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.

La principal fuente no viviente de energía de la antigüedad fue el llamado “molino” griego, constituido por un eje de madera vertical, en cuya parte inferior había una serie de paletas sumergidas en el agua. Este tipo de molino fue usado principalmente para moler los granos, el eje pasaba a través de la máquina inferior y hacía girar la máquina superior, a la cual estaba unido. Molinos de este tipo requerían una corriente veloz, y seguramente se originaron en las regiones colinares del Medio Oriente, a pesar de que Plinio el Viejo atribuye la creación de los molinos de agua para moler granos al norte de Italia. Sin embargo pueden ser considerados los precursores de la turbina hidráulica, y su uso se extendió por más de tres mil años.
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.