CAPITULO X POZOS Y MAQUINAS ELEVADORAS DE AGUA En

CAPITULO X
POZOS Y MAQUINAS ELEVADORAS
DE AGUA
En los terrenos formados geológicamente
por sedimentación, las aguas de Iluvia se infiltran en el suelo 'conforme dijimos y tienden a acumularse sobre capas ímpermeables,
formando sábanas subterráneas, de donde es
fácil extraérselas mediante pozos excavados
a profundidades variables, según la distancia a que están aquéllas de la superficie..
Desde muy antiguo, los pozos sirven para
subvenir las necesidades domésticas de los
habitantes de las casas situadas en poblados
o en el campo, y es corriente recurso para
proporcionar agua a jardines y huertas, cuya
extensión depende de la capa acuífera que
poseen aquéllos.
El emplazamiento de un pozo está determinado por el us^o que se pretende hacer de sus
aguas. Cuanda éstas van a ser utilizadas pa.ra
beber, debe situárseles en lugares relativar
mente elevados, aunque ello obligue a aumen-
- fl3 -
tar algunos metros más su perforación ; pero
con ello se logra ponerlos a salvo de contaminaGiones de aguas procedentes de establos,
retretes, aguas sucias, etc., debiendo excavárseles a una distancia no inferior a 20 metros
de estos lugares.
Por el contrario, es convez^iente situarlos
aguas abajo de bosques y terrenos sin cultivar. Si tl agua del pozo sólo tiene aplicación
para riego, las condiciones expuestas huelgan,
y su emptazamiento sólo queda supeditado a
las exigencias y finalidad perseguida.
La construcción se efectúa generalmente
por personas prácticas, especializadas en este
trabajo. Para ello se procede a marcar en el
suelo un cfrculo de una anchura tal que comprenda el diámetro que ha de tener el pozo
en toda su longitud, ^mas el grueso que ha de
tener el brocal en sus dos ^orillas. Se comienza la excavación con dicho diámetro hasta
una profundidad variable, que puede llegar
hasta unos dos metros, a la cual se empiéza a
oonstruir el ^brocal adosado a las paredes del
pozo, hasta elevar este muro a nivel del suelo, donde se suspende su construcción para
proseguirla cuando se da por acabada la perforación. A partir del pie del muro circular
construído, prosigu^e la profundización en la
anchura que en toda su longitud ha de tener
el pozo. Generalmente el caudal de un pozo
aumenta con la profundidad, pero ejerce poca
in^luencia su anchura. La perforación debe
hacerse hasta rebasar el nivel inferior de las
aguas freáticas, denominadas así a las procedentes de la filtración en los terrenos, como
consecuencia de lluvias. I.a capa freática tiene generalmente un' nivel variable, como consecuencia de las circunstancias imperantes en
]a superficie del terreno, entre las que destaca la permeabilidad de las capas superiores.
Cuando las circunstancias lo permiten, debe
el fondo del pozo descansar en una capa impermeable, teniendo la precaucación de no
perforarla, a fin de evitar la pérdida del agua
a capas permeables inferiores por filtrac^ón.
En ciertos suelos, como los cretáceos, se
enta mucho el caudal de un pozo éxcao galerías laterales, cuya agua vierta en
central.
iertos pozos, el agua asciende natue a nivel superior aI del terreno, a lo,^
!se les denomina art,esi.u^os. Para c^ue
lugar esta clase de pozos, ea preciso
xíata una capa acuífera entre dos estratos impermeables que formen cuenca. El fundamento de estos pozos puede estudiarse en
cualquier Física en el principío de los vasos
comunicantes. Generalmente el caudal de esta
clase de pozos aumenta con la profundidad,
mientras no se atraviese totalmente la capa
acuffera, y con la anchura del diámetro del
tubo que posee en toda su longitud en forma
proporcional a los cuadrados del diámetro. Es
decir, que para que un pozo rinda doble, tri-
95 ._.
ple, etc., el diámetro hay que^ hacexlo 22;: 33,
o sea 4, 9 veces ^mayor. De la construc,^ión
de este tipo de pozos prescinc^mAS `dar más
detalles, que pueden estudiarse en , qbra,^ ^!5peciales; pero baste saber que son mi^c^jbs
miles los pozos de esta clase perforados nntre
todas las provincias españolas, corr^espondiendo a las aguas así suministradas el riego de
amplias zonas cultivadas, como puede comprobarse en todo el Levante español, donde
solamente en Valencia pasan de mil los pozos de este tipo que existen, con profundidades que oscilan entre 60 a 90 metros, con un
caudal medio de 8.000 litros por hora.
Existen much^os medios más para el suministro de aguas para riego, algunas de cuyas
obras hidráulicas, por lo costosas, corresponde al Estado su construcción.
Aparatos elevadores de agua, existen múltiplea, que varían con el sistema que inspira
su construcción y las modalidades introducidas por cada fabricante, dentro de los principiAS físicos generales en que están basados.
La descripción de todos sería tarea demasiado ardua, por lo cual sólo nos ocuparemos de
las más generalizados o de aquellos otros que
por su sencillez merecían ser más conocidos.
De entre los más rudimentarios se destac
el ^cig^oñal o cig^iieña, llamado cha.duf por 1
egipcios y reproducido en sus más antigu ^
monumentos, que debieron introducir los ár -.
bes en Espafia, pero que se halla extendid
--- A6 -._.
por las campiñas francesas, alemanas, húngaras, etc. Su fundamento consiste en una
pértiga que bascula sobre un tronco que se
abre en horquilla. A uno de los extremos de
la pértiga lleva una piedra o contrapeso atado, y al otro una cuerda de donde pende un
cubo, que se introduce en el pozo cuya agua se
quiere sacar. Para hacerlo funcionar basta
tirar de la cuerda para introducir el cubo en
el agua, que, una vez lleno, cfln un ligero esfuerzo se saca como consecuencia del peso
que gravita al otro extremo de la pértiga.
Vaciado el cubo en ]a reguera, está dispuesto
para una segunda extracción. Este aparato
tan sencillo puede usarse en pozos de aguas
someras, y su rendimiento es propicio para
extensiones pequeñas, pero que, accionado
con habilidad, da resultados muy satisfactorios en huertas familiares. Su rendimiento
puede calcularse en ocho, metros cúbicos por
hora, elevándola a 2,50 metros.
Uno de los más sencillos y útiies aparatos
destinados a eievar agua es el arri,ete hi^dreiulico, cuya deacripeión (fig. 4) es la siguien^te :
Un tubo ED, que suministra el agua, parte de
la cual se va a elevar. En A, una válvula de
retención, un poco más densa que el agua,
^ que se cierra en el sentido de la corriente.
En B, una llave aspiradora que se abre de
fuera a dentro, y que está deatinada al sumí-
. nistro de aire al ariete en cada golpe. En C,
una válvula que se abre en el sentido de la
q
Ini^ni
^^^^ ^^ ^^^ INI
^
1^1'll^k
,gg^
corriente e impide el retroceso del agua. G es
un depósito de aire destinado a regularizar
la ascensión. Finalmente el otro depósito interíor, rl, está para amortiguar las sacudidas
del ariete en el tubo de entrada cada vez que
funciona. El tubo F es el de salida del agua.
Su funcionamiento es el siguiente: Cuando
la váivula A está baja, o abierta, e] agua discurre por ella con una velocidad creciente,
hasta que la propia corriente la cierra. El
agua^contenida en el tubo ED, al no poder
salir por el oi•ificio, y provista de presión por
la velocidad adquirida, abre la válvula C y
penetra en el depósito G, de donde sale para
elevarse por ei tubo F a un nivel superior a
la altura de origen. Cuando la velocidad ha
desaparecido, la válvula C se cierra por la
presión del agua superior; la válvula A baja
nuevamente y el juego del ariete vuelve a comenzar.
Este aparato, una vez instalado, tiene muy
pocos gastos de entretenimiento, y su trabajo es continuo; el inconveniente que presenta
es que requiere un corisumo de agua grande
en proporción a la elevada. Su uso está indicado en pequeños saltos, pues en los grandes
es preferible la instalación de turbinas y
bombas centrífugas. Su rendimiento decrece
pasados ciertos ]ímites cuando se aumenta la
altura, y en los saltos que presenta mayores
venta,ias son los de 2 ó 3 metros con un mínimo de 0,60 metr^os. I,a elevación en ningún ^
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caso debe exceder de 10 veces la altura de
caída, y los tubos no deben tener recodos que
dificulten la circulación del agua. La longitud máxima del tubo de descenso debe estar
camprendida entre 8 a 15 metros. Si esta
distancia es menor, es necesario curvar en espiral el tubo de enti•ada hasta alcanzar dicha
]ongitud. La colocación de varios drietes es
preferible a uno solo de mucho rendimiento.
La instalación de una batería de estos aparatos exige un tubo de entrada para cada uno,
a fin de no distraer la energía de la corriente,
aunque el desagiie sea uno general para todos. He aquí algunas cifras de su rendimiento y dimensiones :
--
ntlMeTao ne t.as ruaos
-
. -1llura mtnima
-
Rendimiento
de caída del
Atimentación.
I)escarga.
pur miuuto.
agua.
Yulgadas.
Pulgadas.
Litrns.
Díetros.
3/4
1
1 1/4
2
4
5
^T a
20
20 a
$0
100
50 a
200
90 a
400 a 1.000
1.000 a 2.000
1 1/2
2
3
4
8
12
1,00
0,60
0,80
0, 60
0,80
0,60
Según Eytelwein, las dimensiones que debe
reunir un ariete son las siguientes : La longitud del tubo de llegada debe ser igual a la
altura de ascensión del agua, aumentada en
dos vecea el producto de dicha altura por la
de caída, y su diámetno debe ser 1,7 veces la
raíz cuadrada del valumen del agua gastada.
-100-
EI diámetro del tubo ascendente debe ser
igual a la mitad. El orificio de la válvula de
retención debe tener el mismo paso que el
tubo de conducción, y lo mismo la segunda
válvula.
Según Denton, cuando la altura de elevación del agua es ocho veces la de la caída, el
efecto út31 del ariete es del 66 por 10U, reduciéndose al 50 por 100 y 18 por 100 cuando
la elevación es 10 y 20 veces, respectivamente.
Las noria.s son aparatos para elevar agua,
que consisten en una cadena sinfín, apoyadas
en una rueda o tambor de eje horizontal, que
puede girar libremente. A dicha cadena van
fijados unos recipientes de barro cocido o hierro colado, que se llenan al pasar, cuando el
aparato se mueve, por debajo del nivel del
agua del pozo y se vacían al invertirse en la
parte más alta, cuar^do empieza su descenso,
sobre un recipiente que la recoge elevada,
desde donde, por un canalillo es conducida a
un depósíto o alberca, o bien a las regueras
para su distribución a los campos.
El tambor está engranado a un malacate
accionado generalmente por una caballería o
dos. Los recipientes Ilamados cangilo^nes o a,rca^d^c^es, llevan en el fondo un pequeño orificio que facilita su vaciado cuando el aparato
no se usa, a fin de evitar se deterioren con la
humedad, sobre tado si son metálicos.
Muchas norias de arcaduces de barr^o coci-
do llevan dos hileras tie éstos, lo que duplica
su rendímiento, aunque también es mayor el
esfuerzo que hay que aplicar para mover el
aparato. Las más perfeccionadas ]levan en
una d^ las ruedas un trinquete, que impide
en las paradas el retroceso, en beneficio del
animal, que puede detenerse sin experimentar el peso de los cangilones llenos de agua, y
en las norias árabes la rueda de aire puede
ser de dientes o de linterna. La construcción
de una buena noria exige un cuidado especial en que el rozarniento de los ejes sea el
menor posible, por lo que se hacen los gorrones pequeños y de buen acero, debiendo aligerarse el peso de las ruedas sin por ello ^qui,tarle ]a solidez necesaria.
El rendimiento, según Navier, en aquellas
en que el agua está a una profundidad superior a cuatro metros, está representado por
h
la fórmula K-- 0,80
, en que h es
h -}- 0,75
igual a altura o profundídad del nivel del
agua hasta la parta más alta de los cangilones. Aplicando esta fórmula al caso en que ]a
profundidad del agua fuera de 5 metros, ten5
drfamos: K- 0,80 X
- 0,69; es
5 -}- 0,75
decir, que del esfuerzo aplicado sólo se ^utilizaría el 69 por 100. Más aproximada que la
anterior nos parece la siguiente : si llamamos
- ioz -n al número de cangilones que se vacían en
la unidad de tiempo y c, a la capacidad de
cada uno, la cantidad M de agua elevada
en la unidad de tiempo considerada será:
M- K x^z }< c, en que K representa el
coeficiente de rendimiento, que tiene en cuenta las pérdidas por derrames, fácilmente determinable Ilenando un cangilón y comprobando las pérdídas sufridas en el tiempo que
media desde que se Ilena hasta que vierte.
En general, el rendimiento medío de una noria bien cuidada y atendida oscila alrededor
del 80 por 100.
Las m.ario^s ^le rosarw, más sencillas que las
anteriores, se reducen a una cadena sinfín
que ]lega, como en las otras, hasta más abajo
del nivel del agua, y que por el lugar de subida pasa por el interior de un tubo situado
verticalmente, cuyo orificio inferior o de entrada está introducido en el agua. La cadena
sinfín lleva de trecho en trecho unos diacos
de cuero o de caucho, que ajustan ligeramente en el tulao. Su funcionamiento puede considerarsé reducido a una bomba de efecto continuo de émbolos múltiples, en que cada disco actGa aspirando el agua posterior y empuja ]a anterior. Su rendimiento depende de
la velocidad con que se accione la cadena y
del diá^metro del tubo, pudiendo expresarse
por la fórmula M- 3,14 K X r2 X v, en que
M representa el agua elevada en la unidad
de tiempo; 3,14 r2, la seccián del tubo; v, la
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velocidad de la cadena, y K, un coeficiente de
rendimiento, variable según la holgura de los
discos dentro del tubo, que no debe ser más
que muy ligera, so pena de aumentar el esfuerzo de tracción. El rendimiento de estas
norias de rosario puede alcanzar hasta el 90
por 100.
Se ]lama azudes a ruedas que, movidas ^^or
)a fuerza m^otriz que desarrolla, una corriente de agua más o menos potente, eleva agua en
unos cangilones adosados a ella. Estas ruedas
las hay de distintos tipas según la forma de
los álabes o paletas que reciben el choque del
agua. Las más generales en nuestros ríos suelen ser de paletas planas; pero las mejores
son las de álabes curvos sistema Poncelet,
porque apnovechan mejor la fuerza del agua
y pueden por tanto elevar mayores pesos, lográndose un rendi^miento del salto hasta del
60 por 100, mientras que en las de álabes
planos sólo se aprovecha el 30 por 100 poco
más o menos.
El trabajo disponible de una corriente de
agua es igual al producto del peso del agua
pasada en un segundo, expresada en litros,
multiplícada por la altura de caída, o salto,
expresada en metros, lo que da la fuerza disponible en kilográmetros. Dividiendo el núrnero de kilográmetros obtenido por 75, tendremos la fuerza dei salto expresada en caba]los de vapor (HP.). Si de aquí deducimos las
pérdidas o bien multiplicamos la potencia del
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salto por el rendimiento del aparato (30 por
100 ó 60 por 100, según la forma de los álabes), podremos determinar su rendimiento
útil. La fuerza media que es capaz de desarrollar un caballo de sangre puede calcularse en
la mitad o algo ^más de la fuerza de un caballo de vapor.
Si suponemos una rueda cuyo salto es de
0,80 metros y un caudal de 250 litros por segundo, la potencia del salto será de 200 kilográmetros por segund.o. Suponiendo utilizada solamente una fuerza equivalente al 30
por 100, podremos disponer de 60 kilográmetros útiles, lo que representa alga menos de
un caballo de vapor o 1,5 de sangre, próximamente. Si el diámetro de la rueda suponemos que sea de 8 ó 9 metros, y que et agua
resulte elevada a 6 metros, la rueda es ausceptible de dar ^un rendimiento de 10 litros
por segundo.
Un procedimiento sencillo para calcular el
rendimiento de una rueda ya instalada consiste en ver primeramente la capacidad de
cada vaso y el nú^mero de éstos que la rueda
tiene. Después se calcula el tiempo que tarda
la rueda en dar una vuelta completa. Con
estos datos basta un sencillo cálculo aritmético para saber el rendimiento horari,o de uno
de estos aparatos, directamente.
El emplazamiento de una rueda exige ciertas obras de importancia, tal como desviación de un río, soportes sólidos que le sirvan
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de apoyo, etc. ; pero la constancia de su trabajo, y el reducido coate a que resulta el agua
elevada, amortízan con creces los gastos de
instalación.
Como generadores de fuerza para elevar
agua son interesantes las molínos de víento,
que permiten aprovechar ]a velocidad y fuerza del aire para accionar una bomba. Fil inconveniente que presentan estos aparatos,
aparte los gastos de reparación por desperfectos ocasionados por los vendavales, es la
necesidad de proveerlos de un depósito o balsa que recoja las aguas elevadas, toda vez que
es difícil la coincidencia de que s^ople el viento en el momento en que es preciso regar,
aparte que el rendimiento de la bomba accionada es siempre mucho menor del que se necesita para regar en un momento dado.
Dada la multitud de bombas y motores de
distintas marcas y diversas características
que el mercado ofrece, renunciamos a dar
ningún detalle sobre estos aparatos, toda vez
que, a más de ser sobradamente conocidos,
cada fabricante ofrece modelos especiales, de
rendimientos váriables y calidades distintas
que no nos es posible entrar a examinar.