El éxito de la expansión de la humanidad por todo el planeta se debe, principalmente, a la invención de diversos métodos de transporte. Una vez alcanzada una zona de asentamiento, el ser humano, para seguir sobreviviendo, necesita disponer de agua. Aquí entra de nuevo en juego el transporte para, si fuese necesario, poder trasladar el líquido adonde se necesite.
El agua no tiene forma y se adapta perfectamente al recipiente que lo contiene. Si el agua tuviera forma, los recipientes deberían tener esa forma y las conducciones para poder transportarla también.
Desde el punto de vista geométrico, podríamos trasladar el agua por tuberías de cualquier forma, ya que el agua se adapta a la forma de la conducción. Sin embargo, las tuberías son redondas, ¿por qué?
La esfera es la figura geométrica que, a igualdad de volumen, presenta una superficie externa menor.
Supongamos un cubo de 20 cm de lado.
La superficie externa sería:
Y el volumen:
Supongamos ahora una esfera con el mismo volumen que el cubo anterior.
Despejando el radio, tendremos que r = 12,407 cm
Por tanto, su superficie sería:
Es decir, un 20% menor que en el caso del cubo.
Esto ya nos va orientando hacia el por qué las conducciones para el transporte de agua tienen la forma que tienen.
La mayor parte de los conductos se instalan enterrados bajo tierra. Las tuberías deben soportar por lo tanto unos pesos, que se denominan cargas externas. Unas cargas son permanentes, como el peso de la capa de tierra sobre la tubería, y otras son ocasionales o puntuales, como por ejemplo el tráfico rodado.
Si tuviésemos una tubería cuadrada, las cargas externas las podríamos representar así:
Las fuerzas actuarían con la misma intensidad sobre la cara superior del cubo.
Sin embargo, en una tubería circular, la fuerza mayor actuaría solamente sobre la generatriz superior del tubo, mientras que, en el resto de su superficie, las cargas serían de menor intensidad. Esto se debe, sin entrar en detalles físico-matemáticos, a que las fuerzas de reacción provocadas en una esfera ante fuerzas externas son de mucha mayor intensidad que las producidas en otras figuras geométricas.
Lo cual explica, por ejemplo, entre otros motivos, que los túneles tengan forma redondeada.
Por otra parte, si observamos lo que ocurre en el interior de los conductos, para unas mismas condiciones de uso, en el caso de tuberías circulares tendríamos un flujo principalmente laminar mientras que, en el caso de tuberías rectangulares, el flujo sería sobre todo turbulento.
Esto quiere decir que, en el caso de flujos turbulentos, tendríamos mayores pérdidas de presión y, por lo tanto, necesitaríamos de más energía para transportar el mismo caudal de agua, lo que se traduce en mayores costes.
Estas pérdidas de presión se incrementarían notablemente en los accesorios debido al rozamiento del agua con las aristas que forman los planos de las conducciones no circulares.
Podemos considerar a la esfera una figura geométrica perfecta. Todos los puntos de su superficie tienen la misma distancia del centro. No tiene superficies planas, ni vértices ni aristas.
Desde los cuerpos más grandes, como las estrellas y los planetas, hasta los elementos más pequeños, como átomos y partículas subatómicas, la forma esférica es la predominante.
El avance de la humanidad ha estado siempre ligado a figuras circulares: la rueda, los engranajes de las máquinas o las monedas, son ejemplo de ello.