Figuras Clave en la Hidrodinámica y la Gestión del Agua: Bernoulli, Darcy, Prandtl y Más

Daniel Bernoulli y su Contribución a la Hidrodinámica

Daniel Bernoulli (1700-1782), matemático suizo, enunció su principio fundamental en un texto publicado en 1738. Este principio fue posteriormente formulado en forma de ecuación por Leonhard Euler en 1775. La ecuación de Bernoulli, que se deduce a partir de la conservación de la cantidad de movimiento de una línea de corriente, es un pilar en la mecánica de fluidos.

Bernoulli, hijo de Johann y hermano de Nicolas, también estudió medicina. En 1723, ganó el concurso de la Academia Francesa, lo que llevó a la publicación de sus cartas. En 1724, se convirtió en profesor en San Petersburgo. En 1738, publicó su obra magna, "Hidrodinámica", donde se presenta el principio que lleva su nombre. A lo largo de su carrera, Bernoulli ganó 10 premios de la Academia de Ciencias Francesa, un logro solo superado por Euler.

Henry Darcy y la Ley de Flujo en Medios Porosos

Henry Darcy (1803-1858), ingeniero de caminos, canales y puertos francés, fue el responsable del innovador sistema de abastecimiento de agua de Dijon, Francia. En 1847, gracias a su trabajo, el agua llegó a todas las casas de Dijon, convirtiéndola en la segunda ciudad después de Roma en lograr tal hazaña.

Darcy relacionó la resistencia al flujo del agua con la rugosidad de la tubería. En 1856, publicó la ley de Darcy, resultado de sus estudios para determinar el caudal de las fuentes públicas de Dijon. Esta ley es fundamental para entender el flujo de fluidos en medios porosos.

Ludwig Prandtl: Padre de la Aerodinámica Moderna

Ludwig Prandtl (1875-1953), físico alemán, es considerado el padre de la aerodinámica moderna. Comenzó su carrera trabajando en el equipo de diseño de una fábrica y luego se desempeñó como profesor de mecánica en la Universidad de Göttingen.

En 1904, Prandtl descubrió la capa límite, un concepto crucial en la aerodinámica. En la década de 1920, desarrolló la base matemática que sustenta los principios fundamentales de la aerodinámica subsónica. Elaboró la teoría de la línea sustentadora para alas esbeltas. También destacan sus trabajos en mecánica de sólidos y estructural, incluyendo su contribución a la teoría de la torsión mecánica, la teoría de membranas, la capacidad portante de los terrenos y sus aplicaciones al diseño de cimentaciones, así como sus aportaciones a la teoría de la plasticidad.

El Ábaco de Moody: Una Herramienta para el Cálculo del Factor de Fricción

El Ábaco de Moody es una herramienta gráfica concebida para tuberías circulares (y adaptable a otras secciones mediante el diámetro hidráulico). Presenta una escala doblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds (Re) y la rugosidad relativa de la tubería. Basado en la fórmula de Colebrook, permite determinar el valor del factor de fricción. El ábaco se divide en cinco zonas que corresponden a los distintos regímenes hidráulicos.

Robert Manning y su Fórmula para el Flujo en Canales Abiertos

Robert Manning (1816-1897), ingeniero irlandés, llegó a ser ingeniero jefe del Departamento de Obras Públicas de Irlanda a pesar de no tener una formación formal en ingeniería. Trabajó como contable, delineante, ayudante de ingeniero y segundo ingeniero. Colaboró con el Marqués de Downshire en la construcción de puertos, sistemas de abastecimiento y puentes. En 1842, publicó el "Arterial Drainage Act", relacionado con el control de inundaciones y el drenaje. Manning realizó un análisis exhaustivo de las siete fórmulas más importantes de la época, comparándolas con datos reales para encontrar el mejor ajuste, dando origen a su famosa fórmula.

Mejora en el Suministro de Agua: El Caso del Embalse de Yesa

Se implementó una nueva fuente de suministro con agua de alta calidad proveniente del embalse de Yesa, aprovechando el canal de Bardenas y la acequia de Sora. La presa de La Loteta se utiliza como depósito intermedio. Esta mejora, que entró en funcionamiento en el verano de 2009, ha logrado:

• Reducir los niveles de materia en suspensión y la contaminación bacteriológica en el agua bruta.
• Disminuir el nivel de materia orgánica y el nivel de trihalometanos.
• Reducir los niveles de sales disueltas.
• Disminuir la dureza del agua.

El agua del canal, que anteriormente contenía altos niveles de sulfatos, cloruros y calcio (considerándose agua dura), ahora se mezcla con el agua de Yesa en función de la época del año. En verano, se utiliza más agua de Yesa, pero normalmente la proporción es de mitad y mitad.

Plan de Mejora y Actuaciones para la Optimización del Suministro de Agua

Se ha implementado un plan de mejora integral que incluye:

• Renovación de instalaciones y redes anticuadas y en mal estado.
• Mayor control sobre los caudales suministrados.
• Mayor uniformidad en el nivel de cloro.
• Reducción del consumo de agua de la ciudad.
• Garantizar niveles de cloro adecuados en zonas alejadas.

Actuaciones específicas:

• Tratamiento del agua empleada en mantenimiento para evitar su vertido y recircularla a la cabecera de la instalación.
• Implementación de estaciones de refuerzo de cloración.
• Mejora de la filtración mediante el uso de carbón activo.
• Renovación y cubrimiento de los depósitos de Casablanca.
• Adecuación del depósito de Canteras.
• Implementación de un nuevo bombeo en el Parque Grande.