Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO ENCARGADO

Curso:Hidrulica de Conductos

Tema:La Hidrulica y su Evolucin

Alumno:Jenner Davis Ugaz Roa

Ciclo:VII

Docente:Ing. Walter Ramrez Chacn

Fecha:30/04/2015

Piura Per2015

INTRODUCCION

Si hay algo que todos los seres de este planeta buscan desde siempre y lo han hecho a lo largo de su historia, es el agua indispensable para la vida, pese a que solo est compuesta por dos tomos de hidrogeno y uno de oxigeno, da origen a todo y a todos. Es inodora, incolora, inspida, se solidifica con el frio convirtindose en hielo y se evapora ante el calor. Esencial para la supervivencia es el elemento comn de todos los seres vivos. Es difcil imaginar un mundo sin agua.

Desde que cae al suelo nos hemos preocupado por almacenarla y conducirla a nuestro antojo. Hemos creado maravillas que permiten transportarlas a cualquier destino, se han construido grandes infraestructuras de abastecimiento, que hoy en da nos dan la oportunidad de disponer del agua para todas nuestras necesidades, la utilizamos cmo y cuando queremos, nos limpia, nos alimenta y nos hace crecer. Sabemos que es sinnimo de vida, salud y belleza. De pureza y que es un recurso natural que debemos cuidar.

En la actualidad las sociedades desarrolladas tienen el agua a su disposicin, aunque no siempre fue as.

Se conoce muy poco de los sistemas hidrulicos de la antigedad, el paso del tiempo ha ido destruyendo cualquier vestigio creado en aquella poca, sin embargo sabemos que todas las sociedades de esa poca antiguas evolucionaron a la orilla de los ros ms importantes de la tierra.

La sociedad roma revoluciono al mundo con sus grandes obras hidrulicas. Los acueductos se convirtieron en un smbolo de suma importancia, alcanzaron un gran nivel de precisin en la captura de agua en arroyos y manantiales, hasta su distribucin generalmente. Los romanos basaron el bienestar y el buen vivir especialmente en la disponibilidad del agua en sus ciudades, gracias a ellos se abastecan de agua continuamente los espacios pblicos como las famosas termas romanas, las fuentes y el sistema de alcantarillado

LA HIDRULICA Y SU EVOLUCIN

La Hidrulica nace de la necesidad del hombre por aprovechar las fuerzas de los elementos naturales que tiene en su entorno.

MESOPOTAMIA.

Desde los ms remotos tiempos se conocen obra hidrulicas de cierta importancia se tiene noticias de que en la antigua Mesopotmica existan canales de riego, construido en la planicie situada entre los Ros Tigres y Eufrates. En Nipur (Babilonia), existan colectores de aguas negras desde 37510 AC.

EGIPTO.

Importante obras de riego fueron tambin construidas en Egipto, 25 siglos AC, bajo la orientacin de Uni. Durante la XII dinasta se haban realizado significativas obras hidrulicas, inclusive el Lago artificial de Meris, destinado a la regularizacin de las aguas del bajo Nilo.

ASIRIA.

El primer sistema pblico de abastecimientos de gauss de que se tienen noticias es el acueducto de Jerwan construido en Asira en el ao 691 AC.El acueducto de Jerwan, en la antigua Asiria (hoy una parte de Irak), construido entre el ao 703 y 688 BC. Se considera uno de los ms antiguos jams levantado. Hoy solo quedan escasos restos en ruinas

GRECIA.

En el tratado sobre cuerpo flotante, fueron enunciados por Arqumedes algunos principios de Hidrosttica (250 AC). La bomba de Pitn fue concebida por fsico griego Ctesibius e inventada por su discpulo Eros, 200 aos antes de la era cristiana.

ROMA.

Grandes acueductos fueron construidos en varias partes del mundo de entonces, por los romanos, a partir de 312 AC. En el ao 70 AC. Sextus, Julios, Frontinas, fue nombrado superintendente de aguas de aguas de Roma.

Las primeras aplicaciones que tuvo la Hidrulica en la sociedad fueron la Rueda Noria y el molino de viento; que son artefactosimpulsadospor palancas con ayuda de fuerzas como las del viento y el agua. Estos mecanismos facilitaron el modo de vida de lapoca y adems familiarizaron al hombre con las posibilidades de los fluidos para generar y transmitirenerga de una forma emprica

La primera bomba construida por el hombre fue la jeringa y se debe a los antiguos egipcios, quienes la utilizaron para embalsamar las momias. En el siglo II A.C., la convirti en una bomba de doble efecto.

En el siglo XVI la atencin de los filsofos se volc hacia los problemas encontrados en los proyectos de fuentes de agua monumentales, muy en boga en la Italia de aquella poca. As como Leonardo Da Vinci percibi la importancia de observaciones en ese sentido, un nuevo tratado publicado en 1586 por Stevin y las contribuciones de Galileo, Torricelli y Bernoulli constituyeron la base para la nueva rama cientfica.

LEONARDO DA VINCI.

En la segunda mitad del sigloXV, LEONARDO DA VINCIen su escrito sobre flujo de agua y estructuras para ros, estableci sus experiencias y observaciones en la construccin de instalaciones hidrulicas ejecutadas principalmente en Miln y Florencia .Este tipo de experiencias u observaciones eran los acueductos utilizados por ellos.

GALILEO GALILEI.

Posteriormenteen1612Galileocrea un sistema para medir el movimiento del agua en el cual un lquido sube atravsde un agujero.

TORRICELLI.

Ya en1643 Torricelli, alumno de Galileo enuncia la ley del flujo libredelquidosa travs de orificios. Adems creo el Barmetro el cual tiene como objetivo la medicin de la presin atmosfrica.

BLAISE PASCAL.

Blaise Pascal aunque vivi nicamente hasta la edad de 39 aos, fue uno de los grandes cientficos y matemticos del siglo XVII. Fue responsable de muchos descubrimientos importantes, pero en relacin con la mecnica de fluidos son notables los siguientes:

La formulacin en 1650 de la ley de la distribucin de la presin en un lquido contenido en un recipiente. Se conoce esta, como ley de Pascal. en donde dice que al encajar un liquido en un tubo con una fuerza est de podra duplicar hasta 10 veces mssegnsu medidacilndrica. Igualmente descubre lacomprobacinde que la potencia delvacise debe al peso de laatmsferay no a un "error natural" como secreaanteriormente. La comprobacin de que la potencia del vaco se debe al peso de la atmsfera y no a un "horror natural" como se crey por ms de 2000 aos antes de su poca.

ISAAC NEWTON.

Issac Newton, adems de muchas contribuciones a la ciencia y a las matemticas, se le debe en Mecnica de Fluidos. Por su parte da unaintroduccindeviscosidaden los fluidos como el aceite y el agua; y los fundamentos de lateora de Hidrodinmica, Newton dice que los lquidos contenidos en recipientes grandesestninfluenciados por la fuerza de la naturaleza. Elprimer enunciado de la ley de friccin en un fluido en movimiento. La introduccin del concepto de viscosidad en un fluido. Los fundamentos de la teora de la similaridad hidrodinmica.

Hasta la mitad del siglodieciocho no exista aun una cienciaintegradasobre el comportamiento de losfluidos.Los fundamentostericos de la Mecnica de Fluidos como una ciencia se deben a DanielBernoulliy aLeonard Euleren el siglo dieciocho.

DANIEL BERNOULLI.

Daniel Bernoulli 1700-1782, perteneci a una famosa familia suiza en la cual hubo once sabios celebres, la mayora de ellos matemticos o mecnicos. Gran parte de su trabajo se realizo en San Petersburgo, como miembro de la academia rusa de ciencias. En 1738en su "Hidrodinmica", formula la leyfundamental delmovimientode los Fluidos que da relacin entre presin, velocidad y cabeza del fluido;propuso que la presinatmosfricase notaba ms cuando en un recipiente hay un agujero y el agua sale con menospresiny ms fuerza y que la presines mayor cuando la altura de el recipiente es mayor.

LEONHARD EULER.

Leonhard Euler. 1707-1783, tambin suizo, desarrollo las ecuaciones diferenciales generales del flujo para los llamados fluidos ideales (no viscosos). Esto marco El principio de los mtodos tericos de anlisis en la Mecnica de Fluidos. A Euler se le debe tambin la ecuacingeneral del trabajo para todas las maquinas hidrulicas rotodinamicas (turbinas, bombas centrifugas, ventiladores, etc.), adems de los fundamentos de la teora de la flotacin.

se deben las primeras ecuaciones generales para el movimiento de los fluidos en sus tiempos los conocimientos que hoy constituyen la mecnica de fluidos, se presentaban separados en dos campos distintos. La Hidrodinmica terica que estudiaba los fluidos perfectos y la hidrulica emprica donde cada problema era investigado separadamente. Desafortunadamente, sus estudios fueron encauzados separadamente en estos dos sentidos. desarrollo ecuaciones diferenciales generales del flujo para los fluidos no viscosos. Esto marco elanlisis de laMecnica de Fluidos.Asimismo cre la ecuacin general para todas las maquinas hidrulicasrota dinmicas, y los fundamentos de lateorade laflotacin.La asociacin de estas dos ramas iniciales, constituyendo la mecnica de los fluidos sede principalmente a la Aerodinmica.

JOSEPH BRAHAM.

Joseph Braham,construyo en Inglaterra la primeraprensa hidrulica.Esta primera prensa utilizaba sello de cuero y agua como fluido de trabajo. El accionamiento se realizaba por medio de una bomba manual y no superaba los 10 bares de presin. Sin embargo, la fuerza desarrollada por ella fue algo descomunal e inesperada para el mundo tcnico e industrial de entonces.

Inmediatamentesiguieronsin nmero de aplicaciones y como eradeesperarse, se abri un mercado para el mismo sin precedentes y que superaba las disponibilidades tanto tcnicas como financieras de su tiempo.

El segundo periodo, que comprende los ltimos aos del siglo XVIII y la mayora del XIX, se caracteriz por la acumulacin de datos experimentales y porla determinacin de factores de correccin para la ecuacin de Bernoulli. Se basaron en el concepto de fluido ideal, o sea que no tuvieron en cuenta una propiedad tan importante como la viscosidad.Cabe destacar los nombres de experimentalistas notables como ANTOINE CHEZY, HENRI DARCY, JEAN POISEUILLE en Francia; JULIUS WEISBACH Y G. HAGEN en Alemania. De importancia especial fueron los experimentos de Weisbach y las frmulas empricas resultantes que fueron utilizadas hasta hace poco tiempo.

Entre los tericos de la Mecnica de Fluidos de este perodo, estn LAGRANGE, HELMHOLTZ Y SAINT VENANT.

En los aos posteriores a 1850 las grandes ciudades de Inglaterra instalaron centrales de suministros de energa hidrulica, la cual era distribuida a grandes distancias por tuberas hasta las fbricas donde accionaban molinos, prensas, laminadores y gras.

Todavafuncionan en algunas ciudades europeas las redes de distribucin de energa hidrulica. En Londres, por ejemplo, esta aun en servicio la empresa " The London Hydraulic Power Co.", con capacidad instalada de 700 HP y 180 millas de tubera de distribucin. En la misma ciudad, el famoso Puente de la Torre, es accionado hidrulicamente, as como el ascensor principal en el edificio de la institucin de los Ingenieros Mecnicos.

En el periodo siguiente, al final del siglo XIX y principios del XX, se tom en cuenta la viscosidad y la teora de la similaridad. Se avanz con mayor rapidez por la expansin tecnolgica y las fuerzas productivas. A este perodo estn asociados los nombres de GEORGE STOKES y de OSBORNE REYNOLDS, 1819-1903 y 1942-1912, respectivamente.

En la Hidrulica contempornea se deben mencionar a: LUIDWIG PRANDTL, THEODOR VON KARMAN Y JOHAN NIKURADSE. Los dos primeros por sus trabajos en Aerodinmica y Mecnica de Fluidos que sirvieron para dilucidar la teoradel flujo turbulento; el ltimo sobre flujo en tuberas.

Conviene mencionar, que la Hidrulica siempre constituyo un campo frtil para las investigaciones y anlisis matemticos llegando a dar lugar a estudios tericos que frecuentemente se alejaban de los resultados experimentales. Varias ecuaciones as deducidas tuvieron que ser corregidas por coeficiente practico, lo que contribuyo para que la hidrulica sea tambin denominada: ciencia de los coeficientes. Las investigaciones experimntales hicieron famosos a vados fsicos de la escuela Italiana, pudiendo citar entre ellos a ventura, Bidone y otros

Apenas en el siglo XIX, con el desarrollo de la produccin de tubos de fierro fundido, capaces de resistir a presiones internas relativamente elevadas, con el crecimiento de las ciudades y la importancia cada vez mayor de los servicios de abastecimiento de aguas, adems, consecuencia del empleo de nuevas mquinas hidrulicas. La Hidrulica tuvo un progreso rpido y acentuado.

Las investigaciones de Reynolds, los trabajos de Rayligh y los experimentos de Froude constituyeron a base cientfica para ese progreso.

En 1906 la Marina de los EE.UU. bot El U.S. Virginia, primer barco con sistemas hidrulicos para controlar su velocidad y para orientar sus caones.

En 1930 se empezaron a construir las bombas de paletas de alta presin y se introdujeron los sellos de caucho sinttico. Diez aos despus los servomecanismos electrohidrulicos ampliaron el campode aplicacin de laoleohidrulica (rama de la hidrulica que utiliza aceite mineral como fluido). Desde los aos sesenta el esfuerzo investigativo de la industria y las entidades de formacin profesional ha conducido hasta los sofisticados circuitos de la fludica.

Las centrales hidroelctricas comenzaron a ser construidas hacia el fin del siglo pasado.

A los laboratorios de hidrulica deben ser atribuidas las investigaciones que posibilitaron las conquistas ms recientes.

Los equipos hidrulicos han avanzado con el tiempo y son de vital importancia, cada da se aplican ms y ms debido a su comodidad, al reducir los costos, el tiempo y la mano de obra estos se han desarrollado con el pasar del tiempo mejorndolos y aplicndolos en todos lados que ya son de tanta utilidad que los ignoramos. Estn en los brazos mecnicos que son de uso cotidiano en las empresas para el transporte de objetos. Aunque estos pueden variar considerablemente los componentes de estos son similares en su diseo, y estos equipos hidrulicos trabajan con el principio de la gata hidrulica, en la cual el aceite del depsito es empujado a travs de una

Vlvula de chequeo dentro de una bomba de pistones durante el ciclo ascendente del pistn, estos se rigen con unos principios hidrulicos bsicos:

Un lquido puede asumir cualquier forma y puede ser bidireccional sin que esto afecte el movimiento libre del flujo.

La ley de pascal sostiene que cuando un fluido dentro de un contenedor es sometido a presin, la presin se transmite igualmente en todas direcciones y a todas las caras del contenedor. Este es el principio que se usa para extender el ariete en un cilindro hidrulico.

Al fabricar los contenedores o cilindros de diferentes tamaos, aumenta la ventana mecnica en la fuerza de trabajo.

Si bien los dispositivos de los circuitos hidrulicos pueden variar considerablemente en diferentes aplicaciones, mucho de los componentes son similares en su diseo o funcin. El principio detrs de la mayora de los sistemas hidrulicos es similar al de los gatos hidrulicos.

Hay diferentes tipos de equipos hidrulicos como el de los motores de carreras en el cual actan motores de engranajes, bombas de engranajes; las cuales sirven para enviar el aceite hacia el motor y tambin retornarlo.

LA HIDRULICA EN EL PERU.

Sistemas Hidrulicos Pre Incas eIncas

Es probable que nuestros antepasados hayan lidiado con una naturaleza hostil que obedeca a un cambio climtico quizs menos evidente que el que experimentamos ahora; con menos argumentos cientficos y tcnicos, pero con una gran fortaleza que ahora no tenemos: la visin mstica de los astros, la veneracin a los recursos agua y tierra y, sobre todo, el respeto a la naturaleza que se evidencia en la manera como gestionaban la cuenca.

Hablar de las prcticas de siembra de agua que realizaban nuestros antepasados tiene que relacionarse con la visin de cuenca que ellos tenan en la prctica.

Losprincipales sistemas hidrulicospuestos en prctica por nuestros ingenieros pre-incas e incas, que revela el conocimiento y talento cientfico, que conjuga la aplicacin de una serie de ciencias.

1. Laspartes altas de las cuencas estaban completamente forestadaso con presencia de cobertura vegetal, tal como se evidencia en algunos lugares (Distrito de Huachos Casto virreyna en Huancavelica) con la presencia de bosques completos de quinuales o queua (Polylepis racemosa, P. incana), solo por mencionar una, adems de una gama amplia de especies nativas adaptadas a nuestro medio que ahora simplemente se han desaparecido.

2. A lo largo de los andes podemos apreciar una serie derepresasque por su ubicacin denominamos alto andinas, de mediana capacidad, cuya funcin era almacenar las aguas de las lluvias. Podemos apreciar capacidades desde unos cientos de miles de metros cbicos hasta cerca del milln de metros cbicos; nunca posicionadas en los cauces de los ros, como ahora que vemos represas de gran capacidad en el eje del ro (Gallito Ciego) que, por el proceso propio de erosin de la cuenca, estn colmatndose y trabajan con una capacidad de cerca del 50%.

3. Observatorios solares, los cuales sin ser una obra hidrulica tenan una espectacular aplicacin en el control climtico para beneficio de sus cultivos, registro de los principales eventos de la comunidad, cambios de estacin, registro de nacimientos, entre otros usos. Una muestra es Chankillo Casma, en Ancash, ubicada estratgicamente en las zonas menos vulnerables y de mayor visibilidad del valle.

4. La ubicacin de los principalesasentamientoshumanosestuvieron siempreen las partes altas, lejos de la fuerza devastadora de los ros o quebradas, que tantas vidas o prdidas econmicas generan actualmente.

5. Segn Luis Masson Meiss, estudioso de lossistemas de andenera, en el Per existe aproximadamente un milln de hectreas en andenes. De ellos solo se explotan efectivamente un 25%. Llama la atencin que no se cuente con un inventario actualizado y confiable de esta portentosa obra de ingeniera legada por los incas. Constituyen un patrimonio cultural sub utilizado en zonas donde prevalece la pobreza extrema por contradiccin. Ejemplo de ello son los andenes de Andamarca en Lucanas, Ayacucho.

6. Los sistemas de amunas,de mayor presencia en la serrana de Lima, son una prctica ancestral de recarga de acufero, que ahora se muestra como novedosa, pero que los pre incas limeos hicieron con excelentes resultados; como hasta ahora lo practican los pobladores de Tupicocha en Huarochiri, Lima.

Este es el mejor ejemplo de la llamada siembra del agua. Consista en un ritual que implicaba: asambleas, limpieza de acequias y, sobre todo, veneracin al agua. Antes del inicio de la limpieza de las acequias amunadoras se realizaba el pago a la tierra (apu) y al agua (yaku).

El sistema funcionaba con zanjas abiertas que siguen las curvas de nivel de las punas, lo que permita conducir el agua de lluvia hasta un lugar llamado cochas, abiertas para recibir el agua y que luego se filtrara en la montaa para surgir, aguas abajo, como puquios meses despus; exactamente cuando no hay lluvias y el estiaje es ms marcado en la cuenca, de esa manera realizaron agricultura y mantuvieron al pueblo provisto de alimentos.

7. Los puquios, ojos de agua, (ahui yaku) se favorecan por la siembra del agua que realizaban nuestros antepasados en las partes altas de las cuencas. En muchos lugares donde existen estos puquios hay un descuido y deterioro de estas importantes fuentes de agua: botaderos de basura, eliminacin de especies forestales que atraen la presencia del agua, siembra de especies forneas (eucalipto) que, segn los entendidos, funcionan como bombas consumidoras de agua.

8. Son innumerables los vestigios de obras descomunales como loscanales de riegoque, muchas veces, cruzan los andes llevando las aguas de una cuenca hacia otra (trasvases), con mejores posibilidades o potencial agronmico: suelo, clima, adaptacin de especies, entre otros aspectos.

Un ejemplo vivo es el Sistema de Riego Huirucatac, en la parte alta de la cuenca del ro Nepea, en Huaylas (Ancash), donde mediante un sistema de lagunas interconectadas (Cooc Ranra, Capado Cocha, Tocanca, entre otras), unidas por el canal Huirucatac de ms de 100 km, se llevan las aguas desde la cuenca del ro Nepea hacia la cuenca del Ro Santa Lacramarca.

Este es emblemtico, por lo que representa unir los andes con la costa mediante venas de ros que llevan vida a zonas desiertas. Este sistema est an por redescubrirse y mostrar al mundo su portento y, por tanto, poner de manifiesto, una vez ms, el ingenio de nuestros antepasados hidrulicos.

9. Las riberas de los ros cubiertas con especies forestales, es decir, una defensa riberea efectiva y prctica que ahora hemos olvidado. Basta con escuchar los comentarios de los lugareos de mayor edad de las comisiones de regantes, donde hemos realizado trabajos, quienes cuentan que antes los ros estaban encaonados o confinados, era prcticamente imposible pasar de una ribera a otra, salvo por lugares especialmente identificados.

Ahora las riberas estn deforestadas y el flujo del agua del ro corre libremente, causando en los meses de lluvias desbordes que ocasionan la prdida de suelos, cultivos, vidas y el perjuicio econmico que esto representa.

10. Los waru waruo camellones, son prcticas ancestrales de uso comn en el altiplano, en reas inundables o inundadas, que consisten en jalar tierra formando una plataforma o cama rodeada de agua, donde se realiza la siembra. Esta agua alrededor del waru waru crea un microclima que mitiga el efecto de las heladas, permitiendo el desarrollo de los cultivos.

11. Los acueductosson trabajos de ingeniera hidrulica que debemos revalorar y buscar que se consideren como una maravilla de la ingeniera civil, al igual que el santuario de Tipn, en Cusco.

Estos acueductos conducen las filtraciones de los ros, Aija, Tierra Blancas y Nazca por tramos subterrneos (galeras socavn) y por tramos descubiertos (galera zanjn).

Esta es una muestra del talento cientfico y genial de nuestros antepasados, resultado de la aplicacin de una serie de ciencias: ingeniera civil, hidrulica y agronoma. Esta sabidura hidrulica corresponde no solo a nuestras fronteras sino a la humanidad misma, por estas y muchas razones podemos decir:TENGO EL ORGULLO DE SER PERUANO.