Introducción
El agua potable es un recurso básico para la supervivencia y el desarrollo de la humanidad. Las primeras civilizaciones situaban sus asentamientos cerca de ríos o lagos de agua potable mediante los cuales asegurarse un suministro continuo de este preciado recurso. Con el paso del tiempo, surgieron otros asentamientos en zonas militarmente estratégicas o en las cercanías de yacimientos de otros recursos. Para todos los casos anteriores, se requería bombear agua desde un río, acuífero subterráneo o depósito hasta la fuente de consumo final.
Para facilitar la tarea, se diseñó la primera bomba de agua, que fue atribuida a Arquímedes en el siglo III a.C., aunque se sabe que fue utilizado anteriormente por el rey de Asiria Senaquerib en el siglo VII a.C.
Estas bombas usaban animales de carga para su funcionamiento hasta que 2.000 años después, en la Revolución Industrial (siglo XVII), se desarrollaron máquinas que utilizaban vapor. Posteriormente fueron sustituidas por otras máquinas menos voluminosas y más eficientes que usaban electricidad como fuente de alimentación.
A continuación, haremos un repaso de la evolución de los sistemas de bombeo con tracción animal (utilizados hasta no hace muchos años en las zonas rurales de España) llegando hasta nuestros días, comentando los sistemas innovadores y sostenibles a los que nos estamos dirigiendo, y mencionando algunas curiosidades relativas al tema.
Métodos tradicionales de bombeo de agua
Con la llegada de la civilización romana a la península ibérica se desarrollaron muchas (y complejas) obras civiles para la captación, transporte y utilización del agua potable. Era tal la importancia de la correcta gestión del agua que eran sancionables las acciones que desperdiciasen o estropeasen el agua pública. De hecho, la primera querella jurídica documentada en Hispania se trata de una disputa legal a causa de unas canalizaciones entre las poblaciones de Salduie y Alaun.
A la civilización árabe se le considera el precursor del regadío en España. Aunque no se podía prohibir a nadie el acceso público al agua potable, una de las herencias más importantes que nos dejaron fue de propiedad privada: la Acequia Real del Júcar, que es una Comunidad de Regantes fundada en el año 1264 y que, hoy día, está formada por más de 25.000 usuarios.
Durante la Reconquista, una época marcada por los conflictos bélicos, es fundamental una correcta gestión del agua potable debido a su importancia estratégica. Pese a que no existen grandes diferencias en la transición de la administración musulmana a la cristiana, éstos últimos generaron la aparición de funcionarios que se encargarían de su correcta gestión.
Siguiendo la línea cronológica, no podemos omitir la ingeniosa solución diseñada por Juanelo Turriano en el siglo XVI para bombear agua desde el Tajo hasta el Alcázar de Toledo y salvar así el desnivel existente de más de 90 metros. Hay que comentar que, hasta entonces, el máximo desnivel salvado por una máquina hidráulica fueron los 40 metros de un tornillo de Arquímedes en la ciudad de Augsburgo.
En tiempos de los romanos, Toledo se abastecía a través de un acueducto, pero tras la destrucción de este, se necesitaba una solución que sustituyese el trabajo de los centenares de aguadores quienes, con sus mulas y cántaros, transportaban el agua desde el Tajo a la ciudad. Durante muchos años, ingenieros alemanes y flamencos fracasaban en sus intentos para salvar dicho desnivel a la ciudad, que necesitaba un suministro continuo de agua hacia el Alcázar para hacer frente a posibles asedios.
En el año 1565, el rey Felipe II contrata al ingeniero hispano-milanés Juanelo Turriano para solventar el problema. Tras cuatro años, el primer artificio de Juanelo ya estaba terminado y suministraba 14.100 litros de agua al día, un 150% del caudal exigido. El segundo artificio estuvo terminado en 1581 y funcionaba simultáneamente al primero. Con este segundo artificio se suministraba agua potable a los aposentos de Felipe II, que se convirtió en la primera persona en tener una vivienda con agua corriente. Sin embargo, el rey no pagó el coste de las obras a Juanelo, que se había endeudado para su construcción, y la ciudad no se hizo cargo del mantenimiento. En el año 1605 el primer artificio estaba fuera de servicio y en 1624 se detiene el segundo artificio, desmantelándose en el año 1640. Hoy día sólo quedan restos de los edificios principales.
En el siguiente vídeo se ve de una manera muy gráfica cómo funcionaba dicho artificio:
En el siglo XVII, con el regreso de la Corte a Madrid, comenzó una nueva política para el abastecimiento de agua y se realizaron numerosas infraestructuras, entre las que destacan los viajes de aguas de Madrid y el viaje de aguas de Argales en Valladolid, declarado Bien de Interés Cultural el 1982. No obstante, pese a los esfuerzos de mejorar el abastecimiento de las ciudades, la realidad fue que la disponibilidad de agua en el hogar estaba solo al alcance de una minoría, que tenía cierta condición social.
De manera cronológica, también hay que destacar la construcción en 1805 de la que es hoy la noria en funcionamiento más grande de Europa: la Noria Grande de Abarán (Murcia), que tiene 12 metros de diámetro y es capaz de elevar más de 25 litros por segundo y distribuye agua por 7 kilómetros de acequias y canales.
En el año 1879, se aprueba la Ley de Aguas que, aunque no se materializó del todo, sentó los principios básicos de la utilización racional del agua de dominio público, que utiliza agua de fuentes naturales y obras hidráulicas, fundamentalmente para uso en regadíos.
Hasta ahora, el bombeo de agua se venía haciendo tradicionalmente con bombas de tracción animal o norias, pero no había datos del alcance de cada instalación, hasta que en el año 1916 el Ministerio de Fomento publicó los datos de los artefactos utilizados para riego, tanto para aguas superficiales como para aguas subterráneas.
Destaca que las norias representasen el 70% de las máquinas utilizadas para la extracción de agua, siendo Castilla-La Mancha la región que concentraba más de la mitad de las norias españolas (destacando la provincia de Ciudad Real, que albergaba el 44% de las norias instaladas en España).
Ya en el siglo XX, destaca la creación de las Confederaciones Hidrográficas en 1926 (algo pionero en el mundo), la creación de trasvases (entre los que destaca el Trasvase Tajo-Segura en 1979) y la aprobación de la nueva Ley de Aguas de 1985, que instituyó definitivamente el organismo competente sobre la adecuada gestión de los recursos hídricos.
Según avanzaba el siglo XX, se fue electrificando el medio rural, con un retroceso durante la Guerra Civil y la postguerra. También destaca el incremento de motores eléctricos, en detrimento de los de explosión a partir de 1975, probablemente debido a las crisis del petróleo. Se incrementaron los 29.443 motores en 1932, a los 79.962 en 1955 y progresivamente hasta los más de 250.000 en el año 1996 (último año en el que el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación publicó estos datos). También se incrementaron las prestaciones de las bombas. Por ejemplo, en la provincia de Valencia, se pasó de una profundidad media de los pozos de 23 metros en 1940 a 86 metros en 1970.
¿Cuál es el origen y significado de la expresión “joder la marrana”?
Antiguamente, para bombear el agua de un pozo, se recurría a un burro (u otro animal de carga) que era atado a un mecanismo con engranajes que, al andar en círculos alrededor del pozo, movía esos engranajes y sacaba el agua del pozo. Lo que hoy en día supone un gran consumo energético al emplear bombas hidráulicas, hace unos años se realizaba de manera sostenible con un trabajo mecánico realizado por animales de carga. Con el paso de los años, se fueron sustituyendo los burros por máquinas eléctricas que realizaban su función. Aunque suponía un avance tecnológico que evitaba el maltrato animal, condenó a los burros españoles a una reducción muy significativa de su población hasta casi su extinción.
¿Y qué tiene que ver la marrana con el bombeo de agua? Pues uno de esos engranajes del mecanismo que movían los burros gritaba y chirriaba haciendo un ruido similar al que hace la hembra del cerdo, vulgarmente conocida como “marrana”. Hay que resaltar que esta pieza era fundamental para el funcionamiento de todos los engranajes, siendo imposible su funcionamiento sin esta pieza.
Debido a disputas entre agricultores o con la intención de sabotearles, echaban arena, inutilizaban o directamente rompían esa pieza. De ese modo, evitaban que su competencia moliese el grano antes que ellos o simplemente fastidiaban a alguien que no les caía del todo bien.
Esta expresión ha llegado a nuestros días con la misma filosofía: hace referencia a algo que se jode, joroba, fastidia, estropea o daña generalmente a propósito y con maldad para perjudicar a alguien.
Tecnologías modernas para el bombeo de agua
El funcionamiento de una bomba hidráulica moderna se basa en la creación de un diferencial de presión que permite el movimiento del agua. Las más frecuentes, las centrífugas, utilizan un rotor que, al girar, crea un vacío parcial en el lado de entrada y una presión alta en el lado de salida. Este diferencial de presión es lo que impulsa el agua a moverse a través del sistema.
Las bombas eléctricas son las más empleadas debido a su facilidad de utilización, bajo mantenimiento y alta eficiencia comparadas con otras tecnologías de bombeo. Estas bombas son impulsadas por motores eléctricos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica para mover el agua.
Para localizaciones donde sea difícil el suministro eléctrico, existen bombas que funcionan con combustibles fósiles, lo que implica un proceso mucho menos sostenible.
Estos sistemas tienen un impacto ambiental negativo significativo y contribuyen a la emisión de gases de efecto invernadero, lo que supone un paso atrás en la sostenibilidad del proceso de bombeo ya alcanzado con sistemas ingeniosos que han surgido a lo largo de la Historia. Por eso, en los últimos años, han surgido soluciones novedosas más sostenibles, como, por ejemplo, el bombeo solar o el bombeo eólico.
Innovaciones sostenibles en el bombeo de agua
Para reducir la dependencia de fuentes de energía no renovables y minimizar el impacto ambiental, se han desarrollado métodos más eficientes y ecológicos para asegurar el acceso al agua. A continuación, se describen varias innovaciones sostenibles en el bombeo de agua que utilizan diferentes fuentes de energía renovable y tecnologías avanzadas:
Bombeo hidráulico
Aunque no se puede considerar un sistema innovador (pero sí sostenible), en áreas con recursos hídricos adecuados, sigue siendo viable utilizar la energía del agua en movimiento (como ríos o corrientes) para accionar bombas. Este sistema se basa en el principio de que el agua en movimiento puede ser utilizada para generar energía mecánica, la cual se transmite a una bomba para elevar el agua a un nivel superior.
Bombeo solar
El bombeo solar utiliza paneles fotovoltaicos para convertir la energía del sol en electricidad, que luego impulsa una bomba de agua. Este sistema es ideal para áreas soleadas y remotas, ya que no depende de la red eléctrica y tiene costos operativos muy bajos una vez instalados los paneles.
Bombeo eólico
El bombeo eólico emplea aerogeneradores para convertir la energía del viento en electricidad, la cual se usa para operar una bomba de agua.
Otra opción puede ser transformar directamente la energía mecánica absorbida del viento en energía mecánica que mueva algún mecanismo para bombear agua, eliminando la necesidad de instalar una bomba eléctrica.
Bombeo por ariete hidráulico
El ariete hidráulico es una bomba que utiliza la energía de una corriente de agua en movimiento para elevar una parte del agua a una altura superior. Funciona mediante un ciclo de apertura y cierre de válvulas, aprovechando la presión generada por el flujo de agua para bombearla sin necesidad de una fuente de energía externa.
Bombeo por energía geotérmica
El bombeo por energía geotérmica aprovecha el calor natural del subsuelo para generar energía que puede ser utilizada para bombear agua. Este sistema es eficiente y sostenible, especialmente en áreas con actividad geotérmica, como por ejemplo Islandia y, en España, Canarias y determinadas zonas de la Península Ibérica.
Bombeo por biogás
El bombeo por biogás utiliza el gas metano producido a partir de la descomposición de materia orgánica para generar energía. Esta energía impulsa una bomba de agua, ofreciendo una solución sostenible que también ayuda a gestionar los residuos orgánicos.
Sistemas de bombeo con tecnología piezoeléctrica
Los sistemas de bombeo con tecnología piezoeléctrica utilizan materiales que generan electricidad cuando se someten a presión. Esta electricidad se puede usar para operar bombas de agua, ofreciendo una solución innovadora y eficiente.
Bombeo por gravedad
El bombeo por gravedad es un método simple que utiliza la fuerza de la gravedad para mover el agua desde una elevación superior a una inferior. Aunque no requiere energía externa, es más limitado en su aplicación debido a la necesidad de una diferencia de altura significativa.
Bombeo por energía cinética humana
El bombeo por energía cinética humana utiliza la energía generada por el movimiento humano para impulsar una bomba de agua. Esta tecnología es útil en áreas rurales donde otras fuentes de energía pueden no estar disponibles.
Otras tecnologías renovables emergentes
– Bombeo por energía de las olas y mareomotriz. El bombeo por energía de las olas y mareomotriz aprovecha el movimiento del agua del mar para generar energía que impulsa una bomba. Esta tecnología es prometedora en áreas costeras con alta actividad de olas y mareas.
– Bombeo por nanotecnología. El bombeo por nanotecnología emplea nanomateriales para mejorar la eficiencia y capacidad de las bombas de agua. Estos materiales pueden reducir la fricción y aumentar la durabilidad, haciendo los sistemas más eficientes y sostenibles.
– Bombeo por energía hidrocinética (corrientes subterráneas y ríos). El bombeo por energía hidrocinética utiliza la energía de corrientes subterráneas y ríos para generar electricidad, la cual se usa para operar una bomba de agua. Este método es eficiente y aprovecha fuentes de agua en movimiento continuo.
– Bombeo mediante sistemas de acumulación y liberación de energía (flywheels). Los sistemas de acumulación y liberación de energía, conocidos como flywheels, almacenan energía en un rotor giratorio y la liberan para operar una bomba de agua. Esta tecnología permite un suministro de energía constante y eficiente.
– Bombeo impulsado por energía termoeléctrica. El bombeo impulsado por energía termoeléctrica utiliza dispositivos que convierten las diferencias de temperatura en electricidad. Esta electricidad puede ser utilizada para operar bombas de agua, ofreciendo una solución eficiente en áreas con fuentes de calor y frío disponibles.
