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Hidráulica 1 20/09/2007

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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINASUNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL, GEOLOGÍA Y MINAS

INGENIERÍA HIDRÁULICA Y SANEAMIENTO

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

20/09/[email protected]

INICIO DEL CURSO ACADÉMICO SEP‐2007 / MAR‐2008Holger Benavides Muñoz

+593-7-2570275 ext 2939, 2509

ÁREA DE INGENIERÍA HIDRÁULICA Y SANEAMIENTO

DOCENTES - INVESTIGADORES:

Benavides Muñoz Holger Sistemas de agua potable

Carpio Jaramillo Marco Sistemas de riego

Cisneros Abad Mónica Depuración de aguas

Gonzaga Sonia Depuración de aguas

L C Pl d bili ió d


Lapo Carmen Plantas de potabilización de agua

Oñate Valdivieso Fernando Hidrogeología – SIG

Sánchez Paladines José Presas y centrales hidroeléctricas


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Gestión sostenible de sistemas de distribución de agua para consumo humano.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

g p

Sistemas de trasiego de aguas

Calidad de aguas.- tratamiento y depuración


Los humanos cada día somos más conscientes del

Pasado, presente y futuro de la hidráulica de abastecimientos

trascendental papel que para la vida tiene el agua.

Entendemos de mejor manera que el agua dulce es unbien cada vez más escaso y valioso, un recurso o “untesoro” que le pertenece a todos y a nadie; yq p y ; ycomprendemos más aún, que debemos protegerlo, enbeneficio propio y de los que en laTierra habitarán.



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PASADO

La crecida del Nilo aportaba cada año a los moradores del valleel fecundante limo, por eso el errante cazador eligió comoresidencia el valle y se convirtió en agricultor. Este cambioy gdebió producirse hacia el -5000, gracias a la importación deideas desde Palestina y Mesopotamia, donde ya hacía 3.000 añosque se practicaba una agricultura rudimentaria.La cultura agrícola progresaba rápidamente. La gente vivía enchozas de caña o de bloques de barro recubiertas con esteras dejunco; criaba, además del perro, como auxiliar del hombre,

b j d l d tcabras, ovejas, cerdos y el ganado vacuno, seguramenteimportado de Asia.Del primitivo cultivo de azada se pasó, gradualmente, a otro,primitivo también, con arado, sembrándose trigo y cebada.


Probablemente, uno de los secretos del éxito de la civilización Egipcia es que nunca perdieron de vista su pasado; lo supieron

Pasado

g p q p p pconservar y aprender de él (- 5000 a.C.)



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Canal en el acueducto de Itálica

Aplicaron todo aquello que decía: … una civilización quedesea progresar, para mantener entre sus miembros un prósperocrecimiento, no debe desaprovechar las experiencias pasadas;pues, de las experiencias malas aprenderá para no repetirlas yp , p p p p ypotenciará -mejorará- aquellas que dieron buenos resultadosen su tiempo,….


Vista rápida a una línea del tiempo



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Qanats

Existen datos desde el período 550 al 331 a.C., cuando el dominio Persa se extendió desde el Indo hasta el Nilo la tecnología de los qanats se se extendió desde el Indo hasta el Nilo, la tecnología de los qanats se difundió por todo el imperio.Los gobernantes Aqueménidas ofrecían importantes incentivos a losconstructores de qanats, así como a sus herederos, dotándoles debeneficios sobre los qanats recién construidos durante 5 generaciones.Esto conllevó a la creación de miles de asentamientos nuevos y laextensión de los ya existentes.Se construyeron qanats desde Mesopotamia hasta orillas dely q pMediterráneo y en regiones del sur de Egipto. Hacia el este de Persia, seconstruyeron también en Afganistán, en los asentamientos de los oasis dela Ruta de la Seda en Asia central y en elTurkistán Chino.


Qanat.- Su extensión por pdebajo de tierra hacía necesario la construcción de oquedades (lumbreras) que, a modo de chimeneas, actuaban de respiraderos. Servían también para que los regantes

di llaccedieran a ellos para efectuar labores de limpieza



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Construcción qanats




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Durante la época romano-bizantina (64 a.C. a 660 d.C.) seconstruyeron numerosos qanats en Siria y Jordania. Desde allí,pareciera ser que la tecnología se difundió hacia el norte y eloeste de Europa, existiendo restos de qanats romanos hasta laregión de Luxemburgo.

La expansión del Islam inició otra importante difusión de latecnología de los qanats. Las primeras invasiones árabesextendieron la técnica de los qanats hacia el oeste a lo largodel Norte de África, Chipre, Sicilia (Italia) y España,incluyendo las Islas Canarias. En España, los árabesconstruyeron un sistema semejante en la ciudad de Crevillentecon fines agrícolas y otros en Madrid y Córdoba para elg y y pabastecimiento de agua urbana.En América Latina se pueden encontrar restos de qanats enMéxico occidental, en Perú y Chile.



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Acueductos y sifones romanos

En el siglo VIII a.C., los Asirios construyeron acueductos paraabastecer de agua a la capital del reino Nínive.En esa época Ezequías, rey de Judea, hizo construir acueductospara llevar agua a Jerusalén.L t l d t á i t tLos romanos construyeron los acueductos más importantes entamaño, así como en mayor cantidad, en todos sus territorios.


Un acueducto arrancaba en un sistema de captación. Luego,de forma controlada el agua se llevó a la conducción desde undepósito de cabecera (caput aquae).La construcción de un acueducto exigió el estudio minuciosod l l d á ó idel terreno para escoger el trazado más económico, con unapendiente suave y sostenida sin alargar demasiado el recorridode la obra.Se aprovechó mucho los (riui) canales abiertos siempre queera posible y sólo en ocasiones especiales se recurrió a laconducción bajo presión.El canal sobre el suelo se apoyó en un muro (substructio) enp y ( )el que se practicó alcantarillas para facilitar el tránsito normalde las aguas de superficie. Si el terreno se eleva, el canal quedósoterrado (riuus subterraneus) y formó una galeríasubterránea (specus) excavada directamente en la roca oconstruida dentro de una zanja.



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Desarenador en un acueducto

Para los romanos, que buscaban en la monumentalidad de susconstrucciones un cauce eficaz a su obstinada voluntad deimposición de poder, fue el acueducto uno de sus logros másperfectos.La experiencia adquirida no se acumulaba en libros, ni se abstraía encálculos complicados, sino que aparecía rotunda en los ejemplarescálculos complicados, sino que aparecía rotunda en los ejemplaresconservados. Por el simple hecho de seguir en serviciodemostrando su eficacia y fieles de las funciones que tenían quecumplir, como la de transportar agua o la de resistir las accionesque están a la destructiva; incluso las ruinas eran lección elocuentedel comportamiento de las obras.


Tuberías de piedra

b í d d d l

Tubería de piedra, acueducto de Cádiz

Las tuberías se construyeron de piedra para conducir el agua, enun sistema central del agua residual, con tubos que disminuyenen el diámetro para aumentar la presión del agua y expulsarobstrucciones.En Knossos, los minoicos para beber agua la acanalaron desde elMonte Youktas, una distancia de 10 Km, la almacenaron en unacisterna en el palacio.Ellos utilizaron tubos conectados (uno dentro de otro ~ espiga-campana), llevaron el agua por un terreno desigual de colinas yvalles.



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Existían rudimentarias tuberías de piedra,formadas por grandes sillares horadadosp gque se ensamblaban entre sí gracias a unmachihembrado que se sellaba conmortero de cal. Este procedimiento seusaba para transportar el agua por parajesllanos en los que era imposible manteneruna pendiente adecuada para la conducciónpor canal libre. En ocasiones parecenhaberse usado también tubos y canales demadera.


Tuberías en piedra

Aunque los técnicos romanos usaban tambiénconducciones bajo presión por tubos de plomo(fistulae) o de cerámica (tubuli fictiles), sólo lohacían rara vez, ya que la deficiente tecnología de la quedisponían para la construcción de tubos los hacíacostosos y poco seguros.Los de cerámica eran baratos y fáciles de fabricar a pie deobra, pero eran demasiado frágiles. Los de plomo, aparte, p g p , pdel costo del material, exigían un transporte muylaborioso, dado su peso.





Para vencer una fuerte depresión, se recurrió a laconstrucción de sistemas de arquerías (arcuationes)que sostienen el canal y lo mantienen al nivel adecuado.Siempre que el agua se destinó al consumo humano, elcanal era cubierto por bóvedas, falsas bóvedas, placas dep ppiedra o tégulas.

Puente del acueducto de Segovia




Para evitar cambios de dirección violentos en la tubería, se salvabael fondo del barranco (uenter) mediante una arquería. Tras ella seiniciaba el ramal ascendente que, una vez superada la depresión,vertía las aguas en un depósito de salida, del que el agua volvía asalir por canal libre.





Sifón

Restos de un sifón de uno de los acueductos de Lyón (Francia)


Las tuberías de los sifones romanos llevaban el agua a una presión delorden de 18 atmósferas (aproximamos 180 m.c.a.).Se sabe que, utilizaban sistemas de 9 tuberías paralelas (de plomo, soldadasy moldeadas sobre un tubo de madera) que partían del depósito decabecera y descendían hasta el suelo (iban enterradas para evitar la acciónhumana y efectos no deseables de dilatación por acción del calor y la luzy p ysolar), conectaban con un puente bajo (llamado venter) que permitíaaplanar la base de la U del sifón y disminuir así la presión estáticareduciendo la altura del sifón invertido. Los tubos continuaban hacia eldepósito receptor, instalado ya en la ciudad y del que partían lasconducciones particulares y las públicas.




La Alhatara, una pértiga con una vasija en el extremo,fue uno de los primeros procedimientos empleados paraelevar agua.

Elevaron el agua con Alhatara


Norias




Es una herencia de los árabes, introducida en Al-andalus yconstituye uno de los tres principales métodos de regadío bienheredados, [acequias, norias y canales].





Noria rosario Bombas manuales


Almacenamientos - aljibes





Otras aplicaciones ancestrales




… línea del tiempo


Riego en AméricaLema del imperio Inca:Ama qilla, ama llulla, ama suwa(No robarás, no mentirás, no holgazanearás)




Cultivo en terrazas


Los Incas desarrollaron un sistema de riego para conquistar lasdificultades topográficas que les enfrentaron. Los Andes, una regiónde laderas empinadas y tierra inadecuada para la agricultura,posaron un reto a los Inca. Para conquistar estas condicionesdifíciles los Incas hicieron terrazas a lo largo de las montañasdifíciles, los Incas hicieron terrazas a lo largo de las montañas.Para regar sus siembras cambiaron la trayectoria de los ríos, paraabastecer canales y para las terrazas. Esta innovación fue tan exitosaque muchas de aquellas terrazas todavía existen y están en uso.




14th - 19th & 20th Centuries

Da Vinci.- (*1452 †1519) Se lo considera el padre primerizo de lahidráulica. Leonardo sostuvo que la verdadera ciencia se basa en laqobservación y que si pudiera aplicarse a ella el razonamientomatemático, podría lograrse mayor certeza, lo que hoy en día es unode los pasos fundamentales del método científico. “No existenconocimientos más elevados o más bajos, sino unconocimiento único que emana de la experimentación”.Navier.- (Francés *1785 †1836) [1822] propone la ecuaciónfundamental de los fluidos incompresibles.Prandtl Ludwig.- (*1875 † 1953) [1904] da solución a la ecuaciónde Navier.


Las escuelas técnicas de Ing. Civil (y relacionadas)

Siempre existió dentro de la Ingeniería Civil el trabajo y resultado deTALENTOS PERSONALES.H 1747 l i E l d P C i d P íHasta que en 1747 nace la primera Escuela de Puentes y Caminos de París.1794 La École Polytechnique (denominada la X) prestigiosa escuela deingeniería en Francia. En 1805, Napoleón le dio carácter militar. Lema «pourla Patrie, les sciences et la gloire»1802 escuela de Ingenieros de Madrid.1806 escuela de Checoslovaquia.1825 escuela de Alemania.1842 l d H l d D lf1842 escuela de Holanda, Delf.1855 escuela Técnica de Zurich.1863 escuela de Milano, Italia.1899 escuela de Rusia.1907 Imerial College.




El ahora de las conducciones(visitaremos varios sistemas)

Nuestra región cuenta con importantes sistemas de agua tanto para riego como para consumo humano.

Riego Santiago…

Riego Macará…

Riego Zapotillo…

Agua para ciudades del país…EMAAP, Quito. INTERAGUA, Guayaquil.ETAPA, Cuenca.UMAPAL, Loja.


PRESENTE Y FUTURO:

Proyectos binacionales:Catamayo – ChiraCatamayo ChiraPuyango –Túmbez

AGUA VIRTUALAGUA VIRTUALSiembra donde haya agua y exporta el producto final hacia donde no la hay.y

Arroz de la China exportada al resto del mundo.Azúcar de Brasil y Colombia para exportar.Agua embotellada de la cuenca del Amazonas, etc.




Una parte del grupo de Amigos investigadores de UCGIngeniería Hidráulica y Saneamiento


Loja, cuna de artistas y fuente de investigación del país.


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