El dragado es la excavación de material de un entorno acuático. Las posibles razones para el dragado incluyen la mejora de las características del agua existentes; remodelar las características de la tierra y el agua para alterar el drenaje , la navegabilidad y el uso comercial; la construcción de presas , diques y otros controles para arroyos y costas; y recuperar valiosos depósitos minerales o vida marina con valor comercial. En casi todas las situaciones, la excavación la lleva a cabo una planta flotante especializada , conocida como draga.
El dragado se lleva a cabo en muchos lugares diferentes y con muchos propósitos diferentes, pero los principales objetivos suelen ser recuperar material de valor o uso, o crear una mayor profundidad de agua. [1] Las dragas se han clasificado como de succión o mecánicas. [1]
El dragado tiene impactos ambientales significativos: puede perturbar los sedimentos marinos, lo que lleva a la contaminación del agua a corto y largo plazo , destruye importantes ecosistemas del lecho marino y puede liberar toxinas de origen humano capturadas en el sedimento.
Descripción
El dragado es una excavación que se lleva a cabo bajo el agua o parcialmente bajo el agua, en aguas poco profundas o en aguas oceánicas . Mantiene navegables las vías fluviales y los puertos, y ayuda a la protección costera, la recuperación de tierras y la remodelación costera, al recolectar sedimentos del fondo y transportarlos a otros lugares. Se puede realizar un dragado para recuperar materiales de valor comercial; estos pueden ser minerales o sedimentos de alto valor, como arena y grava, que se utilizan en la industria de la construcción. [2]
El dragado es un proceso de cuatro partes: aflojar el material, llevar el material a la superficie (extracción conjunta), transporte y eliminación. [1]
El extracto puede eliminarse localmente o transportarse en barcaza o en suspensión líquida en tuberías. La eliminación puede ser para rellenar sitios, o el material se puede usar de manera constructiva para reponer la arena erosionada que se ha perdido por la erosión costera , o crear de manera constructiva diques, terrenos de construcción [1] o accidentes geográficos completamente nuevos como islas viables en atolones de coral . [3]
Historia
Los autores antiguos se refieren al dragado de puertos. Los siete brazos del Nilo fueron canalizados y los muelles construidos en la época de las pirámides (4000 a. C.), hubo una extensa construcción de puertos en el Mediterráneo oriental desde el 1000 a. C. y las capas de sedimentos alteradas dan evidencia de dragado. En Marsella, las fases de dragado se registran a partir del siglo III a.C., las más extensas durante el siglo I d.C. Se han desenterrado los restos de tres barcos de dragado; fueron abandonados en el fondo del puerto durante los siglos I y II d.C. [4]
Durante el renacimiento, Leonardo da Vinci dibujó un diseño para una draga de arrastre.
Las máquinas de dragado se han utilizado durante la construcción del Canal de Suez desde finales del siglo XIX hasta las ampliaciones y el mantenimiento de la actualidad. [5] La finalización del Canal de Panamá en 1914, el proyecto de ingeniería estadounidense más caro en ese momento, se basó en gran medida en el dragado. [6]
Propósitos
- Dragado de capital : dragado realizado para crear un nuevo puerto , atracadero o vía fluvial , o para profundizar las instalaciones existentes con el fin de permitir el acceso de buques más grandes. Debido a que las obras capitales generalmente involucran material duro o trabajos de gran volumen, el trabajo generalmente se realiza utilizando una draga de succión con cortador o una draga de tolva de succión de arrastre grande; pero para trabajos en roca, se puede utilizar perforación y voladura junto con excavación mecánica.
- Recuperación de tierras : dragado para extraer arena, arcilla o roca del lecho marino y usarlo para construir nuevas tierras en otros lugares. Por lo general, esto se realiza mediante una draga de succión con cortador o una draga de tolva de succión de arrastre. El material también se puede utilizar para el control de inundaciones o erosión .
- Mantenimiento : dragado para profundizar o mantener las vías navegables o canales que están amenazados de sedimentar con el paso del tiempo, debido a la arena y el lodo sedimentado , posiblemente haciéndolos demasiado poco profundos para la navegación. Esto a menudo se lleva a cabo con una draga de tolva de succión en marcha. La mayor parte del dragado tiene este propósito y también se puede realizar para mantener la capacidad de retención de embalses o lagos.
- Materiales de recolección : dragado de sedimentos en busca de elementos como oro , diamantes u otras sustancias traza valiosas. Los aficionados examinan su material dragado para seleccionar elementos de valor potencial, similar al pasatiempo de la detección de metales .
- El dragado de pesca es una técnica para capturar ciertas especies de almejas y cangrejos comestibles. En Luisiana y otros estados de Estados Unidos, con estuarios de agua salada que pueden albergar criaderos de ostras en el fondo, las ostras se crían y cosechan. Una pala de metal rectangular pesada se remolca a la popa de un barco en movimiento con una brida de cadena unida a un cable. Esto se arrastra por el fondo recogiendo ostras. Se sube periódicamente a bordo con un cabrestante y la captura se clasifica y embolsa para su envío. [7]
- Preparatorio : trabajos de dragado y excavación para futuros puentes , muelles o muelles o muelles , esto suele ser para construir los cimientos .
- Materiales de construcción ganadores : dragado de arena y grava de áreas con licencia costa afuera para uso en la industria de la construcción, principalmente para uso en concreto. Esta industria muy especializada se centra en el noroeste de Europa, utiliza dragas de tolva de succión en marcha especializadas que descargan automáticamente la carga seca en tierra. Los lechos de ríos antiguos terrestres también se pueden procesar de esta manera.
- Remediación de contaminantes : para recuperar áreas afectadas por derrames químicos, oleadas de aguas pluviales (con escorrentía urbana) y otras contaminaciones del suelo, incluido el limo de lodos de aguas residuales y de materia en descomposición, como plantas marchitas. La eliminación se convierte en un factor proporcionalmente importante en estas operaciones.
- Prevención de inundaciones : el dragado aumenta la profundidad del canal y, por lo tanto, aumenta la capacidad de un canal para transportar agua.
Otro
- Nutrición de la playa : se trata de extraer arena en alta mar y colocarla en una playa para reemplazar la arena erosionada por las tormentas o la acción de las olas. Esto potencia la función recreativa y protectora de la playa, que también se ve erosionada por la actividad humana. Por lo general, esto se realiza mediante una draga de succión con cortador o una draga de tolva de succión de arrastre. [ cita requerida ]
- Extracción de turba : dragado polos o dragar lances se utilizaron en la parte posterior de pequeñas embarcaciones de dragado manualmente los lechos de turba - Moor cursos de agua. La turba extraída se utilizó como combustible. Esta tradición es ahora más o menos obsoleta. Las herramientas ahora han cambiado significativamente. [ cita requerida ]
- Eliminación de basura y escombros : a menudo se realiza en combinación con el dragado de mantenimiento, este proceso elimina la materia no natural del fondo de los ríos, canales y puertos.Las agencias de aplicación de la ley a veces necesitan usar un 'arrastre' para recuperar evidencia o cadáveres debajo del agua.
- Anti-eutrofización : una especie de remediación de contaminantes, el dragado es una opción costosa para la remediación de masas de agua eutrofizadas (o desoxigenadas); una de las causas es como se mencionó anteriormente, los lodos de depuradora . Sin embargo, como los niveles de fósforo artificialmente elevados en el sedimento agravan el proceso de eutrofización, la remoción controlada de sedimentos es ocasionalmente la única opción para la recuperación de aguas tranquilas. [ cita requerida ]
- Minería de los fondos marinos : es un posible uso futuro, recuperandonódulos de minerales metálicos naturalesde las vaguadas más profundas del mar. [7]
Tipos
Dragas de succión
Estos funcionan aspirando a través de un tubo largo como algunas aspiradoras, pero a mayor escala.
Una draga de succión simple no tiene ninguna herramienta al final de la tubería de succión para alterar el material.
Succión de arrastre
Una draga de tolva de succión de arrastre (TSHD) arrastra su tubería de succión cuando trabaja. La tubería, que está equipada con un cabezal de arrastre de draga , carga los escombros de la draga en una o más tolvas del buque. Cuando las tolvas están llenas, el TSHD navega a un área de eliminación y descarga el material a través de puertas en el casco o bombea el material fuera de las tolvas. Algunas dragas también se descargan automáticamente mediante cangilones y cintas transportadoras. [ cita requerida ]
A partir de 2008[actualizar]los más grandes dragas de succión de arrastre en el mundo eran Jan De Nul 's Cristobal Colon (4 lanzado 2008 de julio de [8] ) y su gemelo Leiv Eriksson (4 lanzado 2009 de septiembre de [9] ). Las principales especificaciones de diseño para el Cristóbal Colón y el Leiv Eriksson son: tolva de 46.000 metros cúbicos y una profundidad de dragado de diseño de 155 m. [10] El siguiente más grande es HAM 318 ( Van Oord ) con su tolva de 37.293 metros cúbicos y una profundidad máxima de dragado de 101 m.
Cortador de succión
El tubo de succión de una draga de succión con cortador (CSD) tiene un mecanismo de corte en la entrada de succión. El mecanismo de corte afloja el material del lecho y lo transporta a la boca de succión. El material dragado generalmente es aspirado por una bomba centrífuga resistente al desgaste y descargado a través de una tubería o en una barcaza. Las dragas de corte y succión se utilizan con mayor frecuencia en áreas geológicas que constan de materiales de superficie dura (por ejemplo, depósitos de grava o lecho de roca superficial) donde una draga de succión estándar sería ineficaz. Si son lo suficientemente potentes, pueden utilizarse en lugar de voladuras bajo el agua. [11]
A partir de 2018, la draga de corte y succión más poderosa del mundo es la Spartacus de DEME , que está programada para entrar en servicio en 2019. [12]
Succión de barrena
El sistema de dragado de barrena funciona como una draga de succión con cortador, pero la herramienta de corte es un tornillo de Arquímedes giratorio colocado en ángulo recto con la tubería de succión. Mud Cat inventó la draga de barrena en la década de 1970. [13]
Jet-lift
Estos utilizan el efecto Venturi de una corriente de agua concentrada de alta velocidad para tirar del agua cercana, junto con el material del lecho, hacia una tubería.
Puente aéreo
Un puente aéreo es un tipo de draga de succión pequeña. A veces se utiliza como otras dragas. En otras ocasiones, un buceador sostiene un puente aéreo bajo el agua . [14] Funciona soplando aire en la tubería, y ese aire, al ser más liviano que el agua, sube dentro de la tubería, arrastrando agua con él.
Dragas mecánicas
Algunas dragas de cangilones y dragas de agarre son lo suficientemente poderosas como para arrancar coral y crear un canal de envío a través de los arrecifes de coral . [15]
Dragas de cangilones
Una draga de cangilones está equipada con una draga de cangilones, que es un dispositivo que recoge sedimentos por medios mecánicos, a menudo con muchos cangilones circulantes conectados a una rueda o cadena . [15]
Agarrar dragas
A grab draga recoge material del fondo marino con un cubo de concha de almeja , que cuelga de una grúa a bordo o una gabarra grúa , o es transportado por un brazo hidráulico, o está montado como en una red de arrastre . Esta técnica se utiliza a menudo en la excavación de lodo de la bahía . La mayoría de estas dragas son barcazas grúa con patas , pilotes de acero que se pueden bajar y subir para colocar la draga. [15]
Dragas de retroexcavadora / balde
Una draga de retroexcavadora / balancín tiene una retroexcavadora como en algunas excavadoras . Se puede fabricar una draga retroexcavadora tosca pero utilizable montando una retroexcavadora terrestre en un pontón . Las seis dragas retroexcavadoras más grandes del mundo son actualmente Vitruvius, Mimar Sinan, Postnik Yakovlev (Jan De Nul), Samson (DEME), Simson y Goliath (Van Oord). [ cita requerida ] Presentaron excavadoras montadas en barcazas . Las pequeñas dragas retroexcavadoras pueden montarse sobre orugas y trabajar desde el banco de zanjas. Una draga retroexcavadora está equipada con una carcasa semiabierta. La cáscara se llena moviéndose hacia la máquina. Por lo general, el material dragado se carga en barcazas. Esta máquina se utiliza principalmente en puertos y otras aguas poco profundas. [15]
Accesorios de dragado de excavadora
El accesorio de dragado de excavadora utiliza las características de las dragas de corte y succión, que consta de cabezales de corte y una bomba de succión para transferir material. Estos accesorios hidráulicos se montan en el brazo de la pluma de una excavadora, lo que permite al operador maniobrar el accesorio a lo largo de la costa y en aguas poco profundas para dragar. [dieciséis]
Nivelador de cama
Se trata de una barra o pala que se tira sobre el fondo del mar detrás de cualquier barco o embarcación adecuada. Tiene un efecto similar al de una excavadora en tierra. La draga de vapor operada por cadena Bertha , construida en 1844 según un diseño de Brunel y a partir de 2009[actualizar]era el buque de vapor operativo más antiguo de Gran Bretaña, era de este tipo. [17]
Krabbelaar
Este es un tipo temprano de draga que se usaba anteriormente en aguas poco profundas en los Países Bajos. Era un bote de fondo plano con púas que sobresalían de su fondo. A medida que la corriente de la marea tiraba del barco, los picos rasparon el material del lecho marino y la corriente de la marea lavó el material, con suerte a aguas más profundas. Krabbelaar es la palabra holandesa para "rascador".
Inyección de agua
Una draga de inyección de agua utiliza un pequeño chorro para inyectar agua a baja presión (para evitar que el sedimento explote en las aguas circundantes) en el lecho marino para poner el sedimento en suspensión, que luego se convierte en una corriente de turbidez , que fluye cuesta abajo. movido por una segunda ráfaga de agua del WID o es arrastrado por corrientes naturales. La inyección de agua produce una gran cantidad de sedimentos en el agua, lo que dificulta la medición con la mayoría de los equipos hidrográficos (por ejemplo: ecosondas monohaz).
Neumático
Estas dragas utilizan una cámara con entradas, de la cual se bombea el agua con las entradas cerradas. Por lo general, se suspende de una grúa en tierra o de un pequeño pontón o barcaza. Su eficacia depende de la presión de profundidad. [ cita requerida ]
Snagboat
Un snagboat está diseñado para eliminar grandes escombros, como árboles muertos y partes de árboles, de las vías fluviales de América del Norte. [ cita requerida ]
Anfibio
Algunas de estas son cualquiera de los tipos de dragas anteriores, que pueden operar con normalidad, o extendiendo las patas, también conocidas como papas, por lo que se coloca en el fondo del mar con el casco fuera del agua. Algunas formas pueden ir a tierra.
Algunas de estas son retroexcavadoras terrestres cuyas ruedas están sobre patas largas con bisagras para que puedan conducir en aguas poco profundas y mantener la cabina fuera del agua. Algunos de estos pueden no tener un casco flotante y, de ser así, no pueden funcionar en aguas profundas. Oliver Evans (1755-1819) en 1804 inventó el Oruktor Amphibolos, una draga anfibia que fue el primer vehículo de carretera a vapor de Estados Unidos. [18]
Sumergible
Suelen utilizarse para recuperar materiales útiles del fondo marino. Muchos de ellos viajan de manera continua . Una variante única [19] está destinada a caminar con piernas sobre el lecho marino. [20]
Pescar
Las dragas de pesca se utilizan para recolectar diversas especies de almejas , vieiras , ostras o mejillones del fondo marino. Algunas dragas también están diseñadas para capturar cangrejos, erizos de mar, pepinos de mar y caracoles. Estas dragas tienen la forma de una pala hecha de malla de cadena y son remolcadas por un barco de pesca . Las dragas específicas para almejas pueden utilizar inyección hidráulica para apuntar más profundamente en la arena. [21] El dragado puede ser destructivo para el lecho marino y algunos dragados de vieiras han sido reemplazados por recolecciones a través del buceo . [22]
Dragas individuales notables
A junio de 2018, la draga más grande de Asia es " MV Tian Kun Hao ", una draga de 140 metros de largo construida en China, con una capacidad de 6.000 metros cúbicos por hora. [23] Una draga aún más grande, retirada en 1980, fue el Cuerpo de Ensayos de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos , que medía 525,17 pies (160,07 m) de largo. [24]
Software de monitoreo de dragado
Las dragas a menudo están equipadas con software de monitoreo de dragas para ayudar al operador de la draga a colocar la draga y monitorear el nivel actual de la draga. El software de monitoreo a menudo usa navegación satelital cinemática en tiempo real para registrar con precisión dónde ha estado operando la máquina y a qué profundidad ha dragado la máquina. [ cita requerida ]
Transporte y eliminación de materiales
En una "draga de tolva", los materiales dragados terminan en una gran bodega a bordo llamada "tolva". Una draga de tolva de succión se usa generalmente para dragado de mantenimiento. Una draga de tolva generalmente tiene puertas en su parte inferior para vaciar los materiales dragados, pero algunas dragas vacían sus tolvas dividiendo las dos mitades de sus cascos en bisagras hidráulicas gigantes. De cualquier manera, a medida que la embarcación draga, el exceso de agua en los materiales dragados se derrama a medida que los sólidos más pesados se depositan en el fondo de la tolva. Este exceso de agua se devuelve al mar para reducir el peso y aumentar la cantidad de material sólido (o lechada) que se puede transportar en una sola carga. Cuando la tolva se llena con lechada , la draga deja de dragar y va a un vertedero y vacía su tolva. [ cita requerida ]
Algunas dragas de tolva están diseñadas para que también se puedan vaciar desde arriba usando bombas si los sitios de descarga no están disponibles o si el material de la draga está contaminado. A veces, la lechada de las dragas y el agua se bombea directamente a las tuberías que la depositan en terrenos cercanos. Estas tuberías también se conocen comúnmente como mangueras de dragado . Hay algunos tipos diferentes de mangueras de dragado que difieren en términos de presión de trabajo, capacidad de flotación, blindadas o no, etc. Las mangueras de succión, las mangueras blindadas de descarga y las mangueras auto-flotantes son algunos de los tipos más populares diseñados para transportar y descargar materiales de dragado. . [25] Algunos incluso tenían las tuberías o mangueras personalizadas para las necesidades exactas de dragado, etc. Otras veces, se bombea a barcazas (también llamadas scows ), que lo depositan en otro lugar mientras la draga continúa su trabajo. [ cita requerida ]
Varios buques, sobre todo en el Reino Unido y el noroeste de Europa, deshidratan la tolva para secar la carga y poder descargarla en un muelle "seco". Esto se logra principalmente utilizando una rueda de cangilones de descarga automática, un raspador de arrastre o una excavadora a través de sistemas de transporte. [ cita requerida ]
Cuando se van a eliminar sedimentos contaminados (tóxicos), o cuando no se dispone de sitios de disposición interior de gran volumen, las lechadas de dragado se reducen a sólidos secos mediante un proceso conocido como deshidratación. Las técnicas actuales de deshidratación emplean centrífugas, contenedores Geotubos, grandes filtros textiles o aparatos basados en floculantes / congelantes de polímero . [ cita requerida ]
En muchos proyectos, la deshidratación de lechada se realiza en grandes pozos de sedimentación tierra adentro, aunque esto es cada vez menos común a medida que las técnicas de deshidratación mecánica continúan mejorando. [ cita requerida ]
De manera similar, muchos grupos (más notables en el este de Asia) están realizando investigaciones para utilizar sedimentos deshidratados para la producción de hormigones y bloques de construcción, aunque el alto contenido orgánico (en muchos casos) de este material es un obstáculo para tales fines. [ cita requerida ]
La gestión adecuada de los sedimentos contaminados es un tema de gran preocupación en la actualidad. Debido a una variedad de actividades de mantenimiento, miles de toneladas de sedimentos contaminados se dragan en todo el mundo desde puertos comerciales y otras áreas acuáticas con un alto nivel de industrialización. El material dragado se puede reutilizar después de una descontaminación adecuada. Se ha propuesto y probado una variedad de procesos en diferentes escalas de aplicación ( tecnologías para la remediación ambiental ). Una vez descontaminado, el material podría ser adecuado para la industria de la construcción o podría usarse para la nutrición de la playa. [26]
Impactos ambientales
El dragado puede crear perturbaciones en los ecosistemas acuáticos , a menudo con impactos adversos. [27] [28] Además, los escombros de las dragas pueden contener sustancias químicas tóxicas que pueden tener un efecto adverso en el área de eliminación; Además, el proceso de dragado a menudo desaloja los productos químicos que residen en los sustratos bentónicos y los inyecta en la columna de agua . [ cita requerida ]
La actividad de dragado puede generar los siguientes impactos principales en el medio ambiente:
- Liberación de sustancias químicas tóxicas (incluidos metales pesados y PCB ) de los sedimentos del fondo a la columna de agua . [29]
- Recolección de plomo de metales pesados dejado por la pesca, balas, 98% de mercurio recuperado [natural y sobrante de la era de la fiebre del oro]. [30]
- Aumentos a corto plazo de la turbidez , que pueden afectar el metabolismo de las especies acuáticas e interferir con el desove . [27] La actividad de dragado por succión está permitida solo durante los períodos de tiempo sin desove establecidos por los peces y la caza (períodos de trabajo en el agua). [31]
- Impactos secundarios a la productividad de las marismas por sedimentación . [32]
- Impactos terciarios en la avifauna que pueden depredar organismos acuáticos contaminados. [32]
- Impactos secundarios en el metabolismo y la mortalidad de los organismos acuáticos y bentónicos [33]
- Posible contaminación de los sitios de escombros de dragado [29] [34]
- Cambios en la topografía por la creación de "islas de botín" a partir del botín acumulado. [35]
- Vuelve al agua el compuesto tóxico Tributilestaño , un biocida popular utilizado en pinturas antiincrustantes prohibidas en 2008. [36]
La naturaleza de las operaciones de dragado y los posibles impactos ambientales hacen que la industria esté estrictamente regulada y un requisito de evaluaciones integrales de impacto ambiental regional con monitoreo continuo. [32] La Ley de Agua Limpia de los Estados Unidos requiere que cualquier descarga de materiales dragados o de relleno en "aguas de los Estados Unidos", incluidos los humedales, esté prohibida a menos que esté autorizado por un permiso emitido por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército . [37] Como resultado de los posibles impactos en el medio ambiente, el dragado está restringido a las áreas autorizadas solo con la actividad de los buques monitoreada de cerca utilizando sistemas GPS automáticos. [32]
Principales empresas de dragado
Según un informe de perspectivas de Rabobank en 2013, las empresas de dragado más grandes del mundo están en orden de tamaño, según las ventas de dragado en 2012 [2]
- Ingeniería portuaria de China (China)
- Jan De Nul (Bélgica)
- DEME (Bélgica)
- Royal Boskalis Westminster (Países Bajos)
- Contratistas de dragado y marinos Van Oord (Países Bajos)
- Compañía Nacional de Dragado Marino (Emiratos Árabes Unidos)
- Great Lakes Dredge & Dock Company (Estados Unidos)
Empresas de dragado notables en América del Norte:
- Manson Construction Co. (Estados Unidos)
Imagenes
Grab (clamshell) draga Njord de la flota de Manson Construction Co. en el puerto de Oakland , California
La excavadora de una draga Yukon .
April Hamer en Lakes Entrance , Victoria , Australia
El Orisant una draga de succión de arrastre en el puerto de IJmuiden , Países Bajos
Agarre el dragado en el puerto de Victoria , Hong Kong
Alexander von Humboldt de la flota de Jan De Nul
Minería de arena
HR Morris de la flota de Manson Construction Co. , una draga de tubería de succión con cortador, trabajando en Mission Bay, San Diego, California
Barco de dragado con barcazas en la bahía de Neva en San Petersburgo , Rusia
Vista superior de una draga de succión en el río Nandu , Hainan , China
Cutterhead of drage Bill Holman , Louisville, Kentucky , Estados Unidos , Ohio River mile 607, julio de 2002
Xcentric Ripper XR120 es una draga retroexcavadora de patas elevadoras
Ver también
- Rótula de dragado , conexión entre 2 tubos que se utilizan para transportar mezcla de agua y arena desde una draga hasta el área de descarga
- Cabeza de arrastre de dragado
- Navegabilidad
- Peace in Africa (barco) , una draga de extracción de diamantes
- Reina de los Países Bajos (barco) , una gran draga
- Ingeniería fluvial para dragado interior y otros sistemas de gestión fluvial
- WT Preston , un barco de pesca
Referencias
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enlaces externos
- Directorio de dragas (una colección privada casi exhaustiva de fotografías de dragas)
- Política de dragado y eliminación de escombros (del gobierno australiano )
- El arte del dragado (intercambio de conocimientos)
- Centro de conocimiento de la Asociación Internacional de Empresas de Dragado
- Colección World of Boats (EISCA) ~ Isambard Kingdom Brunel's Bertha