Esclusa (navegación acuática)

Una esclusa es un dispositivo utilizado para subir y bajar barcos , buques y otras embarcaciones entre tramos de agua de diferentes niveles en vías fluviales y canales . La característica distintiva de una esclusa es una cámara fija en la que se puede variar el nivel del agua; mientras que en una esclusa de cajón , un elevador de barcos o en un plano inclinado de un canal , es la propia cámara (generalmente llamada cajón ) la que sube y baja. ^[1]

Las esclusas se utilizan para hacer que un río sea más fácil de navegar o para permitir que un canal cruce un terreno que no es nivelado. ^[2] Los canales posteriores utilizaron más esclusas y de mayor tamaño para permitir que se tomara una ruta más directa.

En la actualidad, las esclusas de estanque se utilizan con mayor frecuencia en canales y ríos . ^[3] Una esclusa de estanque tiene una cámara con compuertas en ambos extremos que controlan el nivel de agua en el estanque. Por el contrario, un diseño anterior con una sola compuerta se conocía como esclusa de flash . ^[4]

Las esclusas de libra se utilizaron por primera vez en China durante la dinastía Song (960-1279 d. C.), y fueron iniciadas por el político e ingeniero naval Song Qiao Weiyue en 984. ^[5] Reemplazaron las gradas dobles anteriores que habían causado problemas y son mencionadas por el erudito chino Shen Kuo (1031-1095) en su libro Dream Pool Essays (publicado en 1088), ^[6] y descritas completamente en el texto histórico chino Song Shi (compilado en 1345): ^[7]

La distancia entre las dos esclusas era de algo más de 50 pasos y todo el espacio estaba cubierto por un gran techo a modo de cobertizo. Las compuertas eran "colgantes"; cuando se cerraban, el agua se acumulaba como una marea hasta alcanzar el nivel requerido y, cuando llegaba el momento, se dejaba fluir.

El nivel del agua podía diferir en 4 o 5 pies (1,2 o 1,5 m) en cada esclusa y en el Gran Canal el nivel se elevaba de esta manera en 138 pies (42 m). ^[7]

En la Europa medieval se construyó una especie de esclusa de ánfora en 1373 en Vreeswijk , Países Bajos. ^[8] Esta esclusa de ánfora daba servicio a muchos barcos a la vez en una gran cuenca . Sin embargo, la primera esclusa de ánfora verdadera se construyó en 1396 en Damme, cerca de Brujas , Bélgica. ^[8] El italiano Bertola da Novate (c. 1410-1475) construyó 18 esclusas de ánfora en el Naviglio di Bereguardo (parte del sistema de canales de Milán patrocinado por Francesco Sforza ) entre 1452 y 1458. ^[9]

En el Antiguo Egipto, las esclusas del río probablemente formaban parte del Canal de los Faraones : algunos ^{[¿ quiénes? ]} atribuyen a Ptolomeo II el haber sido el primero en resolver el problema de mantener el Nilo libre de agua salada cuando sus ingenieros inventaron las esclusas alrededor del 274/273 a. C. ^[10]

Principio de funcionamiento de una cerradura de libra

Para un barco que va río arriba:			Para un barco que va río abajo:
1–2.	El barco entra en la esclusa.		8–9.	El barco entra en la esclusa.
3.	Las puertas inferiores están cerradas.		10.	Las puertas superiores están cerradas.
4–5.	La esclusa se llena con agua procedente de aguas arriba.		11–12.	La esclusa se vacía drenando su agua aguas abajo.
6.	Se abren las puertas superiores.		13.	Se abren las puertas inferiores.
7.	El barco sale de la esclusa.		14.	El barco sale de la esclusa.

Todas las cerraduras de libra tienen tres elementos:

• Cámara estanca que conecta los canales superior e inferior y que tiene el tamaño suficiente para albergar una o más embarcaciones. La posición de la cámara es fija, pero su nivel de agua puede variar.
• Una compuerta (a menudo un par de medias compuertas "apuntando") en cada extremo de la cámara. Una compuerta se abre para permitir que una embarcación entre o salga de la cámara; cuando está cerrada, la compuerta es hermética.
• Un conjunto de mecanismos de la esclusa para vaciar o llenar la cámara según sea necesario. Suele ser una válvula sencilla (tradicionalmente, un panel plano (paleta) que se levanta al girar manualmente un mecanismo de piñón y cremallera) que permite que el agua entre o salga de la cámara. ^[11] Las esclusas más grandes pueden utilizar bombas. ^[12]

El principio de funcionamiento de una esclusa es sencillo. Por ejemplo, si un barco que navega río abajo encuentra la esclusa ya llena de agua:

• Se abren las puertas de entrada y el barco entra.
• Las puertas de entrada están cerradas.
• Se abre una válvula, esto hace bajar el barco drenando el agua de la cámara.
• Se abren las puertas de salida y el barco sale. ^[11]

Si la esclusa estuviera vacía, el barco tendría que esperar entre 5 y 10 minutos mientras se llenaba. En el caso de un barco que navega río arriba, el proceso es inverso: el barco entra en la esclusa vacía y luego se llena la cámara abriendo una válvula que permite que el agua entre en la cámara desde el nivel superior. La operación completa suele tardar entre 10 y 20 minutos, dependiendo del tamaño de la esclusa y de si el agua de la esclusa estaba originalmente ajustada al nivel del barco. ^[11]

Los navegantes que se acercan a una esclusa suelen estar contentos de encontrarse con otro barco que se acerca a ellos, porque este acaba de salir de la esclusa a su nivel y, por lo tanto, coloca la esclusa a su favor, lo que les permite ahorrar entre 5 y 10 minutos. Sin embargo, esto no es así en las esclusas de escalera, donde los barcos pasan más rápido en convoy y también se utiliza menos agua. ^[13]

La elevación es el cambio en el nivel del agua en la esclusa. Las dos esclusas más profundas del sistema de canales inglés son la esclusa profunda de Bath ^{[14] [15]} en el canal de Kennet y Avon y la esclusa de Tuel Lane en el canal de Rochdale , que tienen una elevación de casi 20 pies (6,1 m). Ambas esclusas son fusiones de dos esclusas separadas, que se combinaron cuando se restauraron los canales para dar cabida a cambios en los cruces de carreteras. En comparación, las esclusas de Carrapatelo y Valeira en el río Duero en Portugal, que tienen 279 pies (85 m) de largo y 39 pies (12 m) de ancho, tienen elevaciones máximas de 115 y 108 pies (35 y 33 m) respectivamente. ^[16] Las dos esclusas de Ardnacrusha cerca de Limerick en la navegación de Shannon en Irlanda tienen una elevación de 100 pies (30 m). La cámara superior se eleva 60 pies (18 m) y está conectada a la cámara inferior por un túnel, que al descender no se hace visible hasta que la cámara está casi vacía. ^[17]

Una libra es el tramo nivelado de agua entre dos esclusas (también conocido como tramo ). ^[18]

El alféizar , también escrito sill , es una cornisa horizontal estrecha que sobresale un poco hacia la cámara desde debajo de las compuertas superiores. Dejar que la parte trasera del barco "cuelgue" del alféizar es el principal peligro al descender una esclusa, y la posición del borde delantero del alféizar suele estar marcada en el lado de la esclusa con una línea blanca. El borde del alféizar suele ser curvo, sobresaliendo menos en el centro que en los bordes. En algunas esclusas, hay un trozo de roble de unos 23 cm (9 pulgadas) de espesor que protege la parte sólida del alféizar de la esclusa. En el Canal de Oxford se le llama babbie; en el Canal Grand Union se le conoce como parachoques del alféizar. Algunas autoridades de operación de canales, principalmente en Estados Unidos y Canadá, llaman a la cornisa umbral de inglete (umbral de inglete en Canadá). ^[19]

• 
  El alféizar expuesto en la profunda esclusa Pont de Flandre en el Canal Saint-Denis , París
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  Las vigas de equilibrio típicas de muchas esclusas del Alto Támesis en la esclusa de Eynsham , Eynsham , Oxfordshire , Inglaterra. En las compuertas se pueden ver los engranajes de las paletas que se utilizan para accionar las compuertas .
• 
  Puertas superiores de Jesus Lock , una esclusa de viga en el río Cam en Cambridge , Inglaterra
• 
  Remo de 200 años en el Wiener Neustädter Kanal, Austria
• 
  Equipos de conservación de agua en las navegaciones del canal de Birmingham
• 
  Controles de compuertas de esclusa en un canal
• 
  La esclusa de Caversham en el río Támesis, con su cámara casi llena. En la parte superior de las compuertas se pueden ver los mecanismos hidráulicos que elevan y bajan las compuertas en su posición elevada. A la derecha se encuentra uno de los dos pedestales que se utilizan para operar las compuertas, así como para abrir y cerrar las compuertas.

Las puertas son las puertas estancas que sellan la cámara desde las partes superior e inferior. Cada extremo de la cámara está equipado con una puerta, o un par de medias puertas, tradicionalmente hechas de roble u olmo , pero ahora generalmente hechas de acero ). La disposición más común, generalmente llamada puertas de mitra , fue inventada por Leonardo da Vinci en algún momento alrededor de fines del siglo XV. ^[20]

En el antiguo Canal de Erie , existía el peligro de sufrir lesiones al operar las paletas: el agua, al llegar a cierta posición, empujaba las paletas con una fuerza que podía arrancar el molinete (o manija) de las manos o, si uno estaba parado en el lugar equivocado, podía arrojarlo al canal, lo que provocaba lesiones y ahogamientos. ^[21]

En el canal de Chesapeake y Ohio, los guardianes de las esclusas debían retirar los molinetes de todas las paletas de las esclusas durante la noche, para evitar su uso no autorizado. ^[22]

El oleaje se producía al abrir de repente las válvulas de las compuertas de las esclusas o al vaciarlas. ^[23] Para ayudar a los barcos que viajaban río abajo a salir de una esclusa, el esclusero a veces abría las compuertas para crear un oleaje que ayudaba a "deshacer" el barco de la esclusa. Un barquero podía pedir un oleaje de contramarcha, es decir, abrir y cerrar las compuertas unas cuantas veces para crear algunas olas que le ayudaran a salir de la orilla donde estaba atascado. ^[24] Si los barcos encallaban (por estar sobrecargados), a veces pedían a las tripulaciones que pasaban que le dijeran a la esclusa de aguas arriba que les diera un oleaje extra fuerte, que consistía en abrir todas las compuertas de la esclusa, creando una marejada que afectaba a toda la libra de abajo. ^[25]

En el canal de Erie, algunos barcos cargados necesitaban oleaje para salir de la esclusa. En particular, los barcos madereros, al tener la parte superior pesada, se inclinaban hacia un lado y se quedaban atascados en la esclusa, y necesitaban oleaje para salir. Algunos escluseros daban oleaje a cualquiera que los ayudara en el camino, pero otros pedían dinero por el oleaje. ^[23]

A la administración del canal de Erie no le gustaban las crecidas por dos razones. En primer lugar, utilizaba demasiada agua, lo que a veces hacía que los barcos encallaran en el canal superior. Además, elevaba el nivel del agua en el canal inferior, lo que hacía que algunos barcos chocaran contra puentes o se quedaran atascados. ^[23]

En los canales tirados por caballos o mulas, se utilizaban postes de frenado para frenar o detener un barco en la esclusa. Un barco de 200 toneladas que se desplazara a unas pocas millas por hora podría destruir la compuerta de la esclusa. Para evitarlo, se enrollaba una cuerda alrededor del poste de frenado cuando el barco entraba en la esclusa. Al tirar de la cuerda, el barco se desaceleraba debido a la fricción de la cuerda contra el poste. ^[26] Una cuerda 2+En el Canal Erie se usaba típicamente un tubo de 1 ⁄ 2 ^{pulgada (6,4 cm) de diámetro y aproximadamente 60 pies (18 metros) de largo para detener un barco en una esclusa. [27]}

En junio de 1873, en el canal de Chesapeake y Ohio, se produjo un incidente en el que se vio involucrado el barco Henry C. Flagg y su capitán, que estaba borracho. El barco ya tenía una fuga de agua; la tripulación, tras haber bombeado parcialmente el agua, entró en la esclusa 74 y se colocó delante de otro barco. Como no pudieron detenerlo, se estrelló contra las compuertas de aguas abajo y las derribó. La salida de agua de la esclusa hizo que las compuertas de aguas arriba se cerraran de golpe, rompiéndolas también, y enviando una cascada de agua sobre el barco, hundiéndolo. Esto suspendió la navegación en el canal durante 48 horas hasta que se pudieron reemplazar las compuertas de la esclusa y se pudo sacar el barco de la esclusa. ^[28]

Para economizar, especialmente en los casos en que la piedra de buena calidad sería prohibitivamente cara o difícil de conseguir, se hicieron esclusas compuestas, es decir, se construyeron utilizando escombros o piedra de inferior calidad, revistiendo las paredes interiores de la esclusa con madera, para no desgastar las embarcaciones. Esto se hizo, por ejemplo, en el canal de Chesapeake y Ohio con las esclusas cerca del túnel Paw Paw . ^[29] y también en el canal de Chenango ^[30]

En los grandes canales modernos, especialmente los de gran tamaño, como los canales marítimos , las compuertas y las paletas son demasiado grandes para ser operadas manualmente, y se operan con equipos hidráulicos o eléctricos . En el Canal de Caledonia, las compuertas de las esclusas eran operadas por cabrestantes accionados por mano de obra , uno conectado por cadenas para abrir la compuerta y otro para cerrarla. En 1968, estos habían sido reemplazados por energía hidráulica que actuaba a través de cilindros de acero. ^[31]

La construcción de esclusas (o presas y diques) en los ríos obstruye el paso de los peces. Algunos peces, como las lampreas, las truchas y los salmones, remontan el río para desovar. Para contrarrestar este problema se suelen adoptar medidas como las escalas para peces . Las esclusas de navegación también tienen el potencial de funcionar como escalas para peces y proporcionar un mayor acceso a una amplia variedad de biotas. ^[32]

Las esclusas se pueden construir una al lado de la otra en la misma vía navegable. Esto se denomina duplicación , emparejamiento o hermanamiento . El Canal de Panamá tiene tres juegos de esclusas dobles. La duplicación ofrece ventajas en cuanto a velocidad, evitando retrasos en horas punta y aumentando la posibilidad de que un barco encuentre una esclusa a su favor. También puede haber ahorro de agua: las esclusas pueden ser de diferentes tamaños, de modo que un barco pequeño no necesite vaciar una esclusa grande; o cada esclusa puede actuar como un estanque lateral (cuenca de ahorro de agua) para la otra. En este último caso, la palabra que se utiliza suele ser "hermanamiento": aquí se indica la posibilidad de ahorrar agua sincronizando el funcionamiento de las cámaras de modo que parte del agua de la cámara de vaciado ayude a llenar la otra. Esta instalación se ha retirado hace tiempo de los canales ingleses, aunque a veces se pueden ver los aparejos de paletas en desuso, como en Hillmorton en el Canal de Oxford . En otros lugares todavía se utilizan; En 2014 se inauguró un par de esclusas gemelas en el Canal Dortmund-Ems, cerca de Münster , Alemania. ^[33]

La otrora famosa escalera de Lockport, Nueva York , también era un juego de esclusas doble. Cinco esclusas gemelas permitían a los barcos que se dirigían al este y al oeste subir o bajar los 18 m (60 pies) de escarpa del Niágara , una considerable proeza de ingeniería en el siglo XIX. Si bien Lockport tiene hoy dos grandes esclusas de acero, la mitad de la antigua escalera gemela actúa como aliviadero de emergencia y aún se puede ver, ya que las compuertas originales de la esclusa se restauraron a principios de 2016. ^[34]

En términos generales, una esclusa es simplemente una serie de esclusas lo suficientemente próximas entre sí como para que se las pueda identificar como un solo grupo. Por muchas razones, una esclusa es preferible a la misma cantidad de esclusas distribuidas más ampliamente: las tripulaciones son llevadas a tierra y recogidas una vez, en lugar de varias veces; la transición implica un esfuerzo concentrado, en lugar de un viaje con interrupciones continuas; se puede colocar un encargado de la esclusa para ayudar a las tripulaciones a atravesar la esclusa rápidamente; y cuando el agua escasea, una sola bomba puede reciclarla hasta la parte superior de toda la esclusa. La necesidad de una esclusa puede estar determinada únicamente por la disposición del terreno, pero es posible agrupar las esclusas a propósito en esclusas utilizando desmontes o terraplenes para "posponer" el cambio de altura. Ejemplos: esclusas de Caen Hill, Devizes .

"Vuelo" no es sinónimo de "Escalera" (ver más abajo). Un conjunto de esclusas es una escalera solo si las cámaras sucesivas de la esclusa comparten una compuerta (es decir, no tienen compuertas superiores e inferiores separadas con una compuerta entre ellas). La mayoría de los vuelos no son escaleras, porque cada cámara es una esclusa separada (con sus propias compuertas superiores e inferiores), hay una compuerta navegable (por corta que sea) entre cada par de esclusas y las esclusas se operan de la manera convencional. ^{[ cita requerida ]}

Sin embargo, algunos tramos incluyen (o consisten completamente en) escaleras. En el Grand Union (Leicester) Canal, el tramo Watford consta de una escalera de cuatro cámaras y tres esclusas independientes; y el tramo Foxton consta completamente de dos escaleras adyacentes de cinco cámaras. ^{[ cita requerida ]}

Cuando se debe subir una pendiente muy pronunciada, se utiliza una escalera de esclusa. Hay dos tipos de escalera, la "real" y la "aparente". ^{[ cita requerida ]}

Una escalera "real" puede considerarse como un tramo "comprimido", en el que han desaparecido las esclusas intermedias y la compuerta superior de una esclusa es también la compuerta inferior de la que está encima. Sin embargo, es incorrecto utilizar los términos escalera y tramo indistintamente: debido a la ausencia de esclusas intermedias, operar una escalera es muy diferente a operar un tramo. Puede ser más útil pensar en una escalera como una sola esclusa con niveles intermedios (la compuerta superior es una compuerta superior normal y las compuertas intermedias son todas tan altas como la compuerta inferior). Como no hay esclusa intermedia, una cámara solo se puede llenar vaciando la de arriba, o vaciarse llenando la de abajo: por lo tanto, toda la escalera tiene que estar llena de agua (excepto la cámara inferior) antes de que un barco comience a ascender, o vacía (excepto la cámara superior) antes de que un barco comience a descender.

En una escalera "aparente" las cámaras siguen teniendo compuertas comunes, pero el agua no pasa directamente de una cámara a la siguiente, sino que pasa por estanques laterales, por lo que no es necesario comprobar si el vuelo está lleno o vacío antes de empezar.

Ejemplos de escaleras "reales" famosas en Inglaterra son Bingley y Grindley Brook . Las escaleras de dos niveles son más comunes: Snakeholme Lock y Struncheon Hill Lock en Driffield Navigation se convirtieron en esclusas de escalera después de que los niveles bajos de agua obstaculizaran la navegación por el umbral inferior en todo, excepto las mareas más altas : la nueva cámara inferior se eleva lo suficiente para que el barco pueda cruzar el umbral original de la esclusa. En China, la presa de las Tres Gargantas, recientemente terminada , incluye una escalera doble de cinco escalones para barcos grandes y un elevador de barcos para embarcaciones de menos de 3000 toneladas métricas. Ejemplos de escaleras "aparentes" son Foxton Locks y Watford Locks en el ramal Leicester de Grand Union .

El manejo de una escalera es más complejo que el de un vuelo. A los navegantes inexpertos les puede resultar difícil manejar las esclusas de escalera. Las principales preocupaciones (aparte de simplemente quedarse paralizados por la indecisión) son o bien dejar caer más agua de la que pueden soportar las cámaras inferiores (inundando el camino de sirga o enviando una ola a lo largo del canal) o vaciar por completo una cámara intermedia (aunque esto demuestra que una esclusa de escalera puede usarse como dique seco de emergencia). Para evitar estos contratiempos, es habitual tener toda la escalera vacía antes de comenzar a descender, o llena antes de comenzar a ascender, excepto la cámara inicial.

Una diferencia notable entre el uso de una escalera de cualquiera de los dos tipos (en comparación con una esclusa simple o una escalera) es la mejor secuencia para dejar pasar a los barcos. En una esclusa simple (o una escalera con espacio para que pasen los barcos), lo ideal es que los barcos se alternen en la dirección. Sin embargo, en una escalera, es más rápido que un barco siga a otro que vaya en la misma dirección. En parte por esta razón, las esclusas de escalera como Grindley Brook, Foxton, Watford y Bratch están supervisadas por escluseros, al menos durante la temporada principal de cruceros, normalmente intentan alternar tantos barcos hacia arriba y hacia abajo como cámaras haya en la escalera.

Al igual que en un vuelo, en un canal ancho es posible que más de un barco se encuentre en una escalera al mismo tiempo, pero para gestionar esto sin desperdiciar agua se necesita experiencia. En los canales ingleses, una escalera de más de dos cámaras suele contar con personal: los escluseros de Bingley (que se encargan tanto de la "esclusa de 5" como de la "esclusa de 3") se aseguran de que no se produzcan incidentes inesperados y de que los barcos pasen por ella con la mayor rapidez y eficacia posibles. Esta experiencia permite realizar milagros de ballet: los barcos que viajan en direcciones opuestas pueden cruzarse a mitad de la escalera moviéndose lateralmente uno alrededor del otro; o en horas punta, se pueden llenar todas las cámaras al mismo tiempo con barcos que viajan en la misma dirección.

Cuando las condiciones variables significaban que no se podía garantizar un nivel de agua más alto en el nuevo canal, entonces la compañía antigua también construía una esclusa de parada (bajo su propio control, con compuertas apuntando hacia su propio canal) que podía cerrarse cuando el nuevo canal estuviera bajo. Esto dio como resultado un par de esclusas secuenciales, con compuertas apuntando en direcciones opuestas: un ejemplo fue en Hall Green cerca de Kidsgrove , donde el extremo sur del canal Macclesfield se unió al ramal Hall Green del anterior canal de Trent y Mersey . La esclusa de parada de cuatro compuertas cerca de Kings Norton Junction, entre el canal de Stratford-upon-Avon y el canal de Worcester y Birmingham, fue reemplazada en 1914 por un par de compuertas de guillotina que detenían el flujo de agua independientemente de qué canal estuviera más alto. Estas compuertas han estado abiertas permanentemente desde la nacionalización. ^[35]

El ejemplo más conocido de esclusa circular es la esclusa circular de Agde en el Canal du Midi en Francia. Esta sirve como esclusa en la línea principal del canal y permite el acceso al río Hérault . ^[36]

Una segunda esclusa circular francesa se puede encontrar en la forma de la hoy en desuso Écluse des Lorraines, que conecta el Canal lateral à la Loire con el río Allier . ^[37]

Una esclusa de descarga puede constar de dos cámaras de esclusa convencionales que conducen a un pozo de sumidero, o de una única cámara larga que incorpora el sumidero, aunque el término se aplica propiamente solo al segundo caso. Como los pozos en cada extremo de la estructura están a la misma altura, la esclusa solo se puede vaciar ya sea permitiendo que el agua corra hacia un arroyo o desagüe más bajo, o (menos derrochador) bombeando agua de regreso al canal. Particularmente en el tipo de dos cámaras, sería necesario un conducto de derivación, para permitir que el agua se mueva a lo largo del pozo interrumpido y así abastecer las esclusas más abajo en el canal. En el caso del tipo de una sola cámara, esto se puede lograr manteniendo la esclusa llena y dejando las compuertas abiertas mientras no se usan. ^[38]

Aunque el concepto se ha sugerido en varios casos, el único ejemplo en el mundo de una esclusa de caída que realmente se ha construido es el de Dalmuir, en el canal Forth and Clyde, en Escocia. ^[39] Esta esclusa, del tipo de una sola cámara, se incorporó durante la restauración del canal, para permitir la sustitución de un puente giratorio (en una carretera A muy transitada) por un puente fijo, y así responder a las críticas de que la restauración del canal causaría frecuentes interrupciones del tráfico pesado de la carretera. Se puede vaciar mediante bombeo, pero como esto utiliza mucha electricidad, el método utilizado cuando los suministros de agua son adecuados es drenar la esclusa hasta un arroyo cercano . ^[40]

En 2016, la esclusa de Kieldrecht , en el puerto de Amberes (Bélgica), arrebató a la esclusa de Berendrecht, en el mismo puerto, el título de esclusa más grande del mundo y sigue ostentando el título de esclusa de mayor volumen. En 2022, la esclusa marítima de IJmuiden, que da servicio al puerto de Ámsterdam , se convirtió en la esclusa más grande del mundo por superficie. La esclusa tiene 500 m (1.600 pies) de largo, 70 m (230 pies) de ancho y cuenta con compuertas corredizas que crean una profundidad útil de 18 m (59 pies). El tamaño de las esclusas no se puede comparar sin tener en cuenta la diferencia de nivel del agua bajo la que están diseñadas para funcionar. Por ejemplo, la esclusa de Bollène en el río Ródano tiene una caída de al menos 23 m (75 pies), las esclusas de Leerstetten, Eckersmühlen y Hilpoltstein en el canal Rin-Meno-Danubio tienen una caída de 24,67 m (80,9 pies), cada una, y la esclusa de Oskemen en el río Irtysh en Kazajstán tiene una caída de 42 m (138 pies). ^{[41] [42] [43]}

La extensión natural de la esclusa de remolino , o esclusa de pozo, era proporcionar una compuerta superior (o par de compuertas) para formar una "esclusa" intermedia que era todo lo que necesitaba vaciarse cuando pasaba un barco. Este tipo de esclusa, llamada esclusa de pozo, era conocida en la China imperial y en la antigua Europa ^[44] y fue utilizada por los ingenieros griegos en el Canal de los Faraones bajo Ptolomeo II (284 a 246 a. C.), cuando los ingenieros resolvieron el problema de superar la diferencia de altura mediante esclusas del canal . ^{[45] [46] [47] [48]}

Las esclusas de compuerta se utilizaron por primera vez en la China medieval durante la dinastía Song (960-1279 d. C.). El Songshi o Historia de la dinastía Song, volumen 307, biografía 66, registra cómo Qiao Weiyue, un administrador de impuestos de alto rango, estaba frustrado por las frecuentes pérdidas sufridas cuando sus barcazas de grano naufragaron en el río Oeste cerca de Huai'an en Jiangsu . Descubrió que los soldados de una rampa doble habían conspirado con bandidos para destrozar las pesadas barcazas imperiales para poder robar el grano derramado. En 984 Qiao instaló un par de compuertas separadas por doscientos cincuenta pies, toda la estructura techada como un edificio. Al ubicar dos compuertas sólidas tan cerca una de la otra, Qiao había creado un pequeño tramo de canal, efectivamente una esclusa de compuerta, que se llenaba desde el canal de arriba levantando vigas de madera individuales en la compuerta superior y se vaciaba en el canal de abajo bajando las vigas de la compuerta superior y levantando las de la inferior. ^[7]

Una esclusa con lados de césped es una forma temprana de diseño de esclusa de canal que utiliza bancos de tierra para formar la cámara de la esclusa, atrayendo posteriormente hierbas y otra vegetación, en lugar de las construcciones de paredes de esclusa de ladrillo, piedra u hormigón, ahora más conocidas y extendidas. Este diseño de esclusa temprano se utilizó con mayor frecuencia en navegaciones fluviales a principios del siglo XVIII antes de la llegada de los canales en Gran Bretaña. Los lados de la esclusa de césped están inclinados, por lo que, cuando está llena, la esclusa es bastante ancha. En consecuencia, este tipo de esclusa necesita más agua para funcionar que las esclusas de paredes de ladrillo o piedra con lados verticales. En los canales y vías fluviales británicos, la mayoría de las esclusas con lados de césped se han reconstruido posteriormente en ladrillo o piedra, por lo que solo sobreviven unos pocos buenos ejemplos, como en Garston Lock y Monkey Marsh Lock , en el canal Kennet y Avon . ^[49]

En los canales ingleses, estos embalses se denominan «estanques laterales». El canal de Droitwich , reabierto en 2011, tiene un tramo de tres esclusas en Hanbury, todas con estanques laterales en funcionamiento. ^[50]

En la actualidad, no hay ningún plano inclinado en funcionamiento en el Reino Unido, pero se pueden ver los restos de uno famoso en Foxton , en Leicestershire, en el brazo de Leicester del Gran Canal de la Unión . El plano permitía a los barcos de manga ancha sortear el tramo de diez esclusas estrechas, pero la falta de mejoras en el otro extremo del brazo y los altos costes de funcionamiento llevaron a su desaparición prematura. ^[51] Hay planes para restaurarlo y se ha obtenido cierta financiación. ^[52]

^{Alrededor de 1800, Robert Weldon [53]} propuso el uso de esclusas de cajón para el canal de carbón de Somerset en Inglaterra. En este elevador submarino, la cámara tenía 80 pies (24,4 m) de largo y 60 pies (18,3 m) de profundidad y contenía una caja de madera completamente cerrada lo suficientemente grande como para que entrara una barcaza. Esta caja se movía hacia arriba y hacia abajo en el estanque de agua de 60 pies (18,3 m) de profundidad. Aparte de las inevitables fugas, el agua nunca salía de la cámara y el uso de la esclusa no desperdiciaba agua. En cambio, el barco entraba en la caja y quedaba sellado por la puerta que se cerraba detrás de él, y la propia caja se movía hacia arriba o hacia abajo a través del agua. Cuando la caja estaba en el fondo de la cámara, estaba bajo casi 60 pies (18,3 m) de agua, a una presión de tres  atm (304  kPa ; 44,1  psi ), en total. Una de estas "esclusas" fue construida y mostrada al Príncipe Regente (más tarde Jorge IV ), pero tenía varios problemas de ingeniería y el diseño no se puso en uso en el Canal del Carbón. ^{[54] [55]}

Posiblemente inspirado por la esclusa de cajón de Weldon, William Congreve patentó en 1813 una "esclusa hidroneumática de doble equilibrio" en la que dos esclusas adyacentes que contenían cajones neumáticos podían elevarse y descender en contrapeso mediante el movimiento de aire comprimido de un cajón al otro. Alrededor de 1817, la Regents Canal Company construyó una de estas esclusas en el sitio de la actual Camden Lock , al norte de Londres. Aquí la motivación fue, nuevamente, problemas de suministro de agua. La compañía insistió en varias modificaciones al diseño de Congreve; la instalación resultante resultó ser insatisfactoria y pronto fue reemplazada por esclusas convencionales. ^{[56] [57]}

La esclusa de pozo, que a primera vista parece similar a la esclusa de cajón, consiste en un pozo profundo con compuertas superiores convencionales. A las compuertas inferiores se llega a través de un túnel corto. Las compuertas solo cierran este túnel de acceso, por lo que no tienen que alcanzar la altura total de la esclusa. Se han construido ejemplos notables en Saint Denis (París, Francia), Horin (cerca de Melnik, República Checa) y Anderten (Hannover, Alemania). ^[58] La esclusa de pozo en Minden (52°18′23″N 8°55′11″E) tiene una caída de 12,7 metros (42 pies) y tiene ocho tanques conectados en pares a la cámara de la esclusa. ^[59] A medida que se vacía la esclusa, se hace correr agua por cada cámara, y para llenarla se libera el agua de las cámaras, lo que evita el desperdicio de una esclusa completa. Un intento anterior de construir una esclusa de pozo se había realizado en Trollhättan, Suecia, en la línea del actual canal de Göta. La caída habría sido de 16 metros (52 pies), algo asombroso en 1749. Sin embargo, el túnel de acceso resultó inutilizable en tiempos de inundación y la esclusa de pozo fue reemplazada por una escalera de dos pisos en 1768. ^[60]

Este sistema es similar a una esclusa de pozo, pero con el pozo construido en una pendiente. Los barcos se amarran a bolardos flotantes que los guían a lo largo del pozo a medida que se llena o se vacía. El "Grupo Asesor de Esclusas Diagonales" ha identificado varios sitios en Gran Bretaña donde se podría instalar el nuevo diseño, ya sea en nuevas vías navegables o canales en restauración. ^[61] Los proyectos que se están considerando incluyen la restauración del Canal de Lancaster a Kendal y el nuevo ramal propuesto del Canal Grand Union entre Bedford y Milton Keynes .

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