Canal (ingeniería) para niños
Un canal es una construcción hecha por el ser humano, como un río artificial, que sirve para transportar líquidos, casi siempre agua. A diferencia de las tuberías, los canales están abiertos por arriba, expuestos al aire. También se usan como caminos de agua para que los barcos puedan navegar.
Los ingenieros hidráulicos, que son especialistas en el movimiento del agua, diseñan los canales. Su trabajo es muy importante en la ingeniería civil y agrícola. A veces, una tubería que no está completamente llena de agua se comporta como un canal, porque una parte del agua está en contacto con el aire.
Contenido
Historia de los Canales
La idea de construir canales es muy antigua, de hace miles de años. En la antigua Mesopotamia, se usaban canales para regar los cultivos. Los romanos construyeron grandes acueductos que llevaban agua a sus ciudades a través de canales. En el antiguo Perú, en los Andes, se hicieron canales que todavía funcionan hoy, como los de Cumbe Mayo.
El estudio científico de los canales comenzó en el siglo XVIII, con expertos como Antoine Chézy y Henri Bazin.
¿Por qué son importantes los canales?
Históricamente, los canales fueron muy importantes para el comercio y el desarrollo de las civilizaciones. Permitían mover grandes cantidades de materiales como el carbón o los minerales, que eran difíciles de transportar por tierra. Esto ayudó al crecimiento de las ciudades y las industrias.
Por ejemplo, el Canal de Castilla en España, de 207 kilómetros, se usó para llevar trigo. Aunque muchos canales antiguos ya no se usan para el transporte comercial, algunos todavía son vitales.
Canales en el Antiguo Egipto
Los antiguos egipcios intentaron conectar el mar Rojo con el Mediterráneo varias veces. También usaron canales para llevar el agua del Nilo a sus campos y hacerlos fértiles. Cuando la tierra era muy alta, usaban máquinas para subir el agua. Se cree que muchas de las desembocaduras del Nilo eran canales creados por el hombre.
Faraones como Sesostris I y Neco II intentaron construir un canal entre el Nilo y el mar Rojo. Más tarde, Darío I continuó este proyecto. También había otros canales en Egipto, usados principalmente para el riego.
Canales en Mesopotamia y la Antigua Grecia
En Asia, los ríos Éufrates y Tigris estaban conectados por un canal. Otro canal unía el Tigris con el Euleo, lo que ayudó a Alejandro Magno en sus conquistas.
Los griegos y romanos soñaron con cortar el istmo de Corinto para unir el mar Jónico con el Archipiélago. Esto ahorraría a los barcos un largo y peligroso viaje. Muchos líderes, como Periandro de Corinto, Julio César y Nerón, intentaron este proyecto, pero no lo lograron. El canal de Corinto se construyó mucho después, entre 1881 y 1893.
Jerjes, en su expedición contra Grecia, hizo abrir el canal de Jerjes para evitar una zona peligrosa del mar.
Canales en la Antigua Roma
Los romanos también construyeron canales para mover sus ejércitos y suministros más rápido. Por ejemplo, Mario hizo un canal para llevar víveres a su ejército cerca del Ródano. Druso Nerón y Germánico conectaron el Rhin con el Isel para sus campañas militares.
Además de los canales militares, los romanos valoraban mucho los canales de riego para la agricultura. Escritores como Catón el Viejo y Cicerón destacaron la importancia de regar los campos para hacerlos fértiles.
Canales en China
Los chinos fueron maestros en la construcción de canales. Desde tiempos muy antiguos, se dedicaron a llevar y distribuir agua. El canal más famoso de China es el Gran Canal o Yun-leang, iniciado en el año 1289 por el emperador Chi-tsou. Este canal tiene una longitud de unos 1.794 kilómetros y todavía se usa mucho hoy en día, especialmente al sur del río Amarillo.
Canales en el Siglo XIX
En el siglo XIX, los ferrocarriles y luego las carreteras hicieron que muchos canales pequeños dejaran de ser útiles para el transporte comercial. Sin embargo, en otros países, los canales crecieron en tamaño gracias a nuevas técnicas de construcción.
En Estados Unidos, la longitud de los canales aumentó mucho. El Canal Erie, de 600 km de largo, abrió una conexión importante desde el noreste hasta los Grandes Lagos en 1825. Esto permitió a los colonos llegar a nuevas regiones y vender sus productos más fácilmente, reduciendo los precios.
En lo que hoy es Canadá, se construyeron canales importantes como el Welland (1829) y el Lachine (1825) para el comercio. El Canal Rideau (1832) se construyó para el transporte militar, como una ruta segura entre las colonias británicas.
En Francia, se mejoró la conexión de los sistemas fluviales en 1879, lo que duplicó el tráfico de canales a principios del siglo XX.
Grandes canales marítimos se completaron en este período, como el Canal de Suez (1869) y el Canal de Kiel (1897). El Canal de Panamá se abrió en 1914.
En Japón, también se construyeron varios canales, como el canal Biwako, con ayuda de ingenieros de otros países.
El Canal de Panamá: Un Gran Desafío
Una de las ideas más grandes fue conectar el Océano Atlántico y el Pacífico a través de Centroamérica. La primera propuesta fue un canal a nivel del mar en Nicaragua, aprovechando un gran lago. Este proyecto nunca se construyó debido a desacuerdos y situaciones difíciles.
La segunda opción fue un canal en Panamá. Una empresa francesa intentó construirlo en la década de 1880, pero las dificultades del terreno y el clima, junto con enfermedades que afectaron a los trabajadores, llevaron a la quiebra.
Veinte años después, Estados Unidos decidió retomar el proyecto. Después de algunos desacuerdos con Colombia, y con el apoyo de los panameños que esperaban que el canal trajera prosperidad, se estableció una nueva república en Panamá en 1903. El Canal de Panamá fue un enorme proyecto de ingeniería. Estados Unidos ayudó a construirlo y operarlo por un tiempo, hasta 1979.
Los Canales Hoy en Día
Hoy, la mayoría de los canales grandes se usan para el transporte de carga pesada en barcos grandes. Los canales más pequeños, que antes eran muy importantes, han sido reemplazados por ferrocarriles y camiones, que son más rápidos y flexibles.
A principios del siglo XX, el uso del carbón como combustible disminuyó, y con la llegada de los camiones después de la Primera Guerra Mundial, el transporte por carretera se volvió más común.
El Gran Canal de China, de 1.794 kilómetros, sigue siendo muy utilizado, especialmente al sur del río Amarillo.
Tipos de Canales
Los canales se pueden clasificar de varias maneras según su origen y su uso.
Canales Naturales
Un canal natural es una depresión en la tierra que se formó de manera natural, como un río o un arroyo. Algunos son poco profundos y otros muy hondos. Varían en tamaño, desde pequeños riachuelos en las montañas hasta grandes ríos y estuarios. Las corrientes de agua subterráneas que tienen una superficie libre también se consideran canales naturales.
Canales de Riego
Los canales de riego son construcciones hechas para llevar agua a los campos de cultivo que necesitan más agua de la que cae con la lluvia.
A lo largo de un canal de riego, hay varias estructuras:
- Obras de derivación: Sirven para desviar el agua de un canal principal a uno más pequeño, usando compuertas.
- Controles de nivel: Mantienen el nivel del agua en el canal dentro de un rango específico.
- Controles de seguridad: Funcionan automáticamente para evitar daños si hay algún problema, como vertederos o sifónes.
- Secciones de aforo: Miden la cantidad de agua que entra en un canal, lo que ayuda a saber cuánto debe pagar el usuario.
- Obras de cruce: Permiten que el canal de riego cruce otras estructuras, como otros canales, valles o caminos.
Un canal de navegación está diseñado para que los barcos puedan viajar por él. Se distinguen de los canales para barcazas, que son para embarcaciones más pequeñas. Los canales de navegación suelen ser más profundos y tienen puentes más altos para permitir el paso de barcos grandes.
Se construyen por varias razones:
- Para crear atajos y evitar viajes largos.
- Para conectar dos mares o lagos que no tienen salida.
- Para dar a las ciudades del interior una conexión directa con el mar.
- Para ofrecer una opción de transporte más económica.
Partes Geométricas de un Canal
Para entender cómo se mueve el agua en un canal, los ingenieros estudian sus características geométricas:
- Profundidad del flujo (h): Es la distancia vertical desde el punto más bajo del canal hasta la superficie del agua.
- Ancho superior (T): Es el ancho del canal en la superficie del agua.
- Área mojada (A): Es el área de la sección transversal del agua que fluye.
- Perímetro mojado (P): Es la longitud de la parte del canal que está en contacto con el agua.
- Radio hidráulico (R): Es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado (R = A / P).
- Profundidad hidráulica (D): Es la relación entre el área mojada y el ancho superior (D = A / T).
Tipos de Flujo en un Canal
El agua en un canal puede moverse de diferentes maneras:
Flujo Permanente
En un flujo permanente, las características del agua, como la velocidad, el caudal (cantidad de agua que pasa) y la profundidad, no cambian con el tiempo. Pueden variar a lo largo del canal, pero no en un mismo punto a lo largo del tiempo.
Flujo Transitorio o No Permanente
En un flujo transitorio, las características del agua cambian con el tiempo. Esto ocurre en situaciones como una inundación o cuando se abre o cierra una compuerta.
Flujo Uniforme
Un flujo uniforme ocurre en un canal recto, con la misma forma y pendiente, donde la velocidad, el caudal y la profundidad del agua son constantes a lo largo de un tramo.
Flujo Variado
El flujo es variado si la profundidad del agua cambia a lo largo del canal. Puede ser:
- Rápidamente variado: La profundidad cambia de forma brusca en distancias cortas, como en un resalto hidráulico (cuando el agua pasa de ser rápida y poco profunda a lenta y profunda).
- Gradualmente variado: La profundidad cambia poco a poco a lo largo de una distancia mayor.
Flujo Crítico, Subcrítico y Supercrítico
Estos términos describen la velocidad del agua en relación con la profundidad:
- Flujo crítico: La velocidad del agua es igual a la velocidad de una onda pequeña en esa profundidad.
- Flujo subcrítico (lento): El nivel del agua en una sección depende de lo que ocurre más adelante en el canal.
- Flujo supercrítico (veloz): El nivel del agua en una sección depende de lo que ocurre antes en el canal.
Barcos y Canales
Los canales interiores a menudo tienen barcos diseñados específicamente para ellos. Por ejemplo, los barcos estrechos británicos se construyeron para encajar en las esclusas de los canales de ese país.
El tamaño de las esclusas es un factor limitante para los barcos. En el Canal de Panamá, los barcos llamados "Panamax" tenían un tamaño máximo hasta que se abrieron esclusas más grandes en 2016. En el Canal de Suez, que no tiene esclusas, el factor limitante es el calado (la parte del barco que está bajo el agua).
Galería de imágenes
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Canal propuesto por Plinio el Joven en el Golfo de Nicomedia.
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Una familia navega por uno de los canales de Ámsterdam.
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Una propuesta para el Canal de Nicaragua, alrededor de 1870.
Véase también
En inglés: Canal Facts for Kids
