Dragagem - Dredging

Uma draga

A dragagem é a escavação de material de um ambiente aquático. As possíveis razões para a dragagem incluem a melhoria dos recursos hídricos existentes; remodelar recursos de terra e água para alterar a drenagem , navegabilidade e uso comercial; construção de represas , diques e outros controles para riachos e linhas costeiras; e recuperar depósitos minerais valiosos ou vida marinha com valor comercial. Em quase todas as situações, a escavação é realizada por uma planta flutuante especializada , conhecida como draga.

A dragagem é realizada em muitos locais diferentes e para muitos fins diferentes, mas os principais objetivos são geralmente recuperar material de valor ou uso, ou criar uma profundidade de água maior. As dragas foram classificadas como de sucção ou mecânicas.

A dragagem tem impactos ambientais significativos: pode perturbar os sedimentos marinhos, levando à poluição da água em curto e longo prazo , destruir importantes ecossistemas do fundo do mar e pode liberar toxinas de origem humana capturadas no sedimento.

Descrição

A dragagem é a escavação realizada subaquática ou parcialmente subaquática, em águas rasas ou oceânicas . Ele mantém hidrovias e portos navegáveis ​​e auxilia na proteção costeira, recuperação de terras e redesenvolvimento costeiro, reunindo sedimentos de fundo e transportando-os para outro lugar. A dragagem pode ser feita para recuperar materiais de valor comercial; podem ser minerais ou sedimentos de alto valor, como areia e cascalho, usados ​​pela indústria de construção.

A dragagem é um processo de quatro etapas: soltura do material, transporte do material para a superfície (extração conjunta), transporte e descarte.

O extrato pode ser descartado localmente ou transportado por barcaça ou em suspensão líquida em dutos. O descarte pode ser em locais de preenchimento ou o material pode ser usado de forma construtiva para reabastecer a areia erodida que foi perdida pela erosão costeira ou criar paredes marítimas, construir terrenos ou formas de relevo totalmente novas , como ilhas viáveis ​​em atóis de coral .

História

Autores antigos referem-se à dragagem de portos. Os sete braços do Nilo foram canalizados e os cais construídos na época das pirâmides (4000 aC), houve uma extensa construção de portos no Mediterrâneo oriental a partir de 1000 aC e as camadas de sedimentos perturbadas dão evidências de dragagem. Em Marselha, as fases de dragagem são registradas a partir do século III aC, sendo as mais extensas durante o século I dC. Os restos de três barcos de dragagem foram desenterrados; eles foram abandonados no fundo do porto durante os séculos I e II DC.

Durante o renascimento, Leonardo da Vinci desenhou um projeto para uma draga de arrasto.

As máquinas de dragagem têm sido usadas durante a construção do Canal de Suez desde o final de 1800 até as expansões e manutenção atuais. A conclusão do Canal do Panamá em 1914, o projeto de engenharia mais caro dos Estados Unidos na época, dependia amplamente de dragagem.

Reconstrução do arrasto de lama por Leonardo da Vinci ( Manuscrito E, fólio 75 v. )
Reconstrução do arrasto de lama

Objetivos

  • Dragagem de capital : dragagem realizada para criar um novo porto , berço ou via navegável , ou para aprofundar as instalações existentes a fim de permitir o acesso de navios maiores. Como obras de capital geralmente envolvem materiais duros ou obras de alto volume, o trabalho geralmente é feito usando uma draga de sucção ou grande draga de sucção arrastada; mas para trabalhos em rocha, perfuração e detonação juntamente com escavação mecânica podem ser usados.
  • Recuperação de terras : dragagem para extrair areia, argila ou rocha do fundo do mar e usá-los para construir novos terrenos em outro lugar. Isso é normalmente executado por uma draga de sucção de corte ou draga de tremonha de sucção arrastada. O material também pode ser usado paracontrole de enchentes ou erosão .
  • Manutenção : dragagem para aprofundamento ou manutenção de cursos d' água ou canais navegáveis que ameaçam assorear com o passar do tempo, devido à areia e lama sedimentadas , podendo torná-los rasos demais para a navegação. Isso geralmente é realizado com uma draga com tremonha de sucção. A maior parte da dragagem é para esse fim e também pode ser feita para manter a capacidade de retenção de reservatórios ou lagos.
  • Materiais de colheita : dragagem de sedimentos em busca de elementos como ouro , diamantes ou outras substâncias residuais valiosas. Hobbyists examinam seu material dragado para escolher itens de valor potencial, semelhante ao hobby de detecção de metal .
  • A dragagem de pesca é uma técnica de captura de certas espécies de amêijoas e caranguejos comestíveis. Na Louisiana e em outros estados americanos, com estuários de água salgada que podem sustentar bancos de ostras, as ostras são cultivadas e colhidas. Uma pesada pá de metal retangular é rebocada para a popa de um barco em movimento com um freio de corrente preso a um cabo. Isso se arrasta ao longo do fundo, colhendo ostras. É periodicamente içado a bordo e a captura é separada e embalada para envio.
  • Preparatório : trabalhos de dragagem e escavação para futuras pontes , cais ou docas ou cais . Frequentemente, é para construir as fundações .
  • Materiais de construção vencedores : dragagem de areia e cascalho de áreas licenciadas offshore para uso na indústria de construção, principalmente para uso em concreto. Esta indústria muito especializada está focada no noroeste da Europa, ela usa dragas de sucção de arrasto especializadas que descarregam a carga seca em terra. Os leitos de rios antigos baseados em terra também podem ser processados ​​desta maneira.
  • Remediação de contaminantes : para recuperar áreas afetadas por derramamentos de produtos químicos, surtos de águas pluviais (com escoamento urbano ) e outras contaminações do solo, incluindo lodo de lodo de esgoto e de matéria em decomposição, como plantas murchas. O descarte torna-se um fator proporcionalmente grande nessas operações.
  • Prevenção de inundações : a dragagem aumenta a profundidade do canal e, portanto, aumenta a capacidade do canal de transportar água.

De outros

  • Nutrição de praia : esta é a mineração de areia offshore e a colocação em uma praia para substituir a areia erodida por tempestades ou ação das ondas. Isso aumenta a função recreativa e protetora da praia, que também sofre erosão pela atividade humana. Isso é normalmente executado por uma draga de sucção de corte ou draga de tremonha de sucção arrastada.
  • Extracção de turfa : dragagem pólos ou dragagem lanços foram usadas na parte de trás de pequenos barcos para dragar manualmente os leitos de turfa - moor hidrovias. A turfa extraída foi usada como combustível. Essa tradição agora está mais ou menos obsoleta. As ferramentas agora são alteradas significativamente.
  • Remoção de entulho e entulho : geralmente feito em combinação com dragagem de manutenção, esse processo remove matéria não natural do fundo de rios, canais e portos.As agências de aplicação da lei às vezes precisam usar um 'arrasto' para recuperar evidências ou cadáveres debaixo d'água.
  • Anti-eutrofização : Uma espécie de remediação de contaminantes, a dragagem é uma opção cara para a remediação de corpos d'água eutrofizados (ou desoxigenados); uma das causas é como mencionado acima, lodo de esgoto . No entanto, como níveis de fósforo artificialmente elevados no sedimento agravam o processo de eutrofização, a remoção controlada de sedimentos é ocasionalmente a única opção para a recuperação de águas paradas.
  • Mineração do fundo do mar : é um uso futuro possível, recuperandonódulos de minério de metal naturaldos vales mais profundos do mar.

Tipos

Draga de sucção

A cabeça de draga de uma barcaça de draga de sucção no rio Vístula em Varsóvia, Polônia
O Geopotes 14 levantando sua barreira em um canal na Holanda. ( gēopotēs é grego para "aquilo que bebe terra")

Estes funcionam sugando através de um longo tubo como alguns aspiradores de pó, mas em uma escala maior.

Uma draga de sucção simples não possui nenhuma ferramenta na extremidade do tubo de sucção para perturbar o material.

Sucção final

Uma draga com tremonha de sucção (TSHD) segue seu tubo de sucção durante o trabalho. O tubo, que é equipado com uma cabeça de arrasto de draga , carrega o entulho da draga em uma ou mais tremonhas no navio. Quando as tremonhas estão cheias, o TSHD navega para uma área de descarte e despeja o material através de portas no casco ou bombeia o material para fora das tremonhas. Algumas dragas também se autodescarregam usando baldes de arrasto e transportadores.

Em 2008, as maiores dragas de sucção do mundo foram a Cristobal Colon de Jan De Nul (lançada em 4 de julho de 2008) e seu navio irmão Leiv Eriksson (lançado em 4 de setembro de 2009). As principais especificações técnicas do Cristobal Colon e do Leiv Eriksson são: tremonha de 46.000 metros cúbicos e profundidade de dragagem projetada de 155 m. O próximo maior é o HAM 318 ( Van Oord ) com sua tremonha de 37.293 metros cúbicos e uma profundidade máxima de dragagem de 101 m.

Cortador de sucção

O tubo de sucção de uma draga de sucção (CSD) tem um mecanismo de corte na entrada de sucção. O mecanismo de corte solta o material do leito e o transporta para a boca de sucção. O material dragado é geralmente sugado por uma bomba centrífuga resistente ao desgaste e descarregado por meio de uma tubulação ou em uma barcaça. As dragas de sucção são mais frequentemente usadas em áreas geológicas que consistem em materiais de superfície dura (por exemplo, depósitos de cascalho ou rocha de superfície) onde uma draga de sucção padrão seria ineficaz. Eles podem, se suficientemente poderosos, ser usados ​​em vez de explosões subaquáticas.

A partir de 2018, o mais poderoso draga de sucção no mundo é DEME de Spartacus , que está programado para entrar em serviço em 2019.

Sucção do trado

O sistema de draga sem-fim funciona como uma draga cortadora de sucção, mas a ferramenta de corte é um parafuso arquimediano rotativo colocado em ângulos retos com o tubo de sucção. O Gato da Lama inventou a draga sem-fim na década de 1970.

Jet-lift

Eles usam o efeito Venturi de um fluxo concentrado de água de alta velocidade para puxar a água próxima, junto com o material do leito, para um cano.

Transporte aéreo

Um transporte aéreo é um tipo de pequena draga de sucção. Às vezes é usado como outras dragas. Em outras ocasiões, uma ponte aérea é realizada com a mão debaixo d'água por um mergulhador . Ele funciona soprando ar no cano, e esse ar, sendo mais leve que a água, sobe para dentro do cano, arrastando a água com ele.

Dragas mecânicas

Dragagem de balde

Algumas dragas de balde e dragas de retenção são poderosas o suficiente para arrancar corais e fazer um canal de navegação através dos recifes de coral .

Antigo navio de dragagem de balde holandês Hollandsch Diep 4

Dragas de balde

Uma draga de caçamba é equipada com uma draga de caçamba, que é um dispositivo que coleta sedimentos por meios mecânicos, geralmente com muitos baldes circulantes presos a uma roda ou corrente .

Draga de garra

Dragagem grab (concha) em andamento em Port Canaveral , Flórida

Uma garra draga pega material de leito do mar com um balde em forma de concha , que não reage de um guindaste de bordo ou um batelão grua , ou é transportado por um braço hidráulico, ou seja montada como sobre um reboque . Esta técnica é frequentemente usada na escavação de lama da baía . A maioria destas dragas são barcaças guindaste com spuds , estacas de aço que podem ser abaixadas e levantadas para posicionar a draga.

Dragas retroescavadeira / draga

Uma draga retroescavadeira / draga tem uma retroescavadeira como em algumas escavadeiras . Uma draga retroescavadeira tosca, mas utilizável, pode ser feita montando-se uma escavadeira retroescavadeira do tipo terrestre em um pontão . As seis maiores dragas retroescavadeiras do mundo são atualmente a Vitruvius, a Mimar Sinan, a Postnik Yakovlev (Jan De Nul), a Samson (DEME), a Simson e a Goliath (Van Oord). Eles apresentavam escavadeiras montadas em barcaças . As dragas retroescavadeiras pequenas podem ser montadas sobre esteiras e trabalhar a partir de fossos. Uma draga retroescavadeira é equipada com uma concha entreaberta. A concha é preenchida movendo-se em direção à máquina. Normalmente, o material dragado é carregado em barcaças. Esta máquina é usada principalmente em portos e outras águas rasas.

Acessórios de dragagem de escavadeira

O acessório de dragagem da escavadeira usa as características de dragas de sucção, consistindo em cabeçotes de corte e uma bomba de sucção para transferência de material. Esses acessórios hidráulicos são montados no braço da lança de uma escavadeira, permitindo ao operador manobrar o acessório ao longo da costa e em águas rasas para dragagem.

Nivelador de cama

Draga a vapor Bertha , construída em 1844, em uma corrida de demonstração em 1982

Esta é uma barra ou lâmina que é puxada sobre o fundo do mar atrás de qualquer navio ou barco adequado. Tem um efeito semelhante ao de uma escavadeira em terra. A draga a vapor operada por corrente Bertha , construída em 1844 com um projeto de Brunel e em 2009 era o mais antigo navio a vapor operacional na Grã-Bretanha, era desse tipo.

Krabbelaar

Este é um tipo antigo de draga que era usada anteriormente em águas rasas na Holanda. Era um barco de fundo plano com espinhos saindo do fundo. Quando a corrente da maré puxou o barco, as pontas soltaram o material do fundo do mar e a corrente da maré levou o material embora, com sorte para águas mais profundas. Krabbelaar é a palavra holandesa para "scratcher".

Injeção de água

Uma draga de injeção de água usa um pequeno jato para injetar água sob baixa pressão (para evitar que o sedimento exploda nas águas circundantes) no fundo do mar para trazer o sedimento em suspensão, que então se torna uma corrente de turbidez , que flui pela encosta, é movido por uma segunda rajada de água do WID ou é levado por correntes naturais. A injeção de água resulta em muito sedimento na água, o que torna difícil a medição com a maioria dos equipamentos hidrográficos (por exemplo: ecossondadoras de feixe único).

Pneumático

Essas dragas utilizam uma câmara com entradas, de onde a água é bombeada com as entradas fechadas. Geralmente é suspenso por um guindaste em terra ou por um pequeno pontão ou barcaça. Sua eficácia depende da pressão de profundidade.

Snagboat

Um snagboat é projetado para remover grandes detritos, como árvores mortas e partes de árvores de cursos de água da América do Norte.

Anfíbio

Algumas delas são quaisquer dos tipos de draga acima, que podem operar normalmente, ou estendendo as pernas, também conhecidas como estacas, de modo que fica no fundo do mar com o casco fora da água. Alguns formulários podem ficar em terra.

Algumas delas são retroescavadeiras do tipo terrestre, cujas rodas são apoiadas em longas pernas articuladas para que possam entrar em águas rasas e manter sua cabine fora da água. Alguns deles podem não ter um casco flutuante e, nesse caso, não podem trabalhar em águas profundas. Oliver Evans (1755–1819) em 1804 inventou o Oruktor Amphibolos, uma draga anfíbia que foi o primeiro veículo rodoviário movido a vapor da América.

Submersível

Geralmente são usados ​​para recuperar materiais úteis do fundo do mar. Muitos deles viajam em trajetória contínua . Uma variante exclusiva destina-se a andar sobre as pernas no fundo do mar.

pescaria

Transporte de draga incluindo amêijoas vivas e conchas vazias

As dragas de pesca são utilizadas para recolher várias espécies de amêijoas , vieiras , ostras ou mexilhões do fundo do mar. Algumas dragas também são projetadas para capturar caranguejos, ouriços-do-mar, pepinos-do-mar e conchas. Essas dragas têm a forma de uma concha de malha de corrente e são rebocadas por um barco pesqueiro . As dragas específicas para moluscos podem utilizar a injeção hidráulica para atingir as profundezas da areia. A dragagem pode ser destrutiva para o fundo do mar e parte da dragagem de vieiras foi substituída pela coleta por meio de mergulho autônomo .

Dragas individuais notáveis

Mallard II perto da Ponte Dumbarton em 2021

Em junho de 2018, a maior draga da Ásia era " MV Tian Kun Hao ", uma draga de 140 metros construída na China, com capacidade de 6.000 metros cúbicos por hora. Uma draga ainda maior, aposentada em 1980, foi o Corps of Engineers Essayons do Exército dos Estados Unidos , que tinha 160,07 m de comprimento. A Mallard II , uma draga tipo concha que mantém diques na Baía de São Francisco , tem operado continuamente desde sua construção em 1936.

Software de monitoramento de dragagem

As dragas são frequentemente equipadas com software de monitoramento de dragagem para ajudar o operador da draga a posicionar a draga e monitorar o nível de dragagem atual. O software de monitoramento geralmente usa navegação por satélite Cinemática em Tempo Real para registrar com precisão onde a máquina esteve operando e a que profundidade a máquina dragou.

Transporte e descarte de materiais

A draga francesa Daniel Laval trabalha no estuário do Sena (2018)

Em uma "draga de tremonha", os materiais dragados acabam em um grande porão de bordo denominado "tremonha". Uma draga de sucção é geralmente usada para dragagem de manutenção. Uma draga de tremonha geralmente tem portas em seu fundo para esvaziar o material dragado, mas algumas dragas esvaziam suas tremonhas dividindo as duas metades de seus cascos em dobradiças hidráulicas gigantes. De qualquer forma, conforme a embarcação dragagem, o excesso de água nos materiais dragados é derramado conforme os sólidos mais pesados ​​depositam-se no fundo da tremonha. Esse excesso de água é devolvido ao mar para reduzir o peso e aumentar a quantidade de material sólido (ou lama) que pode ser transportada em uma carga. Quando a tremonha está cheia de lama , a draga pára de dragar e vai para um aterro e esvazia a tremonha.

Algumas dragas de tremonha são projetadas de forma que também possam ser esvaziadas por cima usando bombas se locais de despejo não estiverem disponíveis ou se o material da dragagem estiver contaminado. Às vezes, a lama das dragas e da água é bombeada diretamente para canos que a depositam em terras próximas. Esses tubos também são comumente conhecidos como mangueiras de draga . Existem alguns tipos diferentes de mangueiras de draga que diferem em termos de pressão de trabalho, capacidade de flutuação, blindadas ou não, etc. Mangueiras de sucção, mangueiras blindadas de descarga e mangueiras autoflutuantes são alguns dos tipos populares projetados para transportar e descarregar materiais de dragagem . Alguns até tinham tubos ou mangueiras customizados para as necessidades exatas de dragagem, etc. Outras vezes, ele é bombeado para barcaças (também chamadas de scows ), que o depositam em outro lugar enquanto a dragagem continua seu trabalho.

Vários navios, principalmente no Reino Unido e no noroeste da Europa, desidratam a tremonha para secar a carga e permitir que ela seja descarregada em um cais “seco”. Isso é obtido principalmente usando roda de caçamba de autodescarga, raspador de arrasto ou escavadeira por meio de sistemas de transporte.

Quando os sedimentos contaminados (tóxicos) devem ser removidos, ou locais de disposição de grande volume no interior não estão disponíveis, as lamas de dragagem são reduzidas a sólidos secos por meio de um processo conhecido como desidratação. As técnicas de desidratação atuais empregam centrífugas, recipientes geotubos , grandes filtros à base de têxteis ou aparelhos à base de floculante / coagulante de polímero .

Em muitos projetos, a desidratação da lama é realizada em grandes poços de sedimentação no interior, embora isso esteja se tornando cada vez menos comum à medida que as técnicas de desidratação mecânica continuam a melhorar.

Da mesma forma, muitos grupos (mais notáveis ​​no leste da Ásia) estão realizando pesquisas no sentido de utilizar sedimentos desidratados para a produção de concretos e blocos de construção, embora o alto conteúdo orgânico (em muitos casos) desse material seja um obstáculo para tais fins.

A gestão adequada de sedimentos contaminados é uma questão moderna de grande preocupação. Devido a uma variedade de atividades de manutenção, milhares de toneladas de sedimentos contaminados são dragados em todo o mundo de portos comerciais e outras áreas aquáticas em alto nível de industrialização. O material dragado pode ser reutilizado após descontaminação adequada. Uma variedade de processos foi proposta e testada em diferentes escalas de aplicação ( tecnologias para remediação ambiental ). Uma vez descontaminado, o material poderia servir para a construção civil ou ser utilizado na alimentação de praias.

Impactos ambientais

A dragagem pode criar perturbações para os ecossistemas aquáticos , muitas vezes com impactos adversos. Além disso, os despojos de dragagem podem conter produtos químicos tóxicos que podem ter um efeito adverso na área de disposição; além disso, o processo de dragagem freqüentemente desaloja produtos químicos que residem em substratos bentônicos e os injeta na coluna de água .

A atividade de dragagem pode gerar os seguintes impactos principais ao meio ambiente:

  • Liberação de produtos químicos tóxicos (incluindo metais pesados e PCB ) dos sedimentos do fundo para a coluna de água .
  • Recolha de chumbo de metais pesados ​​deixados pela pesca, balas, 98% de mercúrio recuperado [ocorrendo naturalmente e sobras da era da corrida do ouro].
  • Aumentos de curto prazo na turbidez , que podem afetar o metabolismo das espécies aquáticas e interferir na desova . A atividade de dragagem por sucção é permitida apenas durante os períodos de tempo de não desova definidos pelos peixes e caça (períodos de trabalho na água).
  • Impactos secundários na produtividade do pântano da sedimentação e mudanças gerais na química do pântano após a dragagem .
  • Impactos terciários na avifauna que podem atacar organismos aquáticos contaminados.
  • Impactos secundários no metabolismo e mortalidade de organismos aquáticos e bentônicos
  • Possível contaminação de locais de entulho de dragagem
  • Alteração da topografia pela criação de "ilhas de despojo" a partir do despojo acumulado.
  • Libera o composto tóxico Tributilestanho , um biocida popular usado em tintas anti-incrustantes proibidas em 2008, de volta à água.

A natureza das operações de dragagem e os possíveis impactos ambientais fazem com que a indústria seja estritamente regulamentada e um requisito para avaliações abrangentes de impacto ambiental regional com monitoramento contínuo. A Lei de Água Limpa dos EUA exige que qualquer descarga de materiais dragados ou de aterro nas "águas dos Estados Unidos", incluindo pântanos, seja proibida, a menos que autorizada por uma licença emitida pelo Corpo de Engenheiros do Exército . Como resultado dos impactos potenciais ao meio ambiente, a dragagem está restrita às áreas licenciadas apenas com a atividade da embarcação monitorada de perto por meio de sistemas automáticos de GPS.

Grandes empresas de dragagem

De acordo com um relatório de perspectivas do Rabobank em 2013, as maiores empresas de dragagem do mundo estão em ordem de tamanho, com base nas vendas de dragagem em 2012

Empresas de dragagem notáveis ​​na América do Norte:

Imagens

Veja também

Referências

links externos