Historia de la hidraulica

Historia de la Hidráulica

INTRODUCCIÓN.

La hidráulica es una ciencia que estudia los problemas relacionados con el manejo de los fluidos, principalmente el agua. Se aplica principalmente a la solución de problemas como movimientos de líquidos en ríos, canales, tuberías y también en las fuerzas que se aplican en los líquidos en reposo.

        La hidráulica ha evolucionado a lo largo del tiempo, desde sus inicios con los inventos de los antiguos egipcios y griegos, los cuales sirvieron como base para realizar todo lo conocemos del campo de la hidráulica hoy en día. Esta ciencia ha sido estudiada y desarrollada por varios personajes que han tenido bastante influencia en ella, hasta llegar a la mecánica de fluidos moderna con la ayuda de Prandtl, Joukowski, entre otros.

OBJETIVOS.

        GENERAL:

• Conocer  sobre la historia de la hidráulica

        ESPECÍFICOS:

• Identificar la evolución de la mecánica de fluidos.

• Investigar  los  aportes  que realizaron algunos científicos en la antigüedad para el estudio de  la mecánica de fluidos.

HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LA HIDRÁULICA.

        La palabra hidráulica proviene de las voces griegas “hydraulikós”,que a su vez deriva a “hidros” agua y “aulus”, que significa tubo. Es decir es la ciencia que estudia los problemas relacionados con la utilización y el manejo de los fluidos, principalmente agua, y también se puede definir como la ciencia que estudia experimentalmente por medio de cálculos, las condiciones del equilibrio y del movimiento de los líquidos.

Hidráulica en la Antigüedad

        Desde la creación, el hombre ha estado empeñado en multiplicar su fuerza física. Inicialmente se asoció con otros para aplicar cada uno su fuerza individual a un solo objeto. Posteriormente un ilustre desconocido inventó la rueda y otros la palanca y la cuña. Con estos medios mecánicos se facilitaron enormemente las labores. Pronto estos elementos se combinaron y evolucionaron hasta convertirse en ingenios mecánicos muy diversos, que fueron utilizados en la construcción de los pueblos, en las guerras y en la preparación de la tierra.

Hidráulica en Egipto y Grecia

        Existen fundamentos para creer que se debe a los egipcios la invención de la hidráulica. Se atribuye a ellos la invención del riego a sus cultivos, así como el empleo de presas para retener agua. El agua que inundaba sus prados con las crecientes del Nilo, los incomodaba frecuentemente y se vieron obligados a buscar medios para agotarla.

        Para esto se cree que lo hacían con el llamado tornillo de Arquímedes (212-287 A.C.), era una especie de cilindro, alrededor del cual daba vueltas, por dentro o por fuera, un cañón de tornillo levantaba el agua cuando daba vueltas el cilindro. Arquímedes es conocido por el descubrimiento de la ley hidrostática, el llamado principio de Arquímedes, que establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del fluido que desaloja. (Barajas, 2003).

        El inventor griego Ctesibio (285-222 A.C.) fue quien descubrió la bomba, que era una maquina hidráulica compuesta de dos cañones y un émbolo, que con su movimiento hacia subir el agua a uno de los cañones. (Barajas, 2003).

        Herón de Alejandría (20-62 D.C.) fue un matemático y científico egipcio. Escribió al menos 13 obras sobre mecánica, matemáticas y física. Inventó varios instrumentos mecánicos gran parte de ellos para uso práctico: la eolípila, una máquina de vapor giratoria; la fuente de Herón, un aparato neumático que produce un chorro vertical de agua por la presión del aire. A Herón se le atribuye en algunas ocasiones el haber desarrollado la fórmula para hallar el área de un triángulo en función de sus lados.

Hidráulica y los romanos

El Rey Anco Marcio (641 a.C. – 617 a.C.) hizo perforar montañas, hacer bóvedas de una construcción admirable, y por medio de acueductos de una altura muy grande hizo pasar el agua sobre los valles más profundos. Ese fue el principio de muchas más construcciones similares que los Romanos hicieron hacían llegar toda el agua en pilas grandes cubiertas, y desde ahí se repartía a la ciudad por unos encañados subterráneos. (Barajas, 2003).

ISAAC NEWTON

EN LA CIENCIA MODERNA.

        De acuerdo con Yankovic (2010) Isaac Newton  (1642 – 1727), hoy en día es considerado, el científico más grande de todos los tiempos. A este científico se le atribuye la creación de  las matemáticas superiores, la óptica moderna, la física moderna, la astronomía moderna. También se le da el crédito de haber inventado el cálculo. Como físico Newton aplico sus herramientas matemáticas al estudio de la luz. En 1666, al examinar un haz proyectado a través de un prisma, descubrió la luz blanca, (URL, 2015)

        La contribución de Newton para el estudio de la Mecánica de los fluidos fue enorme. Según la UNIOVI (s.f.) “la génesis de la actual mecánica de fluidos se debe al matemático y físico inglés Isaac NEWTON, con la publicación en 1687 de los Philosophie naturalis principia mathematica se inicia el carácter científico de la disciplina, en donde se analiza por primera vez la dinámica de fluidos basándose en leyes de la naturaleza de carácter general”.

        Sus aportes en el campo de la matemática con la creación del cálculo diferencial e integral, se convirtieron en una poderosa herramienta para el estudio de los fenómenos físicos y el establecimiento de su primera y segunda ley sentaron las bases para la mecánica clásica. Realizó meticulosos experimentos sobre remolinos y planteó la ley de la viscosidad de los fluidos, (Riaño, 2014). Entre muchos otros aportes, se le atribuye la  relación tensión interna en un fluido = coefi- ciente × gradiente de la velocidad, la cual da el nombre de Newtonianos a los fluidos que la cumplen como el agua y el aire, (Pasinato, 2008).

LA MECÁNICA DE FLUIDOS CLÁSICA.

        Después de los avances realizados por Newton, tales como la creación del cálculo, la física moderna,  el concepto de viscosidad y los fluidos Newtonianos. Se establecieron las bases para la mecánica clásica. Con ello también se dio el inicio a que muchos científicos tales como Bernoulli, D'Alembert, Lagrange, Cauchy y Euler realizaran aportes importantes para la mecánica de fluidos, aportes que hoy en día son considerados, elementos esenciales, en el estudio de la hidráulica.

Daniel Bernoulli. - La Conservación De La Energía. –

        Daniel Bernoulli (1700–1782) nació en el seno de una familia de eminentes matemáticos y físicos suizos procedentes de la ciudad de Basilea, que irrumpió en el mundo científico a finales del siglo XVII. Los aportes de este científico al estudio de la hidráulica son inmensos y todos planteados con la impronta de un genio. Fue el primero en usar el piezómetro abierto para calcular la presión, presentó soluciones a la forma de la superficie del agua en recipientes en rotación y acelerado, generalizó el problema presentado por Newton de la oscilación del agua en vasos comunicantes y fue el primero en tratar el problema de la estabilización gradual del flujo en largas tuberías. Hay que destacar también que en su libro Hydrodynamica presenta la primera formulación de la Teoría Cinética de los Gases, aspecto fundamental de la física moderna, (Riaño, 2014).

Leonhard Euler. - El movimiento sin viscosidad. –

        De acuerdo con Riaño (2014), Leonhard Euler, es tal vez el más importante de los fundadores de la hidrodinámica, se considera el principal matemático del siglo XVIII y uno de los más grandes y prolíficos de todos los tiempos. Nació en Basilea, Suiza, en 1707 y falleció en Rusia en 1783. En sus primeros años estudió teología pues aspiraba a ser pastor al igual que su padre

        En 1755 el matemático suizo Leonhard Euler, dedujo las ecuaciones básicas para un fluido ideal. Euler fue el primero en reconocer que las leyes dinámicas para los fluidos sólo se pueden expresar de forma relativamente sencilla si se supone que el fluido e ideal, en donde se desprecian los efectos disipativos internos por transporte de cantidad de movimiento entre partículas, es decir, el fluido es no viscoso. Sin embargo, como esto no es así en el caso de los fluidos reales en movimiento, los resultados con las ecuaciones de Euler sólo pueden servir de estimación para flujos en los que los efectos de la viscosidad son pequeños.

...