Inventos nacidos del agua que cambiaron la historia de la humanidad

Inventos nacidos del agua que cambiaron la historia de la humanidad

La historia de la humanidad es una continua carrera por el desarrollo de los artefactos más llamativos llamados a resolver nuestros más profundos problemas. Muchas de esas herramientas solo pudieron ser posible gracias al agua, como la prensa hidráulica, una máquina que cambió el rumbo de la historia moderna


El agua es el pilar base del desarrollo económico y social humano, por lo que hablar de la historia de la hidráulica, entendida como el aprovechamiento del agua en beneficio de la humanidad, es hablar en esencia de la historia de nuestra evolución como especie.

Los caminos escogidos por ambos, de hecho, comienzan a converger en los innumerables artificios nacidos del ingenio en tiempos prehistóricos y que catapultaron a nuestra especie en su desarrollo, como fueron los primeros canales de irrigación o las arcaicas represas que decoraron el Nilo hace 6.000 años a su paso por la capital del antiguo Egipto.

La mayoría de estas herramientas fueron concebidas bajo un seno de utilidad que más bien las trasladaron a engordar la larga lista de invenciones humanas. Es el caso de las norias o los molinos hidráulicos que aprovecharon la fuerza del río para diversos usos, o las tuberías de cerámica que abastecieron de agua a muchas de las viviendas de Pakistán hace 5.000 años.

Por supuesto, todas ellas útiles. Sin embargo, para algunos autores, como los del Centro de Hidrociencia e Ingeniería (IIHR) de la Universidad de Iowa, no fue hasta la llegada de la hidrostática cuando realmente se comenzaron a crear aparatos realmente revolucionarios. La razón que exponen es que fue precisamente en ese momento cuando realmente se empezó a entender en mayor medida el auténtico potencial del agua con respecto al medio que la rodea, más allá del beneficio de su fuerza bruta.

El tornillo de Arquímedes se ideó para llevar el agua a alturas diferentes de la fuente principal

“Es cierto que, aunque los romanos desarrollaron amplios sistemas de suministro de agua y drenaje, y los molinos de viento y las ruedas hidráulicas aparecieron en escena en cantidades cada vez mayores, estos representaban el arte más que la ciencia”, señala Hunter Rouse, exdirector del IIHR, en un escrito.

En este sentido, se podría decir que el griego Arquímedes fue pionero en estudiar la ciencia detrás del agua para dar a luz no solo a teorías tan importantes para nuestra historia como el conocido Principio de Arquímedes, sino a aparatos tan llamativos como el Tornillo de Arquímedes.

Esta bomba de agua sofisticada, que se cree que nació mucho antes y que incluso fue utilizada para regar los jardines colgantes de Babilonia, surgió de la necesidad de desplazar el agua y otros elementos a diferentes alturas tan solo con la ayuda de una fuerza externa. En este caso, el agua viajaba a través de un cilindro hueco compuesto por un tornillo helicoidal que era accionado a través de una manivela por uno de sus extremos.

Los romanos tomaron este invento y lo extendieron por todos sus dóminos, incluido España, donde convivió con otros artefactos similares, como el tympanon. Como curiosidad, esta última herramienta sostuvo numerosos usos, aparte de elevar agua mediante una rueda hueca. En Segovia, los romanos lo usaron a menor escala para mover pesos durante la construcción del acueducto de la ciudad.

Dibujos de Leonardo de un sistema de irrigación basados en el Tornillo de Arquímedes.
Dibujos de Leonardo de un sistema de irrigación basados en el Tornillo de Arquímedes.

Los siglos posteriores a Arquímedes y Roma, la ciencia del agua retrocedió más que avanzó y no fue hasta la llegada de Leonardo Da Vinci cuando realmente comenzó un nuevo despertar por el estudio del agua, aunque sin mucha repercusión al principio, dado que gran parte del trabajo del artista en esta materia se perdió. No obstante, se conoce que utilizó la base del tornillo de Arquímedes para dar pie a inventos llamativos para la época, como su primitivo helicóptero o curiosos sistemas de irrigación.

Por este motivo, desde el IIHR señalan que, para seguir hablando de mayores contribuciones en el campo de la hidráulica, hay que avanzar unos años hacia adelante hasta la llegada de Simon Stevin, ingeniero que, entre otras cosas, demostró que la forma de los recipientes de agua no influye en la fuerza del agua, dando lugar a la paradoja hidrostática.

A partir de ese momento, esta ciencia hídrica experimentó una explosión sin precedentes que ayudó a otros campos de las ciencias a desarrollarse, como la astronomía, acompañada a su vez de un igual nacimiento de artefactos ingeniosos relacionados con el agua.

Inventos agua
Antiguo grabado de una persona accionando una prensa hidráulica | Foto: Larive y Fleury – 1895

La prensa hidráulica es, en este sentido, uno de los inventos más importantes de la época. Su padre, Joseph Bramah, la confeccionó en el siglo XVIII con ayuda de sus conocimientos sobre el principio de pascal, enunciado un siglo atrás, que dicta la presión ejercida en cualquier punto de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, o lo que es lo mismo, la presión en todo el fluido es constante.

La prensa ideada por Bramah estaba compuesta por dos cilindros y pistones de distintos tamaños pensados para realizar diversos trabajos, incluido los metalúrgicos, que tan necesarios fueron durante la Revolución Industrial. Ahora, ese mismo mecanismo se aplica en las máquinas que elevan los vehículos en los talleres, por ejemplo.

También por este siglo, el francés Henri de Pitot dio vida al tubo que lleva su nombre, considerado como el primer medidor de flujo, en este caso, del caudal del rio Sena. No obstante, posteriores modificaciones permitieron a este aparato medir la velocidad de un flujo de gas.

En resumen, el tubo de Pitot está formado por dos tubos que forman una L que varía en tamaño dependiendo del uso que se quiera hacer con ella. Esos tubos se llenan de agua para que, cuando el flujo entre por uno de ellos, mida la presión del impacto, mientras el otro se ocupa de la presión estática.

Inventos agua
Los tubo de Pitot se utilizan en la actualidad para medir el flujo de gases en aviación

Su uso está muy extendido, aunque son especialmente famosos, por lo menos las variaciones modernas que apenas hacen uso de líquidos, por ser utilizados por los ingenieros de la Formula 1 para saber en qué posición instalar los alerones del monoplaza dependiendo de la carga que exista. En los aviones, por poner otro ejemplo, se utilizan para calcular la velocidad y analizar posibles desencadenantes de pérdidas de velocidad.

Nikola Tesla, conocido por sus invenciones en el campo del electromagnetismo, también aportó un gran invento que revolucionó el campo de la hidráulica. En concreto, Nikola patentó lo que él denominó un “conducto valvular” con una particularidad con respecto al resto de válvulas: su diseño no presenta partes móviles en su interior.

Aplicando el efecto de Coanda, que dice que un fluido tiende a ser atraído por una superficie cercana a su trayectoria, construyó una herramienta compuesta por una serie de cavidades ovaladas que, al hacer pasar un líquido, frenan o facilitan su paso por toda la estructura dependiendo del extremo por el que sea introducido.

De este modo, se obtiene una válvula con la capacidad de regular el flujo del agua sin necesidad de instalar partes móviles, de ahí que sea de especial utilidad en ingeniería de microfluidos e, incluso, en los motores de reacción por pulsos.

En esta figura de la válvula de tesla se aprecia cómo el flujo de agua encuentra resistencia al ser introducido por la izquierda, y apenas ningún obstáculo cuando entra por la derecha

Hablando de válvulas, Thomas Gryll trajo al mundo un invento que revolucionaría la forma de transportar el agua a los hogares de todo el mundo: el grifo, que, a diferencia de los sistemas que existían anteriores a él, su válvula roscada podía regular con facilidad el flujo del agua, además de ser más duradera.

Coetáneo al grifo, Alexander Cummings retomó una innovación que John Harrington descubrió casi 200 años atrás, pero que, por petición de la reina de Inglaterra, cayó en el olvido. En concreto, pertrechó a los retretes con un tubo en forma de S en su zona de descarga para hacer pasar los desechos a la vez que se creaba una barrera de agua limpia que impedía la entrada de malos olores u otros elementos nocivos.

Este innovador retrete, que pudo instalarse con facilidad en la mayoría de los edificios, sentó las bases hacia una carrera por una higiene personal más eficaz y segura que, en la actualidad, se sigue disputando a través del sexto Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS), que pretende que ningún ser humano esté desprovisto de estas instalaciones.

Para finalizar, y en línea con el retrete, no podría faltar una mención especial a James Simpson, inventor del primer sistema efectivo de filtrado de agua basado en la colocación estratégica de sustratos arenosos por los que pasaba el agua hasta quedar libre de impurezas.

Gracias a su invento, el suministro de agua se volvió mucho más seguro, evitando miles de muertes anuales por enfermedades relacionadas con el agua, como la diarrea. No obstante, y al igual que otros muchos inventos, años atrás otras civilizaciones crearon filtros similares para su disfrute personal, aunque, al igual que otros inventos, acabaron perdidos en el tiempo.



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