Canales, Ductos Y Edificaiones s5f6c

Canales y ductos

En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos —generalmente utilizada para agua— y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil. El conocimiento empírico del funcionamiento de los canales se remonta a varios milenios. En la antigua Mesopotamia se usaban canales de riego, en la Roma Imperial se abastecían de agua a través de canales construidos sobre inmensos acueductos, y los habitantes del antiguo Perú construyeron en algunos lugares de los Andes canales que aun funcionan. El conocimiento y estudio sistemático de los canales se remonta al siglo XVIII, con Chézy, Bazin y otros.

El ducto es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando el líquido transportado es petróleo, se utiliza la denominación específica de

oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominación específica de gasoducto. También es posible transportar mediante tubería materiales que, si bien no son un fluido, se adecúan a este sistema: hormigón, cemento, cereales, documentos encapsulados, etcétera.

Los ductos se construyen en diversos materiales en función de consideraciones técnicas y económicas. Suele usarse el hierro fundido dúctil, acero, cobre, plomo, hormigón, polipropileno, PVC,1 PEAD, etcétera.

Agua Los materiales más comunes son hierro fundido dúctil, polibutileno, polipropileno,polietileno cobre, plomo. Actualmente el plomo se usa menos porque se ha descubierto que puede ser nocivo para la salud.

Desagües Los materiales más comunes son hierro fundido, PVC,2 hormigón o fibrocemento.3 Los nuevos materiales que están reemplazando a los tradicionales son el PEAD

(Polietileno de Alta Densidad) y PP (Polipropileno).

Gas Suelen ser de cobre o hierro fundido (dúctil o laminar según las presiones aplicadas), dependiendo del tipo de instalación, aunque si son de un material metálico es necesario realizar una conexión a la red de toma de tierra.4 También se están comenzando a hacer de PRFV5 en el caso de tuberías de conducción con requerimientos térmicos y mecánicos menos exigentes. además soportan altas presiones

Calefacción El cobre es el material más usado en las instalaciones nuevas, mientras que en instalaciones antiguas es muy común encontrar tuberías de hierro. En redes enterradas se emplea tubería Preaislada.

Uso industrial

Energía En el transporte de vapor de alta energía6 se emplea

acero aleado con Cromo y Molibdeno. Para grandes caudales de agua (refrigeración) se emplea hierro fundido dúctil (hasta 2m de diámetro) o acero al carbono. En el caso de la última, la tubería se fabrica a partir de chapa doblada que posteriormente es soldada (tubería con costura).

Petroquímica

Dada la variedad de productos transportados se encuentran materiales muy distintos para atender a las necesidades de corrosión, temperatura y presión. Cabe reseñar materiales como el Monel o el Inconel para productos muy corrosivos.

Clasificación

Canales naturales Se denomina canal natural a las depresiones naturales en la corteza terrestre, algunos tienen poca profundidad y otros son más profundos, según se encuentren en la montaña o en la planicie. Algunos canales permiten la navegación, generalmente sin necesidad de dragado.

Canales de riego Éstos son vías construidas para conducir el agua hacia las zonas que requieren complementar el agua precipitada naturalmente sobre el terreno.

Canales de navegación Un canal de navegación es una vía de agua hecha por el hombre que normalmente conecta lagos, ríos u océanos.

Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento. Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.

Ancho superior: el ancho superior es el ancho de la sección del canal en la superficie libre.

Área mojada: el área mojada es el área de la sección

transversal del flujo normal a la dirección del flujo.

Perímetro mojado: el perímetro mojado es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.

Radio hidráulico: el radio hidráulico es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado.

Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica es la relación del área mojada con el ancho superior.

Factor de la sección: el factor de la sección, para cálculos de escurrimiento o flujo crítico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica.

El factor de la sección, para cálculos de escurrimiento uniforme es el producto del área mojada con la potencia 2/3 del radio hidráulico.

Las características geométricas son la forma de la sección transversal, sus dimensiones y la pendiente longitudinal del fondo del canal.

Las características hidráulicas son la profundidad del agua, el perímetro mojado el área mojada y el radio hidráulico todas función de la forma del canal. También son relevantes la rugosidad de las paredes del canal, que es función del material en que ha sido construido, del uso que se le ha dado y del mantenimiento, y la pendiente de la línea de agua, que puede o no ser paralela a la pendiente del fondo del canal.

En el caso de los canales para irrigación los hay de dos tipos:

Principales: Toman el agua directamente de la presa o de un río y la distribuyen a los canales laterales. Se localizan siguiendo sensiblemente una curva de nivel y con una pendiente tal que no erosione ni provoque acumulación de sedimentos.

Laterales o ramales: Distribuyen el agua desde el canal principal directamente sobre el terreno de cada

agricultor, se ubican de acuerdo a la topografía o con una cuadrícula establecida.

Si el material en que se realiza la excavación es relativamente resistente e impermeable, el canal no tendrá que ser revestido.

En caso contrario el canal deberá ser revestido. El revestimiento puede ser de mampostería, tierra compactada, concreto, gunita, mortero cemento etc.

La sección interior del canal casi siempre es trapezoidal como en un túnel el piso del canal es el fondo

Los exámenes técnicos para los canales son similares a los de las carreteras y vías férreas. Se preparan los perfiles longitudinales y transversales a lo largo de la ruta elegida y se determinan las profundidades de las zanjas y Alturas de los terraplenes.

Los estudios geológicos superficiales determinan la necesidad de efectuar exploraciones adicionales sobre la ruta definitiva que se eligió.

Los métodos geofísicos de resistividad ayudan a definir la posición del nivel freático, el espesor de la roca intemperizada o localizar rocas muy permeables.

Además debe considerarse la posibilidad de tener deslizamientos de tierra por eso habrá de señalizarse en el mapa los ya existentes, así como hacer un cálculo de su influencia en la construcción y mantenimiento de futuros canales.

Edificaciones

La geología en las edificaciones constituye la zapata en la cual se apoyan todas las edificaciones existentes en la actualidad, pues, se debe realizar siempre un estudio del suelo sobre la cual nosotros los ingenieros civiles debemos construir.

Sino se realizan los estudios del suelo debido la mayoría de las edificaciones con el tiempo pueden tener problemas los cuales son muy difíciles de reparar estando ya la edificación terminada. Ahora veremos un ejemplo de la explotación de canteras para conseguir la piedra para las edificaciones.

La importancia de la geología en el campo de la ingeniería civil, así como mencionar ejemplos prácticos

de la aplicación de los conocimiento geológico aplicados a la ingeniería civil.

Estas definiciones son medios de ayuda y conocimiento para la ingeniería civil, como ciencia al servicio de los hombre y el progreso a favor de esta, así como materia de esta clase para el conocimiento para la rama de la ingeniería

Prácticamente la geología constituye el pilar en el cual se apoyan todas las edificaciones existentes en la actualidad, pues se debe realizar siempre un estudio del suelo sobre el cual planeamos construir. Estos se realizan con el fin de evitar daños a la estructura de las mismas una vez ya terminadas, causadas por una gama de factores, como pueden ser los asentamientos del subsuelo.

Antes de construir un edificio se hace necesario un informe geológico (Informe Geotécnico) que defina el tipo de cimentación y el nivel de apoyo en el terreno, las presiones de trabajo y los asientos asociados con los mismos y los eventuales problemas de ejecución.

Este tipo de informe es particularmente importante sino imprescindible, en las poblaciones situadas en zonas sísmicas o próximas a volcanes considerados inactivos, en las que las construcciones se tienen que hacer con muchas más garantías. Desgraciadamente, y esto ha costado muchas vidas humanas, no siempre se realizan estos estudios geológicos, por lo que se hace necesario el que la legislación contemplen este aspecto en su verdadera importancia, obligando a su realización y a un control de calidad durante la ejecución de la obra.

Hacer una edificación, no importa cual sea su tamaño y el destino que se le va a dar requiere necesariamente del conocimiento geotécnico del terreno de cimentación, con el fin de determinar cuales serán las deformaciones y riesgos de falla que pudieran presentar y cual seria la cimentación que mas se ajuste a las condiciones del terreno.

Aunque la investigación de las deformaciones y riesgos de falla es del dominio del especialista en mecánica de suelos, la participación del geólogo es primero que la de cualquier otro profesionista.

El geólogo debe conocer diferentes tipos de estructuras

y cimentaciones, su modo de construcción y preocuparse de la mayor adaptación de la estructura a las condiciones geológicas del sitio, considerando además su influencia sobre los terrenos circundantes.

Su conocimiento de los conceptos de carga muerta y carga viva debe ser claro, así como de los sometimientos externos a que puede estar sujeta la obra

Por carga muerta se entiende el peso del edificio y el mobiliario y equipo necesario para su funcionamiento y por carga viva aquella que resulta de la actividad humana que se desarrolle.

Pilotes: Su diámetro varia entre 30 CMS y un metro y se utilizan cuando se requiere:

Transmitir las cargas de una estructura a través del suelo blando o a través del agua, hasta un estrato del suelo resistente que garantice el apoyo adecuado.

Distribuir la carga dentro de un suelo de gran espesor, por medio de la fricción lateral que se produce entre suelo y pilote.

Proporcionar el debido anclaje a ciertas estructuras o resistir las fuerzas laterales que se ejerzan sobre ellas. En estas condiciones se suele recurrir a pilotes inclinados.

Proporcionar anclaje a estructuras sujetas a supresiones, resistir el volteo de muros y presas de concreto cualquier efecto que trate de levantar la estructura.

Alcanzar con la cimentación profundidades ya no sujetas a erosión, socavación y otros efectos nocivos.

Tipos de pilote por su forma de trabajo

De punta: Desarrollan su capacidad de carga con apoyo directo a un estrato resistente

De fricción: Desarrollan su Resistencia por la fricción lateral que generan contra el suelo que los rodea

Mixtos: Aprovechan los dos efectos de los anteriores.

Tipos de pilote por su tipo de material

Madera: Se usan poco en trabajos de importancia

Concreto: Son los mas usados en la actualidad, pueden ser de sección llena o hueca de menor peso según sea el procedimiento de construcción y de colocación pueden ser fabricados o bien colocados en el lugar, en una excavación realizada previamente.

Acero: Son de gran utilidad en aquellos casos en que la hinca de pilotes de concreto se dificulte por la Resistencia relativa del suelo, pues tienen mayor Resistencia a los golpes de un martinete.

Problemas geotécnicos

El geólogo en la investigación primera, que antecede a cualquier otro estudio deberá definir o proporcionar la información que conduzca a establecer cuales serán los problemas que se presentarán durante las excavaciones iniciales y luego durante los trabajos de cimentación.

Problemas de excavación

La investigación geológica mencionada debe llevar a considerar: El tipo de talud para el material en los muros de la excavación, la dificultad probable al excavar, la estabilidad del piso y paredes, las condiciones de agua subterránea.

Si la excavación es en roca dura no afectada por la meteorización los muros serán estable; aún con pendientes muy Fuertes; sin embargo puede ocasionar dificultades la posible presencia de fallas, de fracturas, la inclinación desfavorable de las capas, o las intercalaciones de rocas competentes con

incompetentes: por lo que en general en las rocas ígneas y metamórficas la estabilidad no crea grandes problemas