Esclusas del Canal de Panamá

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Las esclusas de Gatun del Canal de Panamá, vista hacia norte hacia el Océano Atlántico.
Diagrama del Canal de Panamá que muestra la secuencia de esclusas y de pasos que un buque pasa mientras transita el canal.

Las esclusas del Canal de Panamá, que levantan las naves 25,9 m (85 pies) en el punto más alto del Canal de Panamá (el lago Gatún), fue en su momento una de las obras de ingeniería más grandes de su época, eclipsada solamente por otras etapas del proyecto del canal. No había otra construcción en hormigón armado comparable en tamaño hasta la construcción de la represa Hoover en los años 30. La longitud total de las estructuras de las esclusas, incluyendo el acceso de las paredes, es de 3 kilómetros (casi dos millas).

Las esclusas, que tienen un total de seis etapas, limitan el tamaño máximo de la anchura de las naves que pueden transitar por el canal, conocido como Panamax. Cada una de estas etapas tiene dos cámaras de esclusas, doblando la capacidad de tráfico que puede ser manejada; juntas elevan las naves desde el nivel del mar hasta una altura de 25,9 m (85 pies).

Las esclusas deben ser ampliadas en un futuro próximo para permitir que mayor cantidad y naves más grandes puedan utilizar el canal.

Diseño[editar]

Animación en fotografía secuencial de 24 horas de la cámara superior de las esclusas de Miraflores

Hay tres conjuntos de esclusas en el canal. Un sistema de dos etapas en Miraflores, y uno de una etapa en Pedro Miguel, que suben el nivel desde el Pacífico hasta el lago Gatún; y un sistema triple en Gatún que baja el nivel desde el lago al lado Atlántico. Los tres sistemas de esclusas se emparejan; es decir, hay dos trayectorias paralelas de esclusas en cada uno de los tres sitios de la esclusa. Esto, en principio, permite que las naves pasen en direcciones opuestas simultáneamente; sin embargo, las naves grandes no pueden cruzar con seguridad a velocidad en el Corte Culebra.

Las cámaras de esclusa son 33,53 metros (110 pies) de anchura y de 320,0 metros (1050 pies) de largo, con una longitud útil de 304,8 metros (1000 pies).

Estas dimensiones determinan el tamaño máximo de las naves que pueden utilizar el canal. Este tamaño se conoce como Panamax. La elevación total (la cantidad por la cual una nave es aumentada o bajada) en los tres pasos de las esclusas de Gatún es 25,9 m (85 pies); la elevación de las dos etapas de Miraflores es 16,5 m (54 pies). La esclusa de Pedro Miguel da una elevación de 9,5 m (31 pies). La elevación en Miraflores varía debido a las mareas extremas en el lado del océano Pacífico, entre 13,1 m (43 pies) en la marea alta extrema y 19,7 m (64,5 pies) en la marea baja extrema. Las variaciones debidas a las mareas en el lado Atlántico, por el contrario, son muy pequeñas.

Las cámaras de esclusa son estructuras de hormigón armado masivas. Las paredes laterales tienen entre 13,7 y 15,2 metros (45 a 55 pies) de anchura en las bases; hacia la parte superior, donde se requiere menos fuerza, se afinan en pasos de 2,4 m (8 pies). La pared del centro entre las cámaras es 18,3 m (60 pies).

Volumen y drenaje[editar]

Cada cámara de esclusas requiere 101.000 m3 ( 26.680.000 galones americanos; 22.220.000 galones imperiales) para llenarla de la posición de bajada a la posición de arriba; la misma cantidad de agua debe ser eliminada de la cámara para bajar el nivel otra vez. Se encajan en las paredes del lado y de centro tres alcantarillas grandes, que se utilizan para llevar el agua del lago en las cámaras, y de cada cámara abajo a la siguiente, o al mar. Estas alcantarillas tienen un diámetro de 6,71 m (22 pies) al inicio, y 5,49 m (18 pies) en el diámetro de salida.

Hay catorce alcantarillas cruzadas en cada cámara, cada una con cinco aberturas; siete alcantarillas cruzadas de las alcantarillas principales del flanco alternan con siete de la alcantarilla de la pared de centro.

El agua se mueve por gravedad, y se controla por las válvulas enormes en las alcantarillas; cada alcantarilla cruzada se controla de manera independiente. Una cámara de esclusa se puede llenar en tan poco como ocho minutos; hay turbulencia significativa en la cámara de cerradura durante este proceso.

Compuertas[editar]

Las compuertas de las esclusas de Gatun se abren para un crucero entrando hacia el lado del Caribe del canal. Las compuertas en ambos extremos de la cámara superior son dobles por seguridad.

Las compuertas que separan las cámaras en cada vuelo de cerraduras deben retener un considerable peso de agua, y deben ser fiables y bastante fuertes para soportar accidentes, ya que el fracaso de una puerta podría provocar una inundación catastrófica rio abajo. Estas puertas tienen un tamaño enorme, con una altura de entre 14,33 y 24,99 m (47 a 82 pies), dependiendo de la posición, y son 7 pies (2,13 m); las puertas más altas se requieren en Miraflores, debido a la gama de mareas. Cada puerta tiene dos hojas, 65 pies (19,81 m) de par en par, que cerca de una forma de V con el punto contra la corriente. Las hojas más pesadas pesan 662 t (ST 730; LT 652); las bisagras pesan cada una 16,7 t (36.817 libras).

La maquinaria original de la puerta consistía en un enorme rodillo impulsor, accionado por un motor eléctrico, el cual iba concectado a una biela, que a su vez estaba unida al centro de la puerta.

Estos mecanismos fueron substituidos por puntales hidráulicos en enero de 1998, después de 84 años de servicio. Las puertas son huecas y boyantes, como el casco de una nave, y están tan bien equilibradas que dos motores de 19 kilovatios (25 caballos de fuerza) son suficientes para mover cada hoja de la puerta. Si un motor falla, el otro puede todavía cerrar la puerta a velocidad reducida.


Cada cámara también contiene un par de puertas auxiliares que se puedan utilizar para dividir la cámara en dos; esto se diseñó para permitir el tránsito de buques más pequeños sin usar la cantidad completa de agua. Fueron originalmente incorporadas debido al hecho de que la inmensa mayoría de las naves de principios de los años 1900 tenían menos de 600 pies (183 m) de longitud, y por lo tanto no necesitaban toda la cámara de cierre. Estas puertas se utilizan poco hoy en dia; los botes pequeños tales como barcos de viaje, arrastreros, y yates se pasan en grupos.

Locomotoras o mulas[editar]

Una "mula" en acción en las esclusas de Miraflores. Al fondo se puede ver el Centro de Visitantes de Miraflores .

Desde el principio, era considerado una característica importante de la seguridad que las naves fueran dirigidas, sin embargo las cámaras de la esclusa por las locomotoras eléctricas, conocidas como mulas (mulas, llamadas así en homenaje a los animales usados tradicionalmente para tirar de las gabarras), en las paredes de la cerradura. Estas mulas se utilizan para el control de lado a lado y de frenado en las cerraduras bastante estrechas (naves modernas en relación con del día del estrecho). La carrera útil en y a través de las esclusas es proporcionada realmente por los motores de las naves y no las “mulas”. Una nave que se acerca a las cerraduras primero levanta a la pared de la guía, que es una extensión de la pared de centro de las esclusas, donde las mulas en la pared antes de proceder le toman bajo control en la esclusa. Mientras que ella se mueve adelante, las líneas adicionales se llevan las mulas en la otra pared. Con las naves grandes, hay dos mulas en cada lado en el arco, y el lado dos de cada uno en la popa - ocho en total, teniendo en cuenta el control exacto de la nave.

Las mulas ellos mismos corren en las pistas del estante, a las cuales se adaptan. Cada mula tiene un torno potente, actuado por el conductor; éstos se utilizan para tomar la línea adentro o para pagarla, para mantener la nave centrada la esclusa mientras que la mueven desde cámara a la cámara. Con tan poco como 60 cm (2 pies) de espacio en cada lado de una nave, la considerable habilidad se requiere de parte de los operadores. Buques más pequeños, tales como pequeños barcos del viaje y yates privados, se toman como tránsitos de la línea, donde las líneas de amarre a las paredes de la cerradura son manejadas manualmente por la línea manipuladores en la nave.

Características de seguridad[editar]

Un fallo de las puertas de la esclusa - por ejemplo, causado por una nave que golpee una puerta causando fugas - podría provocar una inundación en las tierras rio abajo de las esclusas, como el lago sobre las esclusas (lago Gatun o lago Miraflores) drena a través del sistema de la esclusa. La seguridad adicional contra esto es proporcionada doblando las puertas en ambos extremos de la cámara superior en cada vuelo de esclusa; por lo tanto, hay cuatro puertas en cada vuelo de las esclusas que tendrían que no poder permitir que el alto nivel del agua pase rio abajo. Las puertas adicionales son de 21 m (70 pies) lejos de las puertas de funcionamiento. Originalmente, las esclusas también ofrecieron barreras de cadena, que fueron estiradas a través de las cámaras de esclusa para evitar una nave perder control y pegue una puerta, y que fueron bajadas en el piso de la esclusa para permitir que la nave pase. Estas cadenas de la defensa ofrecieron mecanismos de frenado elaborados para permitir que a una nave hasta 10.000 toneladas sean paradas con seguridad; sin embargo, dado el control exacto de naves hizo posible por las mulas, él era muy inverosímil que estas cadenas serían requeridas nunca. Con muchos usuarios modernos del canal estando sobre 60.000 toneladas, y dado el costo de mantenerlas, las cadenas de la defensa fueron reducidas en gran número en 1976 y finalmente quitadas en 1980. Más allá de esto, el diseño original de las cerraduras tenía otra más característica de la seguridad - las presas de la emergencia que se podrían balancear a través de las esclusas en el extremo superior de cada vuelo. Éstos consistieron en los puentes de balanceo, de los cuales las vigas fueron bajadas al piso de la esclusa; los obturadores de acero se podían entonces funcionar con abajo de estas vigas para bloquear el flujo de agua. Los taladros mensuales fueron celebrados, por noche y día, para asegurarse de que estas presas se podrían desplegar en una emergencia.

En los últimos 30 años, las presas originales fueron substituidas por las nuevas presas, que fueron aumentadas de ranuras en la parte inferior de las cámaras de esclusa, hidráulicamente o por el aire comprimido. Las nuevas presas ellos mismos fueron retiradas en el finales de los 80, y hoy, no hay presas de la emergencia.

Controles[editar]

Puesto que todo el equipo de las esclusas funcionan eléctricamente, el proceso entero de encerrar una nave hacia arriba o hacia abajo puede ser controlado desde una sala de mando central, que está situada en la pared del centro del vuelo superior de las esclusas. Los controles fueron diseñados desde el principio para minimizar los errores del operador, e incluyen un modelo completo de las esclusas, con los componentes móviles que reflejan los estados de las puertas de esclusa y de las válvulas reales. De esta manera, el operador puede ver exactamente en qué estado están las esclusas y las válvulas del agua.

Los dispositivos de seguridad mecánicos se incorporan a los controles para asegurarse de que ningún componente puede ser movido mientras que otro esté en un estado incorrecto; por ejemplo, abriendo las válvulas del dren y del terraplén de una cámara de esclusas simultáneamente.

Construcción[editar]

La pared media de las esclusas de Gatun, durante la construcción, en 1910. El hombre parado debajo y a la derecha de la alcantarilla ilustra la escala.
La forma principal de la alcantarilla se puede observar en el primero plano durante la construcción; detrás se puede ver la forma que tendrán las paredes elevadas.

El proyecto de construir las esclusas comenzó con el primer hormigón puesto en Gatun, el 24 de agosto de 1909.

Las esclusas en Gatun se incorporan a un corte hecho en una colina que confina el lago, que requirió la excavación del ³ de 3.800.000 m (5.000.000 yardas cúbicas) del material, sobre todo roca. Las esclusas fueron hechas del ³ de 1.564.400 m (2.046.100 yardas cúbicas) del hormigón.

La cantidad de material necesaria para construir las esclusas requirió medidas extensas para ser puesto en el lugar para manejar la piedra y el cemento. La piedra fue traída de Portobelo a las esclusas de Gatún; el trabajo sobre el lado pacífico utilizó piedra extraída de la colina del Ancón.

El cable carril de arriba fue construido para transportar el hormigón en la construcción en Gatún. Las torres de 26 metros (85 pies) de alto fueron empleadas en los bancos del canal, y los cables del alambre de acero de 6 cm (2,5 pulgadas) fueron atados entre ellos para atravesar las esclusas. Los cubos que corrían en estos cables llevaron hasta seis toneladas de hormigón a la vez en las esclusas. Los ferrocarriles eléctricos fueron construidos para llevar la piedra, la arena y el cemento de los muelles las mezcladoras concretas, de donde otro ferrocarril eléctrico llevó dos cubos de 6 toneladas a la vez a los cablecarriles. Las construcciones más pequeñas en Pedro Miguel y Miraflores utilizaron las grúas y las locomotoras de vapor en una manera similar.

Vista aérea de la esclusas de Gatún. En la parte superior, varios barcos en el Lago Gatún esperando para atravesar las exclusas. En la parte inferior, el canal de salida al Oceáno Atlántico. A la izquierda de las esclusas existentes, el área de construcción para las nuevas exclusas con las cámaras para reciclar agua parte de la ampliación del Canal de Panamá.

El hormigón se moldea normalmente en el encofrado, las estructuras temporales que dan forma al hormigón mientras que fijan. Para una construcción simple, éstos serían hechos normalmente muy simplemente de la madera, pero la escala de las esclusas exigió formas extraordinarias.

Las formas para las paredes consistieron en las torres, afrontadas con las hojas verticales apoyadas, 19 cm (7 pulgadas del ½) densamente, montados en los carriles para permitir que las esclusas sean construidas en secciones; una sección de las esclusas sería vertida detrás de la forma, y cuando fue fijada, la forma sería movida para hacer la sección siguiente. Cada una de las doce torres tenía 23,8 m (78 pies) de alto por 11,0 m (36 pies) de par en par. Las formas para las alcantarillas fueron hechas del acero, y eran plegables así que podrían ser quitadas y ser movidas adelante después de que cada sección de la alcantarilla hubiera fijado. Había, en todos, 33 formas para el centro y las alcantarillas del flanco, cada 3,7 m (12 pies) de largo; y 100 formas más pequeñas para las alcantarillas laterales.

Las esclusas del lado del Pacífico fueron acabadas primero; en Pedro Miguel en 1911 y Miraflores en mayo de 1913.

El tirón de alta mar Gatún, un tirón atlántico del funcionamiento de la entrada usado para acarrear las gabarras, tenía el honor el 26 de septiembre de 1913, de hacer el primer cierre ensayo de esclusas de Gatún. El ensayo fue un éxito, aunque todas las válvulas fueran controladas manualmente desde el tablero de control central ya que aun no estaba listo.

Vista panorámica de las Esclusas de Miraflores a punto de ser terminadas en 1914.
Vista panorámica de las Esclusas de Miraflores a punto de ser terminadas en 1914.

Referencias[editar]

  • Preguntas Frecuentes sobre la Autoridad del Canal de Panamá: [1]
  • Historia del Canal de Panamá, por Ira E. Bennett: [2] en inglés
  • Una historia del Canal de Panamá, La Autoridad del Canal de Panamá: [3]
  • Cemento y concreto, Constructores del Canal de Panamá, CZ Brats: [4] en inglés
  • El Canal de Panamá, por coronel George W. Goethals: [5] en inglés