Canal (ingeniera)

Canal en la ciudad de Horten (Noruega).

El Canal de Mara Cristina, en Albacete (Espaa).

El canal del Porma a su paso por las inmediaciones de la ciudadromana de Lancia, en la provincia de Len (Espaa).

En ingeniera se denomina canal a una construccin des-tinada al transporte de uidos generalmente utilizadapara agua y que, a diferencia de las tuberas, es abier-

ta a la atmsfera. Tambin se utilizan como vas arti-ciales de navegacin. La descripcin del comportamientohidrulico de los canales es una parte fundamental de lahidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingenierahidrulica, una de las especialidades de la ingeniera civil.Cuando un uido es transportado por una tubera parcial-mente llena, se dice que cuenta con una cara a la atms-fera, por lo tanto se comporta como un canal.

1 Historia

Canal propuesto por Plinio el Joven en el Golfo de Nicomedia.

El conocimiento emprico del funcionamiento de loscanales se remonta a varios milenios. En la antiguaMesopotamia se usaban canales de riego, en la Roma Im-perial se abastecan de agua a travs de canales construi-dos sobre inmensos acueductos, y los habitantes del an-tiguo Per construyeron en algunos lugares de los Andescanales que an funcionan , Claro es el Ejemplo de los ca-nales de Cumbe Mayo , el centro hidrulico ms impor-tante de los Andes El conocimiento y estudio sistemticode los canales se remonta al siglo XVIII, con Chzy, Baziny otros.Herdoto cuenta que los cnidios pueblos de la Caria enAsia menor emprendieron cortar el istmo que une la islade Cnido al continente: pero abandonaron este trabajo pormandato de un orculo.

1.1 Antiguo Egipto

Varios reyes de Egipto intentaron unir el mar Rojo conel Mediterrneo. Soliman II emperador de los turcos em-ple sin ningn efecto ms de cincuenta mil hombres para

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2 1 HISTORIA

restablecer este canal, que haba desaparecido debajo dela arena.Los egipcios fueron sin duda tambin los primeros pue-blos que se sirvieron de canales para fertilizar los camposcon las aguas del Nilo y cuando las tierras se hallabandemasiado altas empleaban mquinas para elevar el aguaa la altura necesaria. La mayora de estas se dice las in-vent Arqumedes en su viaje a Egipto. Algunos suponenque la mayor parte de las bocas del Nilo fueron canalesabiertos por la mano del hombre. Aristteles deca que elbrazo canpico era el nico natural, al paso que Herdotosupone que solo el bolvtico y el buclico eran articiales.Sesostris I y sus sucesores intentaron poner en comunica-cin el Nilo con el mar Rojo, en cuya empresa perecierondurante el reinado de Neco unos ciento veinte mil hom-bres. El proyecto se abandon por la prediccin de unorculo que manifest que por este medio se abrira qui-z un pasaje a los brbaros. Ms adelante continu Daroeste mismo canal, que segn Herdoto tena ya cuatrodas de navegacin, al paso que Diodoro dice que estePrncipe no hizo ms que construir una parte de l dejan-do lo dems imperfecto por haberle demostrado que elmar Rojo estaba ms alto que Egipto y que si cortaba elistmo inundara todo aquel pas, lo mismo que con pocadiferencia reeren otros autores.Haba en Egipto otros canales, pero estos servan ms pa-ra el riego que para la navegacin. El mayor de todos fueel que Moeris hizo construir para conducir las aguas delNilo al gran lago que haba mandado hacer. Se aseguraque este canal tena ochenta estadios de largo y trescien-tos pies de ancho, cuya entrada poda abrirse y cerrarsesegn convena. El canal que el califa Omar hizo cons-truir para trasportar a Medina los granos de Alejandra,creen algunos que fue siguiendo las huellas del antiguo.

1.2 Mesopotamia y Antigua GreciaLos clebres ros de Asia el ufrates y el Tigris estaban encomunicacin por medio de un cunal que algunos creenobra deNabucodonosor y otro canal que una el Tigris conel Euleo sirvi bastante a Alejandro en sus conquistas.Los griegos y romanos proyectaron abrir un canal cortan-do el istmo de Corinto que une Acaya con Morea, a n depoder pasar del mar Jnico al Archipilago. Este istmoapenas tiene ms de dos leguas y cortndolo ahorraba alas embarcaciones una vuelta de ciento sesenta leguas alrededor del Peloponeso y el doblar un cabo muy peligro-so por sus muchos escollos. Periandrio fue el primero queform este proyecto cinco seis aos antes de la era cris-tiana. Demetrio Poliorcetas rey de Macedonia tres siglosdespus ensay hacer una isla del Peloponeso, empresaque abandon ms adelante. Julio Csar, Cayo Calgu-la, Nern y en n Herodes tico procuraron entorpecero frustrar esta tentativa. Tantas dicultades, muchas deellas insuperables, dieron lugar a este proverbio latino:Isthmum fodere.

Herdoto dice que Jerjes en su expedicin contra Greciahizo abrir un canal o cortar el istmo que una el monteAthos al continente, en cuyos mares se haba perdidoalgunos aos atrs una de sus otas. Segn lo que diceEstrabn en el lib. X la pennsula de Leucadia situada enel mar Jnico, clebre por la roca desde donde se preci-pitaban al mar los amantes desgraciados, estaba unida alcontinente antes de que una colonia de corintios hubiesecortado el istmo.

1.3 Antigua Roma

Mapa del canal Corbulo, copia del de la Antigua Roma.

Plutarco reere que no pudiendo Mario acampado cercael Rdano proveer su ejrcito por las embocaduras de es-te ro que estaban llenas de arena, hizo abrir un canal decerca ocho leguas entre el mar y aquel ro, por cuyomedioconduca fcilmente los vveres que necesitaba. Querien-do Druso Nern conducir con ms prontitud su ejrcitocontra los chancos y frisios, puso en comunicacin por losaos 712 de Roma el Rhin con el Isel por medio de un ca-nal, del que se sirvi despus Germnico en el ao 16 denuestra era. Tcito nos dice que precisado Corbulon porlas rdenes de Claudio a interrumpir su expedicin con-tra los chancos y no queriendo dejar ocioso su ejrcito,hizo un canal de unas 22 millas de largo, por el que pusoen comunicacin el ro Mosa con el Rhin.Los romanos, no menos que los egipcios y los pueblos delAsia, sin embargo de que la construccin de sus principa-les canales fueron obra de su genio guerrero para facilitarlos trasportes y hacer las marchas con ms prontitud, nodescuidaron por esto los canales de riego tan interesantesa un pueblo agricultor. As es que Catn y la mayora delos escritores antiguos consideran como la ms rica de lasposesiones un campo que se pueda regar, solum irrigunm.Cicern considera con razn el riego de los campos co-mo la causa principal de su fertilidad y le recomiendamuyparticularmente: acide ductus aquarum, derivationes u-minum, agrorum irrigationes. Vitrubio habla de la cons-truccin de estos canales con mucha extensin, etc.

31.4 China

Los chinos han aventajado a los griegos, a los romanosy en una palabra, a todos los pueblos en la construccinde canales. Segn todas las noticias que tenemos de es-te pueblo, se ocuparon ya desde la ms remota antige-dad en la conduccin y distribucin de las aguas. El msclebre canal de China es el Yun-leang o canal real queemprendi en el ao 1289 el emperador Chi-tsou jefe dela dinasta Fuen, el primero de los emperadores trtaros-mogoles que reinaron en la China. Corre el espacio deunas 140 leguas.[1]

2 Clasicacin de canales

2.1 Canales naturales

Se denomina canal natural a las depresiones naturales enla corteza terrestre, algunos tienen poca profundidad yotros son ms profundos, segn se encuentren en la mon-taa o en la planicie. Algunos canales permiten la nave-gacin, generalmente sin necesidad de dragado.Los canales naturales inuyen todos los tipos de agua queexisten de manera natural en la tierra, lo cuales varan entamao desde pequeos arroyuelos en zonas montaosashasta quebradas, arroyos, ros pequeos y grandes, y es-tuarios de mareas. Las corrientes subterrneas que trans-portan agua con una supercie libre tambin son conside-radas como canales abiertos naturales. Las propiedadeshidrulicas de un canal natural por lo general son muyirregulares.En algunos casos pueden hacerse suposiciones empricasrazonablemente consistentes en las observaciones y expe-riencias reales, de tal modo que las condiciones de ujoen estos canales se vuelvan manejables mediante trata-miento analtico de la hidrulica terica.

2.2 Canales de riego

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

2.3 Canales de navegacin

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

3 Elementos geomtricos de la sec-cin del canal

Los elementos geomtricos son propiedades de una sec-cin del canal que puede ser denida enteramente por lageometra de la seccin y la profundidad del ujo. Es-tos elementos son muy importantes para los clculos delescurrimiento.

Profundidad del ujo, calado o tirante: la profun-didad del ujo (h) es la distancia vertical del puntoms bajo de la seccin del canal a la supercie libre.

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

rea mojada: el rea mojada (A) es el rea de laseccin transversal del ujo normal a la direccindel ujo.

Permetro mojado: el permetro mojado (P) es lalongitud de la lnea de la interseccin de la superciemojada del canal con la seccin transversal normala la direccin del ujo.

Radio hidrulico: el radio hidrulico (R) es la re-lacin entre el rea mojada y el permetro mojado,se expresa como: R = A / P

Profundidad hidrulica: la profundidad hidruli-ca (D) es la relacin del rea mojada con el anchosuperior, se expresa como: D = A / T

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

El factor de la seccin, para clculos de escu-rrimiento uniforme es el producto del rea mo-jada con la potncia 2/3 del radio hidrulico, seexpresa como: A. R^(2/3)

4 Caractersticas geomtricas e hi-drulicas de un canal

Las caractersticas geomtricas son la forma de la seccintransversal, sus dimensiones y la pendiente longitudinaldel fondo del canal.Las caractersticas hidrulicas son la profundidad delagua (h, en m), el permetro mojado (P, en m), el reamojada (A, en m) y el radio hidrulico (R, en m), todasfuncin de la forma del canal. Tambin son relevantes larugosidad de las paredes del canal, que es funcin del ma-terial en que ha sido construido, del uso que se le ha dadoy del mantenimiento, y la pendiente de la lnea de agua,

4 7 REFERENCIAS

que puede o no ser paralela a la pendiente del fondo delcanal.El radio hidrulico se dene como:

R = A/P

donde A y P son el rea y el permetro mojado.

5 Tipos de ujo en un canal5.0.1 Flujo permanente

Un ujo permanente es aquel en el que las propiedadesuidas permanecen constantes en el tiempo, aunque pue-den no ser constantes en el espacio.Las caractersticas del ujo, como son: Velocidad (V),Caudal (Q), y Calado (h), son independientes del tiem-po, si bien pueden variar a lo largo del canal, siendo x laabscisa de una seccin genrica, se tiene que:

V = f(x)Q = f(x)h = f(x)

5.0.2 Flujo transitorio o No permanente

Un ujo transitorio presenta cambios en sus caractersti-cas a lo largo del tiempo para el cual se analiza el com-portamiento del canal. Las caractersticas del ujo sonfuncin del tiempo; en este caso se tiene que:

V = f(x, t)Q = f(x, t)h = f(x, t)

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

5.0.3 Flujo uniforme

Es el ujo que se da en un canal recto, con seccin y pen-diente constante, a una distancia considerable (20 a 30veces la profundidad del agua en el canal) de un pun-to singular, es decir un punto donde hay una mudanzade seccin transversal ya sea de forma o de rugosidad,un cambio de pendiente o una variacin en el caudal. Enel tramo considerado, las funciones arriba mencionadasasumen la forma:

V = f(x) = ConstanteQ = f(x) = Constanteh = f(x) = Constante

5.0.4 Flujo gradualmente variado

El ujo es variado: si la profundidad de ujo cambia alo largo del canal. El ujo variado puede ser permanen-te o no permanente. Debido a que el ujo uniforme nopermanente es poco frecuente, el trmino ujo no per-manente se utilizar de aqu para adelante para designarexclusivamente el ujo variado no permanente.El ujo variado puede clasicarse adems como rpida-mente variado o gradualmente variado. El ujo es rpi-damente variado si la profundidad del agua cambia demanera abrupta en distancias comparativamente cortas;de otro modo es gradualmente variado. Un ujo rpida-mente variado tambin se conoce como fenmeno local;algunos ejemplos son el resalto hidrulico y la cada hi-drulica.Flujo Crtico Cuando Froude vale uno o cuando la velo-cidad es igual que la raz cuadrada de la gravedad por laprofundidad.

5.0.5 Flujo subcrtico

En el caso de ujo subcrtico, tambin denominado ujolento, el nivel efectivo del agua en una seccin determi-nada est condicionado al nivel de la seccin aguas abajo.

5.0.6 Flujo supercrtico

En el caso de ujo supercrtico, tambin denominado u-jo veloz, el nivel del agua efectivo en una seccin determi-nada est condicionado a la condicin de contorno situadaaguas arriba.

6 Vase tambin Canal de navegacin

Canal de riego

Curva de un canal

Ecuaciones de Saint-Venant en 1D

Formula de Manning

Tubera

Rgimen de ujo

7 Referencias[1] Diccionario histrico enciclopdico, Vicen Joaqun Bas-

ts i Carrera, 1828.

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

9 Enlaces externos

Wikimedia Commons alberga contenido multi-media sobre Canal (ingeniera)Commons.

6 10 TEXTO E IMGENES DE ORIGEN, COLABORADORES Y LICENCIAS

10 Texto e imgenes de origen, colaboradores y licencias10.1 Texto

Canal (ingeniera) Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(ingenier%C3%ADa)?oldid=83281989 Colaboradores: Tony Rotondas,SimnK, Tano4595, Rondador, Ecemaml, Airunp, Yrbot, Pablox, Tomatejc, Alfredobi, CEM-bot, Baiji, Rosarinagazo, Tortillovsky, Bo-tones, CommonsDelinker, Chabbot, Matdrodes, Muro Bot, Alexcyv37, Correogsk, Furado, Tecsie, Botito777, Portland, Petruss, AVBOT,David0811, Diegusjaimes, Outisnn, Tylacino, Ignium, TiriBOT, AVIADOR, Giamarco562, KLBot2, Bambadee, Johnbot, Elvisor, Helmyoved, JPOK, Jarould, RSACM y Annimos: 41

10.2 Imgenes Archivo:CanalPorma.JPG Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b1/CanalPorma.JPG Licencia: GFDL Colabo-

radores: Trabajo propio Artista original: Pablox Archivo:Canal_de_Mara_Cristina._Albacete.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3e/Canal_de_Mar%

C3%ADa_Cristina._Albacete.jpg Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: JPOK Archivo:Canal_proposed_by_Pliny_the_Younger._Reconstruction_attempt_from_1818.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/

wikipedia/commons/3/3d/Canal_proposed_by_Pliny_the_Younger._Reconstruction_attempt_from_1818.jpg Licencia: Public domainColaboradores: Siegfried Froriep: Ein Wasserweg in Bithynien. Bemhungen der Rmer, Byzantiner und Osmanen, in: Antike Welt, 2ndspecial issue (1986), p.43, g.8 Artista original: v. Hammer

Archivo:Commons-logo.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Commons-logo.svg Licencia: Public do-main Colaboradores: This version created by Pumbaa, using a proper partial circle and SVG geometry features. (Former versions usedto be slightly warped.) Artista original: SVG version was created by User:Grunt and cleaned up by 3247, based on the earlier PNG version,created by Reidab.

Archivo:Kanalen_i_Horten_20060415.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ac/Kanalen_i_Horten_20060415.jpg Licencia: Public domain Colaboradores: Trabajo propio Artista original: User:Harald Hansen

Archivo:Tirion_RomanNetherlands_1750.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ca/Tirion_RomanNetherlands_1750.jpg Licencia: Public domain Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Hans Erren

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Historia Antiguo Egipto Mesopotamia y Antigua Grecia Antigua Roma China

Clasificacin de canales Canales naturales Canales de riego Canales de navegacin

Elementos geomtricos de la seccin del canal Caractersticas geomtricas e hidrulicas de un canal Tipos de flujo en un canal Flujo permanente Flujo transitorio o No permanente Flujo uniforme Flujo gradualmente variado Flujo subcrtico Flujo supercrtico

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