Medio Ambiente

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Aplicaciones de la gravedad en el agua

Asesor: Diana Vizcarra

Autor: Arleth Nahomi Jaime Olivares

Resumen

Nosotros disfrutamos de los beneficios del agua en nuestra vida cotidiana pero nos interesa saber como llega a nosotros y cae por la regadera por eso quisimos saber cómo la gravedad ayuda a que esto suceda.

Pregunta de Investigación

¿Cuál es el proceso del abastecimiento del agua por gravedad?

Planteamiento del Problema

Siempre vemos que el agua como muchas cosas cae, pero por qué no vemos cuando sube al cielo, al abrir una llave de agua por que cae y como hace para bajar de las montañas.

Antecedentes

La gravedad esta fuerza que nos ata a la tierra tan poderosa como invisible y no solo nos afecta a nosotros: existe en todo el universo conocido.

La fuerza de gravedad depende de la masa de los objetos y de la distancia que separa a unos de los otros. Isaac Newton es el primero en explicar cómo funciona la fuerza de gravedad a la que están sujetos todos los cuerpos.

Relacionando las leyes de Kepler y los descubrimientos de Galileo y tras 20 años de observación pudo comprender el concepto poniendo sus ideas en tres leyes.

La primera ley de la dinámica. Un cuerpo permanece en reposo o estado de movimiento rectilíneo siempre y cuando no actúe sobre él ninguna fuerza exterior. Los objetos se mueven a través del espacio debido a que nada los detiene una vez que han sido puestos inicialmente en movimiento.

La segunda ley  declara que la variación de la cantidad de movimiento de un cuerpo en movimiento es proporcional a la fuerza que actúa sobre el mismo; es decir, que un cuerpo estacionario o en movimiento uniforme sobre el que se aplique una fuerza continua experimentará una aceleración. Galileo descubrió esto al dejar caer objetos desde la Torre de Pisa. La atracción de la gravedad hace que un cuerpo se acelere.

La tercera ley de la dinámica de Newton afirma que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), el segundo ejercerá a su vez otra fuerza igual y opuesta a la primera (reacción).

El agua también tiene reacción ante la gravedad desde que cae de la nube una gota de lluvia y penetra el suelo.

Para el abastecimiento del agua existen distintos tipos de fuentes primero están las a “obras de captación” a las obras civiles y electromecánicas que permiten disponer del agua superficial o subterránea de la fuente de abastecimiento.

A continuación se clasifican las principales obras de captación que pueden aplicarse a los proyectos de abastecimiento de agua para fines urbanos: 

Con tratamiento

 

Captación de aguas subterráneas.

Las obras más utilizadas para captación de aguas subterráneas son las siguientes:

  1. Manantiales.
  2. Galerías filtrantes.
  3. Pozos someros.
  4. Pozos profundos

Manantiales.

El agua de manantial generalmente es potable, sin embargo su calidad puede ser degradada y contaminada, por animales y por el hombre al salir a un estanque o fluir sobre el terreno. Por ésta razón el manantial debe protegerse con mampostería de ladrillo o piedra, de manera que el agua fluya directamente hacia una tubería, evitando así que se contamine.

 Los diseños de obras de captación de manantiales se realizan para los dos tipos más comunes que se presentan en nuestro medio, que son:

1.- Manantiales tipo ladera, con afloramiento de agua freática.

2.- Manantiales con afloramiento vertical, tipo artesiano.

Para el proyecto de captación de manantiales, el aspecto principal a tomar en cuenta es su protección para que no se contaminen y evitar que los afloramientos se obturen, ambos objetivos se logran con la construcción de una caja que aísla el área de salida del agua, además para evitar que los afloramientos trabajen contra carga en la época de lluvias, es decir, cuando el gasto que aporta el manantial sea superior al de conducción, la plantilla del tubo de demasías ó la cresta del vertedor se sitúa un poco abajo del afloramiento más alto.

Galerías filtrantes.

Una galería filtrante se utiliza principalmente para captar agua del subálveo de corrientes superficiales, construyéndose de preferencia en el estiaje y en una de las márgenes, paralela a la corriente. En el proyecto se deben tomar en cuenta las características de socavación de la corriente en las avenidas importantes; esta consideración hace poco recomendable la construcción de una galería transversal a la corriente, además de ser más costosa.

El agua captada por medio de una galería filtrante generalmente se conduce a un cárcamo de bombeo donde se inicia la obra de conducción.

El conducto de la galería debe quedar situado a una profundidad y distancia adecuadas, con respecto al caudal principal de la corriente, con el fin de que el agua quede sometida a una filtración natural; esto depende de las características topográficas del tramo escogido, de los materiales del cauce y de la calidad del agua de la corriente. Se considera que un recorrido de agua a través de la capa filtrante de 3 a 15 m, puede ser suficiente para que se clarifique y se elimine la contaminación bacteriana.

En la captación de agua por medio de galerías filtrantes, se utilizan tuberías perforadas, instaladas casi horizontalmente en zanja excavada a cielo abierto, y rellenas con material limpio debidamente seleccionado, esto es, con una granulometría adecuada para conformar el filtro.

Actualmente se recomienda la utilización de tubería de acero inoxidables ó de PVC ranurados tipo cedazo, también se construyen galerías perforadas ó excavadas generalmente en laderas de montaña, cortando formaciones acuíferas como las que presentan las rocas calizas.

El agua es el componente más importante para la vida de cualquier organismo, hablando específicamente del ser humano sabemos que la necesitamos tanto para poder vivir, como para poder realizar las actividades diarias en  nuestro hogar, ¿y cómo es que puede llegar el agua a cada uno de nosotros?, desde tiempos muy remotos tenemos un sistema de conducción por gravedad que es aquel que permite que se transporte el agua desde el punto de captación de la fuente, hasta el tanque de almacenamiento, sin un bombeo mecanizado y en condiciones seguras e higiénicas, y según las investigaciones en caso de que la fuente no cumpla con los requerimientos físicos, químicos y bacteriológicos se podrá incluir una planta de tratamiento para el abastecimiento. Debemos mencionar que la característica principal de este sistema es que la fuente debe estar localizada en una posición más alta que aquella donde está la comunidad que hará uso del agua captada.

Los sistemas de conducción de agua por gravedad son frecuentes alrededor del mundo para transportar el agua de un lugar a otro sin uso de bombas, ni energía externa. Podemos decir que es un proceso simple, pero puede llegar a complicarse en la fase del diseño por factores como la distancia que debe recorrer el agua hasta llegar al punto del destino, la pendiente que determina la rapidez y la facilidad con la que fluye el agua, el tamaño de las tuberías, el tipo de terreno, entre otros.

Objetivo

Conocer cómo influye la gravedad en el abastecimiento del agua en los hogares para su consumo.

Justificación

Como niños queremos entender qué es la gravedad y nos preguntamos de dónde viene el agua y por que cae sobre nosotros.

Hipótesis

Si sabemos cómo se comporta el agua en la naturaleza con la fuerza de gravedad entonces podremos conocer cómo el ser humano lo usa en su beneficio para distintos servicios.

Método (materiales y procedimiento)

Asistimos a museos con exposiciones referentes al agua

 

Arlet y Yaretzi en UNIVERSUM

 

El agua es el único recurso natural que se transforma constantemente, sin embargo es la misma desde que apareció en la tierra, y solo se transforma y mueve de un lugar a otro.  La energía del sol, la gravedad de la tierra mueven al agua a través de los océanos, la atmósfera y la tierra y puede estar en estado sólido, líquido o en forma de vapor. El equilibrio de este ciclo puede verse afectado por la deforestación, el uso irresponsable del suelo, la sobreexplotación de acuíferos y la contaminación de ríos, lagos y mares.

El agua es esencial para la vida, es importante para la salud, el desarrollo y por lo tanto para la calidad de vida de las personas. Todos los procesos para recargar y obtener agua se desarrollan dentro de las cuencas, que es el principio de nuestro tema de investigación.

Como podemos ver es todo un ciclo y un sistema el agua que llega a nuestros hogares, debemos de considerar de igual forma que no solo usamos agua para las actividades cotidianas como bañarse, cocinar o beber, sino también para elaborar nuestros alimentos, fabricar los productos que utilizamos y generar la electricidad que consumimos. La necesidad de producir más alimentos y energía , así como de llevar agua potable a poblaciones cada vez más numerosas y a lugares más alejados, ocasiona que el volumen de agua que se extrae de diversas fuentes sea mayor que el que la naturaleza pueda recuperar. Para garantizar la disponibilidad de agua en el largo plazo es necesario que todos los sectores de la sociedad participen en acciones responsables y conscientes para su uso racional y manejo eficiente.

Desde épocas muy tempranas el ser humano ha aprendido a utilizar y controlar el agua para su supervivencia; el ingenio humano ha tenido que diseñar obras hidráulicas con el propósito de abastecer agua a las poblaciones, regar cultivos, y producir energía eléctrica, entre otros. Esta infraestructura ha favorecido el desarrollo de la humanidad, pero también es cierto que el reto actual es crear obras que garanticen el balance el desarrollo y la naturaleza.

El objeto de nuestra investigación es el sistema de conducción del  agua por gravedad,  por lo anterior tenemos que saber que el sistema de abastecimiento de agua potable de la ciudad es por medio de tuberías, tanques de almacenamiento y plantas de bombero entre otras estructuras, pero para esto se necesita la fuente de captación que debe de tener cierta altura para que la gravedad ayude a la distribución, conducirla a través de las montañas y llevarla hasta los tanques de almacenamiento, como se muestra en las siguientes imágenes.

Visitamos bibliotecas y museos para conocer más acerca del tema.   

Visita a bibliotecas

Realizamos una maqueta.

Materiales

  • Tabla
  • Papel 
  • Pegamento
  • Botellas de PET
  • Pinturas
  • Aserrín
  • Manguera

Procedimiento

Utilizamos la tabla como base

Con las botellas de PET simulamos los depósitos de agua.

Formamos las montañas y las cubrimos con papel.

Con la pintura y el aserrín decoramos el paisaje.

Las mangueras las usamos para hacer la tubería con la que el agua llega a distintos lugares

Galería Método

Resultados

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Descubrimos que hay muchas comunidades sobre todo rurales donde el abastecimiento de agua es mediante la gravedad donde se entuba el agua para hacerla llegar a la población principalmente en la Sierra aunque también se presenta en ciudades como Celaya y Colimilla. 

Bibliografía

La gravedad, Juan Tonda Mazón. El escarabajo volador  Ciencias de la tierra. CONACULTA 2005

Newton y la gravedad  en 90 minutos Paul Strathern traducido por Marta Fortes, Editorial Siglo XXI de España Editores

Experimentos impactantes Mecánica y fluidos, Héctor Riveros R, José Colado P., José Mieres O., Ed. Trillas, 2000

Había una vez una gota de lluvia

Ecologia Y Medio Ambiente, Adrian Lecona Urrutia, Ed. Mc Graw-Hill/ Interamericana (Páginas: 17, 73-75)

Ecologia, Eugenia P. Odum  Ed. Interamericana (Págs. 326-329,341 y 354)

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography