Las esclusas del Canal de Panamá ( en español : Esclusas del Canal de Panamá ) son un sistema de esclusas que eleva los barcos hasta 85 pies (26 metros) hasta la elevación principal del Canal de Panamá y los baja 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.
Hay 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 incluía un tercer juego de esclusas, comenzó en septiembre de 2007, finalizó en mayo de 2016 [1] 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 eran capaces de manejar las esclusas anteriores. [2]
Hay doce candados (seis pares) en total. Un vuelo de dos pasos en Miraflores y un solo par en Pedro Miguel elevan los barcos desde el Pacífico hasta el lago Gatún ; luego un triple vuelo en Gatún los baja al lado del Atlántico . Los tres juegos de cerraduras están emparejados; es decir, hay dos tramos paralelos de esclusas en cada uno de los tres sitios de esclusas. Esto, en principio, permite que los barcos pasen en direcciones opuestas simultáneamente; sin embargo, los barcos grandes no pueden cruzar con seguridad a gran velocidad en el Corte Culebra , por lo que en la práctica los barcos pasan en una dirección por un tiempo, luego en la otra, usando ambos "carriles" de las esclusas en una dirección a la vez. En este patrón de uso, las cerraduras emparejadas ofrecen redundancia durante el mantenimiento o en caso de problemas mecánicos. [3]
Las cámaras de las esclusas tienen 110 pies (33,53 m) de ancho por 1050 pies (320 m) de largo, con una longitud útil de 1000 pies (305 m). [4] Estas dimensiones determinan el tamaño máximo de los barcos que pueden utilizar el canal; este tamaño se conoce como Panamax. La elevación total (la cantidad que sube o baja un barco) en los tres escalones de las esclusas de Gatún es de 85 pies (25,9 m); la elevación de las esclusas de Miraflores de dos pasos es de 54 pies (16 m). Las esclusas Pedro Miguel de un solo paso tienen una elevación de 31 pies (9,4 m). La elevación en Miraflores en realidad varía debido a las mareas extremas en el lado del Pacífico, entre 43 pies (13 m) durante la marea extremadamente alta y 64,5 pies (20 m) durante la marea extremadamente baja; Las diferencias de mareas en el lado del Atlántico son muy pequeñas. [5] : 195 y siguientes
Las cámaras de las esclusas son enormes estructuras de hormigón. Las paredes laterales tienen un espesor de 45 a 55 pies (14 a 17 m) en las bases; hacia la parte superior, donde se requiere menos fuerza, se estrechan en pasos hasta 8 pies (2,4 m). La pared central entre las cámaras tiene 18 m (60 pies) de espesor y alberga tres galerías que se extienden en toda su longitud. El más bajo de ellos es un túnel de drenaje; encima hay una galería para cableado eléctrico; y hacia la parte superior hay un pasillo que permite a los operadores acceder a la maquinaria de la esclusa. [6]
Cada cámara de esclusa requiere 26.700.000 gal EE.UU. (101.000 m 3 ) de agua para llenarla desde la posición bajada hasta la posición elevada; se debe drenar la misma cantidad de agua de la cámara para bajarla nuevamente. [7] Incrustadas en las paredes laterales y centrales hay tres grandes alcantarillas de agua que se utilizan para llevar agua desde el lago a las cámaras para elevarlas, y de cada cámara a la siguiente, o al mar, para bajarlas. Estas alcantarillas comienzan con un diámetro de 22 pies (6,71 m) y se reducen a 18 pies (5,49 m) de diámetro, lo suficientemente grandes como para acomodar un tren. Las alcantarillas transversales se ramifican desde estas alcantarillas principales y corren debajo de las cámaras de las esclusas hasta las aberturas en los pisos. Hay catorce alcantarillas transversales en cada cámara, cada una con cinco aberturas; siete alcantarillas transversales de las alcantarillas principales de la pared lateral se alternan con siete de la alcantarilla de la pared central. [8]
El agua se mueve por gravedad y está controlada por enormes válvulas en las alcantarillas. Cada alcantarilla transversal se controla de forma independiente. [8] Una cámara de esclusa se puede llenar en tan solo diez minutos. [9]
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 forman una "V" con la punta 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. [8]
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. [8] 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. [9]
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. [6] 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. [10]
Desde el principio, se consideró una importante medida de seguridad 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 utilizados tradicionalmente para cruzar el istmo de Panamá), que corrían sobre las paredes de las esclusas. 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. [8] No se utilizan mulas en las nuevas cerraduras de expansión. [11]
Las propias mulas corren sobre vías de ferrocarril 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. [10] : 23 La tracción se realiza mediante energía eléctrica, [12] suministrada a través de un tercer carril colocado bajo el nivel de la superficie en el lado terrestre. [13] 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. [10] : 23
Una falla en las compuertas de las esclusas, por ejemplo causada por un barco fuera de control que choca contra una compuerta, podría desencadenar una inundación en las tierras aguas abajo de las esclusas, ya que el lago sobre las esclusas ( lago Gatún o lago Miraflores ) drena a través del sistema de esclusas. Se proporciona una precaución adicional contra esto duplicando las compuertas en ambos extremos de la cámara superior en cada tramo de esclusas; por lo tanto, siempre hay al menos dos compuertas en cada tramo de esclusas que tendrían que fallar para permitir que el nivel más alto de agua pase río abajo. Las puertas adicionales están a 21 m (70 pies) de distancia de las puertas operativas. [8]
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. [8] Sin embargo, dado el control preciso de los barcos hecho posible por las mulas, era muy poco probable que estas cadenas alguna vez fueran necesarias. Dado que muchos usuarios del canal moderno pesan más de 60.000 toneladas, y dado el costo de su mantenimiento, se redujo el número de cadenas de defensa en 1976 y finalmente se retiraron en 1980. [6]
Más allá de esto, el diseño original de las esclusas tenía otra característica de seguridad más, 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. [8] Nunca utilizados, fueron retirados en la década de 1950. [6]
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. [ cita necesaria ]
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 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. [8] [6]
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 (anteriormente conocida como Dodge & Day), con sede en Filadelfia.
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, en su mayoría roca. Las esclusas estaban hechas de 2.046.100 yardas cúbicas (1.564.000 m 3 ) 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. [8]
Se construyeron enormes teleféricos elevados para transportar hormigón a la construcción de 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. [8]
Las esclusas del lado del Pacífico se terminaron primero: el tramo único en Pedro Miguel en 1911 y Miraflores en mayo de 1913. [6]
El remolcador marítimo Gatún , 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. [6]
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