Puentes Levadizos: Diseño, Funcionamiento y Desafíos.

Los puentes levadizos se hicieron populares desde la edad media, aunque hay pruebas de que fueron utilizados en el antiguo Egipto hace 4.000 años. Anteriormente fueron conocidos también como puentes basculantes y se utilizaban en los castillos que se encontraban rodeados de fosos, para así evitar ataques enemigos. Se dice que muchos puentes levadizos fueron planificados y creados por Leonardo da Vinci en el siglo XV. En el siglo XIX los puentes levadizos se hicieron más modernos gracias a la producción de acero que, debido a su durabilidad, se logró que los puentes fueran más grandes y altos por encima del agua, permitiendo un mejor uso y resistencia. A partir del siglo XX se empezaron a construir los puentes levadizos en Estados unidos.

Actualmente se conocen muchos puentes levadizos a nivel mundial, y algunos siguen siendo parte de construcciones muy antiguas, como lo es el castillo de Minden, del siglo XIX y el castillo de Jagua, que, como se mencionó antes, eran utilizados para salvaguardarse del enemigo. En la actualidad los puentes levadizos son utilizados para fines de transporte, tanto marítimo como terrestre, y como grandes ejemplos podemos tener Tower Bridge de Londres y el Jacques-Chaban-Delmas, ubicado en Francia, los cuales son dos puentes levadizos con diferente estructura, pero utilizados para el mismo fin; permitir el paso de embarcaciones y de vehículos.

A medida que avanza la tecnología, los puentes levadizos también han tenido cambios significativos en la manera en que funcionan, pues anteriormente su funcionamiento era por medio de poleas y cuerdas o cadenas acopladas en las esquinas opuestas al eje. Actualmente los puentes levadizos utilizan tecnologías más avanzadas que le permiten un mejor funcionamiento, como el efecto de la hidráulica, conocido como el principio de pascal.

¿Quién Era Blaise Pascal?

Fue un matemático, físico, filósofo, teólogo católico y apologista, nacido en Francia el 19 de junio de 1623. Contribuyó en las matemáticas y a la historia con el diseño y construcción de la calculadora mecánica, la teoría de la probabilidad y la aclaración de conceptos como la presión y el vacío. El trabajo de Pascal en los campos del estudio de la hidrodinámica e hidrostática se centró en los principios de los fluidos hidráulicos, por lo que los inventos que se le atribuyen son: la prensa hidráulica y la jeringa. Pascal demostró que la prensa hidráulica no depende del peso del fluido sino de la diferencia de elevación.

En el año 1641, con poco más 18 años, Pascal realizó trabajos para la creación de la máquina de calcular, conocida como “Pascalina”, la cual fue la primera calculadora, que funcionaba a base de ruedas y engranaje, sin embargo, antes de llevar este nombre, fue llamada, por el propio Pascal, como “máquina de aritmética” y “rueda pascalina”. Este invento se conoce como el antepasado remoto de un computador. El invento de la “pascalina”, surgió debido a que Pascal quería ayudar a su padre para que le fuera más fácil restaurar el orden de los ingresos fiscales de la provincia en la Alta Normandía, donde nombraron a su padre superintendente.

Posterior a la creación de la “pascalina”, en el año 1647, Blaise realizó descubrimientos relacionado con la física, como la ley de los vasos comunicantes, también formuló el principio conocido como principio de Pascal, en el que aseguró que: “La presión aplicada sobre un fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas direcciones y a todas las paredes del recipiente contenedor” (Blasise, P. 1647).

El principio de Pascal se usa para amplificar la fuerza aplicada en la llamada prensa hidráulica, que fue patentada en el año 1795 por el inventor Joseph Bramah, el cual consiste en un fluido, (agua o aceite) en un receptáculo con dos pistones móviles de distintos tamaños en cada extremo. Cuando se ejerce fuerza sobre el pistón pequeño, se traduce en una fuerza superior en el pistón grande. La diferencia entre las dos fuerzas será proporcional a la diferencia en área de los dos pistones, ya que la presión se mantiene por el principio de Pascal.

Tower Bridge del Reino Unido.

Es un puente de tipo basculante (levadizo), ubicado en London, Reino Unido y completado en el año 1894, cuenta con 240 metros de largo y 76 metros de ancho. Sus torres simétricas tienen una altura de 61 metros. Los pasillos del puente se crearon inicialmente para permitir el paso de los peatones incluso cuando este se encontraba levantado, sin embargo, pasado el tiempo esto cambio debido que empezó a ser frecuentado por prostitutas y ladrones. El Tower Bridge, era operado hasta 1976 por bombas hidráulicas impulsadas por vapor y era el puente basculante más sofisticado jamás construido. Las basculantes eran accionadas hidráulicamente, utilizando vapor para impulsar los enormes motores de bombeo. Después de 1976 se empezó a manejar por medio de la electricidad y petróleo, que puso en marcha los motores. En el puente aún se conserva el sistema de energía a vapor, el cual es exhibido para entretenimiento turístico.

Para la construcción, inicialmente se presentaron más de 50 diseños para así ganar el contrato para diseñar el puente, pero este fue ganado por los ingenieros Sir Horace y Sir John Wolfe después de un segundo intento, donde el Consejo de los Comunes y el Parlamento lo aprobaron en el año 1884. El costo fue de más de £1 millón, y participaron muchas personas, incluyendo los buzos que ayudaron a construir el lecho del Támesis hasta los remachadores, de los que se dice fueron insertados más de 13 millones en el acero.

Se dice que el Tower Bridge no se conoce como un puente levadizo, ya que los puentes levadizos necesitan cuerdas so cadenas para subir el camino, y este es demasiado pesado para cumplir esta regla, sin embargo, cumple la función de elevarse, por lo que se puede dar nombre de levadizo. Los cimientos del lecho del río se encuentran a una profundidad de casi 8 metros y para la construcción se utilizaron aproximadamente 31.000.000 de ladrillos y su mayor número de elevaciones en un día fue de 64 veces.

Jacques-Chaban-Delmas de Francia.

La construcción del puente Jacques-Chaban-Delmas, tiene inicio en el año 2009 y se finaliza su construcción en el año 2012, pero no fue sino hasta el año 2013 que fue inaugurado. El proyecto tuvo lugar en el año 2003 en donde cinco arquitectos compitieron por la acreditación de este proyecto, el objetivo era favorecer el tráfico lento y adicionalmente la elevación del puente debía llevarse a cabo en 12 minutos.

En el año del 2010 se implantaron en el fondo del rio las bases del puente que deben sujetar los pilones de la zona que se levanta, están sobre una alfombra de piedra que fue previamente instalado. Ambas se componen de hormigón y tienen una longitud de 44 metros, por 16 de altura y 18 de ancho, esta estructura se cubre de acero; además se compone su estructura por dos tramos fijos y uno móvil, con 17 metros de largo. El puente tiene una longitud total de 575 metros, 433 metros corresponden a la estructura central y aparte ,117 metros de la zona levadiza que es lo que garantiza el flujo del tráfico marítimo. El puente Jacques-Chaban-Delmas puede levantar su tablero central hasta 77 metros de alto, permitiendo el paso de grandes embarcaciones. Por ejemplo, los cruceros que llegan a Burdeos y transitan por esta ruta.

Este puente fue diseñado para que transitaran 43.000 coches por día como máximo, además tiene una proyección de que se eleva estimada mente 70 veces por año y esto representa una inmovilización de tráfico de una hora en promedio. Un detalle que es importante resaltar es la iluminación de este puente y que las luces se encuentran en disposición de iluminar las líneas de la estructura, los pilones tienen miles de lámparas LED que van cambiando de color en función de la marea. se ve de un azul en tono ultramar; mientras que cuando está baja cambia a verde. También cambian de color de acuerdo con las fiestas o las fechas importantes para la ciudad.

Uso de la Hidráulica en la Industria.

Los sistemas hidráulicos tienen una gran variedad de aplicaciones, estas son utilizados en todo tipo de entornos industriales grandes y pequeños, las fábricas de papel, la explotación forestal, la fabricación y la robótica son unos de los principales usuarios de equipos hidráulicos, a continuación, veremos ejemplos en donde se presentan algunos de los usos más comunes de la hidráulica en la industria.

• Movimiento de materiales: La hidráulica es utilizada para mover cargas pesadas en una amplia gama de industrias, como la construcción, la fabricación y la minería. Los cilindros hidráulicos se utilizan para levantar, mover y manipular materiales, como vigas de acero, piezas de automóviles y minerales.
• Procesamiento de materiales: La hidráulica es utilizada para controlar los procesos de fabricación y procesamiento de materiales. Los motores hidráulicos son utilizados para accionar máquinas y equipos, como prensas, máquinas de moldeo y molinos.
• Control de procesos: La hidráulica se utiliza para controlar los procesos industriales. Los actores hidráulicos que son utilizados para el control de las válvulas, puertas y otros dispositivos.
• Máquinas herramienta: La hidráulica se utiliza para accionar las máquinas herramienta, como fresadoras, tornos y taladros. Los cilindros hidráulicos se utilizan para realizar movimientos precisos y controlados.
• Equipo de construcción: La hidráulica se utiliza en una amplia gama de equipos de construcción, como excavadoras y grúas. Los cilindros hidráulicos son utilizados para levantar, mover y excavar materiales.

Otros usos de la hidráulica en la industria incluyen:

• Aplicaciones móviles: La hidráulica se utiliza en vehículos móviles, como automóviles, camiones y aviones. Los sistemas hidráulicos se utilizan para accionar frenos, dirección y suspensión.
• Aplicaciones industriales ligeras: La hidráulica se utiliza en una amplia gama de aplicaciones industriales ligeras, como máquinas de envasado, máquinas de embalaje y máquinas de manipulación de alimentos.
• Aplicaciones médicas: La hidráulica se utiliza en una amplia gama de aplicaciones médicas, como sillas de ruedas, prótesis y equipos quirúrgicos.

La hidráulica es una tecnología versátil y eficiente que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones industriales. La tecnología hidráulica ofrece una serie de ventajas, como lo es la capacidad para generar grandes fuerzas además puede generar grandes fuerzas con un esfuerzo relativamente pequeño.

Esta se caracteriza por su precisión; Los sistemas hidráulicos funcionan de tal manera que pueden proporcionar un control preciso del movimiento. Otra característica fundamental es la versatilidad ya que se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, la eficiencia en este tipo de sistemas es muy eficiente en términos de energía, no obstante, la hidráulica es una tecnología fundamental en muchas industrias. La tecnología hidráulica continuará evolucionando a medida que las empresas busquen nuevas formas de mejorar la eficiencia y la productividad.

Relación de Un Puente Levadizo con la TGS.

Un puente levadizo se puede decir que representa un sistema dentro del marco de la Teoría General de Sistemas (TGS) esto debido a su naturaleza compleja. Varios de los sistemas con los que se puede relacionar son los siguientes:

Sistema Técnico-Mecánico: Desde una perspectiva de ingeniería, un puente levadizo se puede considerar como un sistema técnico-mecánico, ya que incluye piezas como motores, poleas, contrapesos y estructuras mecánicas que interactúan para permitir que el puente entre en funcionamiento para su elevación y descenso. En el marco de la TGS el uso de este sistema se basa en como un sistema unificado trabaja para lograr un objetivo en común: permitir y bloquear el paso de los barcos.

Sistema de Control: Un sistema de control se compone por un conjunto de componentes que es capaz de controlarse o controlar a otro sistema, para de esta manera lograr un funcionamiento establecido. Según lo anterior, puente levadizo es necesario que cuente con un sistema de control para así manejar su funcionamiento. Cualquier puente levadizo requiere de un mecanismo de control, sea manual o automatizado, dado que a través de esta señal, el puente se eleva y baja según la necesidad. La TGS se aplica para analizar cómo se diseñan estos sistemas de control, cómo interactúan con los componentes mecánicos y cómo responden a diversas condiciones y entradas, como la detección de barcos que se acercan.

Sistema de Transporte: Desde un punto de vista mayor, un puente levadizo también se puede ubicar en un sistema de transporte, debido a que permite el paso de vehículos tanto terrestres como marítimo. La TGS se aplica para poder entender cómo este sistema de transporte se relaciona con su ambiente, cómo se acopla a diferentes tipos de tráfico y permite la eficiencia del transporte en una región.

Sistema Integrado: Por último, y de acuerdo con lo mencionado en los sistemas anteriores, es válido decir que un puente levadizo también hace parte de un sistema integrado, pues combina elementos mecánicos, de control y de transporte en una sola entidad funcional. La TGS destaca la interdependencia y las relaciones entre los componentes de un sistema y cómo estas interacciones afectan el funcionamiento global del sistema.

Un puente levadizo es un ejemplo claro de varios sistemas y puede ser analizado desde diversas perspectivas dentro de la Teoría General de Sistemas, esto debido a su complejidad y la interacción de sus componentes para lograr un propósito específico: permitir el paso de vehículos y embarcaciones.

Aportes Semánticos de un Puente Levadizo.

 Para comprender los conceptos claves y las ideas fundamentales para este tipo de infraestructura es necesario tener conocimiento de los siguientes aportes semánticos que se relacionan en un puente levadizo:

•  Ingeniería Civil: Este campo es importante para el diseño de un puente levadizo, pues los principios de la ingeniería civil, como la resistencia de los materiales y la mecánica estructural, son importantes para asegurar la seguridad e integridad del puente y quienes lo utilizan.
• Hidráulica: Como se ha mencionado a lo largo del artículo, la hidráulica uno de los pilares importantes en la construcción de puentes levadizos, por lo que comprender como funcionan, el cómo los fluidos como el aceite, circulan para transmitir la fuerza y hacer la presión que permite diseñar los sistemas hidráulicos para la elevación del puente.
• Desafíos de Mantenimiento: Para garantizar el correcto funcionamiento de un puente levadizo, es supremamente necesario conocer sobre los mantenimientos y actividades que permitan la conservación y funcionamiento a largo plazo de este, evitando desastres que podrían ser catastróficos.
• Historia de la Ingeniería: El conocer sobre la ingeniería en general pueda ayudarnos a obtener muchos aportes semánticos relacionados con los puentes levadizos; así podremos conocer como a avanzado la ingeniería en términos de diseño y tecnología.

Créditos:

Autores: Jean Allin Muñoz y Angi Natalia Castro Corba

Editor: Carlos Ivan Pinzón Moreno

Código: UCPS-1

Universidad: Universidad Central

Fuentes:

Pedros, E. (2023). Principio de Pascal: prensa hidráulica. Universidad de Valencia. https://www.uv.es/uvweb/fisica/es/catalogo-demos/fluidos/principio-pascal-prensa-hidraulica-1286053998293/DemoExp.html?id=1286111060011#:~:text=El%20principio%20de%20Pascal%20afirma,las%20paredes%20que%20lo%20contienen
Lloyd, S. (2018). Cuál es la historia del puente levadizo. Geniolandia. https://www.geniolandia.com/13125372/cual-es-la-historia-del-puente-levadizo
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Wikipedia, La enciclopedia libre. Principio de Pascal. (2023, 3 de octubre). https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Principio_de_Pascal&oldid=154276791.
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Como funciona. (2023). Sistemas mecánicos. https://como-funciona.co/sistemas-mecanicos/#:~:text=Los%20sistemas%20mec%C3%A1nicos%20son%20aquellos,al%20moverse%2C%20producen%20ventajas%20mec%C3%A1nicas.
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Cursos Aula 21. (2019, 27 de noviembre). ¿Qué es un sistema hidráulico? https://www.cursosaula21.com/que-es-un-sistema-hidraulico/
Free Walking Tours Bordeaux. (s.f.). Puente Jacques-Chaban-Delmas https://freewalkingtoursbordeaux.com/es/puente-jacques-chaban-delmas-burdeos/
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MATAYO TOPS. (2017, 12 de noviembre). 12 Curiosidades Sobre La Tower Bridge (Puente de la Torre). YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=UYuM2nwkRpw