Esclusa de cajón

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La esclusa de cajón es un tipo de esclusa en la que se introduce una embarcación en una caja estanca sellada y se eleva o baja entre dos niveles de agua diferentes del canal. Se inventó a finales del siglo XVIII como solución al problema que planteaba la demanda excesiva de agua cuando se utilizaban esclusas convencionales para elevar y bajar las embarcaciones del canal a través de grandes diferencias de altura. Estas esclusas, cada una de las cuales solo elevaba y bajaba las embarcaciones a través de pequeñas diferencias de altura de unos pocos pies, no eran suficientes cuando había que abordar grandes diferencias de altura ni cuando escaseaba el agua. Se pensó que el cajón era una solución, aunque resultó que la tecnología de la época no era capaz de lograr este tipo de construcción de manera económica.

Se diseñó principalmente como una medida de ahorro de agua y también como un intento de minimizar los costos de construcción en comparación con otras soluciones de ingeniería de la época. En uso, era capaz de reemplazar hasta siete esclusas convencionales. ^[1] Otras ventajas del diseño eran la velocidad de ascenso y descenso de las embarcaciones y una pérdida de agua mínima durante el funcionamiento en comparación con una esclusa convencional.

La primera demostración de la esclusa de cajón fue en Oakengates, en una sección ahora perdida del canal de Shropshire , en 1792, donde su inventor, Robert Weldon (nacido en 1754 y fallecido en 1810), construyó un modelo a media escala. Afirmó que su diseño resolvería el problema del suministro de agua en estaciones secas o a mayores alturas, sería más barato que construir acueductos o túneles y su funcionamiento sería más rápido que el número de esclusas de superficie que su diseño podría reemplazar. ^[2] Patentó su invento como "esclusa de cajón hidrostático". La caja de tamaño real, o "tronco", ^[2] probablemente habría desplazado unas 270  toneladas y pesado unas 170 toneladas, incluida el agua que contenía, por lo que se habrían necesitado unas 100 toneladas de lastre para proporcionar flotabilidad neutra . La caja tendría que haber sido lo suficientemente fuerte para soportar la presión de 50 pies (15 m) de agua, es decir, aproximadamente 22 psi (150 kPa) de presión manométrica en el fondo de la cámara. ^[3]

La primera esclusa se completó en 1797 bajo la supervisión de Weldon. El dispositivo fue mostrado al Príncipe Regente (más tarde Jorge IV ), pero se descubrió que sufría varios problemas de ingeniería, posiblemente causados ​​por el estrato rocoso blando de tierra de batán de la zona. ^{[4] [5] [6]}

El sistema dependía de que la caja sumergida y sellada (el " caisson ", del francés "cofre grande" ^[7] ) estuviera fuertemente lastrada para lograr una flotabilidad neutra , por lo que nunca fue posible en una operación ordinaria elevarla al nivel del agua para permitir que un bote que descendiera flotara dentro. En cambio, se construyó una cámara de mampostería (" cisterna ") con paredes más altas que el nivel del agua en la parte superior y se llenó completamente de agua, de modo que incluso en su posición superior la caja permaneció debajo de la superficie. ^[8]

La prueba de mayo de 1799, que se ve arriba, se produjo cuando un grupo de inversores se encontraba a bordo del buque y casi se asfixiaron antes de poder liberarlos. Se suspendieron los trabajos en la segunda esclusa (la tercera no se había iniciado) y a principios del año siguiente se construyó en su lugar un plano inclinado para transportar las cargas de los barcos en cubas con ruedas. Finalmente, se construyó un tramo de diecinueve esclusas en una alineación más larga pendiente arriba, con una estación de bombeo de vapor Boulton & Watt , capaz de elevar 5000 toneladas de agua en 12 horas, utilizada para recircular el agua. ^[9]

En abril de 1815, la Regents Canal Company construyó una esclusa de doble cajón (o "esclusa hidroneumática" ^[10] ) en el lugar donde hoy se encuentra la esclusa de Hampstead Road , al norte de Londres. El diseñador fue el ingeniero militar William Congreve . En este caso, la motivación fue, principalmente, la de solucionar problemas de suministro de agua, pero también la de lograr un paso más rápido de los buques, ya que los que iban en direcciones opuestas podían pasar por la esclusa. Los cajones, siempre sumergidos, como en Combe Hay , no tenían fondo y estaban dispuestos de manera que sus lados cayeran en profundos canales submarinos formados por "paredes menores" dentro de las paredes principales. El movimiento vertical de los dos cajones se efectuaba mediante un tubo de equilibrio ("el canal de comunicación") que pasaba por debajo del piso de la esclusa entre las dos cámaras de los cajones (pero con un ligero giro hacia arriba para llegar por encima de los niveles de agua), de modo que al provocar un aumento del nivel de agua en un cajón ("el agua de compresión") se desplazaba el aire a través del tubo, lo que obligaba a una disminución correspondiente del nivel de agua en el otro. Esto aumentó la flotabilidad del último cajón, que se elevó a medida que el primero se hundía. Una cadena submarina de conexión que pasaba por rodillos, aunque no hacía ningún trabajo en sí misma, controlaba las posiciones relativas. Los barcos eran admitidos a través de puertas dobles; las interiores del cajón "se ajustaban para encajar cerca [ sic ] de las exteriores". ^[11] La patente de Congreve preveía entonces que, habiendo logrado un "equilibrio absoluto" ( flotabilidad neutra ), un sistema de piñón y cremallera , pesos extraíbles o un pequeño cabrestante podrían vencer la inercia y mover los cajones. En una demostración práctica en Hampstead Road, Congreve decidió más tarde desplegar un compresor de aire que se liberara en un cajón, estimando que un hombre podría lograr subir y bajar en tres minutos (la ley habilitante de la compañía no permitía la instalación de máquinas de vapor estacionarias ) . ^[12] Sin embargo, se descubrió que el tiempo total más rápido era de seis minutos y que el esfuerzo requerido hacía que el operador "fuera capaz de realizar más esfuerzos". Además, como el funcionamiento del dispositivo dependía de la presión de aire dentro de los cajones (ya fuera mediante la variación de esta presión o de otra manera) cuando el contratista Henry Maudslay los entregó y se descubrió que tenían fugas de aire, el plan fracasó. En 1818, después de muchos intentos de reparación infructuosos, la empresa sustituyó las esclusas por esclusas convencionales. ^{[13] [14]}

Una patente concedida a Jonathan Brownill, un cuchillero de Sheffield, el 1 de mayo de 1828, aunque en principio funcionaba como una esclusa de equilibrio al aire libre , se describía como que utilizaba tres cajones . El cajón principal estaba conectado mediante cuerdas que pasaban por poleas ranuradas a dos cajones de contrapeso más pequeños. La innovación de Brownill fue colocar cuñas ("planos inclinados") opuestos a las aberturas fijas superior e inferior de modo que, a medida que el cajón principal se movía hasta su lugar, impulsado por el agua que se añadía o se liberaba de los cajones de contrapeso, los rodillos que actuaban contra las cuñas lo empujaban contra un marco acolchado que rodeaba la abertura. El "conductor" debía tener el control de una palanca para liberar los rodillos cuando las compuertas verticales se deslizaban para cerrarse para el siguiente ascenso o descenso. ^[15]

• Bloqueo de equilibrio
• Plano inclinado del canal
• Elevador de barcos
• Bloqueo diagonal
• Cajón (transporte acuático)

• Clew, Kenneth R (1977): Canal y ferrocarriles de carbón de Somersetshire. David y Charles, Newton Abbot, Reino Unido. ISBN  0-7153-4792-6 .
• Uhlemann, Hans-Joachim (2002): "Canales y rampas del mundo" Internat, Horsham, Reino Unido. ISBN 0-9543181-1-0 . 

• Sociedad del canal de carbón de Somersetshire