INTRODUCCIÓN AL FLUJO A SUPERFICIE LIBRE


Después del aire que respiramos, el agua es el elemento más esencial para el hombre. Sin el agua, la vida animal o vegetal sería imposible. También es un medio eficiente de transferencia de calor y energía y es el solvente más universal que se conoce.
Desde hace por lo menos 5000 años el hombre ha inventado y construido obras para el aprovechamiento del agua; entre las más antiguas están los CANALES, usados para llevar el agua de un lugar a otro.
Un canal es un cauce artificial o natural de forma adecuada que sirve para conducir el agua que podrá ser empleada en el consumo humano, en riego, en la generación de energía eléctrica, etc. El agua se mueve por la acción de la gravedad, lo que implica que el canal debe tener un declive en el sentido del avance de la corriente.
El diseño de un canal consiste básicamente en darle un tamaño tal que le permita llevar una cantidad de agua determinada. Las dimensiones dependerán del caudal a transportar, de la pendiente que se le puede dar al canal y de las características físicas, especialmente las relativas a la fricción, factores a tomar en cuenta.
La maestría con que fueron resueltos todos los problemas que se les presentaron a los primeros constructores de canales, miles de años atrás, a pesar de no disponer de la base científica y de las fórmulas de diseño actuales, ha sorprendido a los historiadores. Muchos de ellos han atribuido al empirismo y la intuición el avance logrado por algunas culturas en el campo de la ingeniería hidráulica. Es decir, el desarrollo alcanzado en este tipo de obras se debería únicamente a la experiencia transmitida de generación en generación y a un genio basado en un conocimiento intuitivo de los procesos de la Naturaleza, sin ninguna concepción científica.
RESUMEN HISTÓRICO GENERAL
El avance de los conceptos de diseño de canales en la cultura occidental corre paralelo al avance teórico logrado en áreas de conocimiento afines, como la hidrodinámica y la Física en general debemos a Chézy, un Ingeniero encargado de dotar de agua a la ciudad de Paris, en la segunda mitad del siglo XVIII, la primera fórmula práctica de diseño de canales. Su fórmula, basada en el principio de la cantidad de movimiento, se usa ahora aún en el diseño, a través de versiones modificadas, como la de Manning-Strickler. Otros investigadores como Bernoulli, hicieron aportes significativos, pero el gran desarrollo teórico experimental de la Hidrodinámica en general se produce recién en el siglo XX. A esto contribuyeron tanto el avance logrado en la matemática y la solución de ecuaciones diferenciales, como el gran impulso que se dio a la construcción de obras hidráulicas. En la actualidad se desconoce si culturas como las prehispánicas se basaron exclusivamente en la genialidad de unos cuantos constructores para crear sus canales y otras obras. Algunas investigaciones recientes, efectuadas principalmente en el Perú, parecen indicar lo contrario. Por la forma en que se diseñaron los sistemas de irrigación de Intervale y de Huanchaco, de la cultura Chiú, se concluye que conocían el concepto de ”Flujo Crítico”, que ha sido desarrollado por Boss recién en 1919, usando para ello el concepto de “Energía Específica”, introducido por Backmeteff en 1912. Los sistemas de riego en zonas de alta pendiente, tanto en Perú como en Bolivia, demuestran que los constructores tenían el concepto de “Disipación de Energía” y diseñaban sus obras tomando en cuenta este criterio.
Pero las grandes civilizaciones andinas fueron más allá de desarrollar conceptos que se descubrirían en el siglo XX. Para ellas, el manejo de un recurso básico como el agua estaba ligado a la concepción de la misma sociedad e influía en la tecnología a usar. Es por eso que diseñaron sus sistemas hidráulicos bajo concepciones totalmente diferentes a las de la cultura occidental, que son las que predominan ahora.
Desde el punto de vista imperante en la actualidad, se conoce que las culturas prehispánicas sobredimensionaron los canales, ya que estos funcionaban a toda su capacidad solo durante unos pocos días al año. Pero por otro lado, estos sistemas de irrigación captaban más del 50% del volumen que escurre anualmente por los ríos, frente a menos del 25% de los sistemas actuales.
El uso de caudales grandes que se presentan durante poco tiempo influye también en los métodos de riego. Antiguamente se usaban métodos por inundación, tales como el sistema de collos (amelgas o pozas artificiales) que podían llenarse durante una crecida, para luego ser sembrados, o en el sistema de camellones de la zona del Lago Titicaca.
Por todas estas razones los que han estado encargados del diseño de sistemas de irrigación modernos en el área andina, se han encontrado con la presencia de canales prehispánicos que regaban una superficie mayor que la del propio proyecto en que estaban trabajando.
El avanzado concepto de conservación del medio que poseían las culturas prehispánicas se patentiza en hechos como el siguiente: al ser la costa peruana predominantemente arenosa y no muy apta para el cultivo, los canales tenían la capacidad de llevar hasta los mismos campos de cultivo, no solo caudales de las grandes crecidas, sino los sedimentos que ellas arrastraban, con lo que año a año se mejora la calidad del suelo. En cambio, los sistemas actuales, que no permiten la entrada de sedimentos y a veces si la de sales, tienden a empeorarla.

INTRODUCCIÓN AL FLUJO A SUPERFICIE LIBRE Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Ing. Civil

0 comentarios::

Publicar un comentario