Canal (Ingeniería

1/4/2014 Canal (ingeniera) - Wikipedia, la enciclopedia libre

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Canal en la ciudad de Horten, Noruega.

El canal del Porma a su paso por las

inmediaciones de la ciudad romana de

Lancia, permitiendo el riego de 13.900

hectreas en la provincia de Len,

Espaa.

Canal (ingeniera)De Wikipedia, la enciclopedia libre

En ingeniera se denomina canal a una construccin destinada altransporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, adiferencia de las tuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin seutilizan como vas artificiales de navegacin. La descripcin delcomportamiento hidrulico de los canales es una parte fundamental dela hidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingenierahidrulica, una de las especialidades de la ingeniera civil.

Cuando un fluido es transportado por una tubera parcialmente llena,se dice que cuenta con una cara a la atmsfera, por lo tanto secomporta como un canal.

ndice

1 Historia

1.1 Antiguo Egipto

1.2 Mesopotamia y Antigua Grecia

1.3 Antigua Roma1.4 China

2 Clasificacin de canales

2.1 Canales naturales

2.2 Canales de riego

2.3 Canales de navegacin3 Elementos geomtricos de la seccin del canal

4 Caractersticas geomtricas e hidrulicas de un canal

5 Tipos de flujo en un canal

5.1 Flujo permanente

5.2 Flujo transitorio o No permanente

5.3 Flujo uniforme

5.4 Flujo gradualmente variado

5.5 Flujo subcrtico5.6 Flujo supercrtico

6 Vase tambin

7 Referencias

8 Enlaces externos

Historia



Canal propuesto por Plinio el Joven en

el Golfo de Nicomedia.

El conocimiento emprico del funcionamiento de los canales se remonta a varios milenios. En la antiguaMesopotamia se usaban canales de riego, en la Roma Imperial seabastecan de agua a travs de canales construidos sobre inmensosacueductos, y los habitantes del antiguo Per construyeron en algunoslugares de los Andes canales que an funcionan , Claro es el Ejemplo delos canales de Cumbe Mayo , el centro hidraulico ms importante de losAndes El conocimiento y estudio sistemtico de los canales se remonta alsiglo XVIII, con Chzy, Bazin y otros.

Herodoto cuenta que los cnidios pueblos de la Caria en Asia menoremprendieron cortar el istmo que une la isla de Cnido al continente: peroabandonaron este trabajo por mandato de un orculo.

Antiguo Egipto

Varios reyes de Egipto intentaron unir el mar Rojo con el Mediterrneo. Soliman II emperador de los turcosemple sin ningn efecto ms de cincuenta mil hombres para restablecer este canal, que haba desaparecido debajode la arena.

Los egipcios fueron sin duda tambin los primeros pueblos que se sirvieron de canales para fertilizar los camposcon las aguas del Nilo y cuando las tierras se hallaban demasiado altas empleaban mquinas para elevar el agua a laaltura necesaria. La mayora de estas se dice las invent Arqumedes en su viaje a Egipto. Algunos suponen que lamayor parte de las bocas del Nilo fueron canales abiertos por la mano del hombre. Aristteles deca que el brazocanpico era el nico natural, al paso que Herodoto supone que solo el bolvtico y el buclico eran artificiales.

Sesostris I y sus sucesores intentaron poner en comunicacin el Nilo con el mar Rojo, en cuya empresa perecierondurante el reinado de Neco unos ciento veinte mil hombres. Este proyecto se abandon por la prediccin de unorculo que manifest que por este medio se abrira quiz un pasaje a los brbaros. Ms adelante continu Daroeste mismo canal, que segn Herodoto tena ya cuatro das de navegacin, al paso que Diodoro dice que estePrncipe no hizo ms que construir una parte de l dejando lo dems imperfecto por haberle demostrado que elmar Rojo estaba ms alto que Egipto y que si cortaba el istmo inundara todo aquel pas, lo mismo que con pocadiferencia refieren otros autores.

Haba en Egipto otros canales, pero estos servan ms para el riego que para la navegacin. El mayor de todos fueel que Moeris hizo construir para conducir las aguas del Nilo al gran lago que haba mandado hacer. Se aseguraque este canal tena ochenta estadios de largo y trescientos pies de ancho, cuya entrada poda abrirse y cerrarsesegn convena. El canal que el califa Omar hizo construir para trasportar a Medina los granos de Alejandra, creenalgunos que fue siguiendo las huellas del antiguo.

Mesopotamia y Antigua Grecia

Los clebres ros de Asia el ufrates y el Tigris estaban en comunicacin por medio de un cunal que algunos creenobra de Nabucodonosor y otro canal que una el Tigris con el Euleo sirvi bastante a Alejandro en sus conquistas.

Los griegos y romanos proyectaron abrir un canal cortando el istmo de Corinto que une Acaya con Morea, a fin depoder pasar del mar Jnico al Archipilago. Este istmo apenas tiene ms de dos leguas y cortndolo ahorraba a lasembarcaciones una vuelta de ciento sesenta leguas al rededor del Peloponeso y el doblar un cabo muy peligrosopor sus muchos escollos. Periandrio fue el primero que form este proyecto 5 6 aos antes de la era cristiana.



Mapa del canal Corbulo, copia del de

la Antigua Roma.

Demetrio Poliorcetas rey de Macedonia tres siglos despus ensay hacer una isla del Peloponeso, empresa queabandon ms adelante. Julio Csar, Cayo Calgula, Nern y en fin Herodes tico procuraron entorpecer ofrustrar esta tentativa. Tantas dificultades, muchas de ellas insuperables, dieron lugar a este proverbio latino:Isthmum fodere.

Herodoto dice que Jerjes en su expedicin contra Grecia hizo abrir un canal o cortar el istmo que una el monteAthos al continente, en cuyos mares se haba perdido algunos aos atrs una de sus flotas. Segn lo que diceEstrabn en el lib. X la pennsula de Leucadia situada en el mar Jnico, clebre por la roca desde donde seprecipitaban al mar los amantes desgraciados, estaba unida al continente antes de que una colonia de corintioshubiese cortado el istmo.

Antigua Roma

Plutarco refiere que no pudiendo Mario acampado cerca el Rdanoproveer su ejrcito por las embocaduras de este ro que estaban llenasde arena, hizo abrir un canal de cerca ocho leguas entre el mar y aquelro, por cuyo medio conduca fcilmente los vveres que necesitaba.Queriendo Druso Nern conducir con ms prontitud su ejrcito contralos chancos y frisios, puso en comunicacin por los aos 712 de Roma elRhin con el Isel por medio de un canal, del que se sirvi despusGermnico en el ao 16 de nuestra era. Tcito nos dice que precisadoCorbulon por las rdenes de Claudio a interrumpir su expedicin contralos chancos y no queriendo dejar ocioso su ejrcito, hizo un canal deunas 22 millas de largo, por el que puso en comunicacin el ro Mosacon el Rhin.

Los romanos, no menos que los egipcios y los pueblos del Asia, sin embargo de que la construccin de susprincipales canales fueron obra de su genio guerrero para facilitar los trasportes y hacer las marchas con msprontitud, no descuidaron por esto los canales de riego tan interesantes a un pueblo agricultor. As es que Catn yla mayora de los escritores antiguos consideran como la ms rica de las posesiones un campo que se pueda regar,solum irrigunm. Cicern considera con razn el riego de los campos como la causa principal de su fertilidad y lerecomienda muy particularmente: acide ductus aquarum, derivationes fluminum, agrorum irrigationes.Vitrubio habla de la construccin de estos canales con mucha extensin, etc.

China

Los chinos han aventajado a los griegos, a los romanos y en una palabra, a todos los pueblos en la construccin decanales. Segn todas las noticias que tenemos de este pueblo, se ocuparon ya desde la ms remota antigedad enla conduccin y distribucin de las aguas. El ms clebre canal de China es el Yun-leang o canal real queemprendi en el ao 1289 el emperador Chi-tsou jefe de la dinasta Fuen, el primero de los emperadores trtaros-

mogoles que reinaron en la China. Corre el espacio de unas 140 leguas.1

Clasificacin de canales

Canales naturales



Se denomina canal natural a las depresiones naturales en la corteza terrestre, algunos tienen poca profundidad yotros son ms profundos, segn se encuentren en la montaa o en la planicie. Algunos canales permiten lanavegacin, generalmente sin necesidad de dragado. Los canales naturales influyen todos los tipos de agua queexisten de manera natural en la tierra, lo cuales varan en tamao desde pequeos arroyuelos en zonas montaosashasta quebradas, arroyos, ros pequeos y grandes, y estuarios de mareas. Las corrientes subterrneas quetransportan agua con una superficie libre tambin son consideradas como canales abiertos naturales. Laspropiedades hidrulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares. En algunos casos pueden hacersesuposiciones empricas razonablemente consistentes en las observaciones y experiencias reales, de tal modo que lascondiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables mediante tratamiento analtico de la hidrulica terica.

Canales de riego

stos son vas construidas para conducir el agua hacia las zonas que requieren complementar el agua precipitadanaturalmente sobre el terreno.

Canales de navegacin

Un canal de navegacin es una va de agua hecha por el hombre que normalmente conecta lagos, ros u ocanos.

Elementos geomtricos de la seccin del canal

Los elementos geomtricos son propiedades de una seccin del canal que puede ser definida enteramente por lageometra de la seccin y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los clculos delescurrimiento.

Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es la distancia vertical del punto ms

bajo de la seccin del canal a la superficie libre.

Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la seccin del canal en la superficie libre.

rea mojada: el rea mojada (A) es el rea de la seccin transversal del flujo normal a la direccin delflujo.

Permetro mojado: el permetro mojado (P) es la longitud de la lnea de la interseccin de la superficie

mojada del canal con la seccin transversal normal a la direccin del flujo.

Radio hidrulico: el radio hidrulico (R) es la relacin entre el rea mojada y el permetro mojado, se

expresa como: R = A / P

Profundidad hidrulica: la profundidad hidrulica (D) es la relacin del rea mojada con el ancho superior,

se expresa como: D = A / T

Factor de la seccin: el factor de la seccin (Z), para clculos de escurrimiento o flujo crtico es elproducto del rea mojada con la raz cuadrada de la profundidad hidrulica, se expresa como: Z = A.

SQRT (D)

El factor de la seccin, para clculos de escurrimiento uniforme es el producto del rea mojada con la



potncia 2/3 del radio hidrulico, se expresa como: A. R^(2/3)

Caractersticas geomtricas e hidrulicas de un canal

Las caractersticas geomtricas son la forma de la seccin transversal, sus dimensiones y la pendiente longitudinaldel fondo del canal.

Las caractersticas hidrulicas son la profundidad del agua (h, en m), el permetro mojado (P, en m), el rea

mojada (A, en m 2) y el radio hidrulico (R, en m), todas funcin de la forma del canal. Tambin son relevantes larugosidad de las paredes del canal, que es funcin del material en que ha sido construido, del uso que se le ha dadoy del mantenimiento, y la pendiente de la lnea de agua, que puede o no ser paralela a la pendiente del fondo delcanal.

El radio hidrulico se define como:

donde y son el rea y el permetro mojado.

Vase tambin: Radio hidrulico

Tipos de flujo en un canal

Flujo permanente

Un flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecen constantes en el tiempo, aunquepueden no ser constantes en el espacio.Las caractersticas del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal (Q), y Calado (h), son independientes del tiempo, sibien pueden variar a lo largo del canal, siendo x la abscisa de una seccin genrica, se tiene que:

V = fv(x)

Q = fq(x)

h = fh(x)

Flujo transitorio o No permanente

Un flujo transitorio presenta cambios en sus caractersticas a lo largo del tiempo para el cual se analiza elcomportamiento del canal. Las caractersticas del flujo son funcin del tiempo; en este caso se tiene que:

V = fv(x, t)

Q = fq(x, t)

h = fh(x, t)

Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el flujo subcrtico como en el supercrtico.

Flujo uniforme



Es el flujo que se da en un canal recto, con seccin y pendiente constante, a una distancia considerable (20 a 30veces la profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir un punto donde hay una mudanza deseccin transversal ya sea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variacin en el caudal. En eltramo considerado, se las funciones arriba mencionadas asumen la forma:

V = fv(x) = Constante

Q = fq(x) = Constante

h = fh(x) = Constante

Flujo gradualmente variado

El flujo es variado: si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal. El flujo variado puede ser permanente ono permanente. Debido a que el flujo uniforme no permanente es poco frecuente, el trmino flujo no permanentese utilizar de aqu para adelante para designar exclusivamente el flujo variado no permanente.

El flujo variado puede clasificarse adems como rpidamente variado o gradualmente variado. El flujo esrpidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas;de otro modo es gradualmente variado. Un flujo rpidamente variado tambin se conoce como fenmeno local;algunos ejemplos son el resalto hidrulico y la cada hidrulica.

Flujo Crtico Cuando Froude vale uno o cuando la velocidad es igual que la raz cuadrada de la gravedad por laprofundidad.

Flujo subcrtico

En el caso de flujo subcrtico, tambin denominado flujo lento, el nivel efectivo del agua en una seccin determinadaest condicionado al nivel de la seccin aguas abajo.

Flujo supercrtico

En el caso de flujo supercrtico, tambin denominado flujo veloz, el nivel del agua efectivo en una seccindeterminada est condicionado a la condicin de contorno situada aguas arriba

.

Vase tambin

Canal de riego

Canal de navegacin

Curva de un canal

Ecuaciones de Saint-Venant en 1DFormula de Manning

Tubera

Rgimen de flujo



Referencias

Hidrulica de los canales abiertos. Ven Te Chow. 1982. ISBN 968-13-1327-5

1. Diccionario histrico enciclopdico, Vicen Joaqun Basts i Carrera, 1828 (http://books.google.com/books?pg=PA386&dq=diccionario&id=3C4yKPt6Il0C&hl=es#v=onepage&q&f=false)

Enlaces externos

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