El tornillo de Arquímedes
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Recientemente, en el Valle Inferior del Río Colorado, el señor Néstor Percaz, productor radicado en la zona de Villalonga, partido de Patagones, implementó en su propiedad una antigua tecnología, aunque con un concepto actualizado. Su objetivo radica en elevar agua para poder lograr la cota de riego necesaria, con el criterio de aprovechar aquellos lotes que superan la altura de servicio de los canales de riego y, a la vez, hacer más eficiente su esquema productivo bajando los costos operativos.
Arquímedes, destacado matemático e inventor, autor de obras sobre geometría, aritmética y mecánica, fue el creador de esta invención en el siglo III a.C., mecanismo utilizado para elevar agua, granos u otras sustancias.
La versión actual del sistema desarrollado por Arquímedes para elevar agua es un tornillo abierto conformado por un tubo metálico que cumple las funciones de eje, al que se le unen helicoidalmente dos o tres espiras. Este conjunto se instala en una estructura semicircular, con una inclinación que puede variar, según el diseño, desde los 22º hasta aproximadamente 35º, que encaja con precisión en ella.
El extremo superior del eje se encuentra relacionado a un sistema cardánico o de poleas o engranajes, que lo vincula a la energía motriz, impuesta a través de un motor a explosión, eléctrico o un mecanismo de aprovechamiento de la energía eólica, que le impele un movimiento giratorio.
El extremo inferior debe estar sumergido hasta, por lo menos, cubrir la parte superior del tubo que conforma el eje. De esta forma, se alcanza a llenar el espacio entre las dos primeras espiras, lo cual permite que, al poner en movimiento el tornillo, el volumen encerrado entre ellas se eleve, integrando el resto de las espiras a un flujo que en forma continua producirá su descarga por el extremo superior. La longitud del tornillo va a estar limitada por la carga hidráulica y el ángulo de instalación.
Veinte veces. Como criterio para el diseño, se puede considerar que el largo del tornillo no debería ser mayor a 20 veces el diámetro del tubo que forma el eje. En cuanto a las eficiencias, la bibliografía expone valores que varían entre 0,65 para tornillos de pequeño diámetro y hasta 0,75 para aquellos de gran diámetro.
El empleo de este sistema para elevar agua es notoriamente ventajoso si lo comparamos con las clásicas bombas centrífugas empleadas en riego.
A modo de ejemplo, podemos destacar algunos aspectos, tales como:
a) La baja velocidad de funcionamiento, dado que varía entre 22 y 24 rpm para tornillos con un diámetro de 3,00 metros, hasta 90 o más rpm para dimensiones de 0,40 metros de diámetro. Esta característica determina un desgaste despreciable, permitiendo un uso prolongado, sin peligro de deterioro e incluso si se corta o se agota la provisión de agua.
b) El espacio entre las espiras es suficientemente amplio, por lo que el tornillo no se vería afectado cuando las aguas están polucionadas.
c) Otra particularidad es la menor resistencia hidráulica que debe superar el sistema, al comparársela con las bombas centrífugas, al igual que las resistencias al rozamiento en ausencia de aspiración y presión de impulsión.
d) Su construcción abierta y robusta permite observar y controlar continuamente su funcionamiento.
e) Bajo costo energético.
Para este caso particular, el señor Percaz dispuso la construcción de un tornillo de Arquímedes de 7 metros de largo, 1,10 de diámetro, con un ángulo de inclinación de 30º, emplazado en el extremo de un canal, donde la altura a elevar el agua es de 3 metros. Dicho tornillo es accionado por la toma de fuerza de un tractor que, a través de un sistema de transmisión, le impone un régimen de funcionamiento de 32 rpm, lo cual le permite elevar un caudal superior a los 1.000 metros cúbicos por hora.
Si bien actualmente el sistema se encuentra en un período de ajuste, la potencia requerida para tales condiciones de funcionamiento es de aproximadamente 28 HP, lo cual expone claramente su bajo consumo.
Es importante destacar que, en los albores del siglo XXI, podemos redescubrir inventos del siglo II a. C., logrando óptimos resultados y bajos costos. Sin dejar de lado los nuevos posibles descubrimientos, quizás debamos pensar en utilizar más eficientemente lo que el hombre ha desarrollado hasta hoy. Sigamos el ejemplo que hoy tenemos en nuestra zona.
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Este informe fue elaborado por el licenciado Juan D. Paoloni, del Departamento de Agronomía de la UNS e investigador del Conicet, y el ingeniero agrónomo Pablo J. Paoloni.