Falkirk Wheel

Introducción

Falkirk Wheell combina el arte de la ingeniería con la arquitectura marina. Después de cuatro años, entre la planificación y la construcción, se dio por terminada esta obra escultórica resultante de la colaboración de algunos de los más brillantes arquitectos e ingenieros del Reino Unido.
La Rueda Falkirk, puede transportar hasta ocho barcos a la vez entre las cuencas de los canales Forth &Clyde y el nuevo acueducto en el Union Canal. Esta máquina elevadora de barcos fue diseñada y construida por Butterley Ltd, con el apoyo de Tony Gee & Partners Engineers.

Cuando fue interrumpida la antigua conexión entre los dos canales escoceses, se recurrió a una inteligente solución para volver a reconectarlos. Una vez vinculados con una serie de esclusas, se construyó una rueda gigante giratoria para que levantara y bajara los barcos salvando los 24 metros de diferencia que existen entre un canal y otro.

El concepto original de una rueda para que actúe como un elevador de barcos se remonta a la Europa del siglo XIX, en 1875, cuando se construyó el elevador de barcos Anderton,en Cheshire, noroeste de Inglaterra, pero no fue vuelto a ser considerado seriamente hasta que en 1994 la British Waterways consideró la idea como una solución para Falkirk. Algunos arquitectos de Dundee conjuntamente con Nicoll Russell Studios, presentaron el primer diseño para una Rueda del Milenio, como también se la conoce, con el que se daba comienzo a la fundación de la Comisión Millennium encargada de conseguir los fondos para la financiación del proyecto, siendo los responsables de la planificación y elección del sitio, aunque posteriormente el proyecto fue desarrollado y terminado por otros.

La obra, dirigida por la British Waterways, combina la experiencia internacional y el trabajo en conjunto del contratista Morrison-Bachy-Soletanche, con los especialistas de Ove Arup Consultants, los ingenieros de Butterley Engineering y los arquitectos con sede en Escocia RMJM.

Situación

Este elevador de barcos está situado en un anfiteatro natural en las afueras de Falkirk, Escocia y fue construido para volver a conectar los canales Forth & Clyde y el Union Canal, entre Glasgow y Edimburgo.

La ciudad de Falkirk está situada en el centro de Escocia, al noroeste de Edimburgo y al noreste de Glasgow. Su asentamiento en la intersección de los canales Forth&Clyde y Union Canal resultó fundamental para su crecimiento como centro de la industria pesada durante la Revolución Industrial. En los siglos XVIII y XIX destacó en la industria del hierro y el acero. En los últimos años, la gran mayoría de la base industrial pesada de Falkirk ha desaparecido, convirtiéndose cada vez más en una ciudad de servicios orientados.

Concepto

El proyecto original fue reevaluado para crear un elevador funcional que pudiese subir y bajar barcos con rapidez a la vez que volver a conectar los dos canales históricos de la región, con una estructura digna del Nuevo Milenio.

 

Las ideas y conceptos fueron numerosos, desde la laminación de los ejes hasta la inclinación de los tanques. Un gigante que sube y baja con monorrieles y complejas estructuras de contrapeso. El resultado final fue la Falkirk Wheel, la Rueda de Falkirk, que combina funcionalidad y diseño, creando una impresionante pieza de trabajo escultórico que trabaja, en parte, siguiendo el principio de Arquímides: “los objetos flotantes desplazan su propio peso en agua”

Estructura

Para la forma única de su estructura se dice que se han inspirado en diversas fuentes, tanto artificiales como naturales. Entre ellas una lanza Celta de doble cabeza, el giro de una gran hélice perteneciente a un barco construido en los astilleros de Clyde, las costillas de una ballena o la espina dorsal de un gran pez. La unión de los canales, se asemeja a una “columna vertebral” resultando bella la forma profunda y repetitiva del acueducto, cuyos arcos se suman a la gran estructura, formando un círculo completo con la reflexión de los mismos en el canal, ampliando la sensación de túnel.

Construcción

Además de la rueda, el proyecto incluye la construcción de una nueva sección de canal, dos acueductos, tres bloqueos, un túnel, un puente para el ferrocarril y una cuenca. La construcción comenzó en el verano del 2000 y finalizó en el 2002

Montaje estructura

 

Las diferentes piezas de la Falkirk Wheel fueron fabricadas en los Talleres de la Acería Butterley, en Ripley, incluyendo la elevación de prueba de los componentes críticos para verificar las interfaces antes de ser enviada al lugar donde iba a ser montada. En el verano de 2001 la estructura fue desmontada en los talleres y transportada en 35 camiones a Falkirk.

Se enviaron 20 sub-conjuntos antes de comenzar su elevación usando grúas pesadas convencionales que trabajaron de forma individual y en conjunto, levantando las pesadas piezas en cinco grandes secciones. Un equipo ensambló cuidadosamente las 1.200 toneladas de acero, encajando las piezas con precisión, permitiéndose tan solo 10 mm de separación entre ellas para asegurar que el ajuste final fuese perfecto. Todas las conexiones fueron atornilladas con juntas hidrofílicas especiales para prevenir la pérdida de agua en los cajones.

Comunicación canales

Para comunicar los dos canales se procedió a construir un desvío desde el más alto de ellos, el Union Canal. Dicho desvío, tras bajar 2 presas de nivelación, atraviesa un túnel de 168 metros y un pequeño canal de hormigón de 104 metros que desemboca directamente en una de las góndolas de transbordo de la Falkirk Wheel.

Estructura

La estructura de 35m de altura y 28m de largo, pesa aproximadamente 1800 toneladas en general y lleva dos cajones de 6,5 de ancho cada uno con aproximadamente 250.000 litros de agua. La Rueda gira a través de un eje central, impulsada por motores hidráulicos situados en uno de los apoyos del eje. En la base de la rueda está ubicado un recipiente seco, que permite que no entre directamente en contacto con el agua.

Cajones

Modelo 3D

Estos cajones siempre tienen el mismo peso, lleven o no su capacidad combinada de 600 toneladas (590 LT; 660 ST) con las barcazas del canal flotante, de acuerdo con el principio de desplazamiento de Arquímides: “los objetos flotantes desplazan su propio peso en agua”, por lo que cuando el barco entra, la cantidad de agua que sale del cajón pesa exactamente lo mismo que el barco. Este principio mantiene el equilibrio de la rueda y puede, a pesar de su enorme masa, girar 180º en cinco minutos y medio utilizando muy poca energía. Necesita sólo 22,5 Kilovatios (30,2 CV) de potencia para encender sus motores hidráulicos, que consumen 1,5 (5.4 MJ) kilovatios en cuatro minutos. Cada cajón tiene capacidad para dos barcos, barcos fluviales de pasajeros que entran en ellos a través de las presas de los extremos.

Funcionamiento

La Rueda de Falkirk se encuentra al final de un acueducto de hormigón armado que conecta, a través del túnel Roughcastle y de una doble escalera cerrada, con el Canal de la Unión. Los barcos que entran en la góndola o cajón superior de la Rueda se bajan, junto con el agua en la que flotan, a la cuenca inferior. Al mismo tiempo, un peso igual es levantado en la otra góndola. El barco que entra en la góndola, desplaza un volumen exactamente proporcional de agua, para que la combinación final de “barco más agua” equilibre la masa total original.

Cada cajón funciona sobre pequeños engranajes que se ajustan dentro de un carril curvo y fijado en el borde interior de la abertura de cada brazo. En teoría esto debería ser suficiente para asegurar que siempre permanezca en posición horizontal, pero cualquier roce o movimiento repentino podría hacer que la góndola se incline. Para evitar que esto suceda y asegurar que los barcos y el agua siempre permanezcan perfectamente nivelados durante todo el ciclo, una serie de engranajes vinculados actúan como una copia de seguridad.

Ocultos en cada extremo, detrás del brazo más cercano al acueducto, existen dos engranajes de 8 m de diámetro a los que se une cada uno de los extremos del cajón. Una tercera pieza, del mismo tamaño se ubica en el centro unida a la posición vertical fija. Dos engranajes más pequeños se colocaron en los espacios intermedios, cuyos dientes encajan en la pieza adyacente y empujan uno contra otro, girando alrededor de la pieza fija central.

Teniendo en cuenta el ajuste preciso de las góndolas y este sistema simple pero inteligente de dientes, la rueda consume poca energía para moverse. De hecho, se trata de un grupo de diez motores hidráulicos ubicados en la columna central que proporciona sólo 1,5 kW de electricidad cada vez que gira.

Datos generales

• La Falkirk Wheel tiene 35 metros de altura, el equivalente de 8 autobuses de dos pisos apilados unos encima de otros.
• La Rueda puede levantar 600 toneladas, 300 en cada extremo
• El montaje del proyecto en general ocupa 45 hectáreas
• El coste de la estructura principal fue de de £ 17,5 millones
• Su estructura contiene más de 14.000 pernos y 45.000 agujeros para pasantes
• Los materiales de construcción incluyen 7.000 metros cúbicos de hormigón, 1.000 toneladas de acero reforzado, 1.200 toneladas de prefabricados de acero y 35.000 metros cuadrados de revestimiento de canales.
• En su construcción trabajaron más de 1000 personas.
• Entre los dos cajones tienen 500.000 litros de agua, suficientes para llenar una piscina olímpica.

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