Faro hechos para los niños
Un faro es un edificio alto que tiene una luz cerca de la parte superior. Los faros se construyen en la costa de un océano o lago. El faro protege a los barcos de estrellarse contra la costa enviando la luz hacia el mar. La luz generalmente gira en círculo para que los barcos vean una luz intermitente. La luz suele estar cubierta por una lente Fresnel. Esta lente permite que la luz viaje una distancia lejana.
Uno de los faros más famosos fue el Faro de Alejandría. Estaba en una isla cerca de la costa. Esa isla se llamaba Pharos. Incluso hoy en día, en muchos idiomas, la palabra faro proviene del nombre de la isla.
Casi todos los faros son automáticos ahora.
Historia
Faros antiguos
Antes del desarrollo de puertos claramente definidos, los marineros eran guiados por incendios construidos en las cimas de las colinas. Como elevar el fuego mejoraría la visibilidad, colocar el fuego en una plataforma se convirtió en una práctica que llevó al desarrollo del faro. En la antigüedad, el faro funcionaba más como un marcador de entrada a los puertos que como una señal de advertencia para arrecifes y promontorios, a diferencia de muchos faros modernos. La estructura de faro más famosa de la antigüedad fue el Faro de Alejandría, Egipto, que se derrumbó tras una serie de terremotos entre 956 y 1323.
La Torre intacta de Hércules en A Coruña, España, da una idea de la construcción de faros antiguos; existen otras evidencias sobre faros en representaciones en monedas y mosaicos, de los cuales muchos representan el faro de Ostia. También existen monedas de Alejandría, Ostia y Laodicea en Siria.
Construcción moderna
La era moderna de los faros comenzó a principios del siglo XVIII, cuando la construcción de faros floreció al mismo ritmo que los florecientes niveles de comercio transatlántico. Los avances en ingeniería estructural y equipos de iluminación nuevos y eficientes permitieron la creación de faros más grandes y potentes, incluidos los expuestos al mar. La función de los faros se desplazó hacia la provisión de una advertencia visible contra los peligros del transporte marítimo, como rocas o arrecifes.
Las Rocas Eddystone fueron un gran peligro de naufragio para los marineros que navegaban a través del Canal de la Mancha. El primer faro construido allí fue una estructura octogonal de madera, anclada por 12 postes de hierro asegurados en la roca, y fue construido por Henry Winstanley de 1696 a 1698. Su faro fue la primera torre del mundo que estuvo totalmente expuesta al mar abierto.
El ingeniero civil, John Smeaton, reconstruyó el faro de 1756 a 1759; su torre marcó un gran paso adelante en el diseño de los faros y permaneció en uso hasta 1877. Modeló la forma de su faro sobre la de un roble, utilizando bloques de granito. Redescubrió y usó «cal hidráulica», una forma de hormigón que se colocará bajo el agua utilizada por los romanos, y desarrolló una técnica para asegurar los bloques de granito utilizando juntas de cola de milano y clavijas de mármol. La característica de encaje servía para mejorar la estabilidad estructural, aunque Smeaton también tuvo que estrechar el grosor de la torre hacia la parte superior, para lo cual curvó la torre hacia adentro en un suave gradiente. Este perfil tenía la ventaja añadida de permitir que parte de la energía de las olas se disipara al impactar con las paredes. Su faro fue el prototipo del faro moderno e influyó en todos los ingenieros posteriores.
Una de esas influencias fue Robert Stevenson, él mismo una figura fundamental en el desarrollo del diseño y la construcción de faros. Su mayor logro fue la construcción del faro de Bell Rock en 1810, una de las hazañas más impresionantes de la ingeniería de la época. Esta estructura se basó en el diseño de Smeaton, pero con varias características mejoradas, como la incorporación de luces giratorias, alternando entre rojo y blanco. Stevenson trabajó para el Northern Lighthouse Board durante casi cincuenta años, durante los cuales diseñó y supervisó la construcción y posterior mejora de numerosos faros. Innovó en la elección de fuentes de luz, soportes, diseño de reflectores, el uso de lentes Fresnel, y en sistemas de rotación y encofrado que proporcionaban a los faros firmas individuales que les permitían ser identificados por la gente de mar. También inventó el brazo móvil y la grúa de equilibrio como parte necesaria para la construcción de faros.
Alexander Mitchell diseñó el primer faro de pila de tornillos, su faro se construyó sobre pilas que se atornillaban en el fondo del mar arenoso o fangoso. La construcción de su diseño comenzó en 1838 en la desembocadura del Támesis y fue conocido como el faro de Maplin Sands, y se encendió por primera vez en 1841. Aunque su construcción comenzó más tarde, el Wyre Light en Fleetwood, Lancashire, fue el primero en ser iluminado (en 1840).
Mejoras de iluminación
La fuente de iluminación había sido generalmente piras de madera o carbón ardiente. La lámpara Argand, inventada en 1782 por el científico suizo Aimé Argand, revolucionó la iluminación de faros con su llama constante y sin humo. Los primeros modelos usaban vidrio esmerilado que a veces se teñía alrededor de la mecha. Los modelos posteriores usaban un manto de dióxido de torio suspendido sobre la llama, creando una luz brillante y constante. La lámpara Argand usaba aceite de ballena, colza, aceite de oliva u otro aceite vegetal como combustible que se suministraba mediante una alimentación por gravedad desde un depósito montado sobre el quemador. La lámpara fue producida por primera vez por Matthew Boulton, en colaboración con Argand, en 1784 y se convirtió en el estándar para faros durante más de un siglo.
El faro de South Foreland fue la primera torre en utilizar con éxito una luz eléctrica en 1875. Las lámparas de arco de carbono del faro eran alimentadas por un magneto impulsado por vapor. John Richardson Wigham fue el primero en desarrollar un sistema para la iluminación de gas de faros. Su quemador de gas «crocus» mejorado en el faro Baily, cerca de Dublín, era 13 veces más potente que la luz más brillante que se conocía entonces.
El quemador de aceite vaporizado fue inventado en 1901 por Arthur Kitson, y mejorado por David Hood en Trinity House. El combustible se vaporizó a alta presión y se quemó para calentar el manto, dando una salida de más de seis veces la luminosidad de las luces de aceite tradicionales. El uso de gas como iluminante se hizo ampliamente disponible con la invención de la luz Dalén por el ingeniero sueco Gustaf Dalén. Utilizó Agamassan (Aga), un sustrato, para absorber el gas, lo que permitió un almacenamiento seguro y, por lo tanto, la explotación comercial. Dalén también inventó la «válvula solar», que regulaba automáticamente la luz y la apagaba durante el día. La tecnología fue la forma predominante de fuente de luz en los faros desde la década de 1900 hasta la década de 1960, cuando la iluminación eléctrica se había vuelto dominante.
Sistemas ópticos
Con el desarrollo de la iluminación constante de la lámpara Argand, la aplicación de lentes ópticas para aumentar y enfocar la intensidad de la luz se convirtió en una posibilidad práctica. William Hutchinson desarrolló el primer sistema óptico práctico en 1763, conocido como sistema catóptrico. Este sistema rudimentario colimaba eficazmente la luz emitida en un haz concentrado, aumentando así en gran medida la visibilidad de la luz. La capacidad de enfocar la luz llevó a los primeros haces giratorios del faro, donde la luz aparecería a los marineros como una serie de destellos intermitentes. También se hizo posible transmitir señales complejas utilizando los destellos de luz.
El físico e ingeniero francés Augustin-Jean Fresnel desarrolló la lente Fresnel de múltiples partes para su uso en faros. Su diseño permitió la construcción de lentes de gran apertura y corta distancia focal, sin la masa y el volumen de material que requeriría una lente de diseño convencional. Una lente Fresnel puede hacerse mucho más delgada que una lente convencional comparable, en algunos casos tomando la forma de una lámina plana. Una lente Fresnel también puede capturar más luz oblicua de una fuente de luz, lo que permite que la luz de un faro equipado con uno sea visible a mayores distancias.
La primera lente Fresnel se utilizó en 1823 en el faro de Cordouan en la desembocadura del estuario de la Gironda; su luz se podía ver desde más de 20 millas (32 km) de distancia. La invención de Fresnel aumentó la luminosidad de la lámpara del faro en un factor de cuatro y su sistema sigue siendo de uso común.
Reciente
La llegada de la electrificación y los cambiadores automáticos de lámparas comenzaron a hacer obsoletos a los fareros. Durante muchos años, los faros todavía tenían guardianes, en parte porque los guardianes de los faros podían servir como servicio de rescate si era necesario. Las mejoras en la navegación marítima y la seguridad, como el Sistema Mundial de Determinación de la Posición (GPS), han llevado a la eliminación gradual de los faros no automatizados en todo el mundo. En Canadá, esta tendencia se ha detenido y todavía hay 50 estaciones de luz con personal, con 27 solo en la costa oeste.
Los faros modernos restantes generalmente tienen baterías cargadas con energía solar y tienen una sola luz intermitente estacionaria sentada en una torre de esqueleto de acero.
Famosos constructores de faros
John Smeaton es notable por haber diseñado el tercer y más famoso faro Eddystone, pero algunos constructores son bien conocidos por su trabajo en la construcción de varios faros. La familia Stevenson (Robert, Alan, David, Thomas, David Alan y Charles) hizo de la construcción de faros una profesión de tres generaciones en Escocia. El irlandés Alexander Mitchell inventó y construyó varios faros de tornillo a pesar de su ceguera. El inglés James Douglass fue nombrado caballero por su trabajo en faros.
El teniente George Meade del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos construyó numerosos faros a lo largo de las costas del Atlántico y el Golfo antes de ganar fama como el general ganador en la Batalla de Gettysburg. El coronel Orlando M. Poe, ingeniero del General William Tecumseh Sherman en el Sitio de Atlanta, diseñó y construyó algunos de los faros más exóticos en los lugares más difíciles de los Grandes Lagos de los Estados Unidos.
El oficial de la marina mercante francesa Marius Michel Pasha construyó casi un centenar de faros a lo largo de las costas del Imperio Otomano en un período de veinte años después de la Guerra de Crimea (1853-1856).
Tecnología de faro
Potencia
En un faro, la fuente de luz se llama » lámpara «(ya sea eléctrica o alimentada por aceite) y la concentración de la luz es por la» lente «o la»óptica». Originalmente iluminada por fuegos abiertos y velas posteriores, la lámpara de mecha hueca Argand y el reflector parabólico se introdujeron a finales del siglo XVIII.
El aceite de ballena también se usó con mechas como fuente de luz. El queroseno se hizo popular en la década de 1870 y la electricidad y el carburo (gas acetileno) comenzaron a reemplazar al queroseno a principios del siglo XX. El carburo era promovido por la luz Dalén, que encendía automáticamente la lámpara al caer la noche y la apagaba al amanecer.
Durante la Guerra Fría, muchos faros soviéticos remotos eran alimentados por generadores termoeléctricos radioisótopos (RTG). Estos tenían la ventaja de proporcionar energía de día o de noche y no necesitaban repostaje ni mantenimiento. Sin embargo, después de la desintegración de la Unión Soviética, no hay registros oficiales de la ubicación o condición de todos estos faros. A medida que pasa el tiempo, su condición se está degradando; muchos han sido víctimas de vandalismo y ladrones de chatarra, que pueden no ser conscientes del peligroso contenido radiactivo.
Lente
Ver también: Lente Fresnel
Antes de las luces estroboscópicas modernas, las lentes se usaban para concentrar la luz de una fuente continua. Los rayos de luz verticales de la lámpara se redirigen a un plano horizontal, y horizontalmente la luz se enfoca en una o varias direcciones a la vez, con el haz de luz barrido alrededor. Como resultado, además de ver el lado del haz de luz, la luz es directamente visible desde mayores distancias y con una característica de luz identificativa.
Esta concentración de luz se logra con un conjunto de lente giratorio. En los primeros faros, la fuente de luz era una lámpara de queroseno o, anteriormente, una lámpara de Argand de aceite animal o vegetal, y las lentes giraban por un conjunto de relojería impulsado por peso, enrollado por los cuidadores de faros, a veces tan a menudo como cada dos horas. El conjunto de lentes a veces flotaba en mercurio líquido para reducir la fricción. En los faros más modernos, se utilizaron luces eléctricas y accionamientos de motor, generalmente impulsados por generadores eléctricos diesel. Estos también suministraban electricidad a los fareros.
Concentrar eficientemente la luz de una gran fuente de luz omnidireccional requiere una lente de gran diámetro. Esto requeriría una lente muy gruesa y pesada si se utilizara una lente convencional. La lente Fresnel enfocaba el 85% de la luz de una lámpara frente al 20% enfocado con los reflectores parabólicos de la época. Su diseño permitió la construcción de lentes de gran tamaño y corta distancia focal sin el peso y el volumen del material en diseños de lentes convencionales.
Las lentes faro de Fresnel se clasifican por orden, una medida de poder refractario, con una lente de primer orden que es la más grande, la más potente y la más cara; y una lente de sexto orden que es la más pequeña. El orden se basa en la distancia focal de la lente. Una lente de primer orden tiene la distancia focal más larga, siendo la sexta la más corta. Los faros costeros generalmente usan lentes de primer, segundo o tercer orden, mientras que las luces de puerto y las balizas usan lentes de cuarto, quinto o sexto orden.
Algunos faros, como los de Cape Race, Terranova y Makapuu Point, Hawaii, usaban una lente Fresnel hiperradiante más potente fabricada por la firma Chance Brothers.
En los últimos tiempos, muchas lentes Fresnel han sido reemplazadas por aerobicones giratorios que requieren menos mantenimiento. En los faros automatizados modernos, este sistema de lentes giratorias a menudo se reemplaza por una luz de alta intensidad que emite breves destellos omnidireccionales (concentrando la luz en el tiempo en lugar de en la dirección). Estas luces son similares a las luces de obstrucción utilizadas para advertir a los aviones de estructuras altas. Las innovaciones recientes son las «Luces Vega» y los experimentos iniciales con paneles de diodos emisores de luz (LED).
Características de la luz
Ver también: Característica de la luz
En cualquiera de estos diseños, un observador, en lugar de ver una luz débil continua, ve una luz más brillante durante intervalos de tiempo cortos. Estos instantes de luz brillante están dispuestos para crear una característica de luz o un patrón específico de un faro. Por ejemplo, los destellos del faro de Scheveningen son alternativamente de 2,5 y 7,5 segundos. Algunas luces tienen sectores de un color particular (generalmente formados por paneles de colores en la linterna) para distinguir las áreas de agua segura de los bancos de arena peligrosos. Los faros modernos a menudo tienen reflectores o transpondedores Racon únicos, por lo que la firma de radar de la luz también es única.
Edificio
Diseño
Para ser eficaz, la lámpara debe ser lo suficientemente alta para ser vista antes de que un marinero alcance el peligro.
Donde los bancos de arena peligrosos se encuentran lejos de una playa de arena plana, el faro costero de mampostería de altura prototípica está construido para ayudar al navegante a tocar tierra después de cruzar el océano. A menudo, estos son cilíndricos para reducir el efecto del viento en una estructura alta, como la Capa Puede encenderse. Versiones más pequeñas de este diseño se utilizan a menudo como luces de puerto para marcar la entrada a un puerto, como New London Harbor Light.
Donde existe un acantilado alto, se puede colocar una estructura más pequeña en la parte superior, como en Horton Point Light. A veces, tal ubicación puede ser demasiado alta, por ejemplo, a lo largo de la costa oeste de los Estados Unidos, donde las nubes bajas frecuentes pueden oscurecer la luz. En estos casos, los faros se colocan debajo de la cima del acantilado para garantizar que todavía se puedan ver en la superficie durante períodos de niebla o nubes bajas, como en el faro de Point Reyes. Otra víctima de la niebla fue el faro de Old Point Loma, que fue reemplazado en 1891 por un faro inferior, el faro de New Point Loma.
A medida que la tecnología avanzaba, las estructuras esqueléticas prefabricadas de hierro o acero tendían a usarse para faros construidos en el siglo XX. Estos a menudo tienen un núcleo cilíndrico estrecho rodeado por un refuerzo de trabajo de celosía abierta, como la Luz de rango de puntos finlandeses.
A veces es necesario construir un faro en el agua misma. Los faros lavados por olas son estructuras de mampostería construidas para resistir el impacto del agua, como el faro Eddystone en Gran Bretaña y el faro de Arrecife St.George en California. En las bahías menos profundas, las estructuras de hierro de faro de pila roscada se atornillan en el fondo marino y una estructura baja de madera se coloca sobre el marco abierto, como el faro Thomas Point Shoal. Como las pilas de tornillos pueden ser interrumpidas por el hielo, los faros de cajones de acero, como Orient Point Light, se utilizan en climas fríos. Orient Long Beach Bar Light (Luz de insectos) es una mezcla de una luz de pila de tornillos que se convirtió en una luz de cajón debido a la amenaza de daños por hielo.
En aguas demasiado profundas para una estructura convencional, un lightship puede usarse en lugar de un faro, como el ex lightship Columbia. La mayoría de estos han sido reemplazados por plataformas fijas de luz (como Ambrose Light) similares a las utilizadas para la exploración de petróleo en alta mar.
Componentes
Aunque los edificios de faros difieren según la ubicación y el propósito, tienden a tener componentes comunes.
Una estación de luz comprende la torre del faro y todas las dependencias, como la vivienda del guardián, la casa de combustible, la casa de botes y el edificio de señalización de niebla. El faro en sí consiste en una estructura de torre que sostiene la sala de la linterna donde funciona la luz.
La sala de la linterna es la carcasa acristalada en la parte superior de una torre de faro que contiene la lámpara y la lente. Sus paneles de tormenta de vidrio están apoyados por barras metálicas astragales que corren vertical o diagonalmente. En la parte superior de la sala de linternas hay un ventilador a prueba de tormentas diseñado para eliminar el humo de las lámparas y el calor que se acumula en el recinto de vidrio. Un pararrayos y un sistema de puesta a tierra conectados al techo de la cúpula de metal proporcionan un conducto seguro para cualquier caída de rayos.
Inmediatamente debajo de la sala de linternas suele haber una Sala de Vigilancia o de Servicio donde se guardaba el combustible y otros suministros y donde el cuidador preparaba las linternas para la noche y, a menudo, vigilaba. Los mecanismos de relojería (para girar las lentes) también se encontraban allí. En una torre de faro, una plataforma abierta llamada galería a menudo se encuentra fuera de la sala de vigilancia (llamada Galería Principal) o la Sala de Linternas (Galería de Linternas). Esto se utilizó principalmente para limpiar el exterior de las ventanas de la Sala de la Linterna.
Los faros cercanos entre sí que tienen una forma similar a menudo están pintados con un patrón único para que puedan reconocerse fácilmente durante la luz del día, una marca conocida como marca de día. El patrón en espiral de poste de barbero en blanco y negro del faro de Cape Hatteras es un ejemplo. Race Rocks Light, en el oeste de Canadá, está pintado con bandas horizontales en blanco y negro para sobresalir en el horizonte.
Luces de rango
La alineación de dos puntos fijos en tierra proporciona a un navegador una línea de posición llamada rango en los Estados Unidos y tránsito en Gran Bretaña. Los rangos se pueden usar para alinear con precisión un buque dentro de un canal estrecho, como en un río. Con puntos de referencia de un rango iluminado con un conjunto de faros fijos, la navegación nocturna es posible.
Estos faros emparejados se llaman luces de alcance en los Estados Unidos y luces principales en el Reino Unido. La luz más cercana se conoce como la baliza o alcance delantero; la más lejana se llama alcance trasero. La luz de alcance trasero es casi siempre más alta que la delantera.
Cuando el buque está en el rumbo correcto, las dos luces se alinean verticalmente. Pero cuando el observador está fuera de posición, la diferencia en la alineación indica la dirección correcta de viaje para corregir el curso.
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The lighthouse of Aveiro, west coast of Portugal
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Split Point Lighthouse, Aireys Inlet, Victoria, featured in the Australian TV series Round the Twist
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The Light-house on Point of Air, Flintshire, 1815
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Eddystone Lighthouse, one of the first wave-washed lighthouses
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Hyperboloid design Adziogol Lighthouse by V.G.Shukhov, Ukraine, 1910
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Kõpu Lighthouse has the shape of a square prism, with massive counterforts
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Iron quadripod lighthouse from 1877 in Ruhnu island
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Kreis Südtondern
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Pommerby
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Dahme (Holstein)
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La torre de Hércules en a Coruña, España. Construido por los romanos, es el faro más antiguo del mundo que aún está en condiciones de funcionar.
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Cabo Branco Lighthouse in João Pessoa, Brazil is a major attraction at the easternmost inland point of the Americas
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Tangasseri Lighthouse in Kollam(Quilon) city, India es el faro más alto del estado de Kerala. La estructura fue construida por los británicos en 1902.
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Un tipo más raro de el faro sobre pilotes en el Golfo de Hauraki de Nueva Zelanda. Protegido en su mayoría por islas cercanas, el faro de Bean Rock ilumina el camino hacia el puerto de Waitemata.
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Lighthouse «El Faro», Maspalomas, Gran Canaria.
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el Faro «Lobito» en Lobito, Angola
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El Knarrarósviti Faro es una de dos protagonizaron la torre, construida en 1938-1939, que se encuentra cerca de la ciudad de Stokkseyri. Islandia.
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The Vypin Lighthouse at Kochi, India. The structure (built in 1979) has an unusual cross section.
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The Rawley Point Lighthouse near Two Rivers, Wisconsin at Point Beach State Forest shows an example of an octagonal skeletal structure.
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Baltic coast lighthouse, located in Niechorze, Poland
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Peggys Point Lighthouse, Nova Scotia, Canada
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Small non-attendant lighthouse at Gullringnes in Vardø, North Norway.
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Keri Lighthouse in Estonia was the first lighthouse in the world to be powered by natural gas.
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Suurupi frente faro, construido en 1859, es el único trabajo de madera faro en Estonia.
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Luz del Canal Este de Grand Island, un faro de madera construido en 1867 en Grand Island en el Lago Superior, cerca de Munising, Michigan, EE.
Cape Irago lighthouse in Tahara, Aichi, Japan
Lighthouse in Qingdao, China
Suomenlinna Iglesia en Helsinki, Finlandia se dobla como un faro
el Faro en Estonia
Lighthouse beside the Montazah garden in Alexandria