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Canal (ingeniería)

Canal en la ciudad de Horten ( Noruega).

El Canal de María Cristina, en Albacete (España).

El canal del Porma a su paso por las inmediaciones de la ciudad romana de Lancia, en la proincia de Le!n (España).

En ingeniería se denomina canal a una construcci!n destinada al transporte de "luidos #generalmente utili$ada para agua # % &ue, a di"erencia de las tuberías, es abierta a laatm!s"era. 'ambin se utili$an como ías arti"iciales de naegaci!n. La descripci!n delcomportamiento idr*ulico de los canales es una parte "undamental de la idr*ulica % sudiseño pertenece al campo de la ingeniería idr*ulica, una de las especialidades de laingeniería ciil.

Cuando un "luido es transportado por una tubería parcialmente llena, se dice &ue cuentacon una cara a la atm!s"era, por lo tanto se comporta como un canal.

Índice

• + Historia 

o +.+ Antiguo Egipto

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o +. Mesopotamia % Antigua -recia

o +. Antigua /oma

o +.0 Cina

• Clasi"icaci!n de canales 

o .+ Canales naturales

o . Canales de riego

o . Canales de naegaci!n

• Elementos geomtricos de la secci!n del canal

• 0 Características geomtricas e idr*ulicas de un canal

• 1 'ipos de "lu2o en un canal 

o 1.+ 3lu2o permanente

o 1. 3lu2o transitorio o No permanente

o 1. 3lu2o uni"orme

o 1.0 3lu2o gradualmente ariado

o 1.1 3lu2o subcrítico

o 1.4 3lu2o supercrítico

• 4 5ase tambin

• 6 /e"erencias

• 7 8ibliogra"ía

• 9 Enlaces e:ternos

Historia

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Canal propuesto por Plinio el ;oen en el -ol"o de Nicomedia.

El conocimiento empírico del "uncionamiento de los canales se remonta a ariosmilenios. En la antigua Mesopotamia se usaban canales de riego, en la /oma <mperial se abastecían de agua a tras de canales construidos sobre inmensos acueductos, % losabitantes del antiguo Per= constru%eron en algunos lugares de los Andes canales &uea=n "uncionan , Claro es el E2emplo de los canales de Cumbe Ma%o , el centroidr*ulico m*s importante de los Andes El conocimiento % estudio sistem*tico de los

canales se remonta al siglo >5<<<, con C$%, 8a$in % otros.Her!doto cuenta &ue los cnidios pueblos de la Caria en Asia menor emprendieron cortar el istmo &ue une la isla de Cnido al continente? pero abandonaron este traba2o pormandato de un or*culo.

Antiguo Egipto

5arios re%es de Egipto intentaron unir el mar /o2o con el Mediterr*neo. @oliman << emperador de los turcos emple! sin ning=n e"ecto m*s de cincuenta mil ombres pararestablecer este canal, &ue abía desaparecido deba2o de la arena.

Los egipcios "ueron sin duda tambin los primeros pueblos &ue se sirieron de canales para "ertili$ar los campos con las aguas del Nilo % cuando las tierras se allabandemasiado altas empleaban m*&uinas para elear el agua a la altura necesaria. Lama%oría de estas se dice las inent! Ar&uímedes en su ia2e a Egipto. Algunos suponen&ue la ma%or parte de las bocas del Nilo "ueron canales abiertos por la mano delombre. Arist!teles decía &ue el bra$o can!pico era el =nico natural, al paso &ueHer!doto supone &ue solo el bolítico % el buc!lico eran arti"iciales.

@esostris < % sus sucesores intentaron poner en comunicaci!n el Nilo con el mar /o2o,en cu%a empresa perecieron durante el reinado de  Neco unos ciento einte mil ombres.

El pro%ecto se abandon! por la predicci!n de un or*culo &ue mani"est! &ue por estemedio se abriría &ui$* un pasa2e a los b*rbaros. M*s adelante continu! arío estemismo canal, &ue seg=n Her!doto tenía %a cuatro días de naegaci!n, al paso &ueiodoro dice &ue este Príncipe no i$o m*s &ue construir una parte de l de2ando lodem*s imper"ecto por aberle demostrado &ue el mar /o2o estaba m*s alto &ue Egipto %&ue si cortaba el istmo inundaría todo a&uel país, lo mismo &ue con poca di"erenciare"ieren otros autores.

Había en Egipto otros canales, pero estos serían m*s para el riego &ue para lanaegaci!n. El ma%or de todos "ue el &ue Moeris i$o construir para conducir las aguasdel Nilo al gran lago &ue abía mandado acer. @e asegura &ue este canal tenía ocentaestadios de largo % trescientos pies de anco, cu%a entrada podía abrirse % cerrarse

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seg=n conenía. El canal &ue el cali"a Bmar  i$o construir para trasportar a Medina losgranos de Ale2andría, creen algunos &ue "ue siguiendo las uellas del antiguo.

Mesopotamia y Antigua Grecia

Los clebres ríos de Asia el u"rates % el 'igris estaban en comunicaci!n por medio deun cunal &ue algunos creen obra de Nabucodonosor  % otro canal &ue unía el 'igris conel Euleo siri! bastante a Ale2andro en sus con&uistas.

Los griegos % romanos pro%ectaron abrir un canal cortando el istmo de Corinto &ue uneAca%a con Morea, a "in de poder pasar del mar ;!nico al Arcipilago. Este istmoapenas tiene m*s de dos leguas % cort*ndolo aorraba a las embarcaciones una uelta deciento sesenta leguas alrededor del Peloponeso % el doblar un cabo mu% peligroso porsus mucos escollos. Periandrio "ue el primero &ue "orm! este pro%ecto cinco ! seisaños antes de la era cristiana. emetrio Poliorcetas re% de Macedonia tres siglosdespus ensa%! acer una isla del Peloponeso, empresa &ue abandon! m*s adelante.;ulio Csar , Ca%o Calígula, Ner!n % en "in Herodes Dtico procuraron entorpecer o"rustrar esta tentatia. 'antas di"icultades, mucas de ellas insuperables, dieron lugar aeste proerbio latino? Isthmum fodere.

Her!doto dice &ue ;er2es en su e:pedici!n contra -recia i$o abrir un canal o cortar elistmo &ue unía el monte Atos al continente, en cu%os mares se abía perdido algunosaños atr*s una de sus "lotas. @eg=n lo &ue dice Estrab!n en el lib. > la península deLeucadia situada en el mar ;!nico, clebre por la roca desde donde se precipitaban almar los amantes desgraciados, estaba unida al continente antes de &ue una colonia decorintios ubiese cortado el istmo.

Antigua Roma

Mapa del canal Corbulo, copia del de la Antigua /oma.

Plutarco re"iere &ue no pudiendo Mario acampado cerca el /!dano proeer su e2rcito por las embocaduras de este río &ue estaban llenas de arena, i$o abrir un canal de cercaoco leguas entre el mar % a&uel río, por cu%o medio conducía "*cilmente los íeres&ue necesitaba. ueriendo ruso Ner!n conducir con m*s prontitud su e2rcito contralos cancos % "risios, puso en comunicaci!n por los años 6+ de /oma el /in con el<sel por medio de un canal, del &ue se siri! despus -erm*nico en el año +4 de nuestraera. '*cito nos dice &ue precisado Corbulon por las !rdenes de Claudio a interrumpir sue:pedici!n contra los cancos % no &ueriendo de2ar ocioso su e2rcito, i$o un canal de

unas millas de largo, por el &ue puso en comunicaci!n el río Mosa con el /in.

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Los romanos, no menos &ue los egipcios % los pueblos del Asia, sin embargo de &ue laconstrucci!n de sus principales canales "ueron obra de su genio guerrero para "acilitarlos trasportes % acer las marcas con m*s prontitud, no descuidaron por esto loscanales de riego tan interesantes a un pueblo agricultor. Así es &ue Cat!n % la ma%oríade los escritores antiguos consideran como la m*s rica de las posesiones un campo &ue

se pueda regar, solum irrigunm. Cicer!n considera con ra$!n el riego de los camposcomo la causa principal de su "ertilidad % le recomienda mu% particularmente? acide

ductus aquarum, derivationes fluminum, agrorum irrigationes. 5itrubio abla de laconstrucci!n de estos canales con muca e:tensi!n, etc.

China

Los cinos an aenta2ado a los griegos, a los romanos % en una palabra, a todos los pueblos en la construcci!n de canales. @eg=n todas las noticias &ue tenemos de este pueblo, se ocuparon %a desde la m*s remota antigFedad en la conducci!n % distribuci!nde las aguas. El m*s clebre canal de Cina es el Gunleang o canal real &ue emprendi!

en el año +79 el emperador Citsou 2e"e de la dinastía 3uen, el primero de losemperadores t*rtarosmogoles &ue reinaron en la Cina. Corre el espacio de unas +0Ileguas.+

Clasificación de canales

Canales naturales

Artículo principal? Canal natural 

@e denomina canal natural a las depresiones naturales en la corte$a terrestre, algunostienen poca pro"undidad % otros son m*s pro"undos, seg=n se encuentren en la montañao en la planicie. Algunos canales permiten la naegaci!n, generalmente sin necesidad dedragado.

Los canales naturales in"lu%en todos los tipos de agua &ue e:isten de manera natural enla tierra, los cuales arían en tamaño desde pe&ueños arro%uelos en $onas montañosasasta &uebradas, arro%os, ríos pe&ueños % grandes, % estuarios de mareas. Las corrientessubterr*neas &ue transportan agua con una super"icie libre tambin son consideradascomo canales abiertos naturales. Las propiedades idr*ulicas de un canal natural por logeneral son mu% irregulares.

En algunos casos pueden acerse suposiciones empíricas ra$onablemente consistentesen las obseraciones % e:periencias reales, de tal modo &ue las condiciones de "lu2o enestos canales se uelan mane2ables mediante tratamiento analítico de la idr*ulicate!rica.

Canales de riego

Artículo principal? Canal de riego

stos son ías construidas para conducir el agua acia las $onas &ue re&uierencomplementar el agua precipitada naturalmente sobre el terreno.

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Canales de naegación

Artículo principal? Canal de navegación

Jn canal de naegaci!n es una ía de agua eca por el ombre &ue normalmente

conecta lagos, ríos u ocanos.

Elementos geom!tricos de la sección del canal

Los elementos geomtricos son propiedades de una secci!n del canal &ue puede serde"inida enteramente por la geometría de la secci!n % la pro"undidad del "lu2o. Estoselementos son mu% importantes para los c*lculos del escurrimiento.

• "rofundidad del flu#o, calado o tirante? la pro"undidad del "lu2o (h) es ladistancia ertical del punto m*s ba2o de la secci!n del canal a la super"icie libre.

• Ancho superior? el anco superior ($) es el anco de la secci!n del canal en lasuper"icie libre.

• %rea mo#ada? el *rea mo2ada (A) es el *rea de la secci!n transersal del "lu2onormal a la direcci!n del "lu2o.

• "erímetro mo#ado? el perímetro mo2ado (") es la longitud de la línea de laintersecci!n de la super"icie mo2ada del canal con la secci!n transersal normala la direcci!n del "lu2o.

• Radio hidr&ulico? el radio idr*ulico (R ) es la relaci!n entre el *rea mo2ada % el perímetro mo2ado, se e:presa como? R ' A "

• "rofundidad hidr&ulica? la pro"undidad idr*ulica () es la relaci!n del *reamo2ada con el anco superior, se e:presa como? ' A $

• *actor de la sección? el "actor de la secci!n (+), para c*lculos de escurrimientoo "lu2o crítico es el producto del *rea mo2ada con la raí$ cuadrada de la

 pro"undidad idr*ulica, se e:presa como? + ' A, -.R$ ()

El "actor de la secci!n, para c*lculos de escurrimiento uni"orme es el productodel *rea mo2ada con la potncia K del radio idr*ulico, se e:presa como? A,R/(01)

Características geom!tricas e hidr&ulicas de un canal

Las características geomtricas son la "orma de la secci!n transersal, sus dimensiones% la pendiente longitudinal del "ondo del canal.

Las características idr*ulicas son la pro"undidad del agua (h, en m), el perímetro

mo2ado (", en m), el *rea mo2ada (A, en m) % el radio idr*ulico (R , en m), todas"unci!n de la "orma del canal. 'ambin son releantes la rugosidad de las paredes del

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canal, &ue es "unci!n del material en &ue a sido construido, del uso &ue se le a dado %del mantenimiento, % la pendiente de la línea de agua, &ue puede o no ser paralela a la

 pendiente del "ondo del canal.

El radio idr*ulico se de"ine como?

donde % son el *rea % el perímetro mo2ado.

5ase tambin?  Radio hidráulico

$ipos de flu#o en un canal

*lu#o permanente

Jn "lu2o permanente es a&uel en el &ue las propiedades "luidas permanecen constantesen el tiempo, aun&ue pueden no ser constantes en el espacio.

Las características del "lu2o, como son? 5elocidad (2), Caudal (.), % Calado (h), sonindependientes del tiempo, si bien pueden ariar a lo largo del canal, siendo 3 la abscisade una secci!n genrica, se tiene &ue?

5 " (:) " &(:) " (:)

*lu#o transitorio o 4o permanente

Jn "lu2o transitorio presenta cambios en sus características a lo largo del tiempo para elcual se anali$a el comportamiento del canal. Las características del "lu2o son "unci!n deltiempo en este caso se tiene &ue?

5 " (:, t) " &(:, t) " (:, t)

Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el "lu2o subcrítico como en elsupercrítico.

*lu#o uniforme

Es el "lu2o &ue se da en un canal recto, con secci!n % pendiente constante, a unadistancia considerable (I a I eces la pro"undidad del agua en el canal) de un puntosingular, es decir un punto donde a% una mudan$a de secci!n transersal %a sea de"orma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una ariaci!n en el caudal. En el tramoconsiderado, las "unciones arriba mencionadas asumen la "orma?

5 " (:) Constante

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" &(:) Constante " (:) Constante

*lu#o gradualmente ariado

El "lu2o es ariado? si la pro"undidad de "lu2o cambia a lo largo del canal. El "lu2oariado puede ser permanente o no permanente. ebido a &ue el "lu2o uni"orme no permanente es poco "recuente, el trmino O"lu2o no permanente se utili$ar* de a&uí paraadelante para designar e:clusiamente el "lu2o ariado no permanente.

El "lu2o ariado puede clasi"icarse adem*s como r*pidamente ariado o gradualmenteariado. El "lu2o es r*pidamente ariado si la pro"undidad del agua cambia de maneraabrupta en distancias comparatiamente cortas de otro modo es gradualmente ariado.Jn "lu2o r*pidamente ariado tambin se conoce como "en!meno local algunose2emplos son el resalto idr*ulico % la caída idr*ulica.

*lu#o Crítico Cuando 3roude ale uno o cuando la elocidad es igual &ue la raí$cuadrada de la graedad por la pro"undidad.

*lu#o su5crítico

En el caso de "lu2o subcrítico, tambin denominado "lu2o lento, el niel e"ectio delagua en una secci!n determinada est* condicionado al niel de la secci!n aguas aba2o.

*lu#o supercrítico

En el caso de "lu2o supercrítico, tambin denominado "lu2o elo$, el niel del aguae"ectio en una secci!n determinada est* condicionado a la condici!n de contorno situada aguas arriba.