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MECÁNICA DE FLUIDOS INGENIERÍA HIDRÁULICA EN EL MUNDO
La hidráulica es la rama de la física que estudia el comportamiento de
los fluidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las
propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a que
pueden ser sometidos. 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.
UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TEMA:
INGENIERÍA HIDRÁULICA EN EL PERÚ
ASIGNATURA:
MECÁNICA DE FLUIDOS
CICLO:
V
INTEGRANTES:
CALDERÓN ALAYO, Jhordy Eduardo
DOCENTE:
ING. NARVAEZ ARANDA, Ricardo
HORARIO:
SABADO 8:50 – 1:20 pm | NRC: 545 - 546
TRUJILLO – PERÚ
2015 – 20
INTRODUCCIÓN
La ingeniería Hidráulica es tan antigua como la civilización misma. Esto
es evidente si se piensa en la lucha del hombre por la supervivencia, que lo
obligó a aprender a utilizar y controlar el agua. Por esto, las civilizaciones
antiguas se desarrollaron en las proximidades de los grandes ríos y basaron
su economía en la agricultura. Paulatinamente fueron utilizando el riego en
sus formas primitivas.
Del año 4000 al 2000 A. C. los egipcios y los fenicios ya tenían
experiencias en problemas de agua, en la construcción de sus barcos y sus
puertos. En ese tiempo, China, India, Pakistán, Egipto y Mesopotamia
iniciaron el desarrollo de los sistemas de riego. Los chinos también
experimentaron en la protección contra inundaciones, Después del alto 500
A. C. en la Grecia antigua se construyeron acueductos y se empezaron a
desarrollar fórmulas para dichos sistemas; fue éste uno de los primeros
intentos para la elaboración de un modelo matemático. Después,
básicamente s lo se conoce la invención del molino de viento utilizado para
extraer aguas subterráneas. Ya en el siglo XVI se desarrollaron los principios
de la hidráulica con científicos como Keppler y Torricelli,- alrededor del año
1800 Newton, Bernouilli y Euler perfeccionaron dichas teorías.
El primer modelo físico hidráulico fue construido en el año 1795 por el
ingeniero Luís Jerónimo Fargue sobre un tramo del Río Garona. En el año
1885, Reynolds construyó un modelo del río Merssey, cerca de Liverpool. Él
anotó que la relación existente entre la fuerza de la inercia y la fuerza de
fricción interna era de gran importancia para el diseño de los modelos
hidráulicos. Hoy en día, esta relación se denomina número de Reynolds,
parámetro adimensional muy significativo en los modelos hidráulicos
actuales.
INGENIERÍA HIDRÁULICA EN EL MUNDO
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.
También el hombre al lado del desarrollo de los dispositivos
mecánicos, empezó desde muy temprano la experimentación de la
utilización de recursos naturales tan abundantes como el agua y el viento.
Inicialmente se movilizo en los lagos y ríos utilizando los troncos de madera
que flotaban. Más adelante la navegación se hizo a ver la aprovechando
la fuerza de los vientos.
La rueda hidráulica y el molino de viento Son preámbulos de mucho
interés para la historia de los sistemas con potencia fluida, pues familiarizaron
al hombre con las posibilidades d los fluidos para generar y transmitir energía
y le enseñaron en forma empírica los rudimentos de la Hidromecánica y sus
propiedades.
En la segunda mitad del siglo XV, LEONARDO DA VINCI en su escrito
sobre flujo de agua y estructuras para ríos, estableció sus experiencias y
observaciones en la construcción de instalaciones hidráulicas ejecutadas
principalmente en Milán y Florencia.
GALILEO en 1612 elaboro el primer estudio sistemático de los
fundamentos de la Hidrostática.
Un alumno de Galileo, TORRICELI, enunció en 1643 la ley del flujo libre
de líquidos a través de orificios. Construyo El barómetro para la medición de
la presión atmosférica.
BLAISE PASCAL, aunque vivió únicamente hasta la edad de 39 años,
fue uno de los grandes científicos y matemáticos del siglo XVII. Fue
responsable de muchos descubrimientos importantes, pero en relación con
la mecánica de fluidos son notables los siguientes:
La formulación en 1650 de la ley de la distribución de la presión en un
líquido contenido en un recipiente. Se conoce esta, como ley de
Pascal.
La comprobación de que la potencia del vacío se debe al peso de la
atmósfera y no a un "horror natural" como se creyó por más de 2000
años antes de su época.
A ISAAC NEWTON, además de muchas contribuciones a la ciencia y a
las matemáticas, se le debe en Mecánica de Fluidos:
El primer enunciado de la ley de fricción en un fluido en movimiento.
La introducción del concepto de viscosidad en un fluido.
Los fundamentos de la teoría de la similaridad hidrodinámica.
Estos, sin embargo, fueron trabajados aislados de los cuales resultaron
leyes y soluciones a problemas no conexos. Hasta la mitad del siglo XVIII no
existía aun una ciencia integrada sobre El comportamiento de los fluidos.
Los fundamentos teóricos de la Mecánica de Fluidos como una
ciencia se deben a Daniel Bernoulli y a Leonhard Euler en el siglo XVIII.
DANIEL BERNOULLI, 1700-1782, perteneció a una famosa familia suiza
en la cual hubo once sabios celebres, la mayoría de ellos matemáticos o
mecánicos. Gran parte de su trabajo se realizó en San Peterburgo, como
miembro de la academia rusa de ciencias.
En 1738 en su "Hidrodinámica", formulo la ley fundamental del
movimiento de los fluidos que da la relación entre presión, velocidad y
cabeza de fluido.
LEONHARD EULER, 1707-1783, también suizo, desarrollo las ecuaciones
diferenciales generales del flujo para los llamados fluidos ideales (no
viscosos).
Esto marco El principio de los métodos teóricos de análisis en la
Mecánica de Fluidos. A Euler se le debe también la ecuación general del
trabajo para todas las maquinas hidráulicas rotodinamicas (turbinas,
bombas centrifugas, ventiladores, etc.), además de los fundamentos de la
teoría de la flotación.
En 1985, después de 135 años de la formulación de la ley de Pascal,
JOSEPH BRAMAH, construyo en Inglaterra la primera prensa hidráulica. 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 presión. Sin embargo, la fuerza desarrollada por
ella fue algo descomunal e inesperada para el mundo técnico e industrial
de entonces.
Inmediatamente siguieron sin número de aplicaciones y como era de
esperarse, se abrió un mercado para el mismo sin precedentes y que
superaba las disponibilidades tanto técnicas como financieras de su tiempo.
El segundo periodo, que comprende los últimos años del siglo XVIII y
la mayoría del XIX, se caracterizó por la acumulación de datos
experimentales y por la determinación de factores de corrección para la
ecuación 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 fórmulas empíricas resultantes que fueron utilizadas hasta
hace poco tiempo.
Entre los teóricos de la Mecánica de Fluidos de este período, están
LAGRANGE, HELMHOLTZ Y SAINT VENANT.
En los años posteriores a 1850 las grandes ciudades de Inglaterra
instalaron centrales de suministros de energía hidráulica, la cual era
distribuida a grandes distancias por tuberías hasta las fábricas donde
accionaban molinos, prensas, laminadores y grúas.
Todavía funcionan en algunas ciudades europeas las redes de
distribución de energía hidráulica. 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 tubería de distribución. En la misma
ciudad, el famoso Puente de la Torre, es accionado hidráulicamente, así
como el ascensor principal en el edificio de la institución de los Ingenieros
Mecánicos.
En el periodo siguiente, al final del siglo XIX y principios del XX, se tomó
en cuenta la viscosidad y la teoría de la similaridad. Se avanzó con mayor
rapidez por la expansión tecnológica y las fuerzas productivas. A este
período están asociados los nombres de GEORGE STOKES y de OSBORNE
REYNOLDS, 1819-1903 y 1942-1912, respectivamente.
En la Hidráulica contemporánea se deben mencionar a: LUIDWIG
PRANDTL, THEODOR VON KARMAN Y JOHAN NIKURADSE. Los dos primeros por
sus trabajos en Aerodinámica y Mecánica de Fluidos que sirvieron para
dilucidar la teoría del flujo turbulento; el último sobre flujo en tuberías.
En 1906 la Marina de los EE.UU. botó El U.S.Virginia, primer barco con
sistemas hidráulicos para controlar su velocidad y para orientar sus cañones.
En 1930 se empezaron a construir las bombas de paletas de alta
presión y se introdujeron los sellos de caucho sintético. Diez años después los
servomecanismos electrohidráulicos ampliaron el campo de aplicación de
la oleohidráulica (rama de la hidráulica que utiliza aceite mineral como
fluido). Desde los años sesenta el esfuerzo investigativo de la industria y las
entidades de formación profesional ha conducido hasta los sofisticados
circuitos de la fluídica.
PERSONAJES QUE INFLUYERON EN LA HIDRÁULICA
LEONHARD EULER
Leonhard Paul Euler, fue un matemático
y físico suizo. Se trata del principal
matemático de los siglos XVII y uno de
los más grandes y prolíficos de todos los
tiempos. Aporto mucho en el análisis de
la Mecánica de Fluidos. A Euler se le
debe también la ecuación general del
trabajo para todas las maquinas
hidráulicas rotodinamicas (turbinas,
bombas centrifugas, ventiladores, etc.)
DANIEL BERNOULLI
Daniel Bernoulli fue un matemático, estadístico,
físico y médico holandés-suizo. Destacó no sólo
en matemática pura, sino también en las
llamadas aplicadas, principalmente estadística
y probabilidad. En 1738 en su "Hidrodinámica",
formulo la ley fundamental del movimiento de
los fluidos que da la relación entre presión,
velocidad y cabeza de fluido.
OSBORNE REYNOLDS
Osborne Reynolds, fue un ingeniero y físico
irlandés que realizó importantes
contribuciones en los campos de la
hidrodinámica y la dinámica de fluidos,
siendo la más notable la introducción del
Número de Reynolds en 1883. Al final del
siglo XIX y principios del XX, se tomó en
cuenta la viscosidad y la teoría de la
similaridad.
ISAAC NEWTON
Isaac Newton fue un físico, filósofo,
teólogo, inventor, alquimista y
matemático inglés. Es autor de los
Philosophiæ naturalis principia
mathematica, más conocidos
como los Principia, donde describe
la ley de la gravitación universal.
A ISAAC NEWTON, además de
muchas contribuciones a la ciencia
y a las matemáticas, se le debe en
Mecánica de Fluidos:
El primer enunciado de la ley de
fricción en un fluido en movimiento.
La introducción del concepto de
viscosidad en un fluido.
Los fundamentos de la teoría de
la similaridad hidrodinámica.
BLAISE PASCAL
Fue uno de los grandes científicos y
matemáticos del siglo XVII. Fue
responsable de muchos
descubrimientos importantes, pero
en relación con la mecánica de
fluidos son notables los siguientes:
La formulación en 1650 de la ley
de la distribución de la presión
en un líquido contenido en un
recipiente. Se conoce esta,
como ley de Pascal.
La comprobación de que la
potencia del vacío se debe al
peso de la atmósfera y no a un
"horror natural" como se creyó
por más de 2000 años antes de
su época.
LAS 5 CENTRALES HIDROELÉCTRICAS MÁS GRANDES DEL MUNDO
Las centrales hidroeléctricas generan energía eléctrica aprovechando la
energía potencial gravitatoria que se obtiene de la caída de una masa de
agua a través de un desnivel geodésico. Sus orígenes se remontan a los
molinos que eran colocados en las corrientes de los ríos para aprovechar
el movimiento del agua.
Las centrales nucleares abastecen de energía eléctrica a miles de millones
de hogares en todo el mundo, pero no son las únicas encargadas de esta
labor, pues también las grandes centrales hidroeléctricas se encargan de
la generación de una gran cantidad de electricidad. Aquí la lista de las 5
más grandes.
1. PRESA DE LAS TRES GARGANTAS
País: China
Río sobre el que se ubica: Yangtsé
Propietario: China Yangtze Power, subsidiaría de China Three Gorges
Corporation
Fecha de inicio: 14 de diciembre de 1994
Año de terminación: 2011
Capacidad total: 22,500 MW
Producción anual máxima: 80.8 GWh
Área inundada: 1,045 km²
2. REPRESA DE ITAIPÚ
País: Brasil y Paraguay
Río sobre el que se ubica: Paraná
Propietario: Itaipu Binacional
Fecha de inicio: Enero de 1970
Año de terminación: 1984, 1991 y 2003
Capacidad total: 14,000 MW
Producción anual máxima: 94.7 GWh
Área inundada: 1,350 km²
3. PRESA DE GURI (CENTRAL HIDROELÉCTRICA SIMÓN BOLÍVAR)
País: Venezuela
Río sobre el que se ubica: Caroni
Propietario: CVG Electrification del Caroni CA
Fecha de inicio: 1963
Año de terminación: 1986
Capacidad total: 10,200 MW
Producción anual máxima: 46 GWh
Área inundada: 4,250 km²
4. PRESA DE TUCURUÍ
País: Brasil
Río sobre el que se ubica: Tocantins
Propietario: Dato no disponible
Fecha de inicio: 1975
Año de terminación: 1984
Capacidad total: 8,370 MW
Producción anual máxima: 41 GWh
Área inundada: 3,014 km²
5. PRESA GRAND COULEE
País: Estados Unidos
Río sobre el que se ubica: Columbia
Propietario: Dato no disponible
Fecha de inicio: 16 de julio de 1933
Año de terminación: 1942, 1980
Capacidad total: 6,809 MW
Producción anual máxima: 20 GWh
Área inundada: 324 km²
ANEXOS (LINEA DE TIEMPO)
LINEA DE TIEMPO DE LA INGENIERÍA HIDRÁULICA
LINEA DE TIEMPO DE LA INGENIERÍA HIDRAULICA SEGÚN PERSONAJES
