CAPITULO X

POZOS Y MAQUINAS ELEVADORASDE AGUA

En los terrenos formados geológicamentepor sedimentación, las aguas de Iluvia se in-filtran en el suelo 'conforme dijimos y tien-den a acumularse sobre capas ímpermeables,formando sábanas subterráneas, de donde esfácil extraérselas mediante pozos excavadosa profundidades variables, según la distan-cia a que están aquéllas de la superficie..

Desde muy antiguo, los pozos sirven parasubvenir las necesidades domésticas de loshabitantes de las casas situadas en pobladoso en el campo, y es corriente recurso paraproporcionar agua a jardines y huertas, cuyaextensión depende de la capa acuífera queposeen aquéllos.

El emplazamiento de un pozo está determi-nado por el us^o que se pretende hacer de susaguas. Cuanda éstas van a ser utilizadas pa.rabeber, debe situárseles en lugares relativarmente elevados, aunque ello obligue a aumen-

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tar algunos metros más su perforación ; perocon ello se logra ponerlos a salvo de contami-naGiones de aguas procedentes de establos,retretes, aguas sucias, etc., debiendo excavár-seles a una distancia no inferior a 20 metrosde estos lugares.

Por el contrario, es convez^iente situarlosaguas abajo de bosques y terrenos sin culti-var. Si tl agua del pozo sólo tiene aplicaciónpara riego, las condiciones expuestas huelgan,y su emptazamiento sólo queda supeditado alas exigencias y finalidad perseguida.

La construcción se efectúa generalmentepor personas prácticas, especializadas en estetrabajo. Para ello se procede a marcar en elsuelo un cfrculo de una anchura tal que com-prenda el diámetro que ha de tener el pozoen toda su longitud, ^mas el grueso que ha detener el brocal en sus dos ^orillas. Se comien-za la excavación con dicho diámetro hastauna profundidad variable, que puede llegarhasta unos dos metros, a la cual se empiéza aoonstruir el ^brocal adosado a las paredes delpozo, hasta elevar este muro a nivel del sue-lo, donde se suspende su construcción paraproseguirla cuando se da por acabada la per-foración. A partir del pie del muro circularconstruído, prosigu^e la profundización en laanchura que en toda su longitud ha de tenerel pozo. Generalmente el caudal de un pozoaumenta con la profundidad, pero ejerce pocain^luencia su anchura. La perforación debe

hacerse hasta rebasar el nivel inferior de lasaguas freáticas, denominadas así a las proce-dentes de la filtración en los terrenos, comoconsecuencia de lluvias. I.a capa freática tie-ne generalmente un' nivel variable, como con-secuencia de las circunstancias imperantes en]a superficie del terreno, entre las que desta-ca la permeabilidad de las capas superiores.Cuando las circunstancias lo permiten, debeel fondo del pozo descansar en una capa im-permeable, teniendo la precaucación de noperforarla, a fin de evitar la pérdida del aguaa capas permeables inferiores por filtrac^ón.

En ciertos suelos, como los cretáceos, seenta mucho el caudal de un pozo éxca-o galerías laterales, cuya agua vierta en

central.iertos pozos, el agua asciende natu-e a nivel superior aI del terreno, a lo,^

!se les denomina art,esi.u^os. Para c^uelugar esta clase de pozos, ea preciso

xíata una capa acuífera entre dos estra-tos impermeables que formen cuenca. El fun-damento de estos pozos puede estudiarse encualquier Física en el principío de los vasoscomunicantes. Generalmente el caudal de estaclase de pozos aumenta con la profundidad,mientras no se atraviese totalmente la capaacuffera, y con la anchura del diámetro deltubo que posee en toda su longitud en formaproporcional a los cuadrados del diámetro. Esdecir, que para que un pozo rinda doble, tri-

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ple, etc., el diámetro hay que^ hacexlo 22;: 33,o sea 4, 9 veces ^mayor. De la construc,^iónde este tipo de pozos prescinc^mAS `dar másdetalles, que pueden estudiarse en , qbra,^ ^!5-peciales; pero baste saber que son mi^c^jbsmiles los pozos de esta clase perforados nntretodas las provincias españolas, corr^espondien-do a las aguas así suministradas el riego deamplias zonas cultivadas, como puede com-probarse en todo el Levante español, dondesolamente en Valencia pasan de mil los po-zos de este tipo que existen, con profundida-des que oscilan entre 60 a 90 metros, con uncaudal medio de 8.000 litros por hora.

Existen much^os medios más para el sumi-nistro de aguas para riego, algunas de cuyasobras hidráulicas, por lo costosas, correspon-de al Estado su construcción.

Aparatos elevadores de agua, existen múl-tiplea, que varían con el sistema que inspirasu construcción y las modalidades introduci-das por cada fabricante, dentro de los princi-piAS físicos generales en que están basados.La descripción de todos sería tarea demasia-do ardua, por lo cual sólo nos ocuparemos delas más generalizados o de aquellos otros quepor su sencillez merecían ser más conocidos.

De entre los más rudimentarios se destacel ^cig^oñal o cig^iieña, llamado cha.duf por 1egipcios y reproducido en sus más antigu ^monumentos, que debieron introducir los ár -.bes en Espafia, pero que se halla extendid

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por las campiñas francesas, alemanas, hún-garas, etc. Su fundamento consiste en unapértiga que bascula sobre un tronco que seabre en horquilla. A uno de los extremos dela pértiga lleva una piedra o contrapeso ata-do, y al otro una cuerda de donde pende uncubo, que se introduce en el pozo cuya agua sequiere sacar. Para hacerlo funcionar bastatirar de la cuerda para introducir el cubo enel agua, que, una vez lleno, cfln un ligero es-fuerzo se saca como consecuencia del pesoque gravita al otro extremo de la pértiga.Vaciado el cubo en ]a reguera, está dispuestopara una segunda extracción. Este aparatotan sencillo puede usarse en pozos de aguassomeras, y su rendimiento es propicio paraextensiones pequeñas, pero que, accionadocon habilidad, da resultados muy satisfacto-rios en huertas familiares. Su rendimientopuede calcularse en ocho, metros cúbicos porhora, elevándola a 2,50 metros.

Uno de los más sencillos y útiies aparatosdestinados a eievar agua es el arri,ete hi^dreiu-lico, cuya deacripeión (fig. 4) es la siguien^te :Un tubo ED, que suministra el agua, parte dela cual se va a elevar. En A, una válvula deretención, un poco más densa que el agua,

^ que se cierra en el sentido de la corriente.En B, una llave aspiradora que se abre defuera 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

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corriente e impide el retroceso del agua. G esun depósito de aire destinado a regularizarla ascensión. Finalmente el otro depósito in-teríor, rl, está para amortiguar las sacudidasdel ariete en el tubo de entrada cada vez quefunciona. El tubo F es el de salida del agua.Su funcionamiento es el siguiente: Cuandola váivula A está baja, o abierta, e] agua dis-curre por ella con una velocidad creciente,hasta que la propia corriente la cierra. Elagua^contenida en el tubo ED, al no podersalir por el oi•ificio, y provista de presión porla velocidad adquirida, abre la válvula C ypenetra en el depósito G, de donde sale paraelevarse por ei tubo F a un nivel superior ala altura de origen. Cuando la velocidad hadesaparecido, la válvula C se cierra por lapresión del agua superior; la válvula A bajanuevamente y el juego del ariete vuelve a co-menzar.

Este aparato, una vez instalado, tiene muypocos gastos de entretenimiento, y su traba-jo es continuo; el inconveniente que presentaes que requiere un corisumo de agua grandeen proporción a la elevada. Su uso está indi-cado en pequeños saltos, pues en los grandeses preferible la instalación de turbinas ybombas centrífugas. Su rendimiento decrecepasados ciertos ]ímites cuando se aumenta laaltura, y en los saltos que presenta mayoresventa,ias son los de 2 ó 3 metros con un mí-nimo de 0,60 metr^os. I,a elevación en ningún ^

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caso debe exceder de 10 veces la altura decaída, y los tubos no deben tener recodos quedificulten la circulación del agua. La longi-tud máxima del tubo de descenso debe estarcamprendida entre 8 a 15 metros. Si estadistancia es menor, es necesario curvar en es-piral el tubo de enti•ada hasta alcanzar dicha]ongitud. La colocación de varios drietes espreferible a uno solo de mucho rendimiento.La instalación de una batería de estos apara-tos 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 to-dos. He aquí algunas cifras de su rendimien-to y dimensiones :

ntlMeTao ne t.as ruaos- - -

.Rendimiento

-1llura mtnima-

Atimentación. I)escarga. pur miuuto.

de caída del

agua.

Yulgadas. Pulgadas. Litrns. Díetros.

1 1/2 3/4 ^T a 20 1,002 1 20 a $0 0,603 1 1/4 50 a 100 0,804 2 90 a 200 0, 608 4 400 a 1.000 0,80

12 5 1.000 a 2.000 0,60

Según Eytelwein, las dimensiones que debereunir un ariete son las siguientes : La lon-gitud del tubo de llegada debe ser igual a laaltura de ascensión del agua, aumentada endos vecea el producto de dicha altura por lade caída, y su diámetno debe ser 1,7 veces laraíz cuadrada del valumen del agua gastada.

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EI diámetro del tubo ascendente debe serigual a la mitad. El orificio de la válvula deretención debe tener el mismo paso que eltubo de conducción, y lo mismo la segundaválvula.

Según Denton, cuando la altura de eleva-ción del agua es ocho veces la de la caída, elefecto út31 del ariete es del 66 por 10U, redu-ciéndose al 50 por 100 y 18 por 100 cuandola elevación es 10 y 20 veces, respectiva-mente.

Las noria.s son aparatos para elevar agua,que consisten en una cadena sinfín, apoyadasen una rueda o tambor de eje horizontal, quepuede girar libremente. A dicha cadena vanfijados unos recipientes de barro cocido o hie-rro colado, que se llenan al pasar, cuando elaparato se mueve, por debajo del nivel delagua del pozo y se vacían al invertirse en laparte más alta, cuar^do empieza su descenso,sobre un recipiente que la recoge elevada,desde donde, por un canalillo es conducida aun depósíto o alberca, o bien a las regueraspara su distribución a los campos.

El tambor está engranado a un malacateaccionado generalmente por una caballería odos. Los recipientes Ilamados cangilo^nes o a,r-ca^d^c^es, llevan en el fondo un pequeño orifi-cio que facilita su vaciado cuando el aparatono se usa, a fin de evitar se deterioren con lahumedad, sobre tado si son metálicos.

Muchas norias de arcaduces de barr^o coci-

do llevan dos hileras tie éstos, lo que duplicasu rendímiento, aunque también es mayor elesfuerzo que hay que aplicar para mover elaparato. Las más perfeccionadas ]levan enuna d^ las ruedas un trinquete, que impideen las paradas el retroceso, en beneficio delanimal, que puede detenerse sin experimen-tar el peso de los cangilones llenos de agua, yen las norias árabes la rueda de aire puedeser de dientes o de linterna. La construcciónde una buena noria exige un cuidado espe-cial en que el rozarniento de los ejes sea elmenor posible, por lo que se hacen los gorro-nes pequeños y de buen acero, debiendo alige-rarse el peso de las ruedas sin por ello ^qui,-tarle ]a solidez necesaria.

El rendimiento, según Navier, en aquellasen que el agua está a una profundidad supe-rior a cuatro metros, está representado por

hla fórmula K-- 0,80 , en que h es

h -}- 0,75igual a altura o profundídad del nivel delagua hasta la parta más alta de los cangilo-nes. Aplicando esta fórmula al caso en que ]aprofundidad del agua fuera de 5 metros, ten-

5drfamos: K- 0,80 X - 0,69; es

5 -}- 0,75decir, que del esfuerzo aplicado sólo se ^utili-zaría el 69 por 100. Más aproximada que laanterior nos parece la siguiente : si llamamos

- ioz --

n al número de cangilones que se vacían enla unidad de tiempo y c, a la capacidad decada uno, la cantidad M de agua elevadaen la unidad de tiempo considerada será:M- K x^z }< c, en que K representa elcoeficiente de rendimiento, que tiene en cuen-ta las pérdidas por derrames, fácilmente de-terminable Ilenando un cangilón y compro-bando las pérdídas sufridas en el tiempo quemedia desde que se Ilena hasta que vierte.En general, el rendimiento medío de una no-ria bien cuidada y atendida oscila alrededordel 80 por 100.

Las m.ario^s ^le rosarw, más sencillas que lasanteriores, se reducen a una cadena sinfínque ]lega, como en las otras, hasta más abajodel nivel del agua, y que por el lugar de su-bida pasa por el interior de un tubo situadoverticalmente, cuyo orificio inferior o de en-trada está introducido en el agua. La cadenasinfín lleva de trecho en trecho unos diacosde cuero o de caucho, que ajustan ligeramen-te en el tulao. Su funcionamiento puede con-siderarsé reducido a una bomba de efecto con-tinuo de émbolos múltiples, en que cada dis-co actGa aspirando el agua posterior y em-puja ]a anterior. Su rendimiento depende dela velocidad con que se accione la cadena ydel diá^metro del tubo, pudiendo expresarsepor la fórmula M- 3,14 K X r2 X v, en queM representa el agua elevada en la unidadde tiempo; 3,14 r2, la seccián del tubo; v, la

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velocidad de la cadena, y K, un coeficiente derendimiento, variable según la holgura de losdiscos dentro del tubo, que no debe ser másque muy ligera, so pena de aumentar el es-fuerzo de tracción. El rendimiento de estasnorias de rosario puede alcanzar hasta el 90por 100.

Se ]lama azudes a ruedas que, movidas ^^or)a fuerza m^otriz que desarrolla, una corrien-te de agua más o menos potente, eleva agua enunos cangilones adosados a ella. Estas ruedaslas hay de distintos tipas según la forma delos álabes o paletas que reciben el choque delagua. Las más generales en nuestros ríos sue-len ser de paletas planas; pero las mejoresson las de álabes curvos sistema Poncelet,porque apnovechan mejor la fuerza del aguay pueden por tanto elevar mayores pesos, lo-grándose un rendi^miento del salto hasta del60 por 100, mientras que en las de álabesplanos sólo se aprovecha el 30 por 100 pocomás o menos.

El trabajo disponible de una corriente deagua es igual al producto del peso del aguapasada en un segundo, expresada en litros,multiplícada por la altura de caída, o salto,expresada en metros, lo que da la fuerza dis-ponible en kilográmetros. Dividiendo el nú-rnero de kilográmetros obtenido por 75, ten-dremos la fuerza dei salto expresada en caba-]los de vapor (HP.). Si de aquí deducimos laspérdidas o bien multiplicamos la potencia del

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salto por el rendimiento del aparato (30 por100 ó 60 por 100, según la forma de los ála-bes), podremos determinar su rendimientoútil. La fuerza media que es capaz de desarro-llar un caballo de sangre puede calcularse enla mitad o algo ^más de la fuerza de un caba-llo de vapor.

Si suponemos una rueda cuyo salto es de0,80 metros y un caudal de 250 litros por se-gundo, la potencia del salto será de 200 kilo-grámetros por segund.o. Suponiendo utiliza-da solamente una fuerza equivalente al 30por 100, podremos disponer de 60 kilográme-tros útiles, lo que representa alga menos deun caballo de vapor o 1,5 de sangre, próxi-mamente. Si el diámetro de la rueda supone-mos que sea de 8 ó 9 metros, y que et aguaresulte elevada a 6 metros, la rueda es aus-ceptible de dar ^un rendimiento de 10 litrospor segundo.

Un procedimiento sencillo para calcular elrendimiento de una rueda ya instalada con-siste en ver primeramente la capacidad decada vaso y el nú^mero de éstos que la ruedatiene. Después se calcula el tiempo que tardala rueda en dar una vuelta completa. Conestos datos basta un sencillo cálculo aritmé-tico para saber el rendimiento horari,o de unode estos aparatos, directamente.

El emplazamiento de una rueda exige cier-tas obras de importancia, tal como desvia-ción de un río, soportes sólidos que le sirvan

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de apoyo, etc. ; pero la constancia de su tra-bajo, y el reducido coate a que resulta el aguaelevada, amortízan con creces los gastos deinstalación.

Como generadores de fuerza para elevaragua son interesantes las molínos de víento,que permiten aprovechar ]a velocidad y fuer-za del aire para accionar una bomba. Fil in-conveniente que presentan estos aparatos,aparte los gastos de reparación por desper-fectos ocasionados por los vendavales, es lanecesidad de proveerlos de un depósito o bal-sa que recoja las aguas elevadas, toda vez quees difícil la coincidencia de que s^ople el vien-to en el momento en que es preciso regar,aparte que el rendimiento de la bomba accio-nada es siempre mucho menor del que se ne-cesita para regar en un momento dado.

Dada la multitud de bombas y motores dedistintas marcas y diversas característicasque el mercado ofrece, renunciamos a darningún detalle sobre estos aparatos, toda vezque, a más de ser sobradamente conocidos,cada fabricante ofrece modelos especiales, derendimientos váriables y calidades distintasque no nos es posible entrar a examinar.