El suministro de agua
a la población

 

Por
L
uis Bérriz Pérez*



Parte I: El uso de la gravedad
y el sifón hidráulico. Crónicas de un círculo de interés sobre el desarrollo energético sostenible (XIII)

 

Era el primer sábado de octubre. Faltaba todavía media hora para empezar el primer encuentro del nuevo curso escolar del círculo de interés sobre el desarrollo energético sostenible, cuando llegó Rafael, nuestro delegado de la circunscripción. Rafael es un compañero muy preocupado y eficiente y en este caso venía con la queja de varias madres que querían que sus hijos entraran en el círculo de interés, y decían que yo no lo permitía.

Le expliqué a Rafael que un círculo de interés se componía de un ciclo de encuentros con el objetivo de impartir conocimientos, los cuales son acumulativos, y que por lo tanto era muy importante empezar desde el principio y cumplir ese ciclo. Le dije además que por ese interés de las madres y los muchachos, habíamos decidido empezar otro círculo de interés,
o sea, con un nuevo ciclo de conocimientos, que empezaría el sábado próximo. El profesor principal sería Julio, quien me había ayudado durante todo este tiempo y había adquirido muy buena formación. Además, le comenté que Barrera había organizado otro en Alamar y que la actividad de estos círculos de interés se seguía extendiendo por diferentes municipios del país con diferentes profesores.

Después de ponernos de acuerdo para que les dijera a las madres y a los muchachos interesados que el nuevo círculo iba a empezar la próxima semana, y además que tenían que ponerse en contacto con Julio, pienso que se fue tranquilo. Por suerte, ya yo tenía todo preparado para empezar el encuentro: tres pancartas, una manguera y dos recipientes (uno lleno de agua y otro vacío).

En encuentros anteriores nos habíamos referido a conceptos básicos de la energía, que resultaban necesarios para entender lo que íbamos a tratar en esta ocasión.

 
Bomba eléctrica de agua de uso convencional.
 

Este tema queríamos haberlo tratado en algún lugar donde estuviera funcionando un sifón en una instalación de suministro de agua a la ciudad, pero la dificultad de transporte no nos lo permitió. En otro momento será. Este encuentro lo celebramos bajo la sombra de nuestro álamo.

Justamente a las diez de la mañana menos un minuto, me dirigí a donde estaban los miembros del círculo. Vi que Julio se había conseguido una tablilla con pedestal para poner pancartas, y la había colocado junto al árbol. Íbamos mejorando. Ya colocada en la tablilla estaba puesta la primera pancarta.

¡Buenos días! —dije al llegar.
¡Buenos días! —contestaron todos.
Hoy nos toca un tema muy interesante, el suministro de agua a la población. —les dije y continué: —Este es un tema que tendremos que tratarlo en varios encuentros.

Mientras decía esto, me iba fijando en la asistencia. Era el primer círculo del nuevo curso escolar y faltaban tres muchachos. En total, no llegaban a 10; estaba Miguelito, pero ni siquiera estaba su abuelo Paco.

Me acordaba de que cuando tratamos el asunto de la potabilización del agua con la energía solar asistieron más de 30 personas. Siempre al principio del curso hay problemas de asistencia, pero también el tema es importante para que acudan más personas. Vi que a la derecha había una persona más o menos de la tercera edad que no conocía, pero no dije nada y continué:

—¡Vamos a fijarnos en esta pancarta! Fíjense que hay varios métodos de suministro de agua que se utilizan en diferentes lugares. El primero que se debe utilizar en todo lugar donde se pueda, es por gravedad. ¿Alguien me puede decir en qué consiste este método y cuáles son sus ventajas? —y me quedé mirando a ver si alguien respondía. Pidió la palabra Yamila y vi que la persona mayor que asistía al círculo pero que yo no conocía, alzaba la mano. —Por cortesía debemos darle la palabra al nuevo participante del círculo, el cual no tenemos el placer de conocerlo todavía —y señalé hacia el compañero que estaba parado a la derecha del grupo.

Yo soy Joaquín, el abuelo de Marianita, soy campesino y vivo en Candelaria. Toda mi vida he tomado agua de un manantial que me llega por gravedad. Y no solo para tomar. La usamos para regar las viandas y hortalizas que tenemos, y para criar reses, puercos y gallinas. Tenemos un buey, un toro, cuatro vacas, una nave de puercos de más o menos 25 crías, y una de gallinas ponedoras con unas cien. ¡Ah! Tenemos además un digestor de biogás para el tratamiento de los residuales, donde obtenemos todos los fertilizantes que nos hacen falta, y con el gas, además de cocinar, preparamos la comida de los animales y tenemos un refrigerador y aun así nos sobra y podemos ayudar a cuatro familias que viven cerca de nosotros.

Como parecía que había terminado, le dije: —Muy interesante su comentario —pero en ese momento vuelve a levantar la mano y añade: —Estoy dispuesto a ayudar con mi experiencia a todo el que lo necesite, inclusive si es de otra provincia. Mi hijo se graduó de médico y está cumpliendo misión en África, así que tengo un cuarto disponible en mi casa que el que lo necesite puede usarlo. Lo único que voy a cobrarle es que lo que aprenda, lo enseñe a otros que lo necesiten.

¡Muchas gracias! Lo tendremos en cuenta y le prometemos una visita —le dije. Lo noté emocionado y pensé: ¡cuán grandes son los sentimientos de las personas sencillas!

A ver, tú, qué ibas a decir —señalé para Yamila.

El año pasado visité a mi abuela en Baracoa y ella recibe el agua por gravedad. No utilizan ni una gota de electricidad y nunca les falta el agua —comentó Yamila.

Se me salió una sonrisa pues traté de imaginarme lo que era «una gota de electricidad», y la sonrisa no fue de burla sino de satisfacción porque, en efecto, un suministro de agua por gravedad no utiliza «ni una gota de electricidad»

. —Muy bien. Vamos a seguir —y leí la pancarta (Fig. 1).

Diferentes formas de suministro de agua a la población

1 Por gravedad
2 Por gravedad con el uso del sifón (explicado en este trabajo)
3 Con molinos de viento
4 Con bombas fotovoltaicas
5 Con arietes hidráulicos

 



Fig. 1. Diferentes formas de suministro de agua a la población.
 

Después de leer la pancarta en alta voz les hago un comentario —Bueno, en realidad existen otros métodos, pero nos referimos solamente a aquellos que nos pueden suministrar el agua a toda la casa por el sistema hidráulico normal, porque nos la lleva hasta un tanque elevado. No se trata de llevar a la casa el agua en cubos o baldes, ya que nuestro propósito no es «desarrollar el subdesarrollo» (y recalqué estas palabras), sino lo contrario. Vivir mejor, con mayor comodidad, sin tener que usar combustibles fósiles ni contaminar el mundo quemando el futuro.

Pero en mi casa tenemos agua siempre y no utilizamos ninguno de esos métodos —dice Raulito. Oigo algunos murmullos.

—Debo hacer una aclaración. Nos referimos al suministro de agua por métodos no convencionales y no por el bombeo eléctrico que tenemos nosotros y las grandes ciudades y pueblos.

En ese momento me acordé de algunos errores que se cometieron en algunos lugares y continué diciendo —Claro, en nuestro barrio no tenemos problemas con el agua. Gracias a la Revolución todos tenemos agua las 24 horas del día, aunque el agua por el acueducto venga cada dos o tres días y solo por unas horas. Lo hemos logrado gracias a las cisternas y tanques elevados que tenemos en todas las casas y edificios, y además, como es natural, no permitiendo que se nos pierda ni una gota de agua. Recibimos toda el agua que necesitamos y si tenemos condiciones para almacenarla y no la despilfarramos, tendremos agua todos los días y las 24 horas del día.

Y continúo —Es posible que no todos necesitemos en estos momentos estos métodos de suministro de agua que estamos viendo, pero no sabemos dónde vamos a estar mañana y a quién tendremos que ayudar con nuestros conocimientos en algo tan vital como el agua. Conocer los diferentes métodos de suministro de agua nunca está de más.

En ese momento tomo una revista y la levanto. —Fíjense en esta revista. Es la No. 40. Todos ustedes la tienen. Vean el artículo de la página 53, «Tecnologías para el abasto de agua». Este artículo es muy bueno y les recomiendo que se lo lean; aquí se explica muy bien lo que es la bomba de soga y el ariete hidráulico. Pero ahora vamos a tratar sobre el suministro de agua por gravedad directamente y con el uso del sifón.

¡Atiendan aquí!: —Todos ustedes tienen que acordarse del ciclo natural del agua
—me dirijo a Miguelito: —A ver tú, Miguelito, explícanos el ciclo natural del agua.

Miguelito se incorpora: —El sol evapora el agua que está en la superficie de la Tierra, principalmente la de los mares y océanos, y sube en forma de vapor, se forman las nubes y en determinado momento vuelve a caer en forma de lluvia o de nieve, en dependencia del lugar y época del año. Casi toda el agua cae en los mares y océanos, pero una parte cae en los campos y montañas, alimentando lagos y ríos. Y esto se repite constantemente. ¡Muy bien! Puedes sentarte —le dije con satisfacción.

Ustedes conocen los ríos, lagos y embalses, y muchos de ellos están a un nivel superior a los pueblos o tierras de cultivo. En muchos casos es posible suministrar agua a esos pueblos y tierras por medio de la gravedad, o sea, sin tener que usar bombas que consumen gran cantidad de energía. En todo caso que esto sea posible, debe usarse esa variante por ser la más económica, pero, principalmente, la más segura, pues no necesita bomba ni consume electricidad ni combustible.

En Cuba se han hecho muchas represas y canales de distribución de agua que están a un nivel superior a la casa o el terreno donde se necesita el agua, pero para ello es necesario pasar por una elevación, como por ejemplo, la cortina del embalse. En muchos casos se utiliza una bomba para extraer el agua; sin embargo, también en muchos casos es posible utilizar un sifón.

Oigo algunos murmullos y continúo: —Ahora les voy a explicar lo que es un sifón. Un sifón es un tubo o un conducto que permite extraer agua o un líquido de un recipiente venciendo un nivel más alto que el nivel del líquido. Seguro ustedes han visto cómo se le puede sacar combustible al tanque de un carro. Puede hacerse con una simple manguerita, como esta que se ve en esta foto (Fig. 2).

 
Fig. 2. Proceso de extracción de combustible al tanque de un auto.
 

Pero un sifón puede ser también un complejo de tuberías y válvulas como los usados en los grandes sistemas de regadío, pasando por encima de la cortina de un embalse. O sea, un sifón se puede hacer con una simple manguerita, o con un tubito de cristal o metálico como los usados en los laboratorios, pero puede ser un complejo sistema de acueducto como los empleados para transportar líquidos por encima de una elevación o colina. Todos se basan esencialmente en el mismo principio.

Observé que se mantenía el interés y continué:

¡Fíjense aquí! —mantengo en alto un pomo lleno de agua, introduzco una manguerita plástica transparente vacía en el pomo hasta que entre dentro del agua, inhalo y empieza a salir agua por el otro extremo que cae en otro pomo que está más bajo. —Este es el principio del sifón. —Al absorber, hice vacío y llené la manguerita con agua. Como la salida está más abajo que la entrada, el agua sigue saliendo sin necesidad de que haya ningún motor que la bombee ¿se fijaron? Bien, ya llegó la merienda y vamos a cogernos 10 minutos de descanso pues nos lo merecemos —les dije y me fui a coger las dos galleticas y la limonada que me correspondían. Este círculo de interés está apadrinado por el CDR, la FMC, la escuela y por nosotros. Por eso la merienda a veces viene por diferentes vías. Ese día, como nos tocó a nosotros, dimos galletas con limonada. Que conste, como la limonada estaba tan rica con sus pedacitos de hielo, me tomé dos vasos.

Vamos a continuar —les dije y en ese momento llega de lo más campante Kaso, el perrito que se cree el dueño del parque, levanta la pata y se orina en la base de la tablilla donde estaba la pancarta. Todos los muchachos lo ven, se ríen y les digo: —No sé con cuál principio físico lo hizo, si fue por gravedad o tuvo que usar un sifón. Lo único que sé es que no usó la electricidad —y los muchachos continuaron riéndose.

Bien, tenemos que continuar. Ya son las once y cuarto y hoy tenemos que terminar este tema. Les pido a todos la máxima concentración.

En ese momento me dirigí a la tablilla que portaba la pancarta y la cambié por otra que me hacía falta para la explicación del sifón de gran capacidad:

Un sistema de suministro de agua puede tener un sifón de gran caudal, o inclusive varios sifones en dependencia del agua necesaria para el regadío o el abastecimiento a una población determinada. Las tuberías pueden ser de un diámetro de más de 10 pulgadas — señalé un círculo más grande que mi cabeza y continué: — ¡Imagínense ustedes una tubería de 10 pulgadas y de varias cuadras de largo y hasta de más de un kilómetro, a la que tengamos que hacerle vacío para que el agua suba como lo hicimos con la manguerita!

Mientras les enseño la parte de arriba de la pancarta les aclaro: —Imagínense que en esta parte izquierda está el agua acumulada de una represa, (acuérdense del tanque de combustible del carro). Y en esta parte derecha está el terreno o pueblo al que suministrarle agua (acuérdense del recipiente donde se recibe el combustible que se le saca al carro). En el medio está la altura que tiene que vencer el sifón. En la pancarta pueden ver dos variantes de sifón. El de arriba es un sifón normal que tiene, en la zona ascendente, una válvula de cheque para que una vez llenado, no se vacíe. En la parte más alta, una válvula por donde se puede hacer vacío o rellenar el sifón tanto en la parte ascendente como en la descendente, y al final, otra válvula que se mantiene cerrada para rellenar el sifón, y una vez lleno, cuando se abre, empieza a circular agua (Fig. 3).

 
Fig. 3. Sifón normal: 1. válvula de cheque
que evita el vaciado, 2. válvula de vacío o de rellenado
y 3. válvula de apertura y cierre del sifón.


 

Esta figura de abajo es una patente cubana del ingeniero Jorge Luis Cortada, llamada «sifón autocebante de garganta». Con esta solución se puede llenar la parte descendente del sifón sin que la parte ascendente tenga un cheque, gracias a esta garganta —señalo la subida del tubo ascendente por encima del resto del tubo (Fig. 4).

 
Fig. 4. Sifón autocebante de garganta, patente cubana
del ingeniero Jorge Luis Cortada, donde la garganta
(1) permite llenar la descendente del sifón (2), sin
que la ascendente (3) tenga válvula de cheque.


 

Ahora bien, nuestra proposición es esta que podemos apreciar en la pancarta, la cual consiste en poner un recipiente de compensación de presión muy cerca de la válvula de salida. De esta forma, aunque la toma de la represa esté a varios kilómetros, nos quitamos de arriba el problema de la ceba que, sin duda, en algunos casos es complicado.

¡Fíjense en este esquema! Aquí a la izquierda y arriba está la toma de agua de la represa, y aquí abajo a la derecha está la válvula de salida del agua para abastecer el sistema de regadío y la población (Figs. 5 y 6).

 
Fig. 5. Esquema de suministro de agua al sistema
de regadío y a la población.


 

Para que este sifón funcione se tienen que cumplir algunos requisitos. El primero es que la altura de la toma de agua dentro de la represa, hasta la posición más alta del sifón, tiene que ser menor de 8 metros. Esta es la llamada altura ascendente.

El segundo requisito es que la altura del recipiente de compensación hasta la válvula de salida, aquí abajo, tiene que ser mayor que la altura ascendente. Y el tercer requisito es que el volumen del recipiente de compensación tiene que ser mayor que todo el volumen de la tubería que va, desde este recipiente, hasta la toma en la represa. En la práctica, este volumen suele ser de 2 a 4 veces el volumen de la tubería, aunque se puede calcular por una sencilla fórmula (Fig. 5).

 
Fig. 6. Imagen de la maqueta o medio
de enseñanza empleado para explicar el sifón.


 

Hice una pausa: —Ya terminamos. Ahora vamos a hacer una práctica con esta manguerita y este pomito que nos va a servir como recipiente de compensación. ¡Ya verán cómo funciona!

Todos los muchachos se mostraron muy interesados y vieron en la práctica el funcionamiento de un sifón que se ceba con la ayuda de un recipiente lleno de agua.

* Doctor en Ciencias Técnicas. Presidente de Cubasolar.
e-mail: berriz@cubasolar.cu