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Progettiamo un robot evita ostacoli (parte 2)

Progettiamo un robot evita ostacoli (parte 3)

maggio 8, 2018 Commenti (0) Ingegneria, Ingegneria Civile Tempo di Lettura:

Il canale di Panama

Descrizione

Il Canale di Panama è considerato l’8ª meraviglia del mondo, il progetto è stato una della più grandi ed incredibili imprese ingegneristiche. È un’opera di ingegneria idraulica il cui scopo è quello di creare un passaggio navigabile tra Oceano Pacifico e Oceano Atlantico, tagliando in due il continente americano e consentendo di ridurre sensibilmente i tempi e i costi di navigazione. La sua realizzazione è fondamentale e strategica considerando il fatto che riduce i tempi di viaggio di almeno due settimane, consentendo ai naviganti di attraversare il continente americano senza doverlo circumnavigare e quindi di risparmiare 3.5 milioni di litri di carburante. Dall’apertura, nell’agosto del 1914, sono transitate per il Canale oltre un milione di imbarcazioni per una stazza totale che supera i 9 miliardi di tonnellate.

Il 2014, in termini di volumi trasportati e introiti, si è chiuso con il transito di 326 milioni di tonnellate, con un aumento dell’1,8% rispetto all’anno precedente e con ricavi per 1,91 miliardi di dollari, in crescita del 3,2% sull’anno fiscale 2013.

Le navi attraversano 3 chiuse: Miraflores, Pedro Miguel e Gatun. Il viaggio attraverso il Canale di Panama dura fra le 8 e le 10 ore in totale, e viene effettuato da oltre 14.000 navi all’anno.

Canale di Panama

Storia

Il progetto originario risale al XIX secolo, nel 1879 fu caldeggiato dal Congresso internazionale di Parigi ed ebbe tra i suoi promotori Ferdinand de Lesseps, già costruttore del canale di Suez. Nel 1901, gli Stati Uniti d’America decisero di realizzare l’opera, ma l’accordo non fu ratificato dalla Colombia, che all’epoca governava la zona. Gli USA ci riuscirono solo quando Panama diventò una Repubblica indipendente (sotto la tutela degli Stati Uniti) e ottennero l’affitto perpetuo della Zona del Canale e di conseguenza l’autorizzazione a cominciare i lavori. Questi iniziarono nel 1907, furono intrapresi dal genio militare statunitense e si conclusero il 3 agosto del 1914, seguendo i progetti del colonnello Gothal. L’inaugurazione ufficiale, tuttavia, fu rinviata fino al 12 luglio 1920.

Geografia

I lavori, iniziati nel 1881, furono imponenti, anche perché la zona attraversata raggiungeva i 160 m di altitudine. Infatti, per ridurre il dislivello prima a 50 m e poi a 26m, vennero asportati quasi 80 milioni di m³ di roccia! L’opera tuttavia si fermò fino al 1904, anno in cui subentrarono gli Stati Uniti. Quest’ultimi optarono per la realizzazione di un canale a chiuse che si sarebbe elevato fino a 26 m e avrebbe permesso alle navi di superare questo dislivello. E così è fu. Dopo 23 km a livello dell’Atlantico, il canale viene innalzato a 26 m dalle chiuse di Gatún, le chiuse di Pedro Miguel lo abbassano poi alla quota di 16,5 m, finché la diga di Miraflores lo porta a livello del Pacifico nei pressi di Balboa.

Sezione Canale di Panama

In questo modo i due terzi del canale si trovano a un’altitudine superiore a quella del mare. A partire dal versante Atlantico, entrando all’interno della Limon Bay, si raggiunge il canale dopo 7 Km circa. Gli 11 km che seguono si snodano in direzione sud sud-ovest fino a raggiungere le chiuse di Gatún, che innalzano le unità transitanti di 27 m sopra il livello del mare, fino al lago artificiale di Gatún, formato dalla costruzione di una diga sul fiume Chagres. Dopo aver attraversato il lago, il canale prosegue verso sud sud-est sino all’imboccatura del taglio di Gaillard (o anche taglio della Culebra), un tratto di canale di circa 13 km ricavato dal taglio di una roccia durissima, al termine del quale si trova la chiusa di Pedro Miguel.

Come funziona il canale?

Il canale è caratterizzato da un sistema di chiuse. Per chiusa si intende un sistema idraulico di intercettazione di un corpo idrico (fiume, lago, canale, mare, ecc.) mediante una paratoia apribile, in alcuni casi anche regolabile. In termini molto semplici, una chiusa è il corrispondente idraulico di un varco presidiato da una porta o cancello.

Nell’insieme, il canale è una conca fluviale, ovvero un bacino regolato da due chiuse che interrompono lo scorrimento di un fiume o di un canale navigabile in modo da provocare l’innalzamento del livello dell’acqua, nella parte più a monte del fiume, allo scopo di consentire la navigabilità anche di quella parte. Nella conca fluviale le navi sostano per carico o scarico merci, oppure solo per attendere di accedere ad un piccolo bacino tra due chiuse che si porta a livello della parte inferiore del fiume, mentre la chiusa superiore è bloccata mantenendo così un livello più alto del bacino della chiusa rispetto al fiume o canale navigabile che scorre più a valle. Viceversa, quando un battello o una chiatta vuole entrare nella conca provenendo da valle, entra nel piccolo bacino compreso tra le due chiuse, in cui viene immessa acqua con entrambi i cancelli chiusi, sino a quando l’acqua raggiunge nel piccolo bacino il livello della conca. In quel momento si può aprire la chiusa più a monte e il battello può entrare nella conca ed eventualmente proseguire la navigazione verso la parte più alta del corso del fiume.

Descrizione nuovo progetto

 

Nave post panamax

Per far fronte ad una domanda in costante crescita, le compagnie di trasporto mondiali hanno aumentato la loro flotta e soprattutto hanno acquistato navi molto più grandi, di conseguenza è stato necessario allargare anche il canale.  L’espansione del Canale di Panama è una importante opera ingegneristica che ha raddoppiato la sua capacità ed è stata inaugurata il 26 giugno 2016. Le navi, le cui dimensioni permettono il transito nel nuovo canale, sono classificate sotto la dicitura Post-Panamax, (le precedenti Panamax). Tale parametro indica la capienza delle nuove chiuse per scafi lunghi 427 metri, larghi 49 metri e con pescaggi di 15 metri. Il carico trasportabile viene quasi triplicato: da 5000 a 12.600 TEUs (twenty foot equivalent unit). Ogni nave può caricare 12.600 containers lunghi 20 piedi (6,1 metri) o 6.300 da 40 piedi (12,2 metri).

 

Per la realizzazione del nuovo canale sono stati necessari 74 milioni di metri cubi di scavi, 5 milioni di metri cubi di calcestruzzo, 1,6 milioni di tonnellate di cemento, 7,1 milioni di metri cubi di dragaggi. Il Progetto Terzo Set di Chiuse rappresenta la più grande opera dell’uomo degli ultimi decenni.

Importanza del progetto

Attraverso il Canale di Panama, che collega 1.700 porti di 150 Paesi con 144 rotte marittime, transita ogni anno il 3% del commercio via mare. Un affare da circa 270 miliardi di dollari. Le circa 12 mila navi che viaggiano attraverso il continente, impiegano tra le 8 e le 10 ore per la traversata e pagano a Panama quasi 2 miliardi di dollari l’anno di pedaggio, per una tariffa media di oltre 165 mila dollari, numeri destinati ad aumentare sensibilmente. Le autorità panamensi hanno già stabilito le tariffe per l’attraversamento del nuovo Canale. Per esempio, una nave portacontainer, con capacità di 10.000 TEUs e un utilizzo pari all’80% del suo totale, paga oggi 804 mila dollari per attraversare il Canale, nel 2016 pagava, invece, 780 mila dollari.

Rendering canale di Panama

Con il nuovo Canale in piena operatività, Panama prevede introiti totali di 5 miliardi di dollari l’anno.

Il progetto crea una nuova linea di traffico lungo il canale, con la costruzione di una nuova serie di chiuse. Il piano di lavoro include, inoltre,  i seguenti componenti:

  • costruzione di due chiuse (una posizionata sulla sponda atlantica e l’altra su quella pacifica), ognuna con tre camere a tenuta stagna che includeranno tre bacini d’acqua;
  • scavo di nuovi canali d’accesso alle nuove chiuse e ampliamento dell’attuale canale di navigazione;
  • abbassamento del fondo del canale di navigazione ed innalzamento del livello dell’acqua al massimo livello operativo del lago Gatún.

Le chiuse di dimensioni minori sono larghe 33,53 m, lunghe 320,04 m, e profonde 25,91 m. A causa dei problemi di margini negli spazi di navigazione, i formati utilizzabili sono un po’ più piccoli, ad esempio, la lunghezza massima utilizzabile di ogni camera di blocco è di circa 304,8 m. Il canale aveva due corsie, con l’attuazione del progetto di espansione si è aggiunta una terza corsia attraverso la costruzione di complessi di chiuse ad ogni estremità del canale. Un complesso si trova sul lato del Pacifico, a sud ovest di quelle esistenti di Miraflores, l’altro si trova a est delle chiuse già esistenti del Lago Gatún. Ogni nuovo complesso ha tre sezioni progettate per spostare le navi dal livello del mare al livello del Lago Gatún e attraverso livelli intermedi. Inoltre, ogni sezione ha tre bacini laterali a risparmio idrico, per complessivi nove bacini per ogni chiusa e 18 totali. Proprio come per le barriere esistenti, quelle nuove e i loro bacini idrici sono riempiti e svuotati dalla forza di gravità, senza l’utilizzo di pompe. Le nuove sezioni sono lunghe 426,72 m, larghe 54,86 m e profonde 18,29 m. Si useranno serrande invece di cancelli obliqui, utilizzati da quelle già presenti. Queste vengono adoperate in quasi tutte le chiuse moderne con dimensioni simili a quelle proposte e vengono considerate una tecnologia ben collaudata. Le nuove barriere si serviranno di rimorchiatori per posizionare le imbarcazioni. Come nel caso delle serrande, i rimorchiatori sono ampiamente utilizzati a questi fini per chiuse di tale ampiezza.

Paratoie delle chiuse

Saranno installate ben 16 paratoie lunghe 55 m, alte 35 m, di spessore 10 m e pesanti circa 4000 t l’una. Le loro dimensioni sono paragonabili a quelle di un palazzo.

E’ stato scavato un canale di accesso lungo 3,2 km per collegare le nuove chiuse atlantiche con l’attuale ingresso nel mare. Per collegare le nuove barriere sul lato Pacifico con i canali esistenti, saranno costruiti due nuovi canali di accesso:

  • il canale di accesso nord, che collegherà la nuova chiusa del lato Pacifico con lo stretto di Culebra, aggirando il lago Miraflores che sarà lungo 6,2 km;
  • il canale di accesso sud, che collegherà la nuova barriera con l’ingresso esistente del mare nell’oceano Pacifico, che sarà lungo 1,8 km.

I nuovi canali, sia sulla riva atlantica che su quella Pacifica, avranno almeno 218 m di larghezza, consentendo alle navi Post-Panamax di navigare in una sola direzione in qualsiasi momento.

Ulteriori dati:

Dragaggi: 7.100.000 m³

Scavi: 74.000.000 m³

Reinterri: 18.000.000 m³

Calcestruzzi: 5.000.000 m³

Cemento: 1.600.000 ton

Acciaio di Armatura: 290.000 ton

Acciao per paratoie e valvole: 71.000 ton

Edifici (96 unità): 40.000 m²

 

 

 

Fonti:

https://www.salini-impregilo.com/it/lavori/completati/dighe-impianti-idroelettrici/ampliamento-del-canale-di-panama-terzo-set-di-chiuse.html

https://it.wikipedia.org/wiki/Espansione_del_Canale_di_Panama

foto: https://www.google.it/search?q=canale+di+panama&hl=it&tbm=isch&tbas=0&source=lnt&sa=X&ved=0ahUKEwisw6DE5ezZAhXH6RQKHS1XBSEQpwUIHg&biw=1536&bih=710&dpr=1.25#imgrc=gHABNOxF_F2QXM:

 

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