La hidráulica es la parte de la Física que estudia la mecánica de los fluidos

...

El estudio de la hidráulica tiene que ver con el uso y características de los líquidos o fluidos. Desde siempre el hombre ha usado líquidos para suavizar su carga, por ejemplo el hombre primitivo flotaba rio abajo sobre troncos amarrados con liana enroscadas.

El estudio de la hidráulica industrial comenzó a finales del siglo XVII cuando Pascual formuló una ley que formaría la base fundamental de toda la ciencia hidráulica. Él demostró que en un fluido en reposo, la presión es transmitida de igual manera en todas las direcciones, en otras palabras: La presión existente en un líquido confinado actúa igualmente en todas la direcciones y lo hace formando ángulos rectos con la superficie del recipiente.

Es así que la hidráulica trata problemas relacionados con la utilización y el manejo de los fluidos, principalmente el agua. Esta disciplina se avoca, en general, a la solución de problemas tales como, el flujo de líquidos en tuberías, ríos y canales y a las fuerzas desarrolladas por líquidos confinados en depósitos naturales, tales como lagos y lagunas o artificiales, como tanques almacenamiento, en general. El desarrollo de la hidráulica se ha basado principalmente en los conocimientos empíricos transmitidos a través de generaciones y en la aplicación sistemática de ciencias, principalmente Matemáticas y Física. Una de estas ciencias, es la Mecánica de los Fluidos, que proporciona las bases teóricas en que descansa la hidráulica. Destacando entonces que hidráulica significa la creación de fuerzas y movimientos mediante fluidos sometidos a presión. Los fluidos sometidos a presión son el medio para la trasmisión de energía.

1.2-Conceptualización

La hidráulica se puede ser definida como: la parte de la Física que estudia la mecánica de los fluidos, analiza las leyes que rigen el movimiento de los líquidos y las técnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. También puede ser definida como: la tecnología o el estudio de presión y estudios de líquidos. Siendo los líquidos materiales que se vierten y toman la forma de sus contenedores. De igual manera la hidráulica es la parte de la Mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos con aplicación a los problemas de naturaleza práctica ya se en conducciones, abastecimientos, riegos o saneamientos.

1.3-Enfoques de la hidráulica

-Hidráulica empírica: se basa en la experiencia de construcción de obras hidráulicas desde la antigüedad.

-Hidráulica teórica o general en la que se estudian las leyes de la hidrostática y la hidrodinámica.

-Hidráulica aplicada en la que la experiencia y las bases teóricas se usan para lograr el aprovechamiento del agua en proyectos de desarrollo como: sistemas de abastecimiento del agua potable, centrales hidroeléctricas, adecuación de tierras con irrigación y drenaje, puertos, control de inundaciones, recreación, industria.

-Hidráulica experimental que busca desarrollar modelos físicos en laboratorios para tratar de simular la realidad y dar alternativas de manejo para los prototipos o casos reales.

-Hidráulica computacional busca desarrollar modelos matemáticos para resolver las ecuaciones básicas que representan las leyes fundamentales del movimiento de los fluidos y contribuir así a la solución de problemas reales.

1.4-Sectores o campos de aplicación de la hidráulica

Entre los sectores o campos donde se hace uso de la hidráulica se tienen: en Abastecimiento de agua para consumo para el consumo humano, generación de energía hidráulica en centrales hidroeléctricas, irrigación de campos agrícolas, drenaje vial, urbano y rural, control de inundaciones, hidráulica fluvial hidráulica marítima y de costas, en la navegación, en Máquinas hidráulicas: turbinas, bombas, arietes, hidrología de aguas superficiales y subterráneas en el tratamiento de agua potable y residual.

En el sector del agro, la hidráulica es una herramienta de suma importancia ya que la moderna agricultura de riego implica el almacenamiento, conducción, distribución y aplicación del agua en los terrenos agrícolas, utilizando para ello diferentes estructuras, como presas para el almacenamiento, represas y compuertas para el control y medición, canales para la conducción y distribución, así como tuberías y otros dispositivos que permiten la distribución y aplicación del agua de riego. Para poner en práctica lo mencionado anteriormente, se debe conocer los principios generales que rigen el movimiento de agua en los conductos, las fuerzas que actúan sobre los fluidos y estructuras que los almacenan y conducen, así como, cuantificar los volúmenes de agua que circulan por los conductos.

1.5-Principo de Pascal

Se sabe que un líquido produce una presión hidrostática debido a su peso, pero si el líquido se encierra herméticamente dentro de un recipiente puede aplicársele otra presión utilizando un émbolo; dicha presión se transmitirá íntegramente a todos los puntos del líquido. Esto se explica si se recuerda que los líquidos, a diferencia de los gases y sólidos, son prácticamente incompresibles. Esta observación fue hecha por el físico francés Blaise Pascal (1623-1662), quien enunció el siguiente principio que lleva su nombre: Toda presión que se ejerce sobre un líquido encerrado en un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del líquido y a las paredes del recipiente que lo contiene.

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión. La prensa hidráulica es una de las aplicaciones del principio de Pascal. Consta esencialmente de dos cilindros de diferente diámetro, cada uno con su respectivo émbolo, unidos por medio de un tubo de comunicación. Se llenan de líquido el tubo y los cilindros, y al aplicar una fuerza en el émbolo de menor tamaño la presión que genera se trasmite íntegramente al émbolo mayor. Al penetrar el líquido en el cilindro mayor, que está unido a una plataforma, empuja el émbolo hacia arriba. Con este dispositivo, si una fuerza pequeña actúa sobre el émbolo menor produce una gran fuerza sobre el émbolo mayor.

La prensa hidráulica se utiliza en las estaciones de servicio, para levantar automóviles; en la industria, para comprimir algodón o tabaco; para