Introducción.
El agua es un recurso vital para el desarrollo de la civilización, la
historia lo ha demostrado mediante el florecimiento de las culturas
Mesopotámica, Egipcia, Hindú y China. Sin embargo, también la historia ha sido
testigo de las graves catástrofes que el agua puede causar. Es por esto que
resulta primordial para cualquier cultura tener un adecuado manejo de este
recurso, tanto para su abastecimiento, como para evitar siniestros. Las
culturas mesoamericanas no son la excepción y debieron enfrentar un gran reto
al establecerse ya sea en zonas lacustres o con escasez del líquido. Para el
aprovechamiento del agua debieron construir desde pequeñas estructuras
hidráulicas hasta colosales obras. Cabe mencionar que estos pueblos lograron
propósitos como la distribución del agua, el abastecimiento y el riego,
siguiendo técnicas sustentables para minimizar su impacto ambiental.
Obras
hidráulicas en la historia de México.
La historia de México puede ser contada a través de sus obras
hidráulicas. Éstas han respondido a las necesidades de captación, conducción,
almacenamiento, distribución e irrigación durante las diferentes épocas
históricas por las que ha pasado el país. Los mexicas, una de las sociedades
prehispánicas más representativas del modo de vida lacustre, tuvieron una
relación indisoluble con sus recursos hídricos. Como muestra de ello, su ciudad
fue diseñada para funcionar en el agua mediante la red de comunicación acuática
formada por chinampas, canales y acequias lograron solucionaron un problema
recurrente de las culturas mesoamericanas: el transporte. A su llegada los
españoles registraron este modus vivendi de los indígenas mediante sus
informes, cartas y crónicas. Algunos de los datos tomados por los
conquistadores sobre las obras hidráulicas del valle de México fueron la
existencia de:
- puertos de canoas,
- acequias hondas para navegación,
- ciudades fundadas totalmente en el agua (sobre chinampas),
- ciudades fundadas parte en agua y parte en tierra firme,
- calzadas que atravesaban las lagunas,
- andenes, jardines, estanques y huertos en la orilla de la laguna salobre de México.
Con el choque entre los conquistadores y los autóctonos, las técnicas de
construcción europeas se mezclaron con las habilidades de construcción y
conocimientos de una cultura agrícola. Durante la toma de “México-Tenochtitlan”
se destruyó el acueducto de Chapultepec dejando a la ciudad sin su más
importante fuente de abastecimiento.
Obras
hidráulicas en la época prehispánica.
Durante esta etapa, las chinampas, acequias, calzadas, diques, albarradones y acueductos fueron las obras hidráulicas más representativas. Los principales
materiales para su construcción fueron la madera, la piedra y el lodo así como
plantas y tules.
Sistemas
de riego con instalaciones permanentes.
En estos sistemas, el agua era generalmente capturada desde su
nacimiento utilizando estructuras llamadas “cajas” para regular el flujo de los
canales y para favorecer la elevación del nivel del agua logrando un riego en
una mayor superficie de tierra. Del canal principal, se originaba una red de
distribución de pequeños canales y acequias con depósitos secundarios de
almacenamiento, muchos de estos canales se encontraban impermeabilizados con
estuco y calicanto. Debido a la topografía fue necesaria la construcción de
acueductos para librar barrancas y desniveles. Evidencias de este tipo de
sistemas se han encontrado en el área de Texcoco, Chalco, Coyoacán y Tacubaya.
Sistemas
de riego con presas derivadoras transitorias.
Éstas eran bordos o “empalizadas” para represar el agua, construidas con
troncos, cañuela o varas entretejidas, piedras, tierra y pasto, servían para
obligar a las aguas a desviarse a un canal que ya se había construido. Esta
agua era utilizada durante la temporada de secas y sus estructuras son
destruidas al llegar los temporales cuando los ríos aumentan su caudal haciendo
el riego innecesario.
Sistemas
de riego con agua pluvial.
En el valle de Teotihuacán se encontraron paredes de piedra que
cumplían, además de la función del aterrazamiento y protección de la erosión de
cerros, la de la contención de agua de lluvia y su conducción hacia canales de
riego. Esta fue una técnica hidráulica especializada para adaptar el régimen de
cultivos a las condiciones específicas de lugares como el valle de México donde
las lluvias eran irregulares.
Sistemas
hidráulicos y formación de lagunas artificiales.
Dentro del quehacer de los prehispánicos, también se encontró la
formación de “lagunas” artificiales que en realidad eran embalses o presas.
Tres de los casos más conocidos son: la “laguna-presa” de Totoltepec en la
cuenca de México, el sistema de Coatepec-Tula en Hidalgo y el de Amanalco en el
Estado de México. En el mismo renglón, las sequías estacionales impulsaron la
construcción de camellones agrícolas, éstos cumplían dos funciones importantes:
por un lado, conservar el agua de depósitos naturales y por otro lado, la
habilitación de vías de navegación mediante canales.
Historia de la Hidrahulica en el Mundo
Las civilizaciones más antiguas se desarrollan a lo
largo de los ríos más importantes de la Tierra, como el Tigris y Eufrates, el Nilo, el Indo. La
experiencia y la intuición guiaron a estas comunidades en la solución de los
problemas relacionados con las numerosas obras hidráulicas necesarias para la defensa ribereña, el drenaje de zonas
pantanosas, el uso de los recursos hídricos, la navegación
Inicialmente se movilizo en
los lagos y ríos utilizando los troncos de madera que flotaban.
En los años posteriores a 1850
las grandes ciudades de Inglaterra instalaron centrales de suministros de
energía hidráulica, la cual era distribuida a grandes distancias por tuberías
hasta las fabricas donde accionaban molinos, prensas, laminadores y grúas.
En el periodo siguiente, al
final del siglo XIX y principios del XX, se tomó en cuenta la viscosidad y la
teoría de la similaridad. A este período están asociados los nombres de GEORGE
STOKES y de OSBORNE REYNOLDS, 1819-1903 y 1942-1912, respectivamente.
En la Hidráulica contemporánea
se deben mencionar a: LUIDWIG PRANDTL, THEODOR VON KARMAN Y JOHAN NIKURADSE.
Los dos primeros por sus trabajos en Aerodinámica y Mecánica de Fluidos que
sirvieron para dilucidar la teoría del
flujo turbulento; el último sobre flujo en tuberías.
En 1906 la Marina de los
EE.UU. botó El U.S.Virginia, primer barco con sistemas hidráulicos para
controlar su velocidad y para orientar sus cañones.
En 1930 se empezaron a
construir las bombas de paletas de alta presión y se introdujeron los sellos de
caucho sintético. Diez años después los servomecanismos electrohidráulicos
ampliaron el campo de aplicación de la oleohidráulica (rama de la hidráulica que
utiliza aceite mineral como fluido). Desde los años sesenta el esfuerzo
investigativo de la industria y las entidades de formación profesional ha
conducido hasta los sofisticados circuitos de la fluídica.
La generación de energía
Rueda
hidráulica.
El tipo de molino hidráulico con eje horizontal y rueda vertical se comenzó a construir en el siglo I a. C. por el ingeniero militar Marco Vitruvio Polione. Su inspiración puede haber sido la rueda persa o “saqíya”, un dispositivo para elevar el agua, que estaba formado por una serie de recipientes dispuestos en la circunferencia de la rueda que se hace girar con fuerza humana o animal. Esta rueda fue usada en Egipto (Siglo IV a. C.). La rueda hidráulica vitruviana, o rueda de tazas, es básicamente una rueda que funciona en el sentido contrario. Diseñada para moler grano, las ruedas estaban conectadas a la máquina móvil por medio de engranajes de madera que daban una reducción de aproximadamente 5:1. Los primeros molinos de este tipo eran del tipo en los que el agua pasa por debajo.
Más tarde se observó que una rueda alimentada desde arriba era más eficiente, al aprovechar también la diferencia de peso entre las tazas llenas y las vacías. Este tipo de rueda, significativamente más eficiente requieren una instalación adicional considerable para asegurar el suministro de agua: generalmente se represaba un curso de agua, de manera a formar un embalse, desde el cual un canal llevaba un flujo regularizado de agua a la rueda.
Serrería romana de
Hierápolis. Del siglo III de la Era
Cristiana, es la muestra más antigua del mecanismo biela-manivela.
Este tipo de molino fue una fuente de energía mayor a la que
se disponía anteriormente, y no solo revolucionó la molienda de granos, sino
que abrió el camino a la mecanización de muchas otras operaciones industriales.
Un molino de la época romana del tipo alimentado por debajo, en Venafro, con
una rueda de 2 m de diámetro podía moler aproximadamente 180 kg de granos en
una hora, podía apenas moler 4,5 kg de grano por hora.Desde el siglo IV d. C. en el Imperio romano se instalaron molinos de notables dimensiones. En Barbegal, en las proximidades de Arlés, en el 310, se usaron para moler granos 16 ruedas alimentadas desde arriba, que tenían un diámetro de hasta 2,7 m cada una. Cada una de ellas accionaba, mediante engranajes de madera dos máquinas.
Ruedas
de agua en Hama - Siria.
En la Edad Media, la rueda hidráulica fue ampliamente
utilizada en Europa para una gran variedad de usos industriales El Domesday Book, el catastro inglés
elaborado en el 1086, por ejemplo reporta 5.624 molinos
de agua, todos del tipo vitruviano. Estos molinos fueron usados para
accionar aserraderos,
molinos de cereales y para minerales, molinos con martillos para
trabajar el metal o para batanes, para accionar fuelles de fundiciones y para una variedad de
otras aplicaciones. De este modo tuvieron también un papel importante en la
redistribución territorial de la actividad industrial.Otra forma de energía desarrollada en la Edad Media fue el molino de viento. Desarrollado originalmente en Persia en el siglo VII, parece que tuvo su origen en las antiguas ruedas de oraciones accionadas por el viento utilizadas en Asia central. Otra hipótesis plausible pero no demostrada, es la de que el molino de viento se derivaría de las velas de los navíos. Durante el siglo X estos molinos eólicos fueron ampliamente utilizados en Persia, para bombear agua. Los molinos persas estaban constituidos por edificios de dos pisos, en el piso inferior se encontraba una rueda horizontal accionada por 10 a 12 alas adaptadas para captar el viento, conectadas a un eje vertical que transmitía el movimiento a la máquina situada en el piso superior, con una disposición que recuerda los molinos de agua griegos. Los molinos de viento de ejes horizontales se desarrollaron en Europa del norte entorno al siglo XIII.
