Artificios Hidráulicos: Subiendo agua con flotadores

Para hacer la entrada de esta página y de todo lo que muestro en ella, me vino la inspiración del libro de Chris Massey

y de los videos que tiene en internet sobre el tema de subir los sillares para la construcción de las pirámides, mediante un canal vertical, o chimenea, lleno de agua y valiéndose para ello de la flotabilidad de los distintos materiales según el Principio de Arquímedes.

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El sistema que propone me resultó interesante desde un primer momento y lo que más me gustó fue la forma tan elegante de resolver el problema de la elevada presión, (de 1 bar cada 10 metros), en una columna de agua demasiado alta, mediante el uso de compuertas para dividir la chimenea de agua en tramos menores.

Así pues me dije: Si Chris Massey cree que sería posible subir piedras, mediante flotadores, a las pirámides y así lo demostró por medio de la experimentación de forma tan convincente, ¿porque no iba a ser posible siglos después hacer subir agua, que es mucho menos pesada, a donde hiciese falta para su aprovechamiento?

Y con este razonamiento me puse manos a la obra para ver cómo se podría haber utilizado un sistema similar entre los siglos XVI y XVII para:

Subir agua a Toledo mediante el principio de Arquímedes

y conseguir así que el agua, al igual que las piedras, hubiese tomado el camino hacia las alturas para ponerse a flote, en vez de buscar el camino hacia el fondo, como casi siempre le dicta la fuerza de gravedad.

Haciendo antes de nada una simulación de cómo debería de ser el funcionamiento aproximado de tal ingenio hidráulico, podremos, basándonos en su observación, hacer algunas conjeturas de su posible rendimiento y viabilidad.

Lo primero que cabe reseñar, es que se podrían utilizar recipientes a modo de flotadores, tales como cántaros, barriles o toneles, bidones e incluso pellejos. Cualquiera que fuese el utilizado, tendría que ser cerrado herméticamente antes de cada subida y para asegurar su flotabilidad y velocidad emergente solamente podría llenarse con agua entre los 2 tercios y 3 cuartos de su capacidad.

En cuanto al conducto de agua, vertical o inclinada, habría que descartar el de la izquierda puesto que tendría un tramo de 78+9=87 metros de desnivel y esa sería una columna de agua con una presión excesiva, la cual reventaría fácilmente el canal vertical cualesquiera que fuese el método constructivo del mismo.

Utilizando pues el de la derecha, con compuertas herméticas cada 9 y 10 metros, nunca habría un tramo mayor de unos 10+10=20 metros y eso ya sería más manejable en cuanto a lo que a presión se refiere.

Por otra parte, para que no se vaciara una columna de agua contenida en un recipiente cerrado en la parte superior y abierto en la parte de abajo, cuya boca estaría en contacto o un poco sumergida en la superficie del agua del río o de un canal de desviación, su altura no podría exceder los 10,33 metros a nivel del mar, para que de ese modo, la presión atmosférica fuera capaz de mantener confinada al agua en el recipiente o conducto y no se vaciara ésta por la citada boca, de vuelta hacia el río, en la parte que estuviese por encima de esa medida hasta bajar al nivel citado con el fin de que las presiones pudieran equilibrarse.
En el caso de Toledo, dado que la altitud a nivel del Tajo es de unos 450 metros, esa altura sería menor, del orden de unos 9,79 metros y de tan solo 9,68 a nivel del Alcázar. Es por ello que sería razonable una altura de 9 metros para el primer tramo, a fín de impedir que este no se vaciase nunca.
Los demás tramos, menos el último, al no estar en contacto con el aire no estarían afectados por la presión atmosférica y solamente dependerian su presiones de la altura de su columna de agua, de ahí las divisiones propuestas para mantener esa presión en límites razonables y operativos.

Veamos ahora las medidas y demás datos para un ejemplo de las posibilidades de rendimiento del modelo mostrado.

Con un conducto cuadrado de 1 metro de lado, se podrían utilizar 4 bidones de 35 cm de diámetro por piso de cada tanda de subida. Con 5 pisos por tanda subirían cada vez un total de 20 bidones y con una capacidad de 50 litros por bidón, la cantidad total elevada sería del orden de 1 metro cúbico, o sea, de 1.000 litros. Esta cantidad sería superior a la carga de 20 jumentos con 4 cántaros cada uno (42,5 litros).

En consecuencia, y si cada 10 minutos partiese una tanda hacia arriba, tendríamos 6 tandas de subida en 1 hora que serían el equivalente a 6.000 litros y por lo tanto en una jornada de 10 horas habrían emergido hacia arriba por la chimenea hidráulica, desde el río Tajo hasta la ciudad de Toledo, aproximadamente unos 60.000 litros de agua.

Este rendimiento, seguramente se podría mejorar y con solo añadir otro piso de 4 bidones a cada tanda, serían 12.000 litros más.

Los bidones, una vez arriba y ya vacíos, podrían ser reenviados hacia abajo, los 90 metros, mediante una manga de evacuación que en aquel tiempo bien podría ser confeccionada con tela de saco (yute) y con esparto para el frenado de los bidones.

No parece que la construcción del modelo propuesto fuera a suponer grandes dificultades, ni siquiera en aquellos tiempos y con aquellos medios.

Cabría reseñar sin embargo, que la estanqueidad de las compuertas podría ser un problema importante, si se tienen en cuenta los materiales disponibles entonces. Cosa muy diferente sería su construcción y puesta a punto hoy en día, con la disponibilidad de materiales de la actualidad.

No obstante, al objeto de minimizar el problema de fugas de agua, se podría señalar que en aquellos días se cruzaba el Atlántico en barcos de madera y que veces estos hacían "algo de agua" por las rendijas de las tablas, cuando fallaba el calafateado y que entonces no paraban de achicar y achicar el agua y no pasaba nada. Pues en el caso que nos ocupa sería lo mismo, pero al revés. Si salía más agua de la cuenta por las rendijas, en vez de achicar habría que rellenar.
Para que la operación de rellenado fuese operativa y relativamente fácil de llevar a cabo, las compuertas deberían tener un orificio que se podría abrir y cerrar cuando estuviesen abiertas, el cual permitiría el rellenado de los tramos inferiores, uno a uno, desde los tramos superiores.

Cuando hubiese que hacer una reparación integral de las compuertas y del conducto, habría que vaciar el contenido de agua del mismo y puesto que su capacidad, en el caso expuesto, sería de 90 m3, esa sería la cantidad que sería necesario volver a rellenar para que el medio de transporte de que se trata fuese otra vez operativo.

A continuación se muestra una recreación animada de lo que sería un ejemplo simulado con 2 toneles y 3 compuertas.