedan amarrados los barcos; los patios de estacionamiento, donde se detienen los trenes o camiones, y las instalaciones de depósito y clasificación de las cargas transportadas. Los muelles de atraque ofrecen un parámetro vertical de suficiente calado para que los buques puedan atracar de costado, y una superficie horizontal suficientemente ancha donde se depositan las cargas. El pavimento del muelle debe ser muy resistente para soportar el intenso uso que representa el tráfico portuario. Para los muros del muelle se emplean diferentes técnicas, entre las más usuales están las que utilizan bloques de hormigón, cajones y pilotes de cemento o de madera. Los diferentes tipos de muelles también llevan elementos complementarios que son, esencialmente, los medios de amarre y las defensas, y los pavimentos, canalizaciones y vías para el tráfico. El equipo para la manipulación de las cargas. Maquinaria que se utiliza para facilitar el tráfico portuario, y está formado por poleas, cabrestantes, grúas tanto manuales como mecánicas, tolvas, succionadores mecánicos, etcétera. Este equipo varía mucho según el tipo de puerto, así como el avance del país al que pertenece. En los puertos comerciales ha alcanzado su máximo desarrollo y llama la atención la gran cantidad de grúas que se mueven sobre rieles para llegar a descargar un barco que transporte pacas de algodón, o las grandes succionadoras que vacían las bodegas de los barcos cargueros. 21 Las instalaciones para la reparación y mantenimiento de los barcos. Áreas indispensables para lograr que la navegación sea mejor, y las principales son los diques secos, dique flotante y varaderos. La limpieza del casco del barco es una actividad que se tiene que llevar a cabo con cierta periodicidad y debe hacerse poniendo el casco en seco, aunque actualmente se están desarrollando técnicas para poderlos limpiar sin sacar el barco del agua. Para colocar el barco fuera, se utilizan los "diques secos", cunas en forma de casco de barco, situadas bajo el nivel normal de las aguas y provistos de una puerta, que los cierra o abre según las necesidades, y un sistema de bombas que permiten elllenado o vaciado del dique. Quitada la puerta, la cuna se llena de agua y el barco entra; al cerrar la puerta, se bombea el agua del interior, con lo que el barco queda en seco, sostenido por una serie de apoyos de hierro o de madera que se ajustan a la forma del casco. Una vez terminada la reparación y limpieza del casco, se deja entrar agua de nuevo y el barco sale. El dique flotante es un barco con su casco en forma de U, con capacidad para aceptar barcos de menor calado, que entran en la cuna y luego, por medio de bombas, se saca el agua para poder trabajar en la limpieza del casco; posteriormente, se inunda y sale el barco ya listo para continuar navegando. El varadero es una plataforma inclinada que tiene rieles; su extremo distal entra al agua y se prolonga según el tamaño de los barcos que se van a trabajar; por el riel se desliza un carro en forma de cuña quedando debajo del casco de la embarcación, el cual se fija y después con un cable se arrastra el carro ayudándose con un güinche hasta que sale del agua para poder llevar a cabo los trabajos de limpieza y reparación del casco. Estos diques y varaderos se complementan con instalaciones auxiliares como muelles, talleres, almacenes, bodegas, laboratorios electrónicos, etcétera, con menor o mayor importancia según sea el tipo de reparación que se pretenda hacer. 22 Figura 1.2 Cifuentes, L. J., Grúas de descarga en el puerto, los puertos diferentes tipos y categorías Capitulo X, disponible en: Fuente http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx (Fecha de actualización: 09 de marzo de 2011) De acuerdo con su funcionamiento, los puertos se distinguen en cuatro tipos principales: "comerciales", "pesqueros", "deportivos" y "militares" (figuras 1.1; 1.2 y 1.3); en muchos casos pueden desempeñar todas estas funciones, siendo entonces "mixtos". También existen puertos que, dentro de su empleo comercial, se especializan en mercancías concretas, como los que manejan productos líquidos y los que tienen instalaciones para carga sólida o los puertos fábrica. Los puertos comerciales representan un complejo sistema que tiene como finalidad el transbordo de las mercancías desde el barco hasta el transporte terrestre y marítimo, procurando tener el menor costo, la mayor rapidez y las mínimas pérdidas por avería o deméritos. Para todo esto, su localización se decide en un lugar que tenga fácil acceso, próximo a las líneas comerciales marítimas y terrestres de importancia y facilidades de flete, o sea, de entrada y salida de mercancía de todos los países. 23 Los puertos comerciales tienden, cada día, a la especialización para desarrollar sus actividades; actualmente se distinguen los muelles dedicados a los diferentes tipos de mercancía, como los de: carga en general, petróleos, gráneles líquidos no petrolíferos, gráneles sólidos, pasajeros, etcétera. Cuando las mercancías no salen de la zona de tránsito en un corto número de días, pueden causar embotellamiento y dificultar la operación de los otros barcos que están listos para atracar. Es por ello que esta área básica de tránsito tiene que ser auxiliada con la existencia de otras áreas y de almacenes llamados "zonas segundas", a donde pasan las mercancías cuando por una causa administrativa o contractual no pueden salir de inmediato. A veces la mercancía tiene que ser tratada en el puerto, para realizar un paso de su proceso o para cambiar alguna condición especial en que se encuentra; por ello algunos puertos tienen estas facilidades de transformación industrial, lo que da origen a los llamados "puertos-fábrica". En algunas terminales portuarias se manejan cargas unitarias de gran volumen y peso, como alternadores o transformadores para centrales eléctricas, grandes máquinas para la industria, vagones o locomotoras; para ello se utilizan las carbias o grúas flotantes que están montadas sobre un casco o pontón y que se atracan a un lado del buque, sacan la carga y, posteriormente, navegan hasta otra parte del muelle donde la depositan en camiones o vagones especiales que se acercan al borde del mismo. En ocasiones estas grúas tienen potencias de elevación que varían entre 25 y 400 toneladas. Los principales productos líquidos que se mueven en los puertos son los petrolíferos, aunque también se manejan aceites, sebos y vinos. Estos productos se transportan en buques-tanque. Las instalaciones portuarias dedicadas a este tipo de mercancía se componen de muelles con una plataforma en el sentido del costado del barco, montada sobre pilotes u otro sistema ligero, en donde se encuentran las tuberías que van hasta 24 los tanques de almacenamiento del producto. La conexión con los barcos se hace por brazos metálicos articulados o por tramos de tubería flexible. Los amarres entre la embarcación y el muelle se hacen por medio de ganchos de disparo rápido que pueden soltarse velozmente, en caso de peligro. En los muelles que manejan productos petrolíferos o inflamables, las instalaciones de seguridad contra incendio y explosiones tienen diseños especiales y deben encontrarse en perfecto estado. Los puertos pesqueros no han tenido una evolución uniforme a lo largo del tiempo; su desarrollo ha sido irregular. En algunas regiones, la pesca continúa siendo artesanal y se realiza con barcos pequeños, muy cerca de la costa y con permanencia corta en el mar. Para atender las necesidades de estas flotillas bastan puertos muy pequeños con instalaciones sencillas. Sin embargo, para la pesca industrializada que se lleva a cabo con grandes barcos, se hace necesaria la "terminal pesquera" con instalaciones especiales para realizar labores de carga y descarga, procesamiento del producto, almacenamiento, aprovisionamiento de la embarcación y reparación. Figura 1.3 Cifuentes, L. J, Puerto deportivo, los puertos diferentes tipos y categorías, disponible en: Fuente: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx (Fecha de actualización: 09 de marzo de 2011) 25 Otro tipo de puertos son los deportivos o de recreo, en los que se observa la especialización más moderna de este tipo de instalaciones; su existencia no llega a 50 años y está ligada a la elevación del nivel de vida de algunos países, que han incrementado su actividad dentro de los deportes náuticos. Estos puertos se caracterizan por tener, además de las instalaciones generales de un puerto, una superficie de agua abrigada, con línea de atraque suficiente, tanto para las embarcaciones que tienen el puerto como base, como para aquellas que llegan de visita; espacios en tierra para el estacionamiento de vehículos y para la reparación y depósito de las embarcaciones; locales comerciales para implementos deportivos; suministros de agua, electricidad, carburantes, y lavanderías, servicios higiénicos, etcétera. Los puertos o bases militares tienen que presentar características que permitan la protección contra la fuerza del mar y contra el enemigo; su emplazamiento obedece a razones de estrategia militar que, a su vez, depende de las fluctuaciones de la política internacional. Su entrada debe ser angosta y con posibilidades de ser minada o defendida por redes que la cierren completamente, para evitar la sorpresa de la flota enemiga dentro del puerto. Sus muelles no precisan grandes extensiones, tienen que disponer de lugares protegidos para depósitos de combustibles, polvorines y acuartelamiento. La posibilidad de defenderse contra los ataques aéreos también es importante y por eso se sitúan con preferencia en las costas montañosas. Las instalaciones de grúas para la carga y descarga, así como para reparar a los buques, tienen que ser modernas y funcionales y no es necesario, por el contrario, contar con muchas comunicaciones por tierra; de ser posible esta comunicación debe ser una sola, fácilmente vigilable. La tendenciaactual en el diseño y construcción de las instalaciones portuarias, hace que los puertos sean cada vez más especializados, aunque sus diseños tienden a aprovechar al máximo sus instalaciones y se han ido concentrando en zonas accesibles 26 en las costas de los mares del planeta. La arquitectura y la ingeniería portuaria se desarrollan para llegar posiblemente a la instalación de una red portuaria mundial. En la zona de evacuación, destinada al transporte terrestre, debemos diferenciar las vías de acceso al puerto desde la Red de carreteras general, las de circunvalación o reparto y las de penetración a la zona de operación terrestre, con sus áreas de maniobras y estacionamiento. Ocasionalmente pueden ubicarse en los puertos una zona de asentamiento de industrias básicas: siderurgias, astilleros, petroquímicas, refinerías, etc. En algunos casos ha sido necesario crear puertos exclusivamente para su servicio. El conjunto de servicios que presta un puerto se pueden clasificar en función del ámbito al que van destinados. Entre los servicios al barco se tiene, el practicaje, remolque, avituallamiento y el mantenimiento. Para los servicios a la mercancía se cuenta con el estibaje, aduana, sanidad, vigilancia y los servicios comerciales. Los servicios al transporte terrestre son los de representación, reparación y estaciones de servicio. Para terminar, el apartado de servicios varios, entre los que se encuentran los seguros, los bancarios, los mercantiles, los de comunicación, etc. Los componentes de un puerto se identifican en dos grupos el infraestructural y el superestructural. 27 • La infraestructura portuaria. La componen las instalaciones físicas, tales como las estructuras que dan protección y que permiten las maniobras de las embarcaciones en aguas calmadas, así como las que permiten su atraque, el almacenamiento de la carga, los servicios generales (el agua, la energía eléctrica, el teléfono etc.), el señalamiento portuario para dar seguridad a la navegación, los enlaces terrestres (carreteras y ferrocarril), etc. • El superestructural. Los componentes de carácter superestructural, son los elementos que permiten realizar el transbordo y manejo de la carga dentro del puerto como son: la maquinaria, el equipo, así como los recursos humanos (operacionales, administrativos y de alta dirección), tales componentes tienen un carácter dinámico (servicios portuarios). En un puerto se distinguen por sus características. • Las áreas de agua abrigada, propias para el fondeo y la navegación de las embarcaciones. • Las áreas terrestres propias del puerto en donde se distinguen: Zona de operaciones constituida por las estructuras de atraque. Estructuras adecuadas para el almacenamiento de las cargas. Áreas de circulación y estacionamiento de los vehículos terrestres. Áreas de administración y servicios. 28 Componentes Físicos. Las obras exteriores llamadas también obras de abrigo, reciben el nombre según su ubicación, de este modo se les llama escolleras si se construyen en la desembocadura de un río; rompeolas si se construyen en el mar abierto para dar la protección necesaria y en otros casos particulares la denominación de espigón cuando su longitud es muy corta comparativamente, su función es: • Permitir la disipación de la energía del oleaje, proporcionando las áreas de calma necesarias para que las embarcaciones puedan realizar con facilidad sus maniobras de carga y/o descarga de las mercancías. • Impedir el paso de los sólidos a las áreas de agua protegida, manteniendo las profundidades al evitar el azolve de los fondos. Las obras exteriores se construyen en caso que el puerto no sea natural, de modo que proporcionen un área lo suficientemente abrigada, siempre que haya la adecuada profundidad o se efectúen obras de dragados para que los barcos que frecuentan el puerto, puedan navegar con seguridad. Áreas de navegación. • El o los canales de acceso al puerto, cuya función es permitir el acceso a las embarcaciones con seguridad, para lo cual deberá tener suficiente profundidad y anchura que garanticen las maniobras. • El antepuerto, en donde las embarcaciones esperan muelles para realizar la transferencia de las cargas y en ocasiones realizan maniobras de transbordo a otras embarcaciones que las trasladan a tierra firme, operación llamada propiamente alijo, para la que es conveniente contar con boyas de amarre. 29 • Las dársenas de ciaboga en donde las embarcaciones realizan sus maniobras para atracar o desatracar en los muelles. • Las dársenas de operación, son aquellas en las cuales las embarcaciones realizan sus maniobras para atracar o desatracar en los muelles. Las áreas de navegación podrán ser de marea si están sujetas a las variaciones del nivel del mar, o cerradas cuando la variación de mareas es de consideración; deben tener cierta profundidad, orientación respecto a la dirección de los vientos, dimensiones adecuadas para permitir la navegación y las maniobras de las embarcaciones que concurran a ese puerto. Las profundidades serán tales que permitan el acceso del barco del máximo calado que frecuente el puerto, con cualquier condición de marea, o si se decide por las bajas frecuencias de arribo de los buques de ese tipo, una profundidad menor para que entre al puerto sólo bajo ciertas condiciones de marea, construyendo dársenas más profundas en el interior de los puertos de manera que el bajar de marea, el buque tenga suficiente profundidad y no se pegue en el fondo. Los muelles, son las estructuras que permiten fijar un costado de las embarcaciones para facilitar las maniobras de trasbordo de la mercancía. Sus características físicas estarán en función del tipo de barco y las mercancías que por él se manejen. Las estructuras de atraque se componen de: • Bitas, que son elementos para el amarre de cabos de los barcos al muelle. • Defensas, elementos que evitan que el barco y las estructuras sufran daño por la agitación que pudiera haber en la dársena o bahía; de otro modo, son los 30 elementos que evitan que el barco esté en constante choque o roce directo con las estructuras de atraque. • Almacenes. Son las estructuras que permiten regular el flujo de las cargas a lo largo del tiempo, cuando son directamente transferidas entre los modos del transporte, sus características dependerán de la mercancía. • Áreas para la vialidad interna y de integración del puerto con la ciudad y su zona de influencia. Los troncales de ferrocarril y las carreteras deben tener acceso directo al puerto, de manera que al ramificarse dentro de este deben permitir la llegada de los modos de transportación hasta el costado del mismo barco y de las bodegas. Asimismo, el puerto debe estar comunicado con la ciudad cuando se trate de puertos asociados a la misma. Dentro de la infraestructura portuaria también se consideran los siguientes servicios. • Energía eléctrica (fuerza y alumbrado), para permitir la realización de trabajos dentro del puerto a cualquier hora del día y facilitarle el servicio al barco si lo llegara a requerir. • Combustible para surtir a las embarcaciones que arriben al puerto y que requieran de este servicio para lo cual se construirá una red de distribución para proporcionarlo de preferencia, a costado de los buques. • Agua potable, para el servicio del puerto y para satisfacer las necesidades de las embarcaciones. • Sistema contra incendio, que puede ser una terminal de bomberos, propia del puerto. • Servicios de Telecomunicaciones, para establecer comunicación entre el barco y el puerto, con la ciudad y otras ciudades del país y del extranjero. 31 • Drenaje en el puerto y su integración con el de la ciudad,o en su defecto a una planta de tratamiento de aguas negras, exclusivamente para el servicio de éste. • Señalización portuaria. Son las ayudas que se proporcionan en los puertos para que las embarcaciones puedan realizar sus maniobras de arribo y zarpe con seguridad. Pueden ser visibles (balizas y boyas), acústicas o radioeléctricas. Otros componentes del puerto. Existen otras estructuras de índole portuaria como son: • Los astilleros cuya función es la construcción, el mantenimiento y la conservación de las embarcaciones. • El señalamiento marítimo, es el que se coloca a lo largo de las costas y forma parte de la infraestructura que los países tienen la obligación de construir para dar a las embarcaciones seguridad a la navegación. 1.5.- Obras portuarias donde se puede requerir el dragado. La expansión de la infraestructura portuaria de México, implica la necesidad de efectuar importantes obras de dragado, tanto para su construcción como para su mantenimiento. El dragado se realiza como una consecuencia de los requerimientos de los puertos, para atender el comercio marítimo, el turismo y la industria, lo que ha obligado a efectuar los dragados en la bocana, canal de acceso y canales de navegación secundarios, dársenas de ciaboga, de maniobras y servicio, muelles, etc. 32 A continuación se muestran las zonas del puerto donde se requiere el dragado (figuras 1.4, 1.5, 1.6 y 1.7) 1.- Dársena de ciaboga. 5.- Canal de navegación. 2.- Dársena de maniobras. 6.- Canales secundarios. 3.- Dársena de servicio. 7.- Bocana. 4.- Muelles. Figura 1.4 Puerto de Veracruz; Imágenes de Puertos Mexicanos disponible en: http://www.google.com.mx/search?q=imagenes+de+puertos+mexicanos (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011) 1 4 4 4 4 3 5 2 33 Figura 1.5 Imágenes de Puertos Mexicanos, disponible en: Fuente:http://www.google.com.mx/search?q=imagenes+de+puertos+mexicanos (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011) Figura 1.6 Puerto de Altamira; Imágenes de Puertos Mexicanos, disponible en: Fuente:http://www.google.com.mx/search?q=imagenes+de+puertos+mexicanos (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011) 7 4 7 5 2 5 6 3 34 Figura 1.7 Puerto de Manzanillo; Imágenes de Puertos Mexicanos, disponible en: Fuente:http://www.google.com.mx/search?q=imagenes+de+puertos+mexicanos (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011). 1 5 4 3 2 4 4 35 Capitulo II. Antecedentes del Dragado. 2.1 Antecedentes del dragado. Las operaciones del dragado, deben cumplir una doble función, extraer el material y conducirlo hasta el lugar de descarga o deposito del tiro. Los materiales que pueden ser extraídos al efectuar el dragado, son los productos resultantes de la erosión originada, tanto por las aguas del mar y de los ríos, así como por la acción eólica que constante desprende partículas sólidas de la corteza terrestre que son arrastradas a los fondos marinos, las cuales son conducidas por las corrientes, depositándolas en áreas con mareas en calma (arrastre litoral). Los principales agentes destructivos como el oxígeno, anhídrido carbónico, y la humedad atmosférica, penetran en las rocas, originando su descomposición y disgregación. En estas condiciones, son más fácilmente atacadas por los demás elementos, a los que se les suma la acción de los seres vivos, esencialmente la de los microorganismos que tan eficazmente contribuyen con su labor. Dentro de los primeros dragados realizados en los puertos, se mencionará el de Tampico, puerto situado en la margen izquierda del Rio Panuco, en el Estado de Tamaulipas, el cual desde que el país inició su vida independiente, como el segundo en importancia en el Golfo de México, debido a que su situación geográfica, está más al norte de Veracruz. Con el fin de mejorar la desembocadura del Río Panuco, se proyectó la construcción de dos escolleras paralelas, obras interiores, profundizar la barra y todo lo necesario para su buen funcionamiento en el Pánuco para poder facilitar el tráfico marítimo del puerto y para llevar a cabo este proyecto lo más rápido posible, el 30 de agosto de 1888 el Gobierno de México celebró un contrato con la compañía del Ferrocarril Central 36 Mexicano que sería la encargada de la realización de la obra, la cual inició el 18 de marzo de 1890, terminando cinco años después en marzo de 1895. La profundidad de la barra, antes de iniciarse las obras de las escolleras, era de 3 metros y al terminarse, de 5 metros antes de efectuar el primer dragado, dejando una profundidad variable entre 6 y 8 metros, al terminar el dragado. 2.2 Estudios previos al dragado. • Aplicación de la Información en el dragado. La información obtenida en el trabajo de campo y laboratorio sirve para seleccionar las herramientas de disgregación, equipo de remoción y transporte, y para definir si el producto del dragado es apropiado para utilizarlo como relleno. • Aprovechamiento del Material Dragado. El material removido de un proyecto de dragado se puede utilizar como relleno, para le elaboración de concreto, pavimentos. Cuando se utiliza como relleno antes de su colocación deben construirse en casos necesarios bordos de arcilla para contener el material, también se debe prever la remoción de suelos, vegetales y lodo en donde se vaciará el relleno con el fin de construcciones a futuro. Los materiales granulares llevando un control eficiente de la compacidad relativa son adecuados para la construcción de rellenos, estos suelos durante la extracción por succión también pueden ser empleados como agregados pétreos. Los materiales finos no son recomendables como relleno debido a su deformidad. Proyecto y Ejecución de un Dragado. El proyecto de las obras de dragado tiene una gran importancia en toda obra portuaria o costera, estando en la actualidad muy relacionadas con las alimentaciones artificiales 37 de playas, acondicionamiento de los fondos, extracción de materiales y obtención de rellenos, cuyos objetivos principales son, la detección de efectuar un dragado, identificación del problema y elección del equipo adecuado para realizar las tareas de dragado, siendo estos aspectos los más importantes para la realización exitosa del proyecto. En una Obra Portuaria debe efectuarse el dragado por las siguientes causas: • Por motivos de navegación, ya que el puerto debe tener suficiente profundidad para el tráfico de los barcos. • Por condiciones de tipo económicas, ya que puedan conducir a abrir una nueva vía o ampliar una ya existente. • Cuando los calados se pierden con el tiempo debido a sedimentaciones, de esta manera es necesario dragar periódicamente, a estos se le llaman “Dragados de Mantenimiento”. 2.3 Condiciones que afectan el dragado. Dentro de las principales condiciones que afectan directamente al dragado, se tienen las siguientes: Vientos. Se define el viento, en general, como el movimiento de las masas de aire; sin embargo, una definición aceptada técnicamente, apoyada en la meteorología, es: corriente horizontal (o casi) de aire que circula con relativa proximidad a la superficie terrestre; una variación a esta definición está representada por los "vientos orográficos" que circulan en forma ascendente. 38 El viento se atribuye a las desigualdades de la densidad del aire, y a las presiones bajas y altas; el excesivo calentamiento del aire hace que éste se dilate y se anime de un movimiento ascendente dejando un lugar vacío en el lugar en donde se dilató, o centro de baja presión barométrica; este vacío se llena con aire más denso que procede de otras regiones o lugares de alta presión. El vientoes el principal generador de oleaje y su efecto sobre la costa es permanente, provocando, además, mareas de vientos y fuerzas sobre las estructuras; de ahí la importancia de su estudio desde el punto de vista de las obras marítimas y la ingeniería de costas. A la velocidad con que sopla se le denomina intensidad y se expresa en unidades de longitud sobre las de tiempo (m/seg, Km/seg, nudo); para su medición se utiliza la escala internacional llamada de Beaufort (modificada) que se presenta en la tabla 1. Clasificación Velocidad del viento a 10 m de altura Km / H Altura promedio de las olas en m. 0 Calma 0 - 1 0 1 Brisa 1 - 5 0 2 Viento suave 6 - 11 0 - 0.3 3 Viento leve 12 - 19 0.3 - 0.6 4 Viento moderado 20 - 28 0.6 - 1.2 5 Viento regular 29 - 38 1.2 - 2.4 D.T.6 Viento fuerte 39 - 49 2.4 - 4.0 D.T.7 Ventarrón 50 - 61 4.0 - 6.0 T.T.8 Temporal 62 - 74 4.0 - 6.0 T.T.9 Temporal fuerte 75 - 88 4.0 - 6.0 T.T.10 Temporal muy fuerte 89 - 102 6.0 - 9.0 T.T.11 Tempestad 103 -117 9.0 - 14.0 H. 12 Huracán 118 - más de 15 m. D.T. Depresión Tropical T.T. Tormenta Tropical H. Huracán tropical Tabla 1 Figura 2.1 Escala de Beaufort. Disponible en: Fuente, Macdonel, M.G., Ingeniería Marítima y Portuaria. Alfaomega-UNAM (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011) 39 Salvo condiciones de protección muy específicas, en la generalidad de los casos al llegar el viento al grado 5 viento regular, será necesario suspender la operación del dragado, al dificultarse permanecer en posición y como medida de seguridad del equipo y accesorios. Mareas. Las mareas son ondas creadas por la fuerza gravitacional de la Luna y en menor grado, el Sol. Debido al constante movimiento de la Tierra, Sol y Luna, las aguas, de los océanos y cuerpos cerrados como bahías, se mueven en la forma de una onda con un período muy largo, lo cual trae como consecuencia el aumento y disminución del nivel del mar en un determinado punto de la costa. Estos movimientos obedecen a la resultante producida por las fuerzas combinadas de atracción del sol y la luna ejercidos en todos los puntos de la superficie, aunque la luna es más pequeña que el sol, su corta distancia a la tierra hace que ejerza mayor influencia en las mareas. Cuando se trate de mareas, surgirán dos preguntas: ¿Por qué es importante tener conocimiento acerca de las mareas? ¿Qué es exactamente una marea? Contestar la primera pregunta es muy simple. Las razones pueden ser: • Reclamación de áreas costeras. • Cierre o apertura de bocas. • Problemas de seguridad de estructuras. • Problemas de intrusión salina. • Generación de energía. • Transporte de sedimentos. 40 La segunda pregunta se contesta parcialmente observando la siguiente figura: marea es la oscilación periódica del nivel del mar, producido principalmente por la atracción de los astros y la rotación de la tierra (figuras 2.2, 2.3). Figura 2.2 Acción de la luna en las mareas en el plano Ecuatorial. Disponible en: Fuente, Lavalle, M. Manual de Dragado, Talleres Gráficos de la Nación-Secretaría de Marina. (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011). Figura 2.3 Relación que guardan las fases y posiciones de la luna con las mareas. Disponible en: Fuente: Lavalle, M. Manual de Dragado, Talleres Gráficos de la Nación-Secretaría de Marina. (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011) 41 La variación de las mareas, ocasionará diversas corrientes con dirección variable, que se deben tener en consideración al realizar cualquier trabajo de dragado. El dragado deberá contar con el calendario o el cálculo detallado de la fluctuación de la marea, ya que al llegar a la profundidad que indica el proyecto, no deberá rebasar más allá de la tolerancia que se ha concedido. Un erróneo conocimiento de la marea puede ocasionar no llegar a la profundidad de proyecto, teniendo que regresar posteriormente a redragar el área, o profundizarse más allá de la tolerancia, volumen que no podrá ser cuantificado para efecto de cobro. Ambos aspectos encarecerán la operación. Las profundidades en los puertos están referidas al Nivel de Bajamar Media( N.B.M ) para el Golfo de México y Mar Caribe, y a Nivel de Bajamar Media Inferior ( N.B.M.I) para el Océano Pacífico. Ambas se obtuvieron tomando el promedio de las medidas más bajas registradas diariamente durante un período. Corrientes. En general se pueden definir a las corrientes como el desplazamiento de una masa de agua, determinadas por dos características: dirección y velocidad. La dirección de una corriente es el rumbo hacia el cual se dirigen; es decir, la forma de designar la dirección de una corriente es contraria a la que se utiliza en los vientos, ya que en éstos se considera de donde sopla y no hacia donde sopla. La velocidad de una corriente se expresa tradicionalmente en nudos, cuando se trata de aspectos relativos a la navegación (1 nudo = 1 milla náutica por hora = 1,853 m/h), o bien en m/seg. Las corrientes para su estudio se pueden dividir en cuatro apartados: corrientes oceánicas, corrientes inducidas por el viento, corrientes por marea y corrientes en la 42 costa producidas por oleaje. Aunque en relación a su ámbito también pueden clasificarse en corrientes locales y generales, en función de su área relativa de influencia, resultando obvia su diferenciación. En relación a la corriente, se presentarán problemas cuando la dirección de la draga y la corriente sean diferentes. Cuando la corriente es en sentido transversal a una draga de succión con cortador, pueden existir problemas en el winche que hace abanicar la draga en el sentido contrario a dicha corriente. Para una draga grande, una velocidad de dos nudos puede ser el límite para no tener dificultades, en cambio para una draga de cangilones, esta velocidad puede subir a tres nudos. En dragas autopropulsadas, los motores propulsores deberán tener la potencia necesaria para vencer la resistencia de la corriente. En el caso de ríos, generalmente las corrientes fuertes son producidas por avenidas, existiendo además el peligro de los obstáculos flotantes que pueden averiar seriamente al equipo al golpearlo, llegando incluso a producir vías de agua. En este caso la operación deberá suspenderse. Oleaje. Si se para una persona en la playa y observa el mar, podrá ver que arriban a ella olas de diversos períodos y alturas; horas después, en la misma playa, el observador notará que la línea de costa ha retrocedido o avanzado, con respecto a la primera posición vista, debiéndose ello al efecto de la variación del nivel del mar inducida por las mareas, mismas que tienen un relativo largo período y no son perceptibles en pequeños lapsos de observación. Las olas, por el contrario, no han variado prácticamente en nada y 43 pueden distinguirse con tan sólo unos instantes de observarlas; ello es debido a que son de "corto período". Con la finalidad de describir el oleaje, se ha idealizado la siguiente onda: Figura 2.4.-Onda de oleaje idealizada, disponible en: Fuente: Macdonel, M.G., Ingeniería Marítima y Portuaria. Alfaomega-UNAM (Fecha de actualización: 15 de abril de 2011) Los principales problemas que se pueden presentar en una draga debido al oleaje, son deformaciones o roturas en la escala o en los zancos, los mismos fenómenos se pueden presentar en la tubería. Si se tiene arena suelta, al extraerla con una draga de succión con cortador, se tendrá un magnífico rendimiento, el cual se desplomará si tenemos oleaje fuerte en un lapso del 50 al 75 % del tiempo. En la tabla 2 se observan ciertas recomendaciones de alturas máximas de ola para diversos equipos de dragado. 44 Máxima altura de ola para dragados. Tipo de draga Ola de tormenta(m) Período de 5 segundos Ola
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