Optimización del diseño del sistema de llenado/vaciado del Tercer Juego de Esclusas del Canal de Panamá

A.N. Menéndez, E.A. Lecertua, N.D. Badano
2014 Ribagua  
El Canal de Panamá es una vía navegable de aproximadamente 72 km de extensión que conecta los océanos Atlántico y Pacífico. Su construcción se completó en el año 1914, y ha operado de forma continua durante estos 100 años. Constituye el centro geográfico, económico y social de la República de Panamá, y se ha establecido como un facilitador fundamental del comercio internacional, ya que ha reducido significativamente distancias, costos y tiempos de navegación. Incluye tres sistemas de esclusas:
more » ... temas de esclusas: Miraflores y Pedro Miguel del lado del Pacífico (separadas por el lago Miraflores), y Gatún del lado del Atlántico; en medio de ellas se desarrolla el lago Gatún (Fig. 1) . Las esclusas están compuestas por dos carriles paralelos y por una o más cámaras. En 1986 la World Association for Waterborne Transport Infrastructure (PIANC) produjo lineamientos de referencia internacionales para el diseño de esclusas [1] . En 2009, estos fueron complementados por un nuevo informe que incluyó actualizaciones [2] . El eje del proyecto de expansión del Canal de Panamá es la construcción de un Tercer Juego de Esclusas que proveerá un tercer carril * Autor para correspondencia. Correo electrónico: angel.menendez@speedy.com.ar (A.N. Menéndez). Se describe y valida el sistema de modelación construido para diseñar el sistema hidráulico de llenado/ vaciado del Tercer Juego de Esclusas del Canal de Panamá. El sistema de modelación está constituido por una serie de modelos numéricos de cero, una, dos y tres dimensiones espaciales, y un modelo físico. Se analiza su aplicación para seleccionar y optimizar el diseño de los componentes no estándar del sistema hidráulico, determinar los tiempos de apertura y cierre de válvulas de modo que no se excedan las condiciones de diseño, calcular las tasas medias de pasaje de buques y de consumo de agua dulce, y establecer alternativas para minimizar la vorticidad en las tomas de agua de las tinas de almacenamiento lateral. Se muestra que la modelación numérica ha sido la base fundamental del diseño, y el mecanismo para generar resultados a la escala de prototipo libres de efectos de escala presentes en el modelo físico, mientras que el rol principal de la modelación física ha sido el de validar a la modelación numérica. Pero también se demuestra que el modelo físico puso en evidencia efectos de resonancia que obligaron a redefinir algunas de las estrategias de simulación numérica. The modeling system, which was built to design the filling/emptying hydraulic system of the third set of locks of Panama Canal, is described and validated. The modeling system is constituted by a series of zero, one, two, and three-dimensional numerical models, and a physical model. A discussion is presented on its application to select and optimize the non-standard components of the hydraulic system, determine the open and closure times for the valves in order not to exceed design conditions, calculate the mean rate of vessels throughput and freshwater consumption, and establish alternatives in order to minimize vorticity at the intakes of the lateral water saving basins. It is shown that numerical modeling played the prime role for design, and constituted the mechanism to produce results at the prototype scale free of scale effects present in the physical model, while the main role of the physical model was to validate the numerical models. But it is also shown that the physical model put into evidence resonance effects which led to a redefinition of some of the strategies of numerical simulation.
doi:10.1016/s2386-3781(15)30003-7 fatcat:tuwedfu6hraa7b2rxsvf2whhfy