<center>https://images.hive.blog/DQmRFXjzSaspHP4wMhzPstkSozaa2N5aS5o8AdosjZxfpzx/trayectoria%20parabolica.gif</center>
<div class="pull-right"><sup>Trayectoria parabólica. 
<a href="https://pixabay.com/es/videos/monta%C3%B1a-campo-irrigaci%C3%B3n-agua-87793/">Camera-man</a></sup></div>
<p></p>
<div class="text-justify">
<p></p>
<table>
<tr>
<p></p>
<td>En el campo se utiliza un sistema de irrigación para suministrar agua a las plantaciones, por lo que se disponen tuberías de grueso calibre: 1, 2 o 3 pulgadas de diámetro. Los aspersores de bajo alcance cubren al menos un área de 9 metros por 9 metros, aunque en realidad su movimiento de rotación describe una circunferencia de 9 metros de diámetro. También se utilizan los difusores de agua con menor alcance, alrededor de 5 o 6 metros a la redonda, pero el detalle más relevante es que el agua describe una trayectoria parabólica desde el punto de partida hasta que cae en el terreno.</td>
</tr>
</table>
<p></p>
Esta observación de un simple sistema de riego involucra varios eventos físicos: el movimiento parabólico y el principio de continuidad del caudal de agua en la tubería utilizada. Como concluí en mi último post <a href="https://hive.blog/hive-129253/@azulear/temas-de-fisica-analisis-del-lanzamiento-parabolico">"análisis del lanzamiento parabólico"</a>, el alcance máximo (distancia horizontal) se logrará cuando el ángulo de salida del chorro de agua sea de 45º, pero también depende de la velocidad inicial que se puede variar con el uso de diversas boquillas del aspersor, es decir que se pueda cambiar el área del tubo a la salida del caudal de agua.
<p></p>
<center>https://images.hive.blog/DQmWxbRa4sGfmLE2cF8Z5Uomd9VzxCfAkMwRvLZ9w9oh4xC/imagen.png</center><div class="pull-right"><sup>Caudal en diferentes boquillas. 
<a href="https://www.pxfuel.com/es/free-photo-erxif">DMCA</a></sup></div>
<hr>
<p></p>
Por observación directa del chorro de agua que sale de ambas boquillas se puede deducir que de la amarilla el caudal es de menor alcance, mientras que en la otra la boquilla es de menor área y se cubre mayor distancia para el riego, asociado a que el agua sale con mayor velocidad. Este es un ejemplo claro del fenómeno físico conocido como <strong>Efecto Venturi</strong> donde se relacionan varios parámetros: presión interna, área de sección transversal de un conducto tubular,  velocidad del fluido y su densidad.
<p></p>
<center>https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/Venturi.gif/300px-Venturi.gif</center><div class="pull-right"><sup>Caudal en tubo Venturi.
<a href="https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Venturi">Thierry D.</a></sup></div> 
<center>https://images.hive.blog/DQmc9gayq3U1gj2ZBnApCYaEUFMYM4FYEHEunkTd4MWn7CJ/imagen.png</center><div class="pull-right"><sup>Parámetros efecto Venturi.
<a href="https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Venturi">HappyApple</a></sup></div>
<p></p>
<br/>
<div class="text-justify">
<p>En el caso ideal, se tiene una manguera de agua de 1/2 pulgada, la cual tiene un diámetro interno de 13-15 mm, por la que circula un caudal de 35 litros cada minuto <strong>Caudal = 2,1 m<sup>3</sup>/h</strong> y que sale de la manguera con una velocidad determinada. Sin embargo, cuando se coloca el dedo en el extremo de la manguera o se adapta una boquilla de riego, entonces la velocidad de salida cambia instantáneamente. Esto sucede porque el área del conductor del fluido disminuye, y en consecuencia la presión es menor en esa sección, cumpliéndose el <em>Efecto Venturi</em> asociado con el <em>Principio de Continuidad</em>.</p>
https://images.hive.blog/DQmZH3kyWwYHKJ8DqnMSTr2C4FpghNrpyJii6xCpgB8seVJ/imagen.png
<p></p>
<table>
<tr>
<td>Principio de Continuidad: establece que el caudal de un fluido se mantiene constante en una tubería cuando se estrecha el camino del fluido, es decir que se cumple la igualdad:
<center>Caudal<sub>1</sub> = Caudal<sub>2</sub></center></td>
</tr>
</table>
<p></p>
El caudal de un fluido frecuentemente se expresa en unidades de m<sup>3</sup>/h, relaciona el área (m<sup>2</sup>) de sección transversal del conductor del fluido y la velocidad (m/h) del fluido en la tubería. 
<p></p>
<center>Caudal<sub>1</sub> = Área<sub>1</sub> velocidad<sub>1</sub></center>
<center>Caudal<sub>1</sub> = A<sub>1</sub> v<sub>1</sub></center>
<p></p>
<center>Caudal<sub>2</sub> = Área<sub>2</sub> velocidad<sub>2</sub></center>
<center>Caudal<sub>2</sub> = A<sub>2</sub> v<sub>2</sub></center>
<p></p>
<table>
<tr>
<td>En la figura que inserté arriba, se observa que en una tubería de sección transversal mayor A<sub>1</sub>, tendrá asociada una velocidad de flujo del fluido relativamente menor v<sub>1</sub>, en comparación con la sección de la tubería que se estrecha hasta un área de sección transversal menor A<sub>2</sub> que provocará un aumento en la velocidad del fluido v<sub>2</sub>, cumpliendo el <em>Principio de Continuidad</em>.</td>
</tr>
</table>
<p></p>
<center>https://images.hive.blog/DQmVKGFHcGiBk5DC3Hkn3pGBwvBHeqSmfv3KoCDQWa9cRpx/imagen.png</center><div class="pull-right"><sup>Principio de Continuidad</sup></div><br/>
<p></p>
Usaremos esta imagen para plantear el ejemplo de la trayectoria parabólica de un chorro de agua que sale de la tubería con los siguientes valores:<p></p> 
<table>
  <tr>
    <th>Ángulo del tubo</th>
    <th>Velocidad del fluido</th>
    <th>Diámetro de la boquilla</th>
  </tr>
  <tr>
    <td>45º</td>
    <td>5 m/s</td>
    <td>15 mm</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>45º</td>
    <td>10 m/s</td>
    <td>6 mm</td>
  </tr>
</table>
<p></p>
La idea del agricultor es determinar si el uso de la boquilla le permite tener un mayor alcance horizontal (<strong>D</strong>), de tal manera que cubra mayor área de terreno sembrado con el riego. Para simplificar los cálculos usaremos el valor de g = 10 m/s<sup>2</sup>
<p></p>
<center>https://images.hive.blog/DQmdxTrWsa7j43n8DvtiNE8ar4ryNMyTx4utVa6E1xynT9m/imagen.png</center>
<p></p>
con V<sub>0</sub> = 5 m/s
<center><strong>D</strong> = (5 m/s)<sup>2</sup> (sen90º))/(10 m/s<sup>2</sup>)</center>
<p></p>
<center><strong>D</strong> = 2,5 m</center>
<p></p>
<center>https://images.hive.blog/DQmaX6akG2EhwdyFShayenh3SaJeKwECEn7eVVYLsgWKQHj/imagen.png</center>
<p></p>
con V<sub>0</sub> = 10 m/s
<center><strong>D</strong> = (10 m/s)<sup>2</sup> (sen90º))/(10 m/s<sup>2</sup>)</center>
<p></p>
<center><strong>D</strong> = 10 m</center>
<p></p>
<center>https://images.hive.blog/DQmW6wt9SokZd1bkMvN8oGRcc2Z3RMiC5P1suGSoy42qM8m/imagen.png</center>
<p></p>
Sin necesidad de colocar una bomba de agua adicional, ni incurrir en gastos impagables, solamente con cambiar el diámetro de la boquilla, el agricultor ha podido aumentar el alcance del riego, ya que al disminuir el área de la boquilla del aspersor provoca un aumento de la velocidad de salida del chorro de agua. Como se sabe, la trayectoria del agua será de forma parabólica y alcanzará la distancia máxima (alcance horizontal) cuando el ángulo de salida del agua es de 45º y también se incrementará al aumentar la velocidad de salida del agua, tal como se observa en las imágenes.
<p></p>
<table>
<tr>
<td><div class="text-justify">Si tenemos una tubería con un diámetro interno Φ = 15 mm, por la cual circula un caudal de agua de 1 m<sup>3</sup>/h (equivalente a ≈0,000278 m<sup>3</sup>/s), entonces podemos determinar la velocidad del flujo de agua:
<center>v<sub>1</sub> = C<sub>1</sub>/A<sub>1</sub></center>
A<sub>1</sub> = πΦ<sup>2</sup>/4 = 176,71 mm<sup>2</sup> = 0,017671 m<sup>2</sup>
<center>v<sub>1</sub> = (0,000278 m<sup>3</sup>/s)/(0,017671 m<sup>2</sup>)</center>
<p></p>
<center>v<sub>1</sub> = 1,57 m/s</center>
</div></td>
</tr>
</table>
<p></p>
<div class="text-justify">Si tenemos esa misma tubería de diámetro interno Φ = 15 mm, pero colocamos una sección de menor diámetro interno Φ<sub>2</sub> = 6 mm, por el Principio de Continuidad debe circular el mismo caudal de agua C<sub>2</sub> = 1 m<sup>3</sup>/h, entonces podemos determinar la nueva velocidad del flujo de agua al colocar esta reducción tubular (boquilla):
<p></p>
<center>v<sub>2</sub> = C<sub>2</sub>/A<sub>2</sub></center>
<p></p>
A<sub>2</sub> = πΦ<sup>2</sup>/4 = 28,21 mm<sup>2</sup> = 0,00002821 m<sup>2</sup>
<p></p>
también: C<sub>1</sub> = C<sub>2</sub> = 0,000278 m<sup>3</sup>/s
<p></p>
<center>v<sub>2</sub> = (0,000278 m<sup>3</sup>/s)/(0,00002821 m<sup>2</sup>)</center>
<p></p>
<center>v<sub>2</sub> = 9,86 m/s</center>
<p></p>
Se comprueba que las relaciones entre el área de la tubería y la velocidad del flujo del fluido son inversamente proporcionales, mientras que el caudal se mantiene constante. ¿Qué sucede con la presión que ejerce el agua en las diferentes secciones?, en el siguiente post le comentaré lo relacionado con el Teorema de Bernoulli que relaciona estos parámetros de velocidad del flujo, la densidad del fluido, las presiones que acabo de mencionar y hasta la aceleración de la gravedad interviene en este teorema.
<p></p>
<center><h2>Aporte del  Post</h2></center>
<br/>
<table>
<tr>
<td><div class="text-justify">Los conocimientos básicos sobre Física se pueden aplicar a situaciones reales y nos permiten resolver cualquier tipo de acontecimiento, por ejemplo el de determinar el alcance horizontal de un sistema de riego en un sembradío, usando 2 acontecimientos físicos como el movimiento parabólico y el efecto Venturi junto al Principio de continuidad para un caudal de fluidos.</div></td>
</tr>
</table>
<p><center><h3>Texto original de <a href="/@azulear">@azulear</a></h3></center></p>
<hr/>
<div class="pull-right"><img src="https://images.hive.blog/0x0/http://www.imagenesanimadas.net/Tecnologia/Camaras-Vigilancia/Camaras-01.gif"/></div>
<p></p>
<p></p><h4></h4>Si deseas profundizar tus conocimientos acerca de este
tema, te recomiendo:<p></p>
<ul>
<li><a href="https://phet.colorado.edu/sims/html/projectile-motion/latest/projectile-motion_es.html">Movimiento de un proyectil</a></li>
<li><a href="https://ejerciciosdefisica.com/movimiento-parabolico/">Movimiento parabólico</a></li>
<li><a href="https://www.geogebra.org/m/MZRKudEF">Tiro parabólico</a></li>
<li><a href="https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Venturi">Efecto Venturi</a></li>
<li><a href="https://www.principiode.com/principio-de-continuidad/">Principio de Continuidad</a></li>
<li><a href="https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=caudal+de+agua+por+manguera+de+1+2+pulgadas#fpstate=ive&vld=cid:45c0c458,vid:G5yzEj_IVGU">Caudal en tubería</a></li>
<li><a href="https://www.outlet-piscinas.com/blog/tuberias-caudal-agua/">Dimensiones tuberías y caudal de agua</a></li></ul>
<hr/>
</div>