Esclusas del Canal de Panamá

Secuencia de cerraduras y pasajes que pasa un buque mientras transita el Canal de Panamá.

Las cerraduras Gatun, mirando hacia el norte hacia el Océano Atlántico.

Las esclusas del Canal de Panamá (español: Esclusas del Canal de Panamá) son un sistema de esclusas que eleva barcos hasta 85 pies (26 metros) para la elevación principal del Canal de Panamá y hacia abajo nuevamente. El canal original tenía un total de seis escalones (tres hacia arriba y tres hacia abajo) para el paso de un barco. La longitud total de las estructuras de las esclusas, incluidos los muros de acceso, es de más de 3 km (1,9 millas). Las esclusas fueron una de las mayores obras de ingeniería jamás realizadas cuando se abrieron en 1914. No se emprendió ninguna otra construcción de hormigón de tamaño comparable hasta la presa Hoover, en la década de 1930.

Existen dos carriles de tránsito independientes, ya que cada esclusa está construida doble. El tamaño de las esclusas originales limita el tamaño máximo de barcos que pueden transitar por el canal; este tamaño se conoce como Panamax. La construcción del proyecto de ampliación del Canal de Panamá, que incluyó un tercer juego de esclusas, comenzó en septiembre de 2007, finalizó en mayo de 2016 y comenzó su operación comercial el 26 de junio de 2016. Las nuevas esclusas permiten el tránsito de buques Nuevo Panamax más grandes, que tienen una mayor capacidad de carga que la que las esclusas anteriores eran capaces de manejar.

Diseño

Hay doce cerraduras (seis pares) en total. Un vuelo de dos pasos en Miraflores y un solo par en Pedro Miguel Lift se envía desde el Pacífico hasta el lago Gatun; Luego, un triple vuelo en Gatun los baja al lado del Atlántico. Los tres juegos de cerraduras están emparejados; Es decir, hay dos vuelos paralelos de cerraduras en cada uno de los tres sitios de cerradura. Esto, en principio, permite que los barcos pasen en direcciones opuestas simultáneamente; Sin embargo, los barcos grandes no pueden cruzar de manera segura a la velocidad en el corte de Culebra, por lo que en la práctica los barcos pasan en una dirección por una vez, luego en la otra, usando ambos " Lanes " de las cerraduras en una dirección a la vez. En este patrón de uso, los bloqueos emparejados ofrecen redundancia durante el mantenimiento o en caso de problemas mecánicos.

Las cámaras de bloqueo tienen 110 pies (33.53 m) de ancho por 1,050 pies (320 m) de largo, con una longitud utilizable de 1,000 pies (305 m). Estas dimensiones determinan el tamaño máximo de los barcos que pueden usar el canal; Este tamaño se conoce como Panamax. La elevación total (la cantidad por la cual se eleva o baja un barco) en los tres pasos de las cerraduras de Gatun es de 85 pies (25,9 m); El elevador de las cerraduras de Miraflores de dos pasos es de 54 pies (16 m). Las cerraduras de Pedro Miguel de un solo paso tienen un elevador de 31 pies (9,4 m). El elevador en Miraflores en realidad varía debido a las mareas extremas en el lado del Pacífico, entre 43 pies (13 m) a marea alta extrema y 64.5 pies (20 m) a marea baja extrema; Las diferencias de marea en el lado del Atlántico son muy pequeñas.

Las cámaras de bloqueo son estructuras de concreto masivas. Las paredes laterales tienen de 45 a 55 pies (14 a 17 m) de espesor en las bases; Hacia la parte superior, donde se requiere menos fuerza, disminuyen en escalones a 8 pies (2.4 m). La pared central entre las cámaras tiene 60 pies (18 m) de espesor y alberga tres galerías que corren su longitud completa. El más bajo de estos es un túnel de drenaje; Por encima de esto hay una galería para el cableado eléctrico; Y hacia la parte superior hay un pasillo que permite a los operadores obtener acceso a la maquinaria de bloqueo.

llenado y drenaje

Cada cámara de bloqueo requiere 26,700,000 galones de EE. UU. (101,000 m 3 ) de agua para llenarla desde la posición baja a la posición elevada; La misma cantidad de agua debe drenarse de la cámara para bajarla nuevamente. Incrustadas en las paredes laterales y centrales hay tres grandes alcantarillas de agua que se utilizan para transportar agua desde el lago hacia las cámaras para elevarlas, y desde cada cámara hasta la siguiente, o al mar, para bajarlas. Estas alcantarillas comienzan a un diámetro de 22 pies (6.71 m) y se reducen a 18 pies (5.49 m) de diámetro, lo suficientemente grande como para acomodar un tren. Las alcantarillas cruzadas se ramifican de estas alcantarillas principales, corriendo debajo de las cámaras de bloqueo hasta las aberturas en los pisos. Hay catorce alcantarillas cruzadas en cada cámara, cada una con cinco aberturas; Siete alcantarillas cruzadas de las alcantarillas principales de la pared lateral se alternan con siete desde la alcantarilla de la pared central.

El agua se mueve por gravedad y está controlada por enormes válvulas en las alcantarillas. Cada alcantarilla cruzada se controla independientemente. Una cámara de bloqueo se puede llenar en tan solo diez minutos.

Gates

Las compuertas que separan las cámaras en cada tramo de esclusas deben retener un peso considerable de agua y deben ser fiables y lo suficientemente resistentes para resistir accidentes, ya que el fallo de una compuerta podría provocar una inundación de agua río abajo. Estas puertas varían de 47 a 82 pies (14,33 a 24,99 m) de altura, según la posición, y tienen 7 pies (2,13 m) de espesor. Las puertas más altas están en Miraflores, debido a la gran amplitud de mareas que hay allí. Las hojas más pesadas pesan 662 t (730 toneladas cortas; 652 toneladas largas); las bisagras pesan cada una 16,7 t (36,817 lb). Cada puerta tiene dos hojas, de 65 pies (19,81 m) de ancho, que cerca de una "V" forma con el punto aguas arriba. Esta disposición tiene el efecto de que la fuerza del agua desde el lado superior junta firmemente los extremos de las puertas. Las compuertas se pueden abrir sólo cuando, en el ciclo de funcionamiento, el nivel del agua en ambos lados sea igual.

La maquinaria original de la puerta consistía en una enorme rueda motriz, impulsada por un motor eléctrico, a la que estaba unida una biela, que a su vez se fijaba al centro de la puerta. Las puertas son huecas y flotantes, muy parecidas al casco de un barco, y están tan bien equilibradas que dos motores de 19 kW (25 hp) son suficientes para mover cada hoja de la puerta. Si un motor falla, el otro aún puede operar la puerta a velocidad reducida.

Todas las cámaras excepto una contienen un par de puertas auxiliares, que se pueden usar para dividir la cámara en dos. Este diseño permite el tránsito de embarcaciones más pequeñas de menos de 183 m (600 pies) de largo, como remolcadores de canales, sin utilizar toda la cantidad de agua. Las compuertas auxiliares se incorporaron originalmente porque la inmensa mayoría de todos los barcos de principios del siglo XX tenían menos de 600 pies (183 m) de largo y, por lo tanto, no necesitaban toda la longitud de la cámara de la esclusa.

Mulas

Desde el principio, se consideró una medida de seguridad importante que los barcos fueran guiados a través de las cámaras de las esclusas mediante locomotoras eléctricas, conocidas como mulas (mulas, llamadas así por los animales tradicionalmente utilizado para cruzar el istmo de Panamá), discurriendo sobre los muros de la esclusa. Estas mulas se utilizan para el control de lado a lado y de frenado en las esclusas, que son estrechas en comparación con los barcos modernos. El movimiento hacia adelante dentro y a través de las esclusas lo proporcionan en realidad los motores del barco y no las mulas. Un barco que se acerca a las esclusas primero se detiene hacia la pared guía, que es una extensión de la pared central de las esclusas, donde las mulas en la pared lo controlan antes de entrar en la esclusa. A medida que avanza, se llevan líneas adicionales a las mulas en la otra pared. En los barcos grandes, hay dos mulas a cada lado en la proa y dos a cada lado en la popa: ocho en total, lo que permite un control preciso del barco. No se utilizan mulas en las nuevas cerraduras de expansión.

Las mulas mismas corren sobre vías férreas de ancho ancho de 5 pies (1.524 mm). La vía más cercana al canal se utiliza para remolque y dispone de vías de cremallera para funcionamiento con engranajes. El camino interior se utiliza para devolver las mulas a su punto de partida y no dispone de cremalleras salvo en las fuertes pendientes entre las cámaras de las esclusas. La tracción se realiza mediante energía eléctrica, suministrada a través de un tercer carril colocado bajo el nivel de la superficie en el lado terrestre. Cada mula tiene un poderoso torno; estos se utilizan para introducir o desplegar cables para mantener el barco centrado en la esclusa mientras se mueve de una cámara a otra.

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  Una mula en acción en las cerraduras de Miraflores.
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  Una mula en una pendiente. El estante está dentro del carril de correr a la izquierda de la pista, y el tercer carril está a la derecha de la pista.

Funciones de seguridad

Una falla de las puertas de bloqueo, por ejemplo, causada por un barco fugitivo que golpea una puerta, podría desatar una inundación en las tierras aguas abajo de las cerraduras, mientras el lago sobre las cerraduras (lago de gatun o el lago Miraflores) drena a través del sistema de bloqueo. La precaución adicional contra esto se proporciona duplicando las puertas en ambos extremos de la cámara superior en cada vuelo de cerraduras; Por lo tanto, siempre hay al menos dos puertas en cada vuelo de cerraduras que tendrían que no permitir que el mayor nivel de agua pase río abajo. Las puertas adicionales están a 70 pies (21 m) de las puertas operativas.

Originalmente, las esclusas también presentaban barreras de cadena, que se extendían a lo largo de las cámaras de la esclusa para evitar que un barco se saliera de control y chocara contra una puerta, y que se bajaban al piso de la esclusa para permitir el paso del barco. Estas cadenas de defensa presentaban elaborados mecanismos de frenado para permitir detener de forma segura un barco de hasta 10.000 toneladas. Sin embargo, dado el control preciso de los barcos que las mulas permitían, era muy poco probable que alguna vez se necesitaran estas cadenas. Dado que muchos usuarios del canal moderno pesaban más de 60.000 toneladas, y dado el gasto que suponía su mantenimiento, se redujo el número de cadenas de defensa en 1976 y finalmente se retiraron en 1980.

Más allá de esto, el diseño original de las esclusas tenía otra característica de seguridad: presas de emergencia que podían girarse a través de las esclusas en el extremo superior de cada tramo. Estos consistían en puentes oscilantes, desde los cuales se bajaban vigas hasta el piso de la esclusa; Luego se podrían colocar contraventanas de acero a lo largo de estas vigas para bloquear el flujo de agua. Nunca utilizados, fueron retirados en los años 50.

A finales de la década de 1930, las presas originales fueron reemplazadas por nuevas presas, que se levantaban a partir de ranuras en el fondo de las cámaras de las esclusas, ya sea hidráulicamente o mediante aire comprimido. Las nuevas represas se retiraron a fines de la década de 1980 y hoy en día no existen represas de emergencia.

Controles

Dado que todo el equipo de las esclusas funciona eléctricamente, el proceso de cerrar o cerrar un barco puede controlarse desde una sala de control central, que está ubicada en la pared central del tramo superior de las esclusas. Los controles fueron diseñados desde el principio para minimizar la posibilidad de error del operador e incluyen un modelo completo de las esclusas, con componentes móviles que reflejan el estado de las compuertas y válvulas reales de las esclusas. De esta manera, el operador puede ver exactamente en qué estado se encuentran las cerraduras y las válvulas de agua. Los enclavamientos mecánicos están integrados en los controles para garantizar que ningún componente se pueda mover mientras otro esté en un estado incorrecto (por ejemplo, abrir el desagüe y llenar las válvulas de una cámara de esclusa simultáneamente.

Construcción

La construcción de las esclusas comenzó con la colocación del primer hormigón en Gatún, el 24 de agosto de 1909, por la empresa Day & Zimmermann (antes conocido como Dodge & Day).

Las esclusas de Gatún están construidas en un corte realizado en una colina que bordea el lago, lo que requirió la excavación de 5.000.000 de yardas cúbicas (3.800.000 metros cúbicos) de material, principalmente roca. Las cerraduras en sí estaban hechas de 2.046.100 yardas cúbicas (1.564.000 m3) de hormigón.

La cantidad de material necesario para construir las esclusas requirió la adopción de medidas exhaustivas para manipular la piedra y el cemento. La piedra fue traída desde Portobelo a las esclusas de Gatún, mientras que los trabajos en el lado del Pacífico utilizaron piedra extraída del Cerro Ancón.

Se construyeron enormes teleféricos elevados para transportar hormigón a la construcción en Gatún. Se construyeron torres de 26 m (85 pies) de altura en las orillas del canal, y entre ellas se colocaron cables de alambre de acero de 6 cm (2,5 pulgadas) para atravesar las esclusas. Los cangilones que circulaban por estos cables transportaban hasta seis toneladas de hormigón a la vez hasta las esclusas. Se construyeron ferrocarriles eléctricos para transportar piedra, arena y cemento desde los muelles hasta las mezcladoras de hormigón, desde donde otro ferrocarril eléctrico transportaba dos cangilones de 6 toneladas a la vez hasta los teleféricos. Las construcciones más pequeñas de Pedro Miguel y Miraflores utilizaron grúas y locomotoras de vapor de manera similar.

Las esclusas del lado del Pacífico se terminaron primero: el tramo único en Pedro Miguel en 1911 y Miraflores en mayo de 1913.

El remolcador marítimo Gatun, un remolcador de trabajo de entrada al Atlántico utilizado para transportar barcazas, realizó el primer esclusaje de prueba de las esclusas de Gatún el 26 de septiembre de 1913. El esclusaje funcionó perfectamente, aunque todas las válvulas se controlaron manualmente. ya que el tablero de control central aún no estaba listo.

Mapa

v t e Canal de Panamá
Leyenda
km # Océano Atlántico (Mar Caribe) 0 Entrada atlántica, Manzanillo Bay Breakwater 8.7 5.4 Puerto de Colón, Cristóbal (ciudad) 8.7 5.4 Puerto de Colón, Cristóbal (ciudad) Terminal de cruceros, Manzanillo (MIT), Zona de Libre Comercio, Aeropuerto E.A. Jiménez, Atlántico estación de ferrocarril; terminal de carga Atlantic Bridge (2019) 1.9 1.2 Gatún Locks 3 cámaras, +26 m (85 pies) Agua Clara cerraduras (2016) 3 cámaras, 3 cuencas de ahorro de agua cada una Gatún Dam, Río Chagres, energía hidroeléctrica (22,5 MW), vertedero 24.2 15.0 Lago Gatún Río Gatún, autopista, puente ferroviario Monte Lirio 8,5 5.3 Gamboa Río Chagres, Madden Dam, Alajuela Lake energía hidroeléctrica (36 MW) 12.6 7.8 Culebra Corte (Gaillard Cut) Cuenca continental, cumbre Puente Centenario (Pan-American Highway, via Panama City) 1.4 0.9 Cerraduras Pedro Miguel 1 cámara, +9,5 m (31 pies) Cocolí Locks (2016) 3 cámaras, 3 cuencas de ahorro de agua cada una 1.7 1.1 Lago de Miraflores 1.7 1.1 Miraflores Locks 2 cámaras, +16,5 m (54 pies) 13.2 8.2 Puerto de Balboa, Balboa (ciudad) 13.2 8.2 Puerto de Balboa, Balboa (ciudad) Diablo (hamlet), M.A. Gelabert Airport, Corozal estación de ferrocarril; terminal de carga total Puente de las Américas (Ciudad de Arraiján-Panamá) 77.1 47.9 Entrada del Pacífico Océano Pacífico (Gulf of Panama)
Leyenda
Canal navegable (maximum draft: 39,5 pies (12,0 m) Agua no navegable Dock, industrial o logístico Dirección del flujo de agua Ferrocarril del Canal de Panamá (estación de pasajeros, estación de carga) Ciudad, pueblo o ciudad