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Benemérita Universidad Autónoma de

Puebla

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Civil

Gabriela Yáñez Pérez

DHTIC

Tarea 4: Borrador

Equipo:

Rueda de Falkirk

28 de octubre del 2015

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Resumen

El siguiente ensayo es una obra escolar sin ningún fin de lucro con el fin específico de dar a

conocer de una manera objetiva la estructura escocesa llamada rueda de Falkirk abarcando

varios aspectos de esta como sus construcción aspectos específicos de este así como

opiniones de ingenieros y arquitectos especialistas en la rama, de igual manera mencionando

las modificación que ha sufrido en los últimos años de su vida.

El ensayo sobre la rueda de Falkirk que desarrollará este equipo, abordará a esta obra

hidráulica escocesa en su mayoría de una forma analítica y objetiva dejando de lado

unapostura determinada. Lo que planea hacer este ensayo es que el lector, después de

leer,analizar y comprender los argumentos y las ideas resumidas de ingenieros con altos

juicios enla obra, pueda obtener un juicio propio de la estructura, que sepa qué tan benéfica

es paraEscocia y para el mundo, y si es empleada correctamente además de crearse ideas

de comopoder mejorarla.

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Introducción.

A lo largo de la historia de la humanidad se han construido un sinfín de obras para mejorar la

calidad de nuestra vida y mejorar nuestro entorno, sin embargo hay ciertas obras que

destacan por el ingenio plasmado en ellas, podemos dar ejemplos como la muralla china, los

sistemas de drenaje de las civilizaciones antiguas, las pirámides de Egipto, y las lista es

interminable.

En este ensayo se analizara de forma objetiva las ventajas y desventajas de una de las

obras contemporáneas realizadas por el hombre, la rueda de Falkirk, con el fin de obtener las

estadísticas de los beneficios que trae esta estructura a su entorno inmediato y lejano, así

como el impacto que causo en la evolución de la ingeniería actual.

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La rueda de Falkirk es una de las estructuras con mayor reconocimiento mundial actualmente

por sus características singulares en el ámbito ingenieril, pero ¿por qué surge la necesidad

de construcción de esta magno estructura? Esta surge debido a que a finales de los años 90

nace la idea del Millenium Link, que consistió en la remodelación de los canales Forth and

Clyde y Union y la creación de un corredor que regenerará la actividad a través de Escocia

central. Lo que se quería era desarrollar un sistema que permitiera la unión de estos dos

canales mediante un elevador de barcos. La British Waterways presentó un espectacular

proyecto con un elevador futurista que a la vez era un monumento conmemorativo del nuevo

milenio y que sería un icono de la zona en los años venideros. Esta obra de ingeniería fue

inaugurada por la reina de Inglaterra el 24 de mayo de 2002 y es el único ascensor rotativo

para barcos existente en el mundo.

“La rueda de Falkirk es una obra de ingeniería que consiste en un dispositivo perfectamente

balanceado, que mediante rotación, permite la elevación y descenso de los barcos que

atraviesan el canal, sus sistema de trabajo es altamente innovador para la ingeniería” Juan

May Carol-2014

Y hablando en términos económicos para saber qué tan rentable era este proyecto se tiene

que el presupuesto total para el monumento del milenio fue de 84,5 millones de libras, 32 de

los cuales fueron sacados de los fondos de lotería. El coste del dispositivo para salvar la

diferencia de altura fue de 17,5 millones de libras, dedicándose el resto del presupuesto a la

regeneración de la zona. De esta manera surgió la idea de la rueda de Falkirk. La rueda

de Falkirk es una obra de ingeniería que consiste en un dispositivo perfectamente

balanceado, que mediante rotación, permite la elevación y descenso de los barcos que

atraviesan el canal. Existen diversas versiones sobre lo que inspiró la estructura de esta

obra, como una lanza de doble cabeza celta, una hélice de un barco girando, las costillas de

una ballena o la espina dorsal de un pez. En el verano de 2001 la estructura fue

desmantelada de los talleres y transportada en 35 camiones hasta Falkirk, las piezas eran

atornilladas en el suelo y posteriormente levantadas por grúas, esta obra fue una obra

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prefabricada que cuando todas sus piezas fueron terminadas estas se llevaron al lugar y se

comenzaron a ensamblar con una exactitud que permitía solo 10 mm como margen de error.

La rueda de Falkirk se encuentra situada al final de un acueducto de hormigón y los barcos

entran en las bateas con agua cumpliéndose el principio de Arquímedes de que el peso del

barco desplaza un volumen proporcional de agua. Cada góndola se mueve por un sistema de

piñón-corona que garantiza que el barco esté siempre en posición horizontal. Ocultos en

cada extremo, detrás del brazo más cercano al acueducto, existen dos engranajes de 8m de

diámetro al que se une un extremo de cada góndola. Mediante un sistema de engranajes se

consigue que las dos góndolas se desplacen a la misma velocidad pero en dirección

opuesta. La energía necesaria para mover este mecanismo es suministrada por un conjunto

de diez motores hidráulicos que se ubican en la columna central.

En el ámbito ambiental dicha obra, al ser de un aspecto futurístico, tenía que tomar en cuenta

de manera muy notoria al ambiente por lo cual tiene una estética blanca que armoniza con su

entorno, además de que se realizaron estudios arduos que duraron años para saber la

colocación precisa de la obra para obtener la mayor mitigación de impacto ambiental,

además de utilizar energías alternas para su funcionamiento mecánico en la elevación y

descenso de sus plataformas.

Innovaciones constructivas

i. Análisis estructurales

El diseño de esta estructura está inspirada desde 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, es parecida a una “columna vertebral” resultando la forma,

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.

Esta estructura incluye una nueva sección al canal, dos acueductos, tres bloqueos, un túnel,

un puente para ferrocarril y una cuenca.

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Las diferentes piezas de la Rueda fueron fabricadas en los Talleres de la Acería Butterley, en

Ripley, incluyendo las pruebas para su elevación y colocación antes de ser enviada. En 2001

fue desmontada y transportada en 35 camiones al pueblo de 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 secciones. Un equipo ensambló las 1200 toneladas de acero y encajando

con precisión para lo cual se permitió un margen de error de hasta 10 mm. Todas las

conexiones fueron atornilladas con juntas hidrofílicas para prevenir la pérdida de agua en los

cajones.

ii. Implementación de nuevas tecnologías

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.

La ciencia y la rueda de Falkirk están muy conectadas ya que para construirla, los ingenieros

se basaron en el principio de Arquímedes, el cual dice que un objeto sumergido desplaza su

misma masa en agua. Gracias a este principio la rueda gira en 4 minutos a través de su eje

guiada por unas coronas circulares consumiendo tan solo 1,5 KW en su movimiento

producido por motores hidráulicos.

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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, de esta

forma se produce un equilibrio de masas para ayudar a su giro. Los cajones son de hormigón

con junta hermética para impedir la perdida de agua. En su interior caben 2 barcos de un una

eslora máxima de 20 metros y una manga de 4 metros.

Además de que se juntaron ambas ciencias para llevarla a cabo, la ingeniería civil con la

industrial intentando y se pusieron de acuerdo para que ambas ciencias actúen de forma

colectiva e intentando respetar la naturaleza como es el ejemplo del poco consumo de los

motores hidráulicos y la utilización del principio de Arquímedes para el ahorro de energía.

“Es el primer ascensor de barcos en ser construido en Inglaterra en más de 100 años y el

primero en usar el mecanismo de rotación basado en Arquímedes,…, simplemente, un

concepto revolucionario.” De Jennings, A. 2004.

La hidráulica en la rueda de Falkirk tiene mucho que ver, ya que la rueda gira junto con el

eje, que es detenido por dos engranes estacionarios ubicados en los extremos del eje, en la

base de la rueda. El engrane estacionario en el cuarto de máquinas tiene un anillo interior

que funciona como anillo giratorio. Éste está montado sobre 10 motores hidráulicos que se

montan sobre un engrane estacionarios. Un motor eléctrico acciona una bomba que está

conectada a los motores hidráulicos por medio de mangueras y permiten el movimiento del

sistema a 1/8 rpm.

Los cajones deben girar a la misma velocidad que la rueda, pero en dirección opuesta y

asegurar que el agua o el contenido de los barcos no se muevan cuando gira la rueda. Cada

extremo del cajón está sujeto a engranes en las caras interiores de la rueda, que a su vez

están en contacto con el centro de la rueda, lo que permite que los cajones giren. La rotación

está controlada por un tren de tres engranes, un patrón alternante de dos engranes de 8 m

de diámetro y uno pequeño, los tres con dientes externos. El engrane central está sujeto a la

rueda para evitar que gire, y así los dos engranes de los lados mantengan la misma

velocidad.

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“La ruta elegida para llevar el Canal Central al lugar donde estaría la rueda significó la

construcción de un nuevo tramo de canal que va desde el puerto de Maxwell hasta el sur de

la rueda. Este el canal de 150 m de largo es el más reciente en Reino Unido, desde la

excavación en Dudley, West Midland.” Walter. A, 2014.

En el proceso de nuestra investigación tuvimos la oportunidad de entrevistar a dos ingenieros

expertos en el tema. Nuestro primer entrevistado, Marco Aurelio Barosio, menciona que

considera la obra muy útil debido a que ayuda considerablemente la economía escocesa,

también dice que a su punto de vista, es innovadora, funcional y moderna y le ve gran

potencial. Por otra parte, el segundo entrevistado nos dijo “Por su modernidad y los

materiales utilizados en la obra además de los cálculos y el software utilizado para la

realización de esta obra, yo estimo una durabilidad de 150 años, o un poco más. Esta es una

obra con gran ingenio implementada en un lugar adverso debido a la situación de las placas

arquitectónicas de Escocia. Al ser una obra futurista, no le encuentro desperfecto alguno.”

Arturo Muñoz, 2015.

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