LA CABEZA HIDRAULICA EN UN FLUIDO IDEAL

INTRODUCCIÓN

¿Qué es la cabeza hidráulica?

Una de las definiciones que se pueden encontrar en la red es:

La cabeza hidráulica es un concepto que relaciona la energía en un fluido incompresible con la altura de una columna estática equivalente de ese fluido.

Nota: con incompresible se refiere al hecho de que el líquido no se comprime, independientemente de la presión a lo que es sometido. Resulta que el agua es un líquido casi incompresible.

¿Qué es un fluido ideal?

La resistencia que experimenta un líquido que fluye por un conducto no solo depende de la aspereza de las paredes, pero también del propio líquido. La miel no fluye igual que el agua, se trata de un líquido muy viscoso. Un fluido ideal es un fluido no viscoso, que no pierde energía cuando fluye. En los siguientes ejemplos no hay pérdida de energía de ninguna manera, lo cual es muy diferente a una situación real.

Los cuatro ejemplos de este artículo

Experimentos para investigar un epikarst: los resultados y su significado

Introducción

Para el estudio de los pozos verticales formados por disolución de la roca calcárea por agua procedente de las precipitaciones, se supone que el epikarst juega un papel crucial. En el epikarst se acumula una cierta cantidad de agua, que luego infiltra poco a poco, y de lo cual una parte se suele concentrar hacia las fisuras más anchas. Como casi todos los sistemas naturales, también el epikarst es muy complejo y los factores que influyen son múltiples.

Creo que el artículo de Sheffer y coautores (2011)*^nota es un muy buen ejemplo de un estudio detallado del epikarst que nos puede enseñar muchos aspectos del mismo. Su punto diferenciador, respecto a otros estudios donde miden el goteo de las estalactitas, es que aquí se ha medido la cantidad total de agua procedente de varios centenares de puntos de goteo.

En su artículo se describen tres experimentos muy interesantes, el primero está basado en la precipitación natural durante la época húmeda, el segundo consiste de tres irrigaciones artificiales donde en la última se ha incorporado un experimento con trazadores.

Perfil de la cueva Sif, donde se ha realizado el experimento. Adaptación de la figura 2C del artículo original.

El gradiente hidráulico, segunda parte

Introducción

Como ya dice el título, este artículo es la continuación del artículo “el gradiente hidráulico, primera parte”. He intentado explicarlo lo más visual posible, mediante una serie de ejemplos con figuras, desde situaciones con un gradiente hidráulico bajo hasta otros con un gradiente mayor a uno.

Figura 1

El gradiente hidráulico, primera parte

Introducción

 ¿Qué es el gradiente hidráulico? Si entras en internet puedes ver que hay numerosas maneras de describir qué es el gradiente hidráulico. La razón es, entre otras cosas, porque este término se aplica en muchos campos diferentes. Por ejemplo: Los hidrólogos que trabajan con agua subterránea en sedimentos poco consolidados (e. j. arenas) lo pueden definir como la diferencia del nivel piezométrico entre dos puntos, dividido entre la distancia entre estos puntos según el recorrido del flujo. Los físicos, acostumbrados de pensar en términos de energía, como la diferencia de la energía potencial entre dos puntos, también divido por la distancia según el recorrido. Los matemáticos lo pueden ver como una relación donde el resultado es un número adimensional. Por eso primero vamos a ver un ejemplo. Un ejemplo Suponemos un lago situado sobre un afloramiento de roca caliza. Hay una fisura estrecha y completamente inundada que conecta el fondo del lago con un valle cercano, donde el flujo nace como un manantial. Los Lagos de Covadonga pueden representan un ejemplo real. También se supone que no hay ninguna interacción entre esta fisura y el macizo de roca por donde pasa. 

En este caso el gradiente hidráulico es la diferencia en altura entre la superficie del lago y el manantial, dividido por la longitud de la fisura.

Los mecanismos que convierten una fisura estrecha en una cueva embrionaria (wormhole), estado de conocimiento hasta 2008

PRÓLOGO

Este artículo es una actualización de la primera versión, publicado el 3 de diciembre de 2008. El artículo resume el estado de conocimiento científico hasta 2008, de los mecanismos que juegan un papel en el ensanchamiento de una fisura estrecha hasta un conducto que se puede interpretar como una cueva embrionaria. Un término común para indicarlas era “proto conductos”, que en la última década se ha substituido por “wormhole” (agujero de gusano).
A partir de 2010, nuevas investigaciones han demostrado un nuevo mecanismo que pudiera reducir considerablemente la formación de un "wormhole" (tiempo de ruptura mucho más corto), que creo que merece su artículo propio.
Por tanto, este post se puede considerar como la base del próximo artículo.

Algunas figuras de este artículo.


INTRODUCCIÓN.

El hecho de que un litro de agua con dióxido de carbono disuelto es capaz de disolver pequeñas cantidades de roca caliza, ya era conocido por los primeros investigadores de la espeleología. También se sospechaba que esto tenía que tener alguna relación con la formación de las cuevas.

En 1958 los cálculos de Weyl demostraban que se trata de una reacción muy rápida y que el agua que pasa por una estrecha fisura se llega a saturarse a muy poca distancia, a menudo menos de un metro. Lo cual significaba paradójicamente que las cuevas no pudieron existir.

En 1964 Bögli publicó su teoría de corrosión de mezclas, explicando que cuando dos soluciones (casi) saturadas se mezclan siempre hay un aumento en disolución. De este modo se pudiera explicar el hecho de disolución de roca caliza a cierta profundidad, lo cual era una idea importante, pero que resolvía el enigma solo en parte.

Estudio provisional de las surgencias de las cuevas El Trifón y Piscarciano (Burgos)

Foto 1: La salida de Cueva Vacas, cuando la crecida está mermando. Esta cueva se ha quedado aislado de la cueva Piscarciano por la erosión del Barranco de la Vallengua.

INTRODUCCIÓN

En el valle del Río Trifón (norte de Burgos) existen, en un tramo de menos de medio kilómetro, tres importantes surgencias. En este artículo se ha intentado averiguar la procedencia de sus aguas, por medio de un análisis de las posibles relaciones entre ellas, basándose en el comportamiento común de un sistema manantial-rebosadero (ver artículo anterior) y los elementos geológicos de la zona.