HISTORIA DE LA HIDRÁULICA
Para una ciudad, quizá más que cualquier otro factor, el agua y su manejo, determina el crecimiento y su desarrollo, ésta en abundancia, escases o en los lugares incorrectos puede cambiar la fortuna de la misma de manera radical.
Por esto, las civilizaciones antiguas se desarrollaron en las proximidades de los grandes ríos y basaron su economía en la agricultura. Paulatinamente fueron utilizando el riego en sus formas primitivas.
Una de las dificultades más grandes a la que se ha enfrentado la humanidad desde el principio de su historia, y más aún, desde el momento en que decide establecerse en un lugar específico y crear una civilización, ha sido el abastecimiento de agua.
INTRODUCCIÓN
LÍNEA DE TIEMPO EN LA HIDRÁULICA
Egipcios4000 -2000
a.C.
Grecia500-100 a.C.
China, Pakistán,
India, Egipto2500 a.C.
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Antecedentes Históricos
CHINA
La civilización china es un gran ejemplo del avance tecnológico, en cuanto a esteabastecimiento se refiere.
Es a partir de esta necesidad que el ser humano empieza a idear una forma más fácil, seguray constante para llevar el agua a los diferentes puntos donde esta se necesitaba. Es en estepunto donde nace una versión primitiva de lo que hoy en día llamamos tubería, la cual iráevolucionando a través del tiempo.
Varios estudios e informes arqueológicos nos muestran algunos sistemas de tuberíasantiguos, los cuales constaban de lagos, zanjas artificiales, vías y pozos, como lasdescubiertas en la ciudad de Yangcheng. Incluso hoy en día, las instalaciones modernas aunconservan algunos de los lineamientos encontrados en los sistemas antiguos.
GRECIA
Se construyeron acueductos y se empezaron a desarrollar fórmulas para dichos sistemas; fue éste uno de los primeros intentos para la elaboración de un modelo matemático.
En la época de los griegos se destacó un tipo de acueducto que ello le llamaron Pérgamos.
Pérgamos: la obra maestra de abastecimiento de agua de las ciudades helenísticas. La evolución política y económica debido a los sucesores de Alejandro, y los avances en la ciencia helenística dio origen a la ingeniería hidráulica una nueva dimensión de los conocimientos técnicos.
LÍNEA DE TIEMPO EN LA HIDRÁULICA
Revolución de la Hidráulica
…
Romanos100 d.C.
Molino Hidráulico
Aprox. siglo V-VII
Principios de la
HidráulicaSiglo XVII
ROMA
Un siglo después de Cristo en la ciudad Romana de Nimes, hoy Francia, se contaba con un modernosistema de acueducto que era capas de captar y distribuir mas de 20000 m3 de agua por día, el cualposeía un gradiente tan solo de 30cm/km.
Aunque estos sistemas existieron en el pasado en la antigua Persia, la India, Egipto y otros países deleste medio, los romanos son a quienes se les consideran los grandes constructores de acueductos,por su elaborado sistema de abastecimiento de Roma y sus principales ciudades.
Estos acueductos en los cuales fluía el agua gracias a la fuerza de gravedad, suplían las necesidadesde agua de para los baños de la ciudades además de las fuentes publicas.
MOLINO HIDRÁULICO
Un molino es un artefacto o máquina que sirve para moler utilizando una energía: la fuerza delviento o del agua, un motor térmico o uno eléctrico.
Los molinos harineros de agua, que se hacían en el mismo cauce de un río, de modo que lafuerza de la corriente movía directamente una rueda hidráulica vertical de paletas (ruedasvitrubianas), que a través de un sistema de engranajes (catalina y linterna), y de embragues,transmitían el movimiento de giro del eje horizontal de la rueda al eje vertical de una piedra demoler.
PRINCIPIOS DE LA HIDRÁULICA
Torricelli (físico y matemático italiano)
Enunció el teorema de Torricelli, de importancia fundamental en hidráulica. El teorema de Torricelli es unaaplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través deun pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular elcaudal de salida de un líquido por un orificio.
«La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio»
𝑉𝑡 = 2𝑔 ℎ +𝑣0
2
2𝑔
PRINCIPIOS DE LA HIDRÁULICA
Isaac Newton (físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés), además de muchas contribuciones a la ciencia y a las matemáticas, aporto en la Mecánica de Fluidos y la Hidráulica:
• El primer enunciado de la ley de fricción en un fluido en movimiento.
• La introducción del concepto de viscosidad en un fluido.
• Los fundamentos de la teoría de la similitud hidrodinámica.
Leonhard Euler (matemático y físico suizo)
Desarrolló las ecuaciones diferenciales generales del flujo para los llamados fluidos ideales (no
viscosos). Esto marco El principio de los métodos teóricos de análisis en la Mecánica de Fluidos.
A Euler se le debe también la ecuación general del trabajo para todas las maquinas hidráulicas
rotodinámicas (turbinas, bombas centrifugas, ventiladores, etc.), además de los fundamentos de
la teoría de la flotación.
En dinámica de fluidos, las ecuaciones de Euler son las que describen el movimiento de un
fluido compresible no viscoso.
PRINCIPIOS DE LA HIDRÁULICA
Blaise Pascal (matemático, físico, filósofo cristiano y escritor francés)
El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, entre otras.
Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas.
La formulación en 1650 de la ley de la distribución de la presión en un liquido contenido en un recipiente. Se conoce esta, como ley de Pascal.
La comprobación de que la potencia del vacío se debe al peso de la atmósfera y no a un "horror natural" como se creyó por mas de 2000 años antes de su época.
En el año de 1795 fue construido el primer modelo físico hidráulico por el ingeniero Luís Jerónimo Farguesobre un tramo del Río Garona. Él anotó que la relación existente entre la fuerza de la inercia y la fuerza defricción interna era de gran importancia para el diseño de los modelos hidráulicos. Gracias a la formulación dela ley de Pascal se construyo en Inglaterra la primera prensa hidráulica.
Osborne Reynolds, fue un ingeniero y físico irlandés que realizó importantes contribuciones en los campos dela hidrodinámica y la dinámica de fluidos, siendo la más notable, la introducción del Número de Reynolds en1883. Reynolds estudió las condiciones en las que la circulación de un fluido en el interior de una tuberíapasaba del régimen laminar al régimen turbulento. Fruto de estos estudios vería la luz el llamado Número deReynolds, por similitud entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas.
El primer laboratorio hidráulico fue fundado en Dresden (Alemania), en 1891, por el Profesor Engels, ydespués de éste muchos otros aparecieron en casi todos los países del mundo; hoy en día hay más de uncentenar.
ALGUNOS ACONTECIMIENTOS IMPORTANTES
ARIETE HIDRÁULICO
• El ariete hidráulico, es un tipo de bomba de agua que funciona aprovechando la energía hidráulica, sin requerir otra energía externa. Mediante un ariete hidráulico, se puede conseguir elevar parte del agua de un arroyo o acequia a una altura superior.
• El funcionamiento del dispositivo es bastante simple y de fácil manejo:
• El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una determinada velocidad que hace que se cierre la válvula A;
• entonces se crea una fuerte presión, ejercida por el agua que se encuentra en movimiento y es detenida de golpe;
• así permite la apertura de la válvula B y pasa agua al depósito, hasta que se equilibran las presiones;
• Se abre la válvula A y el ciclo se repite una y otra vez.