Historia, análisis y expresión gráfica de las fórmulas de pérdidas de carga utilizadas en la ingeniería hidráulica

Abstract

La pérdida de carga en una tubería o canal es la pérdida de presión que ocurre en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que conduce. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares y localizados, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de válvulas, codos, etc. A lo largo de la historia, se han construido muchas instalaciones hidráulicas, y la eficacia y eficiencia de las redes de suministro y los acueductos que están disponibles desde la época de los romanos son sorprendentes. El concepto de flujo de agua aún no estaba vigente, sin embargo, lograron el concepto de sección y pendiente de una conducción, pero sin relacionarlos con ninguna otra magnitud. La primera referencia a este respecto es la registrada en 1712 por la Academia de Ciencias de París. Desde ese momento hasta hoy, varios investigadores han desarrollado sus fórmulas y leyes para calcular las pérdidas de carga por fricción en tuberías y canales. En esta tesis doctoral, se pretende investigar las conclusiones a las que llegaron estos investigadores, así como sus teorías desarrolladas, teniendo en cuenta las bases conceptuales que se utilizaron y, finalmente, su utilidad práctica y precisión. Se han estudiado principalmente las conducciones a presión forzada, sin embargo, algunas fórmulas también son válidas para las conducciones a la atmósfera libre. Los investigadores más representativos han sido seleccionados. La mayoría de ellos son representativos de las Escuelas de Hidráulica francesas y alemanas y fueron quienes finalmente llegaron a las fórmulas más modernas y exactas.

The loss of load in a pipe or channel is the loss of pressure that occurs in a fluid due to the friction of the particles of the fluid with each other and against the walls of the pipe that leads. Losses can be continuous, along regular, localized conduits, due to particular circumstances, such as a narrowing, a change of direction, presence of a valves, kinks, etc. Throughout history, many hydraulic facilities have been built, and the effectiveness and efficiency of the supply networks and aqueducts that are available from the time of the Romans are surprising. The concept of water flow was not yet in force, however they managed the concept of section and slope of a conduction but without relating them to any other magnitude. The first reference in this regard is the one registered in 1712 by the Paris Academy of Sciences. Since that moment until today several researchers have developed their formulas and laws to calculate the losses of friction load in pipes and channels. In this doctoral thesis, it is intended to investigate the conclusions these researchers reached as well as their theories were developed, considering the conceptual bases that were used and finally their practical utility and precision. Mainly forced pressure conduits have been studied nevertheless some formulas are also valid for free atmospherics conduits. The most representative researchers have been selected. Most of them are representative of the French and German Schools of Hydraulics and they were who finally got to the most modern and exact formulas.