Molino hidráulico

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Molino de agua japonés en Onden. Xilografía de Katsushika Hokusai (ca. 1830), en Treinta y seis vistas del monte Fuji.

Molino hidráulico o molino de agua y sus variantes molino de caz o azud y aceña, es el conjunto de ingenios, construcciones y máquinas hidráulicas dedicadas desde la Antigüedad al aprovechamiento de la fuerza motriz natural del agua de ríos, mareas, etc. El modelo esencial está compuesto por una rueda –o turbina– que desencadena un doble proceso mecánico de traslación y fuerza, que a su vez será empleado en diversos usos industriales o agrícolas, desde sus más antiguas aplicaciones para moler cereales o el regadío, hasta su aprovechamiento como planta hidroeléctrica para producir electricidad.[1] [2]

Prototipos[editar]

Una posible clasificación de los molinos hidráulicos se puede hacer «en función de la posición de la rueda».[3] Así, en los modelos del tipo aceña con la rueda vertical sobre un eje horizontal, se encuentran el de rueda vitruviana; el de rueda gravitatoria o de cangilones; y los molinos o aceñas flotantes.[4] En cuanto a los modelos de eje vertical con la rueda horizontal o “rodeznos”, se pueden clasificar:

  • Molino de canal
  • Molino de cubo
  • Molino de “regolfos” con cubos
  • Molino de mareas y
  • Molino de turbinas.

Funcionamiento[editar]

Dinámica de la rueda del azud de “La Montaña”, en Aranjuez, España

En su planteamiento y estructura más elemental, el molino hidráulico se alimenta de la corriente de agua (por lo general un río) desviada por medio de un canal o azud hacia un depósito o cisterna abierta.[a] Allí la fuerza del agua empujará la turbina elemental o la estructura de noria ejerciendo su presión hidrográfica sobre las aspas de la rueda, que hará girar el eje que, a su vez, pondrá en acción la maquinaria de la estructura. Ejercida su presión sobre la rueda hidráulica, el agua saldrá del molino regresando al curso fluvial o aprovechándose por un nuevo azud o canal para consumo, regadío, etc.[1]

Se llama “molino griego” al que dispone de una rueda horizontal a la superficie del agua enhebrada en un eje vertical, y “molino romano” al que tiene una rueda vertical que gira en un eje horizontal. Se considera el modelo hidráulico griego el más antiguo, con el inconveniente de rendimiento de que necesita mayor fuerza y velocidad del agua. Los molinos de tipo romano, con una maquinaria más complicada en el conjunto de sus engranajes, consiguen transferir la energía desde el eje de giro vertical al horizontal que moverá a su vez la rueda molinera.[1]

La rueda hidráulica[editar]

Noria del río Segura en Abarán (Murcia, España)

Considerada como el ingenio más antiguo para el aprovechamiento de la energía del agua, la rueda hidráulica o rueda de noria, es una estructura circular, compuesta por una sucesión de palas o recipientes (arcaduces o cangilones en su origen alfarero), dispuestos siguiendo el principio del rosario hidráulico. El agua que llega hasta la rueda impulsa las palas y/o llena los recipientes que luego desaguarán en el canal o el azud de recogida.

El historiador británico de tecnología, M. J. T. Lewis dató la aparición de la rueda hidráulica de eje vertical a principios del tercer siglo antes de la Era Común,[b] y la de eje horizontal cerca del año 240 AEC.[5] También señala como lugares de invención Mesopotamia y Alejandría. Para ello tomó en cuenta evidencia indirecta del trabajo del griego Apolonio de Pérgamo.[6] [7] Por su parte, el geógrafo griego Estrabón habla de la existencia de una rueda hidráulica antes del año 71 AEC, en el palacio del rey Mitrídates VI de Ponto. Pero su construcción exacta no puede deducirse del texto (XII, 3, 30 C 556).[8] [9] La primera descripción técnica de una rueda hidráulica con engranajes la ofrece el ingeniero militar romano Vitruvio, a finales del primer siglo AEC, siguiendo y desarrollando los conocimientos de Ctesibio (ca. 250 AEC) y el tornillo hidráulico de Arquímedes, y siguiendo la tradición del molino griego de eje vertical.[10] [11]

Cerca del año 300 AEC, los romanos reemplazaron los compartimientos de madera con cangilones de barro o arcilla separados, atados al marco externo de la rueda, dando origen a la noria.[12] [13]

Además de los referidos molinos hidráulicos de origen griego y romano, hay que mencionar la «sakia» (noria o rueda hidráulica provista de compartimientos o cubos) usada por los antiguos egipcios para elevar agua, y quizá ya antes utilizada por los sumerios.[14] En el renacimiento italiano, el pintor Leonardo da Vinci, en sus estudios de maquinaria llegó a diseñar una rueda dispuesta para llenar una torre de agua.

Ya a mediados del siglo xix, se construyeron en Gran Bretaña numerosas ruedas hidráulicas con diámetros entre 7 y 12 metros, para uso industrial, cuyas unidades podían producir de 65 kW hasta 190 kW.[14]

Tipos de rueda hidráulica[editar]

  • Rueda hidráulica con canal de alimentación superior
  • Rueda hidráulica con canal de alimentación en la altura de su eje de giro
  • Rueda hidráulica con canal de alimentación inferior
  • Rueda hidráulica reversible

Molinos flotantes[editar]

Molino navegable en el río Mura de Eslovenia.

Una variante del molino hidráulico fue el molino flotante o ‘molino de nave’, un antiquísimo ingenio compuesto por una rueda de aceña instalada al costado de una o dos barcazas y que gira con la fuerza de la corriente.[3]

Sus orígenes en Europa se remontan a la Italia de mediados del siglo vi;[15] Fueron descritos por inventores y humanistas como el veneciano Fausto Verancio (1551-1617), que los dibuja en su «Machinae novae»,[16] y en obras como la Encyclopédie Diderot (1751). Su decadencia y desaparición ocurrió al final del siglo xix, aunque algunos sobrevivieron hasta bien entrado el xx.

Con la incorporación de la tecnología de los aerogeneradores han dado origen al molino flotante eólico.[17]

Aceñas[editar]

Las aceñas eran molinos harineros de agua,[18] que se hacían en el mismo cauce de un río, de modo que la fuerza de la corriente movía directamente una rueda hidráulica vertical de paletas (ruedas vitrubianas), que a través de un sistema de engranajes (catalina y linterna), y de embragues, transmitían el movimiento de giro del eje horizontal de la rueda al eje vertical de una piedra de moler.[19] Posteriormente, se idearon ingenios molineros de canal o "de caz", junto a los ríos, para los que se construía una presa o azud para embalsar el agua y conseguir una diferencia de altura para lograr una mayor presión y volumen suficiente en los lugares donde las corrientes de los ríos eran pequeñas y/o caudal estacional, de modo que se conducía el agua desde el azud por un canal (también llamado acequia, caz o "cauce"), para hacer precipitar el agua al final, en caída libre, según tres modalidades hidrodinámicas:

  1. El agua empuja una rueda vertical de palas o cangilones (rueda hidráulica gravitatoria), actuando más por su peso (energía potencial) que por su velocidad (energía cinética), y movía unos engranajes que transmitían el movimiento a las muelas (piedras de molino), produciendo la rotación de las mismas.
  2. El agua se precipita y descarga a media altura sobre una rueda hidráulica de paletas rectas (rueda vitrubiana); en este caso, con una mayor componente de velocidad, semejante al de las aceñas, pero con una alimentación de agua a media altura o basal (cámaras hidráulicas).
  3. El agua, al final de la caída, pasa por unos estrechos conductos reforzados llamados saetines o saetillos, que impulsaban y concentraban el chorro de agua a gran presión contra unas ruedas horizontales ("rodetes" o "rodeznos") de cucharas (los álabes), transmitiéndose en este caso un movimiento directamente por un eje vertical (el árbol o "palón") a un aparejo donde se colocaban, por lo general, un juego de piedras de moler (la inferior solera, que estaba fija, y la superior móvil volandera, que se regulaban a través de palancas, y se sustituían con grúas rústicas, llamadas "medialuna" o "cabrios" (de Cabrias, el estratega griego). Por lo general, había un rodezno por cada juego de piedras de moler (las muelas), pero de éstas podían haber hasta dos pares, para lo cual se disponía de un sistema de embragues para permutar la funcionalidad de los dos juegos de piedras (cualquiera, los dos, o ninguno). Después de pasar por el rodezno, el agua regresaba al cauce por un canal de retorno, socaz o canal/caz bajo).

Tipología[editar]

Tipos de molinos hidráulicos, desde el punto de vista hidrodinámico y morfológico.

Acotando un grupo de modelos documentados en España y desde el punto de vista hidrodinámico y morfológico, pueden diferenciarse cinco tipos básicos de molino hidráulico:[c] [20] [21]

  • Megahidráulicos: molinos de ruedas horizontales (rodeznos) con más de una (normalmente, y en correspondencia con más de un cárcavo), por lo general dos; cuya potencia motriz se debe más a la componente de caudal que a la componente de altura, por lo que necesitan de grandes balsas trapezoidales, que funcionan a modo de cubos (balsas-cubo) Presentan importantes edificaciones y dependencias, además de otras instalaciones. Son: "Molino de la Pasadilla", "Molino de D. Pedro", "Molino del Tinte", "Molino del Vado" y "Molino de Ramos", todos en el término municipal de Villarrobledo (Vdo.).
  • Ortohidráulicos: molinos de ruedas verticales. Incluiría tanto las aceñas de río, de ruedas vitrubianas (paletas rectas), como los de ruedas gravitatorias (paletas de cangilones). Su fundamento es principalmente la utilización de corrientes de agua a través de canales directos que precipitan en carga o transmiten su velocidad, sobre/bajo cámaras hidráulicas, en vez de sobre cárcavos. Pueden presentar balsas de decantación-regulación. Son: "Molino del Fraile", en el término de Munera; y "molino del Garbancero" (en el arroyo de Las Animas, del río Sotuélamos, término municipal de El Bonillo).
  • Monohidráulicos: molinos de una sola rueda horizontal o rodezno (un solo cárcavo), pero que podrían algunos accionar hasta dos empiedros a través de un embrague. La potencia se adquiere por término medio entre caudal y altura, por lo que necesitan de cubos-adjuntos a las balsas, o exentos, sin llegar a sobrepasar los 6 metros de altura. Son: “Molino de Roldán" y "Molino Nuevo", en el río Sotuélamos (t.m. de El Bonillo); "Molino de María Antonia" y "Molino de los Atienza", en el t.m. de Munera.
  • Catahidráulicos: molinos de altos cubos de presión exentos (más de 6 m), que precisan de gruesos muros contrafuertes, formando singulares torretas prismáticas o tronco-piramidales. Por lo general de un solo rodezno, cuya potencia motriz se fundamenta en la componente de altura hidráulica frente a la de caudal, debido a la escasez del recurso fuente (con pequeñas o inexistentes balsas). Algunos presentan sifones de entrada al cubo, para aumentar la presión. Son: "Molino de Rodríguez, "Molino del Concejo" y "Molino del Santo 2", en el t.m. de Munera.
  • Metahidráulicos (metamolinos): molinos que con el tiempo se han adaptado a otras dinámicas y usos. Por ej.: molinos harineros que pasaron a funcionar como centrales hidroeléctricas o ferrerías. En estos, los rodeznos pueden sustituirse por turbinas. A veces necesitan de importantes infraestructuras de conducción para salvar fuertes pendientes (sifones y acueductos), así como para el almacenaje, con el fin de alcanzar las máximas potencias motrices (superior a 20 CV). Son: "Molino de los Frutos" y "Molino de la Iglesia", en el río Sotuélamos, dentro del t.m. de El Bonillo; y el "Molino del Santo 1", aún operativa como minicentral hidroeléctrica de Munera.

Véase también[editar]

Notas[editar]

  1. La transformación de la energía contenida en los cursos de agua en energía utilizable se puede hacer mediante una turbina o antiguamente mediante una rueda hidráulica. Al abrir las compuertas de la presa, el agua retenida pasa a través de los álabes de la turbina (o paletas de la rueda de agua) haciendo que gire. Los álabes desvían el flujo de corriente, bien para la transformación entre energía cinética y energía de presión por el principio de Bernoulli, o bien para intercambiar cantidad de movimiento del fluido con un momento de fuerza en el eje. Con la rotación de la turbina por la fuerza motriz del agua, el proceso se repite, es decir, el generador acoplado a la turbina convierte la energía mecánica en electricidad.
  2. A partir de su descripción en el tratado Neumática de Filón.
  3. Se ha tomado como area geográfica de muestras, el conjunto de molinos de las vegas del río Córcoles, en La Mancha.

Referencias[editar]

  1. a b c . «El molino de agua». Consultado el 5 de junio de 2017. 
  2. . «Orígenes de la energía hidroeléctrica». ambientum.com. Consultado el 5 de junio de 2017. 
  3. a b «El molino hidráulico». uclm.es. Consultado el 10 de junio de 2017. 
  4. Ruta "Agua y Cereal. Molinos hidráulicos en Arroyomolinos de León". Ruta elaborada por el Instituto Andaluz del Patrimonio Histórico
  5. Lewis, 1997
  6. Wikander, 2000, pp. 396f.
  7. Wilson, 2002, pp. 7f.
  8. Wikander, 1985, p. 160
  9. Wikander, 2000, p. 396
  10. Vélez, 2012, p. 9.
  11. Oleson, 2000, pp. 234, 269
  12. Oleson, 1984, pp. 337f., 366−368
  13. Oleson, 2000, pp. 235
  14. a b Ortiz, Isabel Cristina. «Rueda hidráulica». fluidos.eia.edu.co. Consultado el 5 de junio de 2017. 
  15. Wikander, 2000, p. 383
  16. Kingston Derry, Trevor I.; Williams (1977). Historia de la tecnología. Siglo XXI. p. 365. ISBN 9788432302824. Consultado el 10 de junio de 2017. 
  17. Arteaga, Sandra. «Molinos flotantes para obtener energía eólica en el mar». computerhoy.com. Consultado el 10 de junio de 2017. 
  18. Vélez, 2012, p. 11 y ss.
  19. Vélez, 2012, p. 8.
  20. Patrimonio Histórico-Hidráulico en la cuenca del río Córcoles
  21. Web del Río Córcoles

Bibliografía[editar]

(en inglés)

  • Wikander, Örjan (2000). Handbook of Ancient Water Technology (Technology and Change in History) (en inglés). Leiden: Brill. ISBN 90-04-11123-9. 

(en francés)

  • Orsatelli, Jean (1979). Les Moulins (en francés). Marseille: Editions Jeanne Laffitte. 

Bibliografía en castellano[editar]

Enlaces externos[editar]