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Historia de la Mecánica de Fluidos

Enviado por Pablo Turmero



Partes: 1, 2

  1. Introducción
  2. Mapa del Medio Oriente
  3. Historia de los avances de la mecánica de fluido en América
  4. Curiosidades históricas de la mecánica de fluidos
  5. Medidas
  6. Aplicación
  7. Análisis y Simulación Dinámica de Redes Hidráulicas a Presión
  8. Conclusión
  9. Bibliografía

Introducción

Como la mayor parte de las ciencias, la mecánica de fluidos tiene una historia de antecedentes lejanos aislados, después de una época de descubrimientos fundamentales en los siglos XVIII y XIX, y finalmente, una época de "práctica actual", como denominamos a nuestros conocimientos ya bien establecidos. Las civilizaciones antiguas tenían conocimientos rudimentarios, pero suficientes para resolver algunos problemas. La navegación a vela y el regadío datan de tiempos prehistóricos. Los griegos introdujeron la información cuantitativa. Arquímedes formuló las leyes de flotabilidad y los supo aplicar a cuerpos sumergidos, utilizando cierta forma de cálculo diferencial en su análisis. Los romanos construyeron multitud de acueductos, per no dejaron escrito sobre los principios cuantitativos de sus diseños.

Hasta el renacimiento hubo mejoras sustanciales en el diseño de naves, canales, etc. Pero tampoco nos queda evidencia de los análisis realizados.

Leonardo Da Vinci (1452-1519) obtuvo una ecuación de continuidad para flujos unidimensionales. Fue una excelente experimentalista y en sus notas dejó descripciones muy reales sobre chorros, alas, resalto hidráulico, formación de torbellinos y diseños de cuerpos de baja y alta resistencia (cuerpos fuselados y paracaídas). Un francés Edme Mariotte (1620-1684) construyó el primer túnel aerodinámico y realizó diversas pruebas en él.

Pero el definitivo impulso se debe a Sir Isaac Newton (1642-1727), que propuso las leyes generales del movimiento y la luz de resistencia viscosa lineal para los fluidos que hay denominamos newtonianos. Los matemáticos del siglo XVIII (Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Jean D´alembert, Joseph-Louis Lagrange y Pierre Simon Laplace) obtuvieron

soluciones a muchos problemos de flujos no viscosos. Euler desarrolló las ecuaciones diferenciales del movimiento de flujos incompresibles no viscosos, y posteriormente dedujo su forma integrada, que hoy conocemos como ecuación de Bernoulli. Utilizando estas ecuaciones, D´alembert propuso su famosa paradoja: "un cuerpo inmerso en un flujo no viscoso tiene resistencia nula. Estos brillantes resultados dislumbran, pero en la práctica tienen pocas aplicaciones, porque la viscosidad siempre juega un papel crucial. Los ingenieros de la época rechazaron estas teorías por irreales y desarrollaron la ciencia denominada "hidráulica", que es esencialmente empírica. Experimentalistas como Chézy, Pitot, Borda, Weber, Francis, Hazen, Poiseuille, Darcy, Manning, Bazin y Wiesbach trabajaron en gran variedad de flujos como canales abiertos, resistencia de barcos, flujos en tuberías, olas y turbinas. La mayor parte de los datos eran utilizados sin tener en cuenta los fundamentos físicos de los flujos.

Al final del siglo XIX comenzó la unificación entre hidráulicos e hidrodinámicos. William Froude (1810-1879) y su hijo Robert Froude(1846-1924) desarrollaron leyes para el estudio con modelos a escala; Lord Rayleigh (1842-1919) propuso la técnica del análisis dimensional; y Osborne Reynolds(1842-1912) publicó en 1883 su clásico experimento, mostrando la importancia de los efectos viscosos a través de un parámetro adimensional, el número de Reynolds, como se denomina hoy a dicho parámetro. Mientras tanto, la teoría de los flujos viscosos que habían sido desarrollado por Navier(1785-1836) y Stokes(1819-1903), añadiendo los términos viscosos a las ecuaciones del movimiento, permanecía en el olvido debido a su dificultad matemática. Fue entonces en 1904, cuando un ingeniero alemán Ludwig Prandtl(1875-1953), publicó el artículo quizá más importante de la historia de la mecánica de los fluidos. Según Prandtl, en los flujos de fluidos poco viscosos como los del aire y del agua, el campo fluido puede dividirse en dos regiones: una capa viscosa delgada o capa límite en las proximidades de superficies sólidas y entrefases donde los efectos viscosos son importantes, y una región exterior que se puede analizar con las ecuaciones de Euler y Bernoulli. La teoría de la capa límite ha demostrado ser la herramienta más importante en el análisis de los flujos.

Las aportaciones esenciales a la mecánica de fluidos durante el siglo XX son diversos trabajos teóricos y experimentales de Prandtl y de sus dos principales competidores, Theodore Von Kármán(1881-1963) y Sir Geoffrey I. Taylor(1886-1975). La mayor parte de las contribuciones citadas en este breve resumen histórico serán expuestas detalladamente a lo largo del libro.

Mapa del Medio Oriente

Cronología del Avance de la Mecánica de Fluidos a través de la historia

**Estas son descripciones de los eventos más importantes por época**

Edad de Piedra (1,000,000A.C.-2000A.C.)

Esta Edad se divide en 3 eras: La vieja, La mediana y la nueva Edad de Piedra. No hubo avances, el hombre de esa época era totalmente nómada, y solamente logró algo cuando se volvió sedentario.

Edad de Bronce (3000A.C.-2000A.C.)

Con la invención de las herramientas de metal llegaron otras invenciones. Uno de éstos era el arado trazado por los animales.

Al principio el agricultor plantaba semillas en hoyos hechos con un palo. Luego hacía una azada simple que tiraba a través de la tierra con una cuerda. El siguiente paso era domesticar los animales, tales como buey y utilizarlo en una azada mejorada que se convirtió en un arado. De esta invención los agricultores fueron capaces de cultivar grandes terrenos. De ahí ellos desarrollaron mejores vías para controlar y usar el agua. En lugares en donde no había muchas lluvias el hombre primitivo aprendió a irrigar sus suelos, lo que quiere decir que llevaba el agua hacia sus suelos cavando zanjas desde lagos y quebradas.

Aprendieron también a construir diques para proteger sus tierras de las inundaciones.

Las mejoras en el transporte terrestre también se acompañaba de las mejoras en la manera como se trasladaban por agua.

Una invención sobresaliente fue el barco de vela, que permitía al hombre primitivo mover bienes pesados seguramente por los mares. Los navegantes aprendieron escoger el curso de sus viajes tomando ventaja de los vientos, y aprendiendo las rutas más cortas por mar de lugar a lugar.

Nueva Edad de Piedra (5000A.C.-2000A.C.)

Los antiguos egipcios llamaban a su país kemet, "la tierra negra", para diferenciarlo del desierto o deshret, "la tierra roja", y a si mismos se llamaban remet en kemet, "habitantes de la tierra negra". Está era la tierra cultivable

Cada año el Nilo depositaba durante la inundación anual y hasta donde llegaban sus aguas el limo que haría fructificar la tierra. Sin el Nilo, Egipto hubiera sido un desierto, únicamente habitado por comunidades nómadas. Nunca hubiera podido desarrollarse allí, la civilización milenaria que hoy conocemos .

En el Antiguo Egipto la vida se desarrollaba a lo largo del Nilo, como elemento unificador de todo el territorio. A finales del Período Predinástico (2920 a.C.), Namer, rey del Alto Egipto y último de este período, conquista el Bajo Egipto, Delta del río, y unifica el país. Así se inician las Dinastías que a lo largo de los siglos se sucederían en este territorio.

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Las estaciones del año y la distribución de trabajos se basaban en el ritmo de las inundaciones que el Nilo sufría cada año.

La primera estación comenzaba a mediados de julio, cuando el dios Cnum, de cabeza de carnero, abría las puertas de una inmensa catarata y se iniciaba la caklet, la inundación. En septiembre las aguas se retiraban y empezaba la estación peret, tiempo de siembra y germinación. Finalmente se cerraba el ciclo de abril a junio, con la estación shemu, de maduración y recolección.

Las civilizaciones egipcias que dependían del Nilo. La civilización que se desarrolló en Egipto se llamó " el regalo de el Nilo". Este gran río regaba la tierra por bancos, y en tiempo de inundación este desbordaba y depositaba tierra fértil en la tierra. Debido a que las lluvias eran raras en Egipto, el agua para beber, lavarse y para cultivar nían exclusivamente de el Nilo. Los agricultores del antiguo Egipto vivieron una historia en donde sus chozas eran construidas de fango-ladrillo en aldeas a lo largo de los bancos del río. Las tierras eran duras y secas excepto en primavera cuando el río se desbordaba e inundaba todo alrededor y traía consigo una tierra rica excelente para el cultivo. Durante las demás estaciones, los agricultores cavaban zanjas para la irrigación y así desviar el agua del Nilo hasta sus campos.

La necesidad para cavar zanjas para irrigar sus tierras, los llevó a construir una represa para beneficio de todos los agricultores, lo cual requirió de un trabajó en conjunto.

Debido a que los agricultores necesitaban tener en cuenta el tiempo que corría para así tener un control del tiempo de inundación y de cosecha, ellos contaban los días entre las inundaciones del Nilo.

Las inundaciones

Pero las inundaciones, aunque periódicas, a menudo eran irregulares, mientras que el cultivo de hortalizas y legumbres requería agua a intervalos más o menos regulares.

Los cereales, trigo y cebada principalmente, que podían ser almacenados por un cierto tiempo, no bastaban para asegurar la subsistencia durante largos intervalos de tiempo. Había pues, que "domesticar" el agua, igual que se había hecho en otro tiempo con los animales.

El riego era el bien supremo y desde la antigüedad se identificó al dios Osiris con las aguas fértiles de la inundación. Por esto los egipcios debían conquistar la tierra con la ayuda del agua. Pero el Nilo no discurre por todo Egipto. Había tierras naturalmente inundadas por la crecida del río y otras alejadas de él que debían ser regadas artificialmente. Para las primeras se construyeron diques con el fin de controlar la inundación. Se ha encontrado una vasija de la I Dinastía (2600 a.C.) que tiene un relieve donde Horo Zer (Rey Serpiente) está golpeando con su cetro un dique, abriendo así un hueco para que comience la inundación. Para regar las tierras más alejadas se hicieron canales, probablemente ya en el Período Predinástico, como parece verse en el relieve de la maza del Rey Escorpión en el que un hombre trabaja en la excavación de un canal.

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El riego

Desde los tiempos más primitivos nos encontramos un "departamento de riego" muy bien organizado, equivalente a un Ministerio, cuyos jefes eran siempre los más famosos arquitectos de Egipto. A menudo en la documentación, se encuentra entre los títulos de los más altos dignatarios, el de "el jefe de riego", Uno de los principales cometidos de este Departamento era el de vigilar la crecida y el descenso del nivel de las aguas del Nilo. Para ello se excavaban pozos que comunicaban con el río y en los cuales se colocaba un palo o escala que indicaba el nivel más alto del agua en cada año. Diodor relata cómo esta información se daba a conocer, mediante mensajeros, a todas las ciudades para evitar la incertidumbre y ansiedad que las inundaciones producían en el pueblo.

Los "Nilómetros" más antiguos datan del Período Predinástico. Uno bastante conocido es el construido en Memphis hacia el año 3000 a.C. Strabo cita otro en Elefhantine cerca de la primera catarata donde el nivel del agua era mucho más alto que en Memphis. En tiempos de Ramses III (1200 a.C.) además de inspectores de diques, jefes de canales, vigilantes de Nilómetros, oficiales para abrir las presas etc. existían "Tribunales de agua" encargados de vigilar los riegos, distribución y medida de las tierras inundadas y de resolver los conflictos que de esto se derivara.

La imprevisión a veces de las inundaciones, como decíamos más arriba, hizo muy importante también la construcción de presas y lagos artificiales aprovechando depresiones del terreno o lugares donde podía hacerse llegar el agua del río y dejarla embalsada para ser utilizada en períodos de sequía. Muchos textos nos hablan de la ausencia de inundaciones durante siete años seguidos, en el reinado de Zoser de la III Dinastía (2600 a.C.) y del hambre que sufrió Egipto en esa época. Unos 200 años más tarde, con Amenemhat II se comenzó a utilizar la depresión de Fayun para aumentar la capacidad del lago que este oasis tiene desde épocas prehistóricas

La pintura que se reproduce en el texto, representa un shaduf manejado por un solo hombre y procede de la tumba de Ipuy en Deir-el-Medina y que se remonta a la época de Ramses II. No ha llegado ninguno hasta nosotros porque los materiales madera, piel o barro se han destruido. Existían algunas variantes en las que el contrapeso era sustituido por otra persona que tiraba hacia abajo. También un solo hombre podía manejarlo apoyándose en el pie.

Nos hemos referido hasta ahora a las grandes construcciones que hicieron los reyes para aprovechar las aguas del Nilo. Pero también existían máquinas o artilugios de aspecto mucho más sencillo y sin embargo igualmente útiles. En la época en la que se retiraban las aguas, después de la inundación, la orilla del cauce quedaba muy alta, unos 4-5 m por encima del nivel de las aguas y algunos lugares mucho más. Esto hacía necesaria la utilización de "elevadores de agua" para poder regar las tierras limítrofes.

Se conocen varios tipos de maquinarias que realizaban esta función. Una de las más conocidas es el sadhuf o sadhoof. Esta se encuentra representada en pinturas de tumbas de las Dinastías XVIII y XIX (1500 - 1100 a.C.) Consistía en un largo palo de forma cónica casi horizontal, que se apoyaba en un mecanismo oscilante o de balancín. Del extremo largo cuelga un cangilón, generalmente de piel, y del extremo corto un contrapeso. Un hombre empuja hacía abajo el cubo o cangilón introduciéndolo en el agua y una vez lleno el contrapeso le ayuda a elevarlo. Cuando la altura es grande pueden utilizarse

El desarrollo de la irrigación, el alza del gobierno local y la invención de el calendario tuvo lugar entre 5000A.C. y 3100A.C.

Naciones que se desarrollaron en la creciente fértil

Cerca del mismo tiempo que una civilización estaba floreciendo en Egipto, otra civilización estaba emergiendo del Oeste de Asia, en el valla de los ríos Tigris y Eufrates, conocidos como Mesopotamia o "tierra entre ríos". Mesopotamia se localizaba en la creciente fértil, un área muy vasta que se extendía en un arco desde el final del Sureste del Mar Mediterráneo hacia el Golfo Persa. Incluía todo o casi todo de lo que hoy conocemos como Líbano, Israel, Jordania, Siria, Turquía e Irak. La vida civilizada emergía en un área pequeña de la baja Mesopotamia de lo que es hoy Irak. La Biblia llama a esta área el plano de Shinar. Algunas autoridades creen que la civilización más temprana surgió de esta zona.

Se cree que el shaduf fue introducido en Mesopotamia desde Egipto después de la conquista de Sennacherib pero no hay documentación que lo confirme.

Otra máquina, aunque posterior, para elevar el agua fue la sakia, rueda hidráulica de compartimentos o cubos. Estaba colocada verticalmente y era accionada por un hombre o un animal. Era similar a las actuales norias. Por último quiero citar la llamada "espiral de Arquímedes". Es otro mecanismo que con mucha frecuencia se observa en la actualidad en los campos egipcios. Su invención se debe a Arquímedes (Siracusa 287-212) aunque hay autores que afirman que ya se utilizaba(?) en el antiguo Egipto

Los sumerios

La civilización en el plano de Shinar comenzó a desarrollarse cerca del 4000A.C.En ese tiempo una tribu conocida como los sumerios se mudaron hacia la parte baja del noreste de la parte montañosa hacia el área fértil colindante con los ríos Tigris y Eufrates. Al igual que los egipcios, los sumerios cavaron canales para controlar las inundaciones durante primavera y para irrigar la tierra.

Los hombres primitivos en la India

La meseta del este de Deccan en la India del sur de la región llamada Telangana se hace de hojas extensas de la roca granítica masiva, que atrapa con eficacia agua de lluvia

El downpour pesado fluye generalmente simplemente lejos en rivulets pequeños innumerables. El hombre prehistórico (cultura megalítica) en estas piezas descubrió que bloqueando las pequeñas secuencias, los depósitos pequeños del agua podrían ser hechos, que conservaron el agua por algunos meses más allá de la estación de lluvias.

Esta fabricación de la presa continuó para las edades, y de los tiempos medievales esta actividad hidráulica aumentó con la fuente abundante de herramientas del hierro.

Entonces, se convirtió en una clase de deber religioso para que la gente rica y de gran alcance excave " tanques " -- los depósitos -- y erija las presas de piedra. Los lagos que resultaban vinieron sizes.They muy grande fueron nombrados generalmente después de la persona que lo financió.

Así en el 11mo siglo A.D. un barón feudal llamado Rudra Reddi dio una parte importante de su pillaje hacia la construcción de una presa de piedra larga y de un sistema del canal. El resultar lago muy grande fue llamado mar de Rudra Sagaror de Rudra.

En un lugar en donde el verano podría ser árido, esto era naturalmente un favor a todos los animales. El distrito grande del lago en Warangal Pakhal fue formado de esta manera y es una reserva de naturaleza.

Cuando se abren las esclusas dejan el agua hacia fuera en épocas secas, los granjeros aprecian y todavía recuerdan las buenas ideas de Rudra Reddi... ochocientos años después.

Hay muchos tales lagos formados por esta manera, algo muy grande. Lago llamar Husain Sagar en centro ciudad Hyderabad demasiado ser un ejemplo. Estos depósitos artificiales ser ver a lo largo curso casi cada rivulet, y en basado en los satélites fotografía uno característico modelo poder ser ver. Manteniendo la pista húmeda de largo después de la estación de lluvias, las cosechas del lush pueden ser levantadas en que una pista de otra manera algo seca y árida. Últimamente, las especies robustas de pescados como tilapia se han criado con éxito en estos depósitos.

Telangana conveniente se llama la " pista de los tanques innumerables ".

China Antigua

China es un gran país con una historia escrita de cerca de 5000 años. Ella tiene un territorio extenso, topográfico más alto en el noroeste y baja en el Sureste. Conectado con los ríos, ella tiene los valles más conocidos del río de Yangtze, del río amarillo y del río de la perla, que son la horquilla de la nación china y su cultura brillante. A través de la historia, la nación china ha erigido millares de puentes, que forman una parte importante de su cultura.

Los puentes chinos antiguos se reconocen y han gozado de un alto prestigio universal en la historia del puente de todos los continentes. Los puentes chinos antiguos se pueden clasificar bajo cuatro categorías: la viga, el arco, la suspensión del cable y los puentes flotantes.

La gente ha vivido en lo que ahora es China mucho antes de la historia escrita.

Los seres humanos prehistóricos conocidos como la gente de Pekín vivieron entre hace cerca de 8.000 y 6.000 A.C. años en donde ahora es China norteña. Por cerca de 4.000 A.C., un número de culturas tempranas se habían convertido en esta área. A partir de dos de estas culturas -- el Yangshao y el Longshan -- una civilización china muy distinta emergió gradualmente.

La corta dinastía Sui (581-618) reunificó China. Para 605, el gran Canal unía el Valle Yangtze con el norte de China. El canal hizo que los granos y otros productos del sur fueran más accesibles para mantener las necesidades políticas y militares de el Norte.

China comenzó a construir diques hace 1.000 años, y el índice de la protección ha estado aumentando.

Las palabras de un emperador Chino hace mucho tiempo fueron, " Las aguas conducen un bote pero también pueden hundirlo." Estas palabras expresan muy bien ambos, beneficios y perjurios que nos traer como consecuencia las aguas.

A lo largo de la mitad y la parte baja de 7 de los más grandes ríos y en los más de 80,000 Km2 del sistema de ríos que cruza la costa sureste de China, existe el 40% de la población China, más o menos 100 grandes ciudades, 35% de las tierras arables de China y 16% de su producción agrícola e industrial. Los bancos de estos grandes ríos son la raíz de la civilización China.

Las inundaciones representan el 40% del total de la pérdida económica de los desastres Chinos desde tiempos remotos. Así como cada persona busca una ventaja, éstas intentan y pueden evadir el daño, así que el controlar las aguas es algo que ha recorrido la hisotria de China. Desde los días de las antiguas fundaciones del emperador Yu, el control de las aguas han sido vastas, complicadas y difícil tarea.

La civilización griega (1600A.C.- 31A.C.

La civilización Egea se dedicó al comercio marítimo. Para los hombres de las civilizaciones tempranas, el mar era sinónimo de misterio y peligro. En sus botes de vela y otras embarcaciones pequeñas, ellos se aventuraban con mucho cuidado, sin alejarse mucho de la costa durante el día y refugiándose en puertos en las noches. Poco a poco el mar creció en importancia como una autopista hacia el comercio. Los fenicios fueron entre los primeros comerciantes que se atrevieron a navegar lanzándose hacia mar adentro. Otros que conocieron el reto de adentrarse en aguas profundas fueron los pueblos que vivieron en las islas del mar Egeo y a lo largo de sus costas.

Los griegos desarrollaron una cultura floreciente se cree que Creta fue establecida primeramente en el último periodo del neolítico por personas descendientes del Suroeste de Asia. Alrededor del 3100 A.C. , los egipcios también inmigraron hacia Creta hacia 1600 y 1400 A.C. Creta se convirtió en una potencia en el mundo antiguo, que servía como un escalón en la ruta de comercio entre Europa, África y entre África y Asia.

Un arqueólogo inglés, Sir Arthur Evans en 1894, comenzó las excavaciones en Creta, y entre muchos importantes hallazgos, se hallaba las ruinas del palacio real en Knossos, que era la ciudad capital. Fue un edificio asombroso con 6 acres de área y un gigantesco laberinto con sus cámaras, corredores, túneles, cuartos de depósitos, y un ingenioso sistema de plomería subterráneo.

Durante la era helenística, Arquímedes de Siracusa desarrolló el principio de la gravedad específica.

Arquímedes(287-212 A.C.):. Su famoso principio ? ? un sólido sumergido en un líquido recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del volumen del líquido que desaloja? ? , no sólo permite explicar el porqué de la flotabilidad de ciertos cuerpos, como buques construidos de materiales más densos que el H2O, sino que su aplicación ha sido básico en todo el campo de la hidrostática. El funcionamiento del submarino y la comprobación de pesos específicos mediante la balanza hidrostática, son claros ejemplos.

El principio de Arquímides es confrontable mediante el empleo de la balanza hidrostática, que consta de dos platillos. En uno se coloca una pesa que equilibra el peso de los cilindros A y B, pendientes de la otra. El cilindro A es hueco y el B macizo, la capacidad de A equivale al volumen de B.

De esta observación, se deducen tres posibilidades:

  • El empuje es menor que el peso: el cuerpo llega al fondo y permanece en él: E ? P

  • El empuje es igual al peso: el cuerpo flota en el seno de la masa líquida y queda en equilibrio en cualquier lugar: E = P

  • El empuje es mayor que el peso: el cuerpo flota en la superficie libre del fluido: E ? P.

El imperio romano(400 A.D.) los romanos fueron grandes ingenieros y arquitectos. Una red de caminos hace punto junto al reino romano. Su propósito primordial era el rápido desplazamiento de las armadas y fuentes militares, pero a la vez era gratis para el público que viajaba y para los que se dedicaban al comercio. Las habilidades de los ingenieros romanos se empleó a lo largo del imperio en la construcción de numerosos acueductos, represas, puentes y sistemas de drenajes. Los romanos se preocupaban mucho por la higiene de sus agrupaciones urbanas. Las grandes ciudades tenían servicios de agua potable, cloacas para desagüe y calles enlosadas.

La termas o baños públicos constituyen edificios de gigantescas proporciones y disponen de diferentes servicios: piscina, baños de vapor, sala de masaje, gimnasio y biblioteca. Las 2 más interesantes son las termas de Caracalla y las de Diocleciano.

El orgullo de los romanos en sus estados era desplegar en toda su magnificencia su arquitectura. Los baños públicos eran estructuras de muchos niveles, que incluían cuartos de vapor, piscinas, gimnasios y bibliotecas. Los baños romanos servían como lugares de reuniones populares para propósitos sociales y empresariales; para el siglo IV A.D. la ciudad de roma amparaba alrededor de 1000 baños públicos. Los principales edificios cívicos y sus mercados eran las localidades centrales en el área del foro, y los códigos de estructuras eran requeridos para mantener un estilo de arquitectura uniforme. El planeamiento lógico en las provincias presentaba un fuerte contraste con el de la ciudad capital del imperio. Debido a sus angostas calles, un sistema pobre de drenaje y sobre población, Roma no pudo alardear un esquema sistemático. Con la llegada del emperador Augusto todo esto cambió.

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Acueducto Romano "Pont del Diable"

Acueducto romano (s. I a.C.) conocido popularmente con el nombre de "Pont del Diable" (Puente del Diablo) o Acueducto de "les Ferreres", formaba parte de la red de suministro de agua a la ciudad. Consta de dos niveles de arcos superpuestos. Tiene 217 m. de longitud por 27 m. de altura máxima.

Partía de los manantiales del Tempul, llegando hasta la ciudad, tras un recorrido de más de 70 km. Algunos tramos discurrían sobre arcadas y muros, otros en una canalización cerrada, como el de Chiclana a Cádiz, sin apenas desnivel, por donde el agua podría circular sin perder presión. Estos tramos de canalización cerrada estaban compuestos por sillares de piedra, engastados entre si con rebajes y salientes, perforados y ensamblados con mortero de cal.

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Los restos que en la actualidad están en expuestos en la Plaza de Blas Infante proceden de la Playa de Cortadura.

Sextus, Julius Frontinus(40-103A.D.)

Escribió tratados sobre los métodos de distribución de agua de Roma. Los estudios modernos de la ingeniería hidráulica romana se ha enfocado tradicionalmente en las más obvias espectaculares y fácilmente accesible restos de las líneas de acueductos fuera de los centros urbanos donde está generalmente mejor conservadas y han descuidado el asunto de la distribución de agua pública.

Thomas Ashley especuló con propiedad en cuanto el avance del terminal de Castella e inclusive en el estudio maestro de Trevor Titulada "Roman Acqueducts and Water Supplies" evita casi toda discusión acerca de la planeación actual detrás de la distribución del agua urbana a través de la capital.

De modo que era importante leer el capítulo corto publicado en la reciente colección sobre ensayos hidráulicos de Harry Evan en donde él reportó un llamado convincente para que se estudie más a manera de determinar, exactamente qué fue lo que pasó a el agua que alguna vez pasó por la misma ciudad, algo más sustancial e iluminante que el recurso usual de figuras calvas extraídas de Frontinus ("1718 quinariae" para distribución suburbana en nómina Caesaris) y los catálogos regionarios ("lacos clxxx" in Regio XIV). Con un trío de artículos acerca de Roma, el prof Evans, profesor de clásicos de la Universidad de Forhand ha dado el mismo buen comienzo al estudio con la aparición de este mal.

El Imperio Musulmán, Bizantino y Ruso (330-1453) Después que los musulmanes árabes ganaron control del mediterráneo, ellos invadieron España en 711 y la conquistaron 7 años después.

La cultura musulmana fue enriquecida por los contactos con los hindúes en la India, por las personas del este y los griegos.

Cuando los árabes llegaron a España, ellos ya estaban en posesión de un rico aprendizaje y un conocimiento práctico.

Llevaron a España nuevas comidas tales como el arroz y el azúcar, e introdujeron molinos impulsados por el agua y métodos avanzados de agricultura. Las casas de clase alta tenían balcones, fuentes de mármol y baños de mármol con duchas de aguas calientes y frías.

Los Musulmanes mejoraron la industria y la agricultura. Los califas promovieron bastos proyectos de irrigación, extendieron los canales de la antigua Mesopotamia y animaron métodos de agricultura científica tales como la rotación de cosecha y el uso de fertilizantes. Las regiones áridas del Medio Oriente y del Norte de África floreció como nunca antes.

Era del Feudalismo 800-1300 El estandarte de esta época eran los castillos. Las condiciones dentro de los castillos eran primitivas. Para proveer un refugio seguro, el Lord principal del castillo mandaba a construir un mecanismo de defensa primitivo contra el ataque de enemigos. Los variados edificios que conformaban el fuerte eran encerrados por una pared alta y de muchos pies de grosor.

Durante las batallas, los que defendían el castillo podían tomar posiciones en las rampas cerca del tope de la pared y quemaba con aceite caliente o dejaban caer rocas pesadas a el enemigo que estaba debajo. Una fosa o zanja fuera de la pared prohibía toda entrada hacia el castillo hasta que el puente levadizo fuese bajado a través del agua de la gran entrada.

Historia de los avances de la mecánica de fluido en América

Periodo clásico o de las altas culturas urbanas

Se desarrolló en nuestra era cristiana, entre el 300 y el 1000. Solamente en unos pocos pueblos de Mesoamérica, Perú y Bolivia.

La agricultura intensiva, o sea, con sistemas de regadío para llevar la humedad a zonas secas.

Los mayas

Llama poderosamente la atención que una cultura que logró tantos adelantos científicos fue muy pobre en su tecnología, pues los mayas nunca conocieron el regadío ni el sistema de cultivos en terraza que tuvieron los aztecas e incas.

La escasez de agua fue el gran problema de esta cultura, pues aún en el período clásico cuando vivían en las selvas era difícil retener el agua para los tiempos de sequías. Para resolver el problema abrieron pozos (cenotes) donde podían depositar las aguas de lluvia o donde había aguas subterráneas, pero nunca fueron capaces de construir acequias.

Los Aztecas

Ellos desarrollaron un sistema de regadío debido a la agricultura. En las regiones bajas y húmedas se abonaban las tierras quemando previamente los árboles, pero en las tierras secas y frías se utilizaba el sistema de regadío por medio de acequias aunque sus técnicas de riego eran muy pobres.

Los Incas

Ellos desarrollaron sus sistemas de regadío mejor que los dos grupos anteriores debido a la ganadería. Su sistema de regadío empleaba acequias de piedras perfectamente construidas.

Sorprendentemente que este pueblo capaz de una organización tan efectiva y de un sistema de regadío tan avanzado fuera incapaz de grandes creaciones tipo intelectual.

Las obras hidráulicas entre México e incas

Nuestros aborígenes no se limitaban a usar el agua desde el punto de vista ceremonial.

Ella era también determinante para el éxito de su vida económica y social, por tratarse de sociedades en las cuales la agricultura tenía un peso determinante.

Por eso hay que mencionar que las técnicas que se han usado en nuestro continente para poder aprovechar el agua, desde hace cientos de años, incluyen la captación, la transmisión, la reserva y la distribución del agua de los ríos, lagos o lluvias, para uso del hombre y los animales domésticos, así como para el riego de los terrenos agrícolas, mediante diversos métodos, tales como pozos, represas y canales.

La primera represa hidráulica que se conoce en México, la presa Mequitongo, situada en el valle de Tehuacán, parece haberse construido en el año 700 a.C. La superficie cubierta por esa represa se ha calculado en 2.38 hectáreas, y el volumen de agua retenida en unos 37,000 metros cúbicos. Poco tiempo después fue ampliada, para que contuviera un 1,437,000 metros cúbicos.

En cuanto al valle de Teotihuacán, en el año 100 a.C. existía un sistema de canales, tanto para riego como para control del agua de lluvia. Ya en el año 100 de nuestra era se construyeron canales primarios y secundarios; y un gran número de represas para el almacenamiento, control y distribución de agua. También se construyeron diques para desviar las aguas de los ríos y aprovecharlas, conducidas por canales, en terrenos situados a la orilla de los cauces. En fases posteriores, se utilizaron abundantes depósitos de agua, incluso algunos pozos realizados con muros de piedra, en la zona de Tlaxcala.

Cerca del año 700 de nuestra era, se construyó el acueducto Xiquila, en la zona de Tehuacán, para hacer el cual hubo que elaborar una plataforma o terraza donde colocar el canal, para lograr la pendiente requerida. Los muros de la terraza alcanzan hasta tres metros, y se encuentran situados a alturas diversas sobre el cauce del río, desde los cuatro hasta los doce metros. Se utilizaba, asimismo, una gran red de canales, de hasta siete kilómetros de longitud, que se originaban en manantiales de agua permanente, y se ramificaban para irrigar amplios terrenos.

Todas esas obras de ingeniería hidráulica pre-hispánica (diques, represas, sistema de canales, acueductos, etc.) permitían el mejor rendimiento de los cultivos. Se trataba de procesos tendientes tanto a evitar la erosión, como a irrigar la tierra cultivable.

Cuando los españoles llegaron a México, la belleza de Tenochtitlán y Tlatelolco les causó un fuerte impacto. En la detallada y admirada descripción de los cronistas, sobresale la mención al acueducto construido en época de Moctezuma I, apodado Ilhuicamina, El Iracundo. Entre las medidas sanitarias que ese gobernante dictó en beneficio de su pueblo, estuvo esa obra hidráulica, de más de tres millas de longitud, que iba desde Chapultepec y llevaba agua dulce hasta la ciudad, así como los puentes que había cada cierto trecho, en las tres calzadas principales, que dejaban que el agua fluyera de un lado a otro del lago. Había también en el México antiguo fuentes públicas, en donde las mujeres podían recoger agua para sus hogares.

Moctezuma I ordenó, asimismo, la construcción de un gran dique en el perímetro oriental de la capital, para evitar el desbordamiento de los lagos en la época de las lluvias.

Si pasamos la mirada por la historia de los pueblos incaicos, descubriremos que efectuaban diversas actividades rituales para provocar la caída de las lluvias, en las secas punas de los Andes Centrales y en las desérticas tierras de la costa. Esos pueblos también hacían complejos drenajes, tanto en los valles costeros como en los de las montañas, para proteger los cultivos de las lluvias torrenciales y de las inundaciones. Esas zanjas llegaban a tener hasta dos metros de alto por veinticinco de ancho y quinientos de largo. Sus funciones eran de avenamiento de subsuelo, drenaje, riego, piscicultura y fuente de nutrientes para el terreno.

También construían los incas unas hondonadas o depresiones artificiales, llamadas cochas, que se abrían en el terreno para acumular el agua de las lluvias, en las zonas de las tierras altas. Algunas de ellas tenían cincuenta metros de diámetro por dos, tres y hasta cuatro de profundidad. Entre varias de estas cochas había canales para alimentarlas de agua según la necesidad. La siembra la realizaban en sus orillas, que por estar siempre mojadas resultaban más fértiles que los otros terrenos de las mesetas.

En la costa de lo que hoy es Ecuador, por otra parte, algunos pueblos vivieron en suelos secos, con un régimen escaso de lluvias, de modo que desarrollaron importantes tecnologías para obtener agua para el consumo humano y para asegurar sus cosechas

Para el finales del siglo XV comienzos del siglo XVI hubo consecuencias indelebles debido a el descubrimiento por parte de los europeos de un nuevo continente, y éstas fueron:

Edad Media 900-1300, Humanismo y Renacimiento la recuperación del comercio era la importancia principal en el crecimiento de los pueblos medievales, pero otras fuerzas también contribuían a este movimiento.

Cambios en la agricultura tuvo un efecto marcable en el crecimiento de los pueblos. Los métodos mejorados en las granjas y la tecnología aumentaban la producción de la comida, mejoraba los estándares de vida y contribuían al aumento en la población. Al mismo tiempo, los progresos tecnológicos redujeron el número de personas que trabajaban en estas áreas. Por ejemplo el uso de la potencia del agua de conducir molinos, inventado antes de los tiempos de Cristo, vino a ser de uso común en Europa para los tiempos de las cruzadas.

Al comienzo del siglo XI más tierras se convirtieron en tierras cultivables cuando los bosques fueron arrasados, se drenaron los pantanos, y muchas tierras fueron reclamadas por el mar (es decir, que fueron inundadas). Los lores que trabajaron muchas de estas tierras salvajes necesitaron trabajadores para cavar las zanjas, construir los diques, cortar la madera, y desgarrar los troncos del árbol.

A medida que las ciudades crecían, la salud pública y las leyes de seguridad comenzaron a aparecer. Muy pocas personas podrían jactarse de la agua corriente en sus hogares, pero el agua de receptores de papel, de resortes, y de los ríos fue transmitida a las fuentes centrales, y a los baños públicos y privados fueron de un uso muy extenso desde 1300 en adelante.

Leonardo Da vinci (1452-1519)

En 1502 fue nombrado Ingeniero militar por César Borgia. De 1506 a 1508 se dedica a el estudio de los elementos fluidos. Había ideado la idea de un barco submarino. Este barco dotado de ruedas con paletas, según lo concibió Leonardo, debería navegar a 50 millas por hora. Un mecanismo accionado con las manos pondría en movimiento las paletas que medirían 90 cm. de largo

? Galileo Galilei (1564-1642). Como estudiante, tuvo una mente inquisitiva y fama de disputado. Aquí usted trata de un líquido-termómetro según galileo galilei con un tanque cilíndrico, transparente hecho del cristal del borosilicato, que se llena de un líquido tal como agua , en la cual se contienen varios cuerpos flotantes, que tiene gravedades volumétricas diferentes de uno a y de tal modo dependiendo de la subida de la temperatura o se hunde. El hecho de que Galileo tuviera que abandonar la Universidad de Pisa resultó afortunado, pues obtuvo un empleo mejor pagado en la Universidad de Pasuda. Su vida fue feliz y productiva durante muchos años.

Estableció un taller para fabricar instrumentos como brújulas magnéticas, termómetros y telescopios. También llegó a ser un experto en la construcción de fortificadores militares.

Siglo XVII

Pedro el grande Rusia fue el que llevó el movimiento de actualización. Fascinada por el avance europeo, él desarrolló la educación en Rusia y básicamente en las ciencias.

Después de Pedro el grande le siguieron muchos sucesores débiles. El nieto de Pedro el grande, Pedro III, era un incapacitado mental para regir Rusia y para enfrentar a sus enemigos. Pero la esposa de Pedro III, Catalina sí tenía el vigor, como princesa alemana que era, se proclamó a sí misma Catalina III para hacerce a cargo del Imperio Ruso.

Catalina la grande, como se le conocía, siguió el trabajo de Pedro el Grande, y con ella la modernización total del sistema.

En Inglaterra las vías acuáticas también sobrellevaron un cambio. Los ríos fueron drenados para hacerlos lo más navegables y en 1761 uno de los primeros canales modernos de la época fue excavado. Construído por el dique del puente para unir algunas de las minas de carbón de la ciudad de Manchester, este camino acuático de 7 millas fue tan extenso que el precio del carbón en Manchester cayó en un 80%. La construcción en un canal resultó. Hacia 1830 Inglaterra tenía una de los mejores sistemas de vías acuáticas dentro de tierra en el occidente. Así se expandió una manía de "canales "que llegó hasta Estados Unidos donde el canal Erie fue terminado en 1825.

A partir de este siglo, los que marcaron un hito en la historia de la mecánica de Fluidos fueron notables científicos que dedicaron su tiempo y mente en ello, a continuación algunos de ellos.

Mariotte, Edme (1620-1684)

Construyó el primer túnel de aire y probó modelos en él.

Pascal, Blaise(1623-1662)

Partes: 1, 2

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