esclusas del Canal de Panamá

Secuencia de esclusas y pasos que un buque atraviesa al transitar por el Canal de Panamá.

Las esclusas de Gatún, mirando hacia el norte, hacia el océano Atlántico.

Las esclusas del Canal de Panamá son un sistema de esclusas que eleva los barcos 26 metros (85 pies) hasta la cota principal del canal y los vuelve a bajar. El canal original tenía un total de seis escalones (tres de subida y tres de bajada) para el paso de los barcos. La longitud total de las estructuras de las esclusas, incluyendo los muros de acceso, supera los 3 kilómetros (1,9 millas ) . Las esclusas fueron una de las mayores obras de ingeniería jamás realizadas cuando se inauguraron en 1914. No se realizó 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 por duplicado. El tamaño de las esclusas originales limita el tamaño máximo de los buques 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 ^{[ 1 ]} y entró en operación comercial el 26 de junio de 2016. Las nuevas esclusas permiten el tránsito de buques más grandes, los New Panamax , que tienen una mayor capacidad de carga que la que podían manejar las esclusas anteriores. ^{[ 2 ]}

En total hay doce esclusas (seis pares). Un tramo de dos etapas en Miraflores y un par simple en Pedro Miguel elevan los barcos desde el Pacífico hasta el lago Gatún ; luego, un tramo triple en Gatún los baja al lado del Atlántico . Los tres conjuntos de esclusas 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 durante un tiempo y luego en la otra, utilizando ambos "carriles" de las esclusas en una dirección a la vez. En este patrón de uso, las esclusas emparejadas ofrecen redundancia durante el mantenimiento o en caso de problemas mecánicos. ^{[ 3 ]}

Las cámaras de las esclusas tienen 33,53 m (110 pies) de ancho por 320 m (1050 pies) de largo, con una longitud útil de 305 m (1000 pies) . ^{[ 4 ]} Estas dimensiones determinan el tamaño máximo de los buques que pueden usar el canal; este tamaño se conoce como Panamax. El desnivel total (la cantidad en que un buque sube o baja) en los tres tramos de las esclusas de Gatún es de 25,9 m (85 pies ) ; el desnivel de las esclusas de Miraflores, de dos tramos, es de 16 m (54 pies ) . Las esclusas de Pedro Miguel, de un solo tramo, tienen un desnivel de 9,4 m (31 pies ) . El desnivel en Miraflores varía debido a las mareas extremas en el lado del Pacífico, entre 13 m (43 pies ) en marea alta extrema y 20 m (64,5 pies ) en marea baja extrema; las diferencias de marea en el lado del Atlántico son muy pequeñas. ^{[ 5 ] : 195 y siguientes}                

Las cámaras de la esclusa son enormes estructuras de hormigón. Las paredes laterales tienen un espesor de entre 14 y 17 metros (45 a 55 pies ) en la base; hacia la parte superior, donde se requiere menor resistencia, se estrechan gradualmente hasta alcanzar los 2,4 metros (8 pies ) . La pared central entre las cámaras tiene un espesor de 18 metros (60 pies) y alberga tres galerías que recorren toda su longitud. La inferior es un túnel de drenaje; encima de este hay una galería para el cableado eléctrico; y hacia la parte superior hay un pasadizo que permite a los operarios acceder a la maquinaria de la esclusa. ^{[ 6 ]}      

Cada cámara de esclusa requiere 26.700.000 galones estadounidenses (101.000 ^m³ ) de agua para llenarse desde la posición bajada hasta la elevada; la misma cantidad de agua debe drenarse de la cámara para volver a bajarla. ^{[ 7 ]} En las paredes laterales y centrales se encuentran tres grandes alcantarillas que se utilizan para transportar agua desde el lago a las cámaras para elevarlas, y desde cada cámara hacia la siguiente, o hacia el 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. De estas alcantarillas principales parten alcantarillas transversales que discurren por debajo de las cámaras de esclusa hasta 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 se controla mediante enormes válvulas en las alcantarillas. Cada alcantarilla transversal se controla de forma independiente. ^{[ 8 ]} Una cámara de esclusa puede llenarse en tan solo diez minutos. ^{[ 9 ]}

Las compuertas que separan las cámaras en cada serie de esclusas deben contener un peso considerable de agua y ser lo suficientemente fiables y resistentes para soportar accidentes, ya que la falla de una compuerta podría provocar una inundación aguas abajo. Estas compuertas tienen una altura de entre 14,33 y 24,99 m ( 47 y 82 pies ) , según su ubicación, y un espesor de 2,13 m ( 7 pies ) . Las compuertas más altas se encuentran en Miraflores , debido a la gran amplitud de la marea en esa zona. Las hojas más pesadas pesan 662 t (730 toneladas cortas; 652 toneladas largas) ; las bisagras pesan 16,7 t (36.817 lb) cada una . Cada compuerta tiene dos hojas de 19,81 m ( 65 pies ) de ancho, que se cierran formando una "V" con la punta aguas arriba. Esta disposición hace que la fuerza del agua proveniente del lado más alto empuje firmemente los extremos de las compuertas. Las compuertas solo se pueden abrir cuando, en el ciclo de funcionamiento, el nivel del agua en ambos lados es igual. ^{[ 8 ]}         

El mecanismo original de la puerta consistía en una enorme rueda motriz, accionada por un motor eléctrico, a la que se acoplaba una biela, la cual a su vez se conectaba 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. Si un motor falla, el otro puede seguir accionando la puerta a velocidad reducida. ^{[ 9 ]}  

Todas las cámaras, excepto una, contienen un par de compuertas auxiliares que permiten dividir la cámara en dos. Este diseño posibilita el tránsito de embarcaciones más pequeñas, de menos de 183 m (600 pies ) de eslora, como los remolcadores de canal, sin utilizar la totalidad del caudal de agua. ^{[ 6 ]} Las compuertas auxiliares se incorporaron originalmente porque la gran mayoría de los barcos de principios del siglo XX medían menos de 183 m (600 pies ) de eslora 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 esclusas por locomotoras eléctricas, conocidas como mulas ( llamadas así por los animales tradicionalmente utilizados para cruzar el istmo de Panamá), que circulaban por las paredes de las esclusas. Estas mulas se utilizan para el control lateral 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 los motores del barco y no las mulas. Un barco que se aproxima a las esclusas primero se detiene en el muro guía, que es una extensión del muro central de las esclusas, donde las mulas en el muro lo controlan antes de continuar hacia la esclusa. A medida que avanza, se llevan cabos adicionales a las mulas en el otro muro. 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 ]} Las mulas no se utilizan en las nuevas esclusas de expansión. ^{[ 11 ]}

Las propias mulas se desplazan sobre vías férreas de ancho de vía ancho de 1524 mm ( 5  pies ) en pares . La vía más cercana al canal se utiliza para el remolque y dispone de vías de cremallera para el funcionamiento con engranajes . La vía interior se utiliza para devolver las mulas a su punto de partida y no dispone de cremalleras, excepto en las pendientes pronunciadas (1 en 2 o 50% de pendiente ^{[ 12 ]} ) entre las cámaras de la esclusa. ^{[ 10 ] : 23} La tracción se realiza mediante energía eléctrica, ^{[ 13 ]} suministrada a través de un tercer riel colocado bajo el nivel de la superficie en el lado terrestre. ^{[ 14 ]} Cada mula dispone de un potente cabrestante ; estos se utilizan para recoger o desenrollar los cables para mantener el barco centrado en la esclusa mientras se mueve de una cámara a otra. ^{[ 10 ] : 23} 

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  Una mula en acción en las esclusas de Miraflores.
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  Una mula en una pendiente . El riel está dentro del carril de rodadura a la izquierda de la vía , y el tercer riel está a la derecha de la vía.

Un fallo en las compuertas de la esclusa —por ejemplo, causado por un barco fuera de control que choca contra una compuerta— podría provocar una inundación en las tierras aguas abajo de las esclusas, ya que el lago situado aguas arriba ( lago Gatún o lago Miraflores ) drena a través del sistema de esclusas. Como medida de precaución adicional, se duplican 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 que tendrían que fallar para permitir el paso del nivel de agua más alto aguas abajo. Las compuertas adicionales se encuentran a 21 m (70 pies ) de las compuertas operativas. ^{[ 8 ]}  

Originalmente, las esclusas también contaban con barreras de cadena, que se extendían a lo largo de las cámaras para evitar que un barco perdiera el control y embistiera una compuerta, y que se bajaban hasta el fondo de la esclusa para permitir el paso del barco. Estas cadenas de defensa contaban con elaborados mecanismos de frenado que permitían detener con seguridad un barco de hasta 10 000 toneladas. ^{[ 8 ]} Sin embargo, dado el control preciso de los barcos que posibilitaban las mulas, era muy improbable que estas cadenas fueran necesarias alguna vez. Dado que muchos usuarios modernos del canal pesan más de 60 000 toneladas, y considerando el costo de su mantenimiento, el número de cadenas de defensa se redujo en 1976 y finalmente se retiraron en 1980. ^{[ 6 ]}

Además, el diseño original de las esclusas incluía otra medida de seguridad: diques de emergencia que podían desplegarse a lo largo de las esclusas en el extremo superior de cada tramo. Estos consistían en puentes giratorios desde los que se bajaban vigas hasta el fondo de la esclusa; a continuación, se podían deslizar compuertas de acero por estas vigas para bloquear el flujo de agua. ^{[ 8 ]} Nunca se utilizaron y fueron retirados en la década de 1950. ^{[ 6 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

Dado que todo el equipo de las esclusas funciona eléctricamente, el proceso de subir o bajar un barco puede controlarse desde una sala de control central, ubicada en la pared central del tramo superior de esclusas. Los controles se diseñaron 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 esta manera, el operador puede ver con precisión el estado de las esclusas y las válvulas de agua. Los controles incorporan enclavamientos mecánicos para garantizar que ningún componente se mueva mientras otro se encuentre 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 el vertido del primer hormigón en Gatún, el 24 de agosto de 1909, por la empresa Day & Zimmermann, con sede en Filadelfia (anteriormente conocida como Dodge & Day).

Las esclusas de Gatún están construidas en una zanja excavada 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 esclusas en sí se construyeron con 2.046.100 yardas cúbicas (1.564.000 m³ ⁾ de hormigón.   

La cantidad de material necesaria para construir las esclusas requirió la implementación de medidas exhaustivas para el manejo de la piedra y el cemento. La piedra se transportaba desde Portobelo hasta las esclusas de Gatún, mientras que en el lado del Pacífico se utilizó piedra extraída de la colina de Ancón. ^{[ 8 ]}

Se construyeron enormes teleféricos para transportar hormigón a la obra en Gatún. Se levantaron torres de 26 m (85 pies) de altura en las orillas del canal, y se tendieron cables de acero de 6 cm (2,5 pulgadas) entre ellas para salvar las esclusas. Cubos que se deslizaban sobre estos cables transportaban hasta seis toneladas de hormigón a la vez hacia las esclusas. Se construyeron ferrocarriles eléctricos para llevar piedra, arena y cemento desde los muelles hasta las hormigoneras, desde donde otro ferrocarril eléctrico transportaba dos cubos de 6 toneladas a la vez hasta los teleféricos. Las obras 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 único tramo en Pedro Miguel en 1911 y Miraflores en mayo de 1913. ^{[ 6 ]}

El remolcador marítimo Gatun , un remolcador de trabajo de la entrada del Atlántico utilizado para arrastrar barcazas, realizó la primera prueba de esclusaje de las esclusas de Gatun el 26 de septiembre de 1913. El esclusaje se realizó a la perfección, aunque todas las válvulas se controlaron manualmente ya que el panel de control central aún no estaba listo. ^{[ 6 ]}

• Historia del Canal de Panamá. Archivado el 25 de marzo de 2006 en Wayback Machine , de la Autoridad del Canal de Panamá.