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La rueda hidráulica

Ruedas de agua en Hama - Siria.

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.

Otra forma de energía desarrollada en la Edad Media fue el molino de viento. Desarrollado originalmente en Persia en el siglo VII, parece que tuvo su origen en las antiguas ruedas de oraciones accionadas por el viento utilizadas en Asia central. Otra hipótesis plausible pero no demostrada, es la de que el molino de viento se derivaría de las velas de los navíos. Durante el siglo X estos molinos eólicos fueron ampliamente utilizados en Persia, para bombear agua. Los molinos persas estaban constituidos por edificios de dos pisos, en el piso inferior se encontraba una rueda horizontal accionada por 10 a 12 alas adaptadas para captar el viento, conectadas a un eje vertical que transmitía el movimiento a la máquina situada en el piso superior, con una disposición que recuerda los molinos de agua griegos. Los molinos de viento de ejes horizontales se desarrollaron en Europa del norte entorno al siglo XIII.

[editar]La hidráulica en los países árabes

En la Edad Media el islam contribuyó en forma importante al desarrollo de la hidráulica. En el área geográfica donde se ubica el primer desarrollo de la civilización islámica se realizaron importantes obras hidráulicas, como por ejemplo canales para la distribución de agua, con un uso frecuente de sifones, casi desconocidos anteriormente, pero lo que tiene más significado, el Islam aseguró la continuidad del conocimiento con las civilizaciones antiguas, particularmente con la alejandrina. Cuando en el Renacimiento se redescubrió la civilización clásica y su ciencia, en realidad se disponía de técnicas mucho más evolucionadas que en la antigüedad y de instrumentos matemáticos mucho más versátiles, como la numeración árabe y el álgebra, también de origen árabe.

Entre los numerosos “arquitectos” que actuaban en el Renacimiento, el más significativo 

HIDRAULICA GENERAL.
1. Definiciones.
La Hidráulica General aplica los conceptos de la Mecánica de los Fluídos y los resultados de experiencias de Laboratorio en la solución de problemas prácticos que tienen que ver con el manejo del agua en almacenamientos y en conducciones a presión y a superficie libre.

Los conceptos de la Mecánica de Flúidos se resumen en tres capítulos:

1. Estática.
2. Cinemática.
3. Dinámica.

En la Estática se estudia el agua en reposo; en la Cinemática se trata de las líneas de flujo y de las trayectorias y en la Dinámica se estudian las fuerzas que producen el movimiento del agua.
De acuerdo con su variación en el tiempo el flujo del agua se clasifica como Permanente y Variable. Es Permanente cuando sus condiciones en un sitio determinado no cambian con el tiempo; en caso contrario el flujo se llama Variable oNo permanente.
En muchos problemas de Ingeniería, por ejemplo en el diseño de captaciones, conducciones, puentes, obras de protección contra la acción de ríos, estructuras de drenaje, etc, el flujo se trata como Permanente. Los estudios de Golpe de Ariete en conductos a presión, y de Avalanchas y de Tránsito de Crecientes en conducciones a superficie libre aplican los conceptos del Flujo No Permanente.
2. Aplicaciones.
Conducciones abiertas y cerradas

Las conducciones se diseñan para transportar agua desde un punto de inicio hasta su disposición final en un depósito o en otro conducto de mayor tamaño. En el punto de inicio, o ENTRADA, el conducto recibe el agua desde una estructura de captación y luego a lo largo de su recorrido puede recibir caudales adicionales que entran lateralmente. La disposición final del caudal se hace en el sitio de ENTREGA.
La conducción es abierta cuando por encima de la superficie del agua no existe ningún elemento, por ejemplo una tapa, que la separe de la atmósfera. En este caso el conducto tiene orillas y el flujo es a superficie libre.
Cuando la sección transversal del conducto tiene la forma de una figura geométrica cerrada, por ejemplo un círculo, un rectángulo o cualquier sección con tapa, la conducción es cerrada. Si en este tipo de conducciones el agua llena completamente la sección de flujo el conducto funciona a presión; en caso contrario el conducto funciona parcialmente lleno con flujo a superficie libre.
Debido a que en el diseño de una conducción puede resultar conveniente realizar cambios de alineamiento, de sección transversal, de pendiente, o de materiales a lo largo de su recorrido, es conveniente dividir la longitud total de la conducción en tramos. Cada tramo se considera como un CONDUCTO PRISMÁTICO porque está diseñado en un mismo material, y sus características geométricas: sección transversal , pendiente, y alineamiento se mantienen constantes.
Un tramo se empalma con los tramos adyacentes por medio de transiciones de entrada y de entrega, las cuales se calculan por métodos hidráulicos convencionales.

Canales

Los canales son conducciones con flujo a superficie libre. Dentro de su estudio se incluyen los canales naturales y los canales artificiales.
En los canales se diseñan estructuras que permiten el control de los caudales y facilitan las condiciones de flujo . Entre estas estructuras se cuentan obras de entrada, captaciones, transiciones, rápidas, vertederos de exceso,vertederos laterales y obras de entrega.

Conductos a presión

Son conductos cerrados que funcionan llenos. Aunque su sección transversal no es siempre circular se conocen usualmente como Tuberías.
El movimiento del líquido se produce por diferencias de Energía Hidráulica a lo largo del conducto. 
La Energía Hidráulica (H) tiene tres componentes que son la Energía Potencial (Z), la Presión Interna (h) y la  Energía Cinética (hv) del líquido en movimiento. La relación entre ellas se analiza por medio de la ecuación de Bernoulli: 

H = Z + h + hv 

Estaciones de bombeo.

Cuando la Energía Hidráulica de que se dispone en un conducto a presión no es suficiente para cumplir con los requerimientos del diseño se instalan estaciones de bombeo en las cuales se incrementa la Energía existente mediante la aplicación de una energía externa. La estación de bombeo consta de una o varias bombas con sus correspondientes pozos de bombeo, tuberías de succión y descarga, y de las instalaciones civiles y electromecánicas adecuadas para su operación.

Acueductos y Alcantarillados.

Captaciones, desarenadores, conducciones, estaciones de bombeo, tanques de almacenamiento, plantas de tratamiento, redes de distribución, instalaciones domiciliarias, desagües sanitarios y de aguas lluvias.

Riego y drenaje.

Captaciones, desarenadores, conducciones, estaciones de bombeo, redes de distribución, aplicación del riego, drenaje agrícola.

Generación hidroeléctrica.

Captaciones, desarenadores, conducciones, tanques de carga, conductos de alta presión, turbomáquinas, canal de fuga o de descarga, drenajes.

 Hidráulica Fluvial e Ingeniería de Ríos

La Hidráulica Fluvial y la Ingeniería de Ríos combinan conceptos de Hidrología,  Hidráulica General, Geomorfología y Transporte de sedimentos. 
Estudian las características del flujo en las corrientes naturales en lo que se refiere a caudales, niveles medios y extremos, velocidades de flujo, variaciones del fondo por socavación y sedimentación, capacidad de transporte de sedimentos y ataques contra las márgenes, y tienen una participación importante en el diseño de las estructuras hidráulicas que se construyen en los cauces o cerca de ellos. 
Entre estas estructuras se cuentan las siguientes:

Captaciones, Obras de Desviación, Presas de Embalse, Vertederos, Desarenadores, Conducciones, Descarga de alcantarillados de Aguas Lluvias y de Aguas Negras, Muros de Contención,  Obras de Encauzamiento, Puentes, Box-Culverts, Espolones, Tablestacados, Pilotes, Revestimiento de Taludes, Empedrados, Acorazamiento del Lecho,  Cruces Subfluviales, Jarillones.

Hidráulica Marítima y de Costas 

La Hidráulica Marítima trata de los fenómenos relacionados con la generación de olas y mareas, su cuantificación, la determinación de sus efectos sobre la navegación marítima, los puertos, la conservación de las playas y la protección de las obras que se construyen en las costas.

3. Bibliografía.

Mecánica de Fluidos.

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