HIDRAULICA

INTRODUCCION

Las civilizaciones más antiguas se desarrollan a lo largo de los ríos más importantes de la Tierra, La experiencia y la intuición guiaron a estas comunidades en la solución de los problemas relacionados con las numerosas obras hidráulicas necesarias para la defensa ribereña, el drenaje de zonas pantanosas, el uso de los recursos hídricos, la navegación.

La principal fuente no viviente de energía de la antigüedad fue el llamado “molino” griego, constituido por un eje de madera vertical, en cuya parte inferior había una serie de paletas sumergidas en el agua. Este tipo de molino fue usado principalmente para moler los granos, el eje pasaba a través de la máquina inferior y hacía girar la máquina superior, a la cual estaba unido. Molinos de este tipo requerían una corriente veloz, y seguramente se originaron en las regiones colinares del Medio Oriente, a pesar de que Plinio el Viejo atribuye la creación de los molinos de agua para moler granos al norte de Italia. Estos molinos generalmente eran pequeños y más bien lentos, la piedra de moler giraba a la misma velocidad que la rueda, tenían por lo tanto una pequeña capacidad de molienda, y su uso era puramente local. Sin embargo pueden ser considerados los precursores de la turbina hidráulica, y su uso se extendió por más de tres mil años.

En los últimos años la hidráulica ha tomado gran importancia, hasta el punto en que en la actualidad forma parte de una de las ramas más importantes de la ingeniería civil ya que nos ayuda a saber cómo es el movimiento de los líquidos y nos proporciona técnicas para aprovechar mejor el agua.

1.- ¿Qué es la Hidráulica?

La hidráulica es una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los líquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este.

En la Edad Media, la rueda hidráulica fue ampliamente utilizada en Europa para una gran variedad de usos industriales El Domesday Book, el catastro inglés elaborado en el 1086, por ejemplo reporta 5.624 molinos de agua, todos del tipo vitruviano. Estos molinos fueron usados para accionar aserraderos, molinos de cereales y para minerales, molinos con martillos para trabajar el metal o para batanes, para accionar fuelles de fundiciones y para una variedad de otras aplicaciones. De este modo tuvieron también un papel importante en la redistribución territorial de la actividad industrial.

2.- La hidráulica como energía

La Energía hidráulica es la producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura (que posee energía potencial gravitatoria). Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esta energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica.

- Ventajas: Es una fuente de energía limpia, sin residuos y fácil de almacenar. Además, el agua almacenada en embalses situados en lugares altos permite regular el caudal del río.

- Inconvenientes: La construcción de centrales hidroeléctricas es costosa y se necesitan grandes tendidos eléctricos. Además, los embalses producen pérdidas de suelo productivo y fauna terrestre debido a la inundación del terreno destinado a ellos. También provocan la disminución del caudal de los ríos y arroyos bajo la presa y alteran la calidad de las aguas.

3.- Importancia para la Ingeniería Civil

La ingeniería hidráulica es una de las ramas tradicionales de la ingeniería civil y se ocupa de la proyección y ejecución de obras relacionadas con el agua, sea para su uso, como en la obtención de energía hidráulica, la irrigación, potabilización, canalización, u otras, sea para la construcción de estructuras en mares, ríos, lagos, o entornos similares, incluyendo, por ejemplo, diques, represas, canales, puertos, muelles, rompeolas, entre otras construcciones.

4.- Impacto ambiental de la Hidráulica

La energía hidráulica aprovecha, mediante la construcción de presas, los saltos de agua para producir energía eléctrica.

Su utilización aprovechando la energía de un modo mecánico para molinos de agua se conoce desde la antigüedad, pero su uso generalizado para producir electricidad comenzó en las primeras décadas del siglo XX.

Se considera en este apartado únicamente la construcción de pequeñas centrales, debido a que el objeto principal de las grandes presas es la regulación y aprovechamiento de las aguas en períodos dilatados en el tiempo. Para cuantificar los efectos de este tipo de embalsamientos solo habría que magnificar los impactos aquí expuestos.

Este tipo de energía al igual que la energía eólica viene inducida por la energía del sol que evapora masas de agua que caen en cotas más elevadas en forma de precipitaciones de agua y nieve.

● Impacto ambiental sobre el medio ambiente

- Fauna y Flora

El efecto más destacado sobre los diferentes factores ambientales es el causado sobre las poblaciones de seres vivos que habitan en los ríos. La modificación de los ecosistemas naturales puede afectar seriamente a todas las especies presentes al modificar la cadena trófica aguas arriba, debido a cambios en los parámetros fisicoquímicos en el agua embalsada. También aguas abajo debido a la modificación en el arrastre de sedimentos que quedan estancados en las presas puede alterarse el equilibrio ecológico de los ecosistemas presentes. La realización de inventarios de fauna y flora previos son imprescindibles para cuantificar las características bióticas del medio ambiente afectado.

En los casos de especies piscícolas que remontan los ríos se establecen barreras, imposibles de sortear, que quiebran el ciclo natural de estas especies llevándolas a su desaparición.

Por otro lado la anegación de los terrenos de ribera puede afectar a especies, principalmente vegetales, presentes en los márgenes del curso fluvial.

Para el establecimiento de presas se debe analizar muy detalladamente la fauna y flora presente para evitar perjuicios irreversibles derivados de la presencia de endemismos o especies protegidas.

- Suelo

Dependiendo del tamaño de la presa a construir el efecto de ocupación por el agua de tierras fértiles ha de ser tenido en cuenta y valorado adecuadamente, más teniendo en cuenta que los suelos cercanos a cursos fluviales son de gran riqueza y muy aptos para la agricultura y pueden tener un gran valor natural.

Si los beneficios derivados de la generación de energía renovable no compensaran los perjuicios ocasionados al medio se debería desestimar su construcción y optar por otro tipo de energía verde alternativa.

- Clima

La acumulación de masas de agua, favorece la evaporación de las mismas y puede afectar al microclima de la zona circundante. Este efecto es visible claramente en las grandes presas y no en las pequeñas presas que nos ocupan. Se cita el efecto únicamente a título informativo dado que este efecto se pasa muchas veces por alto en procesos constructivos.

Otros efectos sobre el medio ambiente son muy limitados y fácilmente compensables mediante medidas correctoras establecidas principalmente en la fase de construcción y funcionamiento, con los planes de vigilancia ambiental.

5.- Producción y transformación de energía hidráulica

- Producción de energía

El funcionamiento básico consiste en aprovechar la energía cinética del agua almacenada, de modo que accione las turbinas hidráulicas.

Para aprovechar mejor el agua llevada por los ríos, se construyen presas para regular el caudal en función de la época del año. La presa sirve también para aumentar el salto y así mejorar su aprovechamiento.

- Ventajas sobre otras fuentes de energía

• Disponibilidad: El ciclo del agua lo convierte en un recurso inagotable.

• Energía limpia: No emite gases "invernadero", ni provoca lluvia ácida, ni produce emisiones tóxicas.

• Energía barata: Sus costes de explotación son bajos, y su mejora tecnológica hace que se aproveche de manera eficiente los recursos hidráulicos disponibles.

• Trabaja a temperatura ambiente: No son necesarios sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan.

• El almacenamiento de agua permite el suministro para regadíos o la realización de actividades de recreo.

• La regulación del caudal controla el riesgo de inundaciones y desates de agua.

- Inconvenientes

• Su construcción y puesta en marcha requiere inversiones importantes. Además, los emplazamientos en donde se pueden construir centrales hidroeléctricas en buenas condiciones económicas son limitados.

• Las presas se convierten en obstáculos insalvables para especies como los salmones, que tienen que remontar los ríos para desovar. Por su parte, los embalses afectan a los cauces, provocan erosión, e inciden en general sobre el ecosistema del lugar.

• Empobrecimiento del agua: El agua embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y demás propiedades del agua que fluye por el río. Los sedimentos se acumulan en el embalse, por lo que el resto del río hasta la desembocadura acaba empobreciéndose de nutrientes. Asimismo, puede dejar sin caudal mínimo

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