canal

Construir un canal que no tenga fugas de agua no es tarea fácil. El suelo de grava o suelo ligero tendrá fugas durante algunos años hasta que se asiente y endurezca. Se usaría arcilla o charcas para revestir el canal, pero eso no era infalible. ^{[ 3 ]} El Canal Union y el canal Schuylkill, donde el prisma del canal (la forma del canal vista en sección transversal ^{[ 4 ]} ) fue dinamitado a través de la piedra caliza, tuvieron tantas fugas que tuvieron que revestir el canal con madera. ^{[ 3 ]} El canal Chesapeake y Ohio sufrió frecuentes derrumbes debido a sumideros de piedra caliza cerca de Shepherdstown, cerca de Two Locks por encima de la Presa No. 4, alrededor de Four Locks, Big Pool y Roundtop Hill cerca de la Presa No. 6, lo que requirió costosas reparaciones. ^{[ 5 ]} Después de algunos años, el lecho del canal se asentaría y endurecería, y ya no sería necesario rellenarlo con charcas. ^{[ 6 ]}

suministro de agua

Una de las principales preocupaciones del ingeniero era el suministro de agua del canal. El bombeo contribuiría en gran medida a los gastos operativos, especialmente en la parte más alta, por lo que se prefiere el suministro por gravedad. Los canales de alimentación podrían tener una longitud de entre 30 y 50 kilómetros , si fuera necesario. ^{[ 7 ]} El lecho del canal tendría que tener una pendiente tal que el agua no fluyera demasiado rápido río abajo e impidiera el avance de las embarcaciones río arriba. ^{[ 7 ]}  

A menudo se construían represas en los ríos para elevar el nivel del agua y así alimentar el canal; por ejemplo, el canal Chesapeake y Ohio tenía siete represas construidas para suministrar agua. ^{[ 8 ]}

Si no se construía una presa, a menudo era necesario bombear agua. La Chesapeake and Ohio instaló una bomba de vapor cerca del ramal sur, cerca de la milla 174, que tenía una capacidad de aproximadamente 25 pies cúbicos /s (0,71 m³ ^/ s) , ya que el agua de la presa n.° 8 era insuficiente. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Este problema es particularmente grave en los embalses de las cumbres (véase más abajo).   

En el canal de la División de Delaware , el río Delaware fue obligado a bombear su propia agua hacia el canal, utilizando una rueda hidráulica de paletas inferiores que estaba conectada a otra rueda que tenía cangilones acoplados, elevando así el agua del río hasta el canal. ^{[ 11 ]}

En los lugares donde se formaba hielo durante el invierno, el canal solía cerrarse y drenarse. Durante este tiempo, se excavaban bancos de arena y se reparaban esclusas y otras estructuras. ^{[ 12 ]} Las excepciones a esto incluían las necesidades de la guerra; por ejemplo, el Canal Chesapeake y Ohio permaneció abierto durante los inviernos de 1861-1862 debido a la Guerra Civil Estadounidense . ^{[ 13 ]}

Los canales estadounidenses solían tener un hombre llamado "revisor de nivel" (Canal Chesapeake y Ohio), "vigilante de ribera" (Canal Erie), " revisor de camino de sirga " ^{[ 14 ]} o inspector, cuyo trabajo consistía en recorrer el canal (nivelado) con una pala, buscando fugas y reparando las menores antes de que causaran daños mayores, y llamando al equipo de trabajo de la sección para las mayores. Sus rondas eran de aproximadamente 20 a 24 millas diarias. ^{[ 15 ]} Las ratas almizcleras causaban fugas al excavar madrigueras en el canal, al igual que los competidores, como las líneas de diligencias o los carreteros, que saboteaban el canal cavando agujeros en la ribera. ^{[ 16 ]} Otras tareas incluían revisar las compuertas del vertedero de desechos para ver si liberaban la cantidad correcta de agua, revisar los acueductos en busca de daños, así como ser llamados por la noche para buscar personas desaparecidas supuestamente ahogadas en el canal. ^{[ 14 ]}

Si se descubría una rotura o fuga y el inspector no podía repararla él mismo, enviaba un mensaje al superintendente de sección o a la sede central, y el equipo de sección con una barcaza de reparación acudía. Estas barcas transportaban paja de arcilla, lingotes, cuerda, tablones de madera y herramientas (picos y palas). ^{[ 17 ]} Para las alcantarillas y compuertas, se colocaba una hilera de tablones pesados, entrelazados con machihembrado, a través del canal (similar a una ataguía ) por encima y por debajo de la rotura, y se hinchaban al mojarse. ^{[ 17 ]} Después de que el agua drenara a través de la rotura, se reparaba. Si la rotura estaba en la orilla o el terraplén del canal, el equipo colocaba dos hileras de estacas, separadas aproximadamente un pie, a través de la brecha, y luego tejía cuerda entre ellas. Se colocaba paja en ella, lo que ralentizaba o detenía el flujo de agua. Luego se colocaba una hilera de tablones para detener el flujo, y después la rotura se rellenaba con tierra y piedras. ^{[ 17 ]}

Los animales excavadores, como las ratas almizcleras , causaban fugas al cavar agujeros. Los canales de Indiana tenían fugas causadas por cangrejos de río excavadores . ^{[ 18 ]} Las compañías de canales a menudo ofrecían recompensas por ratas almizcleras, por ejemplo, el Canal de Middlesex . ^{[ 18 ]}

Un embalse de cumbre se forma en la cima del canal, y desde él descienden todas las esclusas que lo definen. Los embalses de cumbre son particularmente importantes en el diseño de canales, ya que cada vez que una embarcación entra o sale del embalse, se produce una pérdida de agua. Por lo tanto, los embalses de cumbre necesitan un suministro de agua independiente, que puede consistir en presas en ríos adyacentes , embalses o estaciones de bombeo . La práctica común durante el diseño de canales era hacer los embalses de cumbre lo más grandes posible, para que la pérdida de agua de una esclusa no redujera demasiado el nivel del agua.

El canal de Rochdale es un buen ejemplo de un canal con un embalse de cumbre relativamente corto, lo que requiere restricciones en el funcionamiento de las esclusas en ciertos momentos. El canal, que es uno de los tres que cruzan los Peninos , tiene 32 millas (51 km) de largo, pero el embalse de cumbre tiene solo 0,8 millas (1,3 km) . Al norte y al este, 36 esclusas descienden hasta el puente de Sowerby, mientras que al sur y al oeste, otras 56 esclusas descienden hasta Castlefield Junction, en las afueras de Manchester . El embalse de cumbre está a 600 pies (183 m) sobre el nivel del mar y es uno de los embalses de cumbre más altos de Gran Bretaña. ^{[ 19 ]} Para mantenerlo lleno de agua, la compañía construyó un total de ocho embalses cerca del embalse de cumbre. El embalse de Hollingworth estaba a un nivel inferior al de la cumbre, por lo que se instaló una máquina de vapor para bombear el agua hasta un alimentador de 4 millas (6,4 km) , que la llevaba al embalse de cumbre. Una de las razones de la actual restricción al movimiento de embarcaciones sobre la cima es que los derechos de agua y las obras asociadas se vendieron a varias autoridades locales en 1923 en virtud de la Ley de Aguas de las Corporaciones de Oldham y Rochdale, ya que no se previó el aumento posterior del tráfico de recreo. ^{[ 20 ]} El primer canal construido con un embalse en la cima en el Reino Unido fue el Canal de Newry , terminado en 1741, ^{[ 21 ]} que unía Newry con Lough Neagh . El embalse de la cima tenía 5,2 millas (8,4 km) de longitud, entre Poyntz Pass y Terryhoogan, pero su suministro de agua fue causa de problemas durante muchos años. ^{[ 22 ]}     

El Canal Union de Pensilvania también sufrió en su tramo más alto por falta de agua. Para remediarlo, los ingenieros tuvieron que construir tres grandes presas en el arroyo Swartara, una presa de una milla de largo sobre el arroyo Cattail, y el agua luego pasaba a una central hidroeléctrica donde se bombeaba (usando ruedas hidráulicas y bombas de vapor adicionales si era necesario) 95 pies de altura, desde donde fluía 4 millas a través de un acueducto. ^{[ 23 ]}

El canal Morris en Nueva Jersey utilizaba el lago Hopatcong para alimentar su embalse principal mediante un canal de alimentación. El lago era lo suficientemente grande como para que el tráfico marítimo pudiera entrar en él desde el canal. La esclusa 1E se encontraba al este del embalse principal, y la esclusa 1W, al oeste. El canal de Panamá también utiliza un lago (el lago Gatún) como su embalse principal.

Lo opuesto a un embalse de cumbre es un embalse de sumidero. A diferencia de un embalse de cumbre, un embalse de sumidero es un punto donde cada embarcación que entra o sale del embalse provoca una adición de agua. El más largo es el embalse de Fenny Stratford, de 18,7 km (11,6 millas ) , en el canal Grand Union , entre la esclusa de Cosgrove, que inicia el ascenso a la cumbre de Braunston al norte, y la esclusa de Fenny Stratford, que inicia el ascenso a la cumbre de Bulborne al sur. ^{[ 24 ]} Cada embalse de sumidero necesita un lugar para descargar el agua sobrante, y en este caso, un gran viaducto y acueducto inmediatamente al sur de la esclusa de Cosgrove transporta el canal sobre el río Great Ouse , que cumple esa función. ^{[ 25 ]} 

Un embalse se ubica entre dos esclusas separadas por una corta distancia. El nivel del agua en el embalse puede fluctuar con el uso de las esclusas. Las embarcaciones que ingresan al embalse desde el nivel inferior extraen un volumen de agua equivalente a una esclusa, mientras que las que utilizan la esclusa superior lo incorporan. Dado que el nivel máximo en el embalse normalmente está controlado por un vertedero de derivación en la esclusa inferior, parte del agua de la esclusa superior puede perderse al pasar por él. Si la esclusa inferior tiene una pendiente más pronunciada, se produce una pérdida neta de nivel cuando una embarcación atraviesa el embalse.

Un embalse lateral es un tipo particular de embalse de esclusa extremadamente corto, que se extiende lateralmente para compensar la corta distancia entre esclusas y evitar fluctuaciones excesivas del nivel del agua. Un ejemplo de esto son las esclusas de Caen Hill en el canal Kennet y Avon . Para subir la colina que lleva a Devizes se necesitan 29 esclusas. Las primeras siete y las últimas seis tienen embalses convencionales, pero las dieciséis centrales tienen grandes embalses laterales, lo que permite que las 16 se instalen en una distancia de aproximadamente 0,6 millas (1,0 km) . ^{[ 26 ]} 

Cumplen una función similar los estanques laterales en las esclusas, como la de Foxton . Las diez esclusas están organizadas en dos escaleras de cinco cámaras cada una, donde cada esclusa puede descargar agua en el estanque inferior y recibir agua del superior. Aunque están conectados a las esclusas mediante compuertas, a menudo se les denomina estanques laterales, ya que se mantienen al nivel que tendría un estanque intermedio si lo hubiera. ^{[ 27 ]} El término estanque lateral también se utiliza para referirse a una cuenca de ahorro de agua, que se mantiene a un nivel entre el nivel superior e inferior de una sola esclusa. La mayoría de las esclusas del Grand Union Canal entre las esclusas de Whilton y la esclusa 45 en Bulbourne, la unión con el brazo de Wendover , se construyeron con dos de estos estanques laterales, aunque actualmente están en desuso. ^{[ 28 ]}

Ejemplo de un vertedero para regular el nivel del agua. (Vista desde arriba)

Se cierran las válvulas de paleta y se colocan las tablas. La tabla superior determina la altura del agua en libras.

El mismo vertedero de desagüe con las válvulas abiertas y las tablas retiradas, para drenar el prisma del canal.

Los vertederos de desagüe se utilizan para regular el nivel del agua en el canal. Cualquier agua que supere la tabla más alta del vertedero de desagüe fluiría por encima de la tabla y saldría del estanque del canal. Se podían añadir o quitar tablas para ajustar el nivel del agua. Los vertederos de desagüe a menudo tenían válvulas de paleta en la parte inferior, lo que permitía vaciar completamente el canal para reparaciones, emergencias o al final de la temporada de navegación para el invierno. ^{[ 29 ]} En algunos canales (por ejemplo, el Canal Chesapeake y Ohio), con la excepción de los niveles cortos, casi todos los niveles tenían un vertedero de desagüe entre las esclusas.

En las esclusas, solía haber un vertedero de derivación que alimentaba el canal de desagüe, permitiendo que el agua pasara por alto la esclusa y llegara al embalse inferior. Este vertedero podía ajustarse, al igual que el vertedero de desagüe, añadiendo o quitando tablones para controlar el nivel del agua.

También se utilizaban aliviaderos, que permitían que el agua se desbordara hacia los ríos circundantes. Estos podían ubicarse sobre el camino de sirga o en el terraplén del canal.

Un "desbordamiento informal" en los canales estadounidenses es una depresión en el camino de sirga que funciona como aliviadero , pero que generalmente carece de hormigón o estructura formal. Los barqueros a veces los llamaban "bebidas para mulas", ya que las mulas bebían del agua que fluía sobre el camino de sirga. ^{[ 30 ]} Los desbordamientos informales a menudo se reemplazaban por un vertedero de desagüe o se recubrían con hormigón o mampostería para crear un aliviadero más "permanente". ^{[ 31 ]}

Si el embalse tenía muchos kilómetros de longitud, a veces el canal se diseñaba con compuertas de cierre, de modo que si se producía una rotura en el canal, no se perdiera toda el agua del embalse. Aislar la rotura permitía a la compañía realizar las reparaciones con mayor rapidez. Por ejemplo, en el tramo de 22,5 kilómetros del canal Chesapeake y Ohio, se colocaron compuertas de cierre antes y después de Big Pool para que (el lago Big Pool) no tuviera que vaciarse ^{[ 32 ]} en caso de roturas o reparaciones.