Canal ingeniería

Contenido: Introducción. Historia. Clasificación de los canales. Construcción de un canal. Canalización de ríos.

Objetivo: Al finalizar la competencia describirá los fundamentos teóricos de un canal, sin error.

Introducción

Introducción canalCanal (ingeniería), cauce de agua artificial construido por motivos de riego, drenaje, para convertir una vía en navegable o como parte de una presa hidroeléctrica.

Este artículo sólo describe las vías navegables, que en general son de dos tipos: canales para barcos, lo bastante profundos para que circulen buques transoceánicos, y canales poco profundos, utilizados sobre todo por barcazas.

Cuando un fluido es transportado por una tubería parcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a la atmósfera, por lo tanto se comporta como un canal.

Historia

Los primeros canales datan de muchos siglos antes de la era cristiana. Hay restos de un canal cerca de Mandali, en Irak, que datan del año 4000 a.C.; el Gran Canal de China, de 1.782 km de longitud, comunica las ciudades de Pekín y Hangzhou. En el siglo XVII se construyeron canales importantes en Francia, como el de Brière, Orleans, y los de Languedoc. En Rusia se construyó un extenso sistema de canales en el siglo XVIII para comunicar San Petersburgo con el mar Caspio.

El canal Göta es un sistema de lagos, ríos y canales de 386 km de longitud, de los cuales 87 km son aptos para grandes buques, que comunica Estocolmo y Göteborg desde 1832; también en 1832 se terminó de construir el canal Ludwig, que une el Danubio con el Rin y el Main, con una extensión total de 177 km, y que permite la circulación fluvial ininterrumpida desde el mar del Norte hasta el mar Negro. El canal de Suez, inaugurado en 1869, comunica el Mediterráneo con el mar Rojo.

El canal de Panamá, inaugurado en 1914, comunica los océanos Atlántico y Pacífico. La construcción en 1938 del canal Mittelland, de 467 km, completó el sistema de vías navegables que cruza de este a oeste el interior de Alemania. Este sistema tiene una longitud total de 11.265 km y se extiende desde el canal Dortmund-Ems, al este del Rin, hasta Magdeburgo, al norte del río Elba.

Canal Leeds-Liverpool
Canal Leeds-Liverpool

En esta época se construyeron el canal Leeds-Liverpool (1816), de 230 km de longitud; el Gran Canal en Irlanda (1756), que recorre 134 km de este a oeste entre Dublín y el puerto de Shannon por el río Shannon; el canal Caledonian (1847) es una vía navegable de 97,3 km que atraviesa Escocia y consta de 37 km de canales; por último, el canal de Manchester (1894) permitió la entrada de buques transoceánicos al puerto de la ciudad.

El sistema de canalización canadiense está compuesto por los canales del río San Lorenzo, los del río Ottawa, el canal Chambly, el Rideau y el Trent. Como parte del proyecto para construir el canal de San Lorenzo, inaugurado en 1959, se ahondó el canal hasta los 8,2 m para permitir el paso de grandes buques transoceánicos de hasta 7,8 m de calado y comunicar el Atlántico con los puertos de los Grandes Lagos, como Chicago o Duluth.

En Estados Unidos, la construcción del canal del Erie, que comenzó en 1817, marcó el comienzo de una era de canalización que produjo un conjunto de 7.242 km de canales (sobre todo en los estados de la parte central). El canal Intracostero, que recorre las costas del Atlántico y del Golfo, es fundamental en el sistema de vías navegables del interior de EEUU, que consta de 40.845 km.

Clasificación de los canales

Los podemos clasificar en canales de navegación y canales de conducción.

– Los de navegación son cauces artificiales o ríos canalizados, destinados a la circulación  de botes, barcazas o buques. Ejemplo de ellos son los canales de Suez y el de Panamá  que comunican dos océanos. Para que un canal sea perfectamente navegable hay que  evitar la evolución de los meandros y las curvas demasiado cerradas y lograr  profundidades específicas.

Clasificación de los canales
Clasificación de los canales

Las dimensiones del canal se determinan por el tamaño y  velocidad de los barcos que los han de utilizar. Como forma de sección transversal.  suele adoptarse una de transición entre la parábola y el trapecio. En estos canales el agua está en reposo y su superficie libre es  horizontal; los desniveles del terreno se salvan con esclusas; una vez la embarcación entra en la  esclusa. Se cierran las compuertas y se hace bajar o subir el nivel del agua según navegue hacia  abajo o hacia arriba. Los canales de navegación consumen cierta cantidad de agua a causa de las  maniobras de las esclusas, de la evaporación, etc., por lo que hay que reponer el agua de vez en  cuando.

– En los canales de conducción (de riego, hidroeléctricos o para abastecimientos  industriales) se debe tener en cuenta la clase de material del fondo y de los laterales del canal, pues la velocidad de circulación del agua tiene que ser lo suficientemente baja para que no  erosione la obra del canal y lo bastante alta para que no se sedimente el lodo que transporta.

La velocidad de circulación del agua en un canal está directamente relacionada con el material  que reviste las paredes; cuanto más rugoso o imperfecto – como puede ser un canal con  pastizales – el agua encuentra más resistencia a su avance y por lo tanto tiene una velocidad  menor  Los canales pueden ser revestidos o sin revestir, siendo los materiales  empleados en el revestimiento hormigón armado, capas bituminosas, ladrillo o bloques de  piedra.

El revestimiento además de otorgarle una menor resistencia al avance, impide que el  agua erosione los taludes, permitiendo entonces por estas dos razones que se pueda llevar agua a  mayor velocidad y por ende en mayor cantidad.

En los lugares donde el agua es escasa, es obligatorio revestir los canales a fin de reducir las pérdidas de agua por evaporación y por filtración (pasaje del agua al suelo).

Los canales de riego y los hidroeléctricos se diferencian en que en los primeros es necesaria cierta pendiente longitudinal pronunciada.

Mientras que en los segundos la pendiente ha de ser mínima para conservar el desnivel energético (la altura de agua debe ser aprovechada para generar energía y todo lo tanto lo que se pierda en el canal es menos dinero que entra a la empresa). En los canales hidroeléctricos la velocidad es escasa, están provistos de aliviaderos para evacuar los excesos y también se prevén amplios resguardos.

Construcción de un canal

La construcción de un canal consiste en excavar un corte abierto con las potentes herramientas y máquinas que se usan en la construcción. Las paredes del surco se recubren con cemento para evitar la erosión que produciría en las orillas el movimiento del agua por el paso de los barcos y que cegaría el canal. Los canales no pueden salvar pendientes, como las carreteras y las vías del tren, pero pueden hacerse en varios tramos escalonados.

Construcción de un canal
Construcción de un canal

Donde hay tramos a diferentes niveles, los barcos se transfieren de uno a otro mediante esclusas. Una esclusa es una sección del canal cerrada por compuertas en sus dos extremos y donde el nivel del agua aumenta o disminuye a voluntad mediante válvulas o aliviaderos hasta alcanzar el nivel de la parte más alta o el de la parte más baja; cuando el nivel de la esclusa se ha igualado con el del tramo del canal la compuerta correspondiente se abre y el barco entra o sale de la esclusa.

También se utilizan rampas y elevadores para subir y bajar barcos pequeños. Las rampas tienen unos raíles (rieles) sobre los cuales los barcos se remolcan de una altura a otra mediante cables. En los elevadores el barco se conduce a un tanque móvil, que se eleva o desciende hasta alcanzar el nivel del siguiente tramo del canal.

Las esclusas, que se utilizan en la mayoría de los canales de varios tramos, tienen ciertos inconvenientes. Los costes de construcción y mantenimiento son muy elevados; cuando los barcos son de gran tonelaje, resulta difícil mantener el suministro de agua para alcanzar el nivel del tramo superior, y además se crean corrientes que tienden a igualar los niveles, lo que hace que se produzcan grandes pérdidas en los niveles superiores en cada operación. Para evitar el uso de esclusas se construyen terraplenes a fin de salvar depresiones del terreno, acueductos para superar ríos y túneles para atravesar zonas montañosas.

Canalización de ríos

Antaño se construían canales poco profundos paralelos a los ríos importantes en los puntos en los que ya no se podía navegar. Los barcos se desviaban al canal y al superar los obstáculos continuaban por el río. Gracias al desarrollo de la maquinaria pesada se ha optado por la canalización del propio río. Para ello hay que dragar el río en las zonas no navegables y construir presas y esclusas para controlar el nivel del río de un extremo al otro.

Fuentes: Enciclopedia encarta / Wikipedia.org / ing.unne.edu.ar