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Intrusión Salina en el Canal de Panamá

Burica Press sigue investigando el tema del agua en un Canal Ampliado y hoy aporta datos existentes, pero poco difundidos ante la opinión pública nacional e internacional.

Intrusión Salina en el Canal de Panamá

Introducción

El documento técnico denominado Salinity Intrusion in the Panama Canal (Intrusión Salina en el Canal de Panamá), realizado por T. M. Parchure, Steven C. Wilhelms, Soraya Sarruf, William H. McAnally del Coastal and Hydraulics Laboratory, U. S. Army Engineer Research and Development Center y preparado para el U.S. Army Engineer District, como parte de las actividades de la Oficina de Proyectos de Capacidad del Canal de Panamá de la antigua Comisión del Canal de Panamá en el año 2000 estudiaron el fenómeno de la intromisión salina en el Canal de Panamá y lo que se podría esperar y las medidas de protección que se deberían tomar, incluso en perspectiva de un Canal ampliado.

Este escrito es básicamente una traducción parcial del trabajo que hacemos mención arriba, incluye antecedentes y traducción de medidas de manejo ambiental en sistemas de esclusas en Europa para combatir la intromisión salina. Finalmente incluye las recomendaciones o conclusiones del grupo de trabajo que desarrolló la investigación.

Antecedentes

La presencia de sales disueltas incrementa la densidad del agua, así, un agua con 35 ppt (partes por millar) es cerca de 2% más densa que a 0 ppt. Aunque esto parece poco, estas diferencias producen corrientes de densidad.

Dado la presencia de aguas saladas de un lado de una barrera y aguas dulces del otro lado, la presión hidrostática es igual al nivel de la superficie del agua, pero la presión del agua salada del otro lado se incrementa más rápidamente con la profundidad. Esta diferencia de presión produce una red de fuerza hacia el lado del agua dulce, la cual se incrementará si la barrera es removida. En tal caso ambas fuerzas de densidad provocarán un flujo en donde el agua dulce se desplaza sobre el agua salada y el agua salada se desplace por debajo del agua dulce.

En el caso del Canal de Panamá la barrera entre ambas paredes de agua de diferente salinidad son las compuertas de las esclusas. La velocidad del flujo de densidad es proporcional a la raíz cuadrada de la diferencia. Si existe turbulencia habrá una mezcla de las aguas, por lo menos de manera parcial.

Pensando en una expansión del Canal de Panamá

Ante la perspectiva de la expansión del Canal de Panamá a mayor capacidad de tránsito en el Canal, se trató de estimar los efectos adversos potenciales y una clara indicación si las medidas mitigadoras podrían esperarse para proveer protección de esos impactos.

Datos muy pobres están disponibles sobre la salinidad del agua en los dos lagos y dentro y alrededores de las esclusas. Datos históricos sobre salinidad no están disponibles probablemente porque en años pasados un incremento en la salinidad del agua del lago nunca fue notado, ni amenazó bajo condiciones normales de la operación del Canal. Sólo durante los años recientes (antes del año 2000 con la Panama Canal Comission y después del 2000 con la Autoridad del Canal de Panamá) se han dado preocupaciones sobre el posible incremento en la salinidad fue percibido debido al incremento en el tránsito de barcos por día y el bajo flujo de agua dulce.

Se conoció por comunicación verbal por parte de funcionarios de la antigua Comisión del Canal de Panamá que la salinidad del Lago Miraflores se había incrementado inmediatamente después de conformarse la Comisión del Canal de Panamá, la cual llevó al cambio de localización de la toma de agua de la ciudad de Panamá. La acumulación de sal fue notada en las tuberías de la central eléctrica. Una salinidad de estado estacionario fue alcanzada prontamente (pudo haber sido dentro del primer año) y la salinidad del Lago Miraflores ha estado en menos de 1 ppt (una parte por mil) desde entonces. La salinidad del Lago Gatún es conocida de estar cercana o igual a cero. Es razonable asumir que el ingreso de sal por tránsito de cada barco está balanceada con la salida de sal por ambos lagos resultado de la liberación del agua dulce por tránsito del Lago Gatún.

Experiencias con problemas de intromisión salina

En Europa debido al cuidado que se tiene con la calidad de las aguas, la medidas de mitigación para prevenir intrusión salina, se han adoptado medida diversas. Estas medidas están brevemente descritas en el libro de Abraham et al. (1973), que a continuación reproducimos:

1. Delfzijl

La salinización de los canales que corren de las esclusas es contrarrestado por medio del reemplazo del agua de los canales a intervalos regulares por agua de agua y por agua del Lago Ijssel. Las esclusas tienen aperturas localizadas bien abajo de la línea de agua para hacer que se de un proceso de reemplazo tan efectivo como sea posible.

2. Lauwerszee

El represamiento de Lauwerszee ha reducido grandemente la salinidad de las partes adyacentes de las provincias de Friesland y Groningen. Compuertas fueron incorporadas en la represa que permite la descarga del exceso de agua. Provisiones fueron tomadas para una esclusa comparativamente más pequeña para se ajustada con un equipo de cortina de aire, si es requerido.

3. Harlingen

La intrusión de sal a través de las esclusas es contrarrestada con el reemplazo de agua en los canales a intervalos por agua de lluvia y por agua drenada del Lago IJssel. Un equipo de cortina de aire es también utilizado adicionalmente para reducir la salinización.

4. Zuyder Zee Barrier Dam

Hay una compuerta en la presa al lado de los dos sistemas de las esclusas con las cuales el agua del lago IJssel es controlada. Arreglos han sido hechos para equipar todas las esclusas con barreras neumáticas.

5. Den Helder

La intrusión salina a través de las tres esclusas y el muelle del mar es controlada substituyendo el agua en los canales a intervalos regulares con el agua de la lluvia y por el agua del lago IJssel. Se han hecho arreglos para reemplazar por gravedad la descarga por bombeo. Un sumidero será construido cerca de la estación de bombeo en la cual se almacena el agua salada de las esclusas antes de ser bombeada al mar. La esclusa más importante está equipada con una barrera neumática o cortina de burbujas.

6. IJmuiden

La intrusión de sal a través del Canal del Mar del Norte es contrarrestada con el reemplazo del agua a intervalos regulares con agua de regiones adyacentes y del Lago IJssel. Las cuatro esclusas están equipadas con barreras neumáticas, Arreglos se han hecho para instalar estación de bombeo para suplementar la descarga por gravedad a través de una compuerta. La construcción de un sumidero profundo para colectar el agua salada está también siendo contemplado junto con una trampa de sal para maximizar la salinidad del agua descargada en el mar.

7. New Waterway-New Maas

Hay un número de esclusas a lo largo de New Waterways y New Mass, ambas están abiertas al mar. La intrusión en los canales que corren de las esclusas es contrarrestada con el reemplazo del agua de lluvia y el agua del Río Rhin. La cantidad de agua del río requerida pudiera estar reducida por la instalación de barreras neumáticas in las esclusas, pero no se han concretado.

8. Hartel Canal y Brielse Meer

El canal de Hartel une Europoort y Old Mass. Hay barreras neumáticas en las dos esclusas que dan acceso a Old Mass para reducir salinización. El canal es también lavado con agua del río, que corre a través de las esclusas , las cuales también están equipadas con barreras neumáticas.

El Brielse Meer es un lago de agua dulce al sur del Canal Hartel; una esclusa lo une con Old Mass. El lago debe ser protegido tanto como sea posible contra la salinización si la sal entra más allá de la esclusa cuando el Río Rhine está bajo. Consecuentemente un gran negocio se ha hecho para controlar la intrusión salina en este punto. Hay dos bombas en las dos alcantarillas por medio del cual el agua puede ser bombeada fuera de la cámara de la esclusa. Hay un equipo de cortina de aire y un sumidero profundo en el siguiente canal hacia la esclusa las cuales las bombas pueden ser conectadas para remover cualquier agua salada que pudo haber entrado a la esclusa.

9. Haringvliet

La esclusa de Haringvliet está ajustada con barreras neumáticas. Hay alcantarillados profundos en el siguiente cuerpo de agua hacia la esclusa conectada con un sumidero del cual cualquier agua salada puede ser devuelta.

10. Volkerak

Hay dos esclusas uniendo los ríos con Zeeuwse Meer. El agua sur de la represa fue fuertemente salina hasta la represa Eastern Schldt que fue finalmente cerrada en 1978. Por otro lado, la intrusión de sal a través de las esclusas está siendo reducida por medio de barreras neumáticas.

11. Canal a través de Walcheren

La intrusión a través de las esclusas fue investigado por medio de experimentos con un modelo de conducción para descubrir si el sistema de lavado del Canal pudiera ser efectivo o si las esclusas tendrán que ser equipadas con barreras neumáticas en ambos extremos.

12. Canal a través del South Beveland

Un sistema moderno para contrarrestar la intrusión de sal está siendo considerada; el agua salada en las cámaras de las esclusas deberá ser reemplazada por agua dulce antes de abrir las compuertas que dan acceso al agua dulce del lago. El agua dulce utilizada deberá servir para limpiar el canal adyacente.

13. Scheldt-Rhine Canal

Dos esclusas están siendo incorporados en el canal que une Antwerp con el Río Rhine. La intrusión deberá ser contrarrestada con el reemplazo del agua salada en las cámaras de las esclusas por agua dulce fluyendo a través de las aperturas en las paredes mientras las compuertas están cerradas. Como en el nuevo sistema descrito en el 12, el agua dulce utilizada servirá para limpiar la vía adyacente del agua dulce del lago.

14. Terneuzen

Hay una esclusa vieja y una nueva en el Canal entre Terneuzen y Gent. Las barreras neumáticas reducen la intrusión a través de las nuevas esclusas hacia tierra firme. Un sumidero ha sido construido cercano las nuevas esclusas en el mar con profundas alcantarillas y los orificios los cuales están construidas dentro de la esclusa que lleva el agua salada atrapada a la cuenca del mar. El nivel del agua en el canal es casi siempre por encima de la línea de alta marea, para descargar por gravedad. Además, la intrusión es además reducida por medio de las barreras neumáticas.

15. La esclusa Kreekark en Holanda tiene dimensiones de 320 x 24 x 5 metros. La esclusa es utilizada en completar un cambio de nivel de agua de 1.3 a 2.3 m. Soporta naves de hasta 11000 toneladas métricas y 60 millones de toneladas. Los reservorios de agua dulce son proveídos en ambos lados de la cámara. Un reservorio de agua salada con el tamaño de 40 hectáreas también se ha proveido. El área del reservorio de agua salada es 26 veces que la de la cámara. La esclusa es operativa desde 1986 y está funcionando bien. La esclusa Kreekrak es una versión mejorada de las esclusas Mardyck en Francia. Esta utiliza un sistema completo de intercambio, sin embargo, la pérdida de agua dulce está reducida a cerca de 15 a 30 porciento. Las razones para una ejecución mejorada son: a-) canal de agua dulce abierto en vez largos ancantarillados, b-) la compuerta de elevación se proporciona al nivel de la salidad de las ancantarillas, las cuales puede ser ajustadas de acuerdo a los niveles de los cambios de las mareas, previniendo la intrusión salina y c-) El fondo ahuecado está formada por el canal y el agua está siendo descargada a través de salidas a ambos lados del canal que elimina las corrientes verticales, las cuales producen mezcla de sal y agua dulce.

16. Philip

La esclusa Philip tiene dimensiones de 280 x 24 x 5 metros y es navegable para naves de hasta 10,000 toneladas. La esclusa esta sujetada a dos cabezas de vías acuáticas y a diferencias del nivel de 1,7 metros. La esclusa Philip hizo las suguientes mejoras a la esclusa Kreekrak: 1-) Desde las salidas el fondo canalizado están localizados en el medio de los lados del canal, las salidas de aguas debajo no pueden drenar bien, así los agujeros del fondo de en forma de T y T invertida son utilizadas. 2-) Las compuertas de control de las salidas del agua dulce no son cerradas en la parte de arriba; así el agua dulce entre las válvulas operando viajan hacia el fondo durante el intercambio, habrá corrientes verticales en las alcantarillas en el fondo de cuerpos de agua salada causando flujo mayor. 4-) Cuando las cámaras están llenas de agua dulce y el buque entra, los niveles de agua en el frente y detras del barco son diferentes. Esto provee oportunidad para que el agua salada entre a la cámara y el agua dulce entre a las alcantarillas.

En Estados Unidos, específicamente, en el sistema de Esclusas Hiram Chittenden, Seattle WA, el problema de la intrusión del agua salada en el régimen de agua dulce está controlado a través de un número de métodos operativos y estructurales.

Conclusiones

En todo el mundo la intrusión de sal a través de esclusas de navegación conectadas del oceáno está siendo considerada de manera creciente como una serie amenaza a la calidad del agua en los canales que unen el océano con las esclusas.

Hay muchas formas de prevenir la intrusión en las esclusas de navegación. La selección del método está basado en factores tales como las condiciones de sitio, costo, volumen y frecuencia de tráfico de barcos, etc.

El método más efectivo y al mismo tiempo el más costoso es el intercambio de agua dulce por el agua salada dentro de la esclusa mientras las puertas están cerradas; sin embargo, ésta puede también llevar a un movimiento adverso de naves dentro de la esclusa.

El sacado selectivo del agua salada usualmente demanda de alteraciones substanciales o adiciones a las esclusas y puede requerir principalmente grandes cantidades de agua dulce.

El método de barrera acuática no ha sido probado, pero deberá ejecutarse al mismo tiempo que la barrera neumática.

Las barreras neumáticas constituyen un método simple de contrarrestar intrusión de sal. Este método no mantendrá toda la sal fuera pero reduce la intromisión muy considerablemente. Las barreras neumáticas han sido exitosamente instaladas en muchas esclusas y pueden ser combinadas con otros sistemas. El método de la barrera neumática de prevención de la intrusión de sal está disponible para prácticamente para todas las esclusas adyacentes al mar en Holanda y para el año 2000 por lo menos 13 esclusas utilizaban este sistema.

Para las nuevas esclusas propuestas, los intereses sirvieron por cualquier medio tomados para combatir la intrusión salina y son considerados para cada caso individualmente. Otros métodos diferentes al método de la barrera neumática debe ser escogida y basas sobre ciertas consideraciones y las esclusas deben ser diseñadas apropiadamente.

 

Editor de este artículo:
Ariel R. Rodríguez Vargas
Centro de Estudios de Recursos Bióticos
Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnología
Universidad de Panamá, República de Panamá

Nota: La traducción no ha sido revisada a profundidad por un perito en inglés técnico y puede contener algunos errores de forma. Recomendamos recurrir a la fuente original en el sitio: http://www.pancanal.com/esp/plan/estudios/0121.html

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