Segundo capítulo de mi libro agotado «Los Molinos de Agua de la Provincia de Toledo» en el que se dan algunos conceptos básicos sobre la energía hidráulica para comprender su funcionamiento

II.- LA ENERGÍA HIDRÁULICA

Conozcamos ahora algunos conceptos básicos sobre energía hidráulica que, aunque en su desarrollo teórico no eran conocidos por la mayoría de los constructores de molinos, sí que eran, sin embargo, intuitivamente aplicados por ellos. Conseguían así adaptarse al medio en condiciones frecuentemente muy adversas de topografía, pendientes y caudales, consiguiendo la máxima rentabilidad del artificio para una molienda más productiva y un aprovechamiento del caudal de forma que se pudiera moler el mayor tiempo posible del año hidrológico.

Es fundamental  saber que a mayor altura de una columna de agua, mayor será la potencia del molino. Por esta razón la altura de los cubos es la que determina la fuerza de salida del agua a través del saetín para accionar el rodezno. La altura mínima de estos cubos necesaria para mover piedras de mediano tamaño ha sido considerada desde antiguo como de unos cinco o seis metros[1], los treinta palmos que nos recomiendan los libros de Juanelo.

La potencia en caballos de un artefacto hidráulico vendría dada por la fórmula:

 

Potencia = Cantidad de agua en litros   X   Altura en metros

                                                                             75

De aquí podemos deducir que cuando el caudal es pequeño, para conseguir una potencia similar, deberemos aumentar la altura. Esto es lo que los molineros conseguían elevando la envergadura de sus cubos cuando construían lo que luego describiremos como molinos de bombo (fig. 16). Como dicen los libros de Juanelo: A que cuanto fueren ellos más altos los cubos, aunque sean muy estrechos, por causa que el mucho peso del agua es el que hace la molida.@[2]

Considerando la viscosidad del agua constante y las diferencias de rozamientos y turbulencias despreciables entre un ingenio y otro, el principio de Pascal nos dice que toda presión ejercida sobre un líquido se transmite íntegra y normalmente en todos los sentidos. De esta forma la presión soportada por una superficie AS@ sería:

P = S x H x V

donde S es la superficie, H es la altura y V la viscosidad, que en nuestro caso consideramos con un valor homogéneo de 1 ( fig. 6) [3].

Una consecuencia de este principio es que la presión no es dependiente de la cantidad de agua almacenada sino solamente de su altura; de esta forma, por ejemplo, un tubo de un metro de diámetro y cien de altura haría soportar a su base una presión igual a la que soportaría esa misma base si se encontrara bajo millones de metros cúbicos de un gran embalse que tuviera esos mismos cien metros de altura. Todo ello nos indica que el volumen contenido en el cubo de un molino no influye sobre la potencia, aunque sí que influirá sobre el tiempo de molienda, pues tendremos un mayor caudal disponible para una misma sección del tubo de salida del agua o saetín.

En determinados lugares como La Mancha, donde nos encontramos con escasas pendientes que hacen necesarios grandes recorridos de canal para conseguir un mínimo desnivel, estos largos canales son poco rentables por su elevado coste, por las pérdidas de caudal ocasionadas por los escapes de agua y por las obstrucciones frecuentes que conlleva la escasa pendiente. El molinero soluciona este problema controlando todo el caudal por canalización del cauce y mediante la construcción de molinos de regolfo que aprovechan más la energía centrífuga que la gravitatoria como luego describiremos.

Definimos como gasto o caudal la cantidad de agua que pasa por la sección de una conducción en un segundo. Según el Teorema de Torricelli  este caudal depende del diámetro y forma del orificio así como de la velocidad del líquido.

Podemos resumir todos los conceptos anteriores diciendo que la potencia de un artificio molinero está en relación directa con el desnivel H, entre los dos puntos extremos del canal, y que también depende del caudal. El caudal a su vez es proporcional a la velocidad media del agua y a la sección de la corriente que en nuestro caso coincide con la sección de la boca del saetín (figs. 5 y 6).

Es necesario también que la corriente de agua incida de una manera suave sobre las ruedas, sin impactos bruscos que hagan perder parte de la energía. La salida del agua, después de haber accionado las ruedas, debe producirse sin turbulencias ni estancamientos que desperdicien la energía al impedir o dificultar el giro libre de los rodeznos o de los rodetes de los regolfos. Para conseguirlo los cárcavos de los molinos deben permitir una salida libre de la corriente mediante la construcción aguas abajo de espigones de obra que conduzcan el agua en la dirección adecuada. El estancamiento se previene con un adecuado diseño molinero y construyendo las presas de los molinos posteriores situados en ese río de forma que el remanso de sus presas no alcance e inunde el cárcavo del molino anterior.

Para un mejor aprovechamiento energético es también necesario un estudio de la inclinación adecuada que debe tener el chorro del agua al salir del saetín. Todo un tratado sobre este tema se desarrolla también en Los XXI Libros de los Ingenios y las Máquinas de Juanelo Turriano[4].

[1] GONZÁLEZ TASCÓN, I . Opus cit. pp. 183-192.

[2] LOS VEINTIÚN LIBROS…Opus cit. p. 333.

[3] De IGUAL, J.: Opus cit. pp. 67-70.

[4] LOS VEINTIÚN LIBROS…Opus cit pp. 323-333.