EL AGUA SEGÚN LA CIENCIA

EL AGUA SEGÚN LA CIENCIA

Capitulo IV.- Tuberías.

Introducción

En este ensayo podremos observar las diferentes complejidades que a través del tiempo se dan para poder solucionar o poder explicar los diferentes problemas que existen en el área de la hidráulica el cual explícitamente son las tuberías. Además de poder así también conocer la revolución que hubo en esta ciencia gracias a diferentes científicos que dedicaron su vida a estudiarla.

Desarrollo

Como sabemos desde tiempos remotos han habido dificultades que el ser humano ha ido superando gracias al razonamiento, la forma de plantearse problemas y así también como resolverlos en equipo. El sifón es un herramienta capaz de desaguar un contenedor con una exactitud milimétrica el cual era usado desde la época de los egipcios, según Heron de Alejandría, ellos extraían agua para diversas actividades como, transportarla, mantener el nivel de agua al que ellos deseaban, entre muchas cosas más, y todo esto gracias a el sifón el cual hacia un equilibrio en el contenedor. Según el principio Arquimediano, todo cuerpo líquido que este en reposo tiene una superficie esférica y a su vez concéntrica con la Tierra, y cuando esta no lo está debe entonces moverse hasta alcanzar dicha conformación, entonces si un sifón se encuentra lleno y sus extremidades desiguales se sumergen en dos recipientes con un nivel de agua considerable deberá producirse un mismo flujo hasta que se igualen es decir hasta que alcancen un nivel de reposo. El mismo tiempo que Heron daba explicaciones sobre el sifón, un hombre llamado Guglielmini se encontraba desarrollando una formula con cual pudiese calcular el gasto de un sifón, así pudiendo expresar lo que sería la descarga del sifón si no hubiera perdidas de velocidad en el codo rugosidad interior o algún otro aspecto que en el afecten.

Mariotte una científico tan celebre tuvo la oportunidad de realizar sus ensayos hidráulicos en la aldea de Chantilly, donde había una fuente que lanzaba un chorro de catorce pies de alto, la cual caía a una alberca, esto no asombro a Mariotte lo que si llamo mucho su atención fue que al cortar el agua de los conductos que alimentaban esta fuente esta no desaparecía si no que bajaba solo su altura a solamente dos pies, incluso si bloqueaba la salida esta no se alzaba como se supone que debería de hacerlo, el comportamiento de esta era que muy lentamente se alcanzaban los 2 pies de altura. Esto que había observado Mariotte claramente lo desconcertó de manera muy peculiar y entonces incluyó en que este hecho podría ser porque el agua al vaciarse con gran velocidad, el peso del estanque y del canal pudiese que los tubos encajados el uno en el otro se abran un poco más, también infirió que cuando a la tubería de conducción vacía se vacía de golpe el agua del depósito se produce una considerable salida de aire, y este aire al estar comprimido se abre un pequeño paso entre los que están encajados. EL otro aspecto de cuando el aumenta de manera lenta lo atribuyo a que el escurrimiento en el conductor se reestablece de manera seguida.

Para Mariotte no tenía sentido  que la altura de un chorro deba de ser mayor cuando su diámetro era angosto, entonces se dedicó a experimentar sobre del tema, utilizando un conducto que cuenta con dos tubos a los costados en su extremo inferior, cerrados en uno de sus extremos siendo de tres y una pulgada sus diámetros, con tres orificios con diferentes diámetros cada uno y así midiendo la elevación de cada chorro, permitiendo la salida del chorro por los orificios de un solo brazo, arrojando los siguientes resultados: El orificio más grande del tubo con mayor diámetro, permitió la salida de líquido a mayor altura y el orificio más grande, del tubo con menor diámetro, presento un chorro menor comparado con los otros dos orificios. Entonces para Mariotte no es difícil poder comprender la razón de estos efectos si se considera que de las perforaciones escapa una cantidad de agua considerable, y para abastecerlas debe escurrir más rápido por el conducto delgado que por el ancho, esto ocasiona que la fricción sea muy considerable provocando una reducción de velocidad del agua, por lo que impide alimentar la boquilla. Además de sus experimentos sobre el comportamiento de chorros a través de boquillas angostas, también  se dedicó a investigar la variación de la altura de un chorro según su distancia horizontal.

Entre muchos otros experimentos uno que fue muy relevante, es cuando en una tubería de 50 pies de longitud y 3 pulgadas de diámetro la cual bajaba de un depósito que se encontraba a un pie de altura la cual prolongó con un tramo horizontal con el mismo diámetro y 40 pies de largo pero a esta la terminó con una boquilla de 6 líneas. Mariotte pudo observar que el chorro subió igualmente alto que cuando se encontraba sólo a un pie de distancia de la tubería descendente.

Un científico Francés de nombre Denis Papín inventor de la olla exprés, se planteaba con desarrollar y construir el primer motor de combustión interna, pero al realizar el experimento con pólvora se provoca una explosión poniendo su vida en peligro pues casi le cuesta la vida, pero gracias a este accidente supo utilizar el vapor como fuente para la combustión interna. Así, en 1687, construyó un cilindro vertical con un pistón móvil en su interior, en el introducía agua en su base y prendido el fuego por debajo el agua hervía por lo cual se producía vapor, este vapor producido empujaba el pistón hacia arriba, y para poderlo hacer bajar solamente alejaba el fuego y se producía lo requerido.

Papin también quería comprobar que la velocidad con que salía del flujo de un tubo inclinado sumergido era igual a la mitad que el de un orificio que se encontrara a la misma altura que la salida de este y con igual diámetro de igual forma los dos siendo alimentados por el agua contenida en el recipiente en el que se encontraban, en esto él se basó en el principio de Galileo(los graves), siendo que la aceleración es natural en el orificio mientras que en la tubería la velocidad posee un valor uniforme saliendo con la misma velocidad con la que entra en esta. Tomado en cuenta Guglielmini el teorema de Torricelli debido a que la velocidad de salida no se encuentra en función de su sección y siendo que si la boquilla del tubo se encuentra al mimo nivel del agua esta no entrara por él  en su lugar entrara aire, Guglielmini  con el fin de evitar esto propone, elevar el nivel del agua a un nivel superior sumergiendo completamente el tubo así como también un recipiente cerrado con un orificio y una salida del tubo descargando a la atmósfera con una altura vertical que igual a la altura de este nuevo nivel de agua, y que pudiese almacenar también un vacío para compensar la presión atmosférica, donde el largo vertical de la tubería será igual a la altura entre el nivel del agua y el techo del recipiente, así como el alto entre el orificio y el nivel de agua, consideran entre la diferencia de alturas entre el punto más alto de la tubería y las paredes del recipiente; por lo que la velocidad de la tubería (tanto en la boca, como en el punto que sale del recipiente) y el orificio será igual en condiciones normales.

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