NACE LA HIDRÁULICA FLUVIAL

La publicación de Aquarun fluentium mensure le valió a Guglielmini que se creara en la universidad de Bolonia, justo para él, una cátedra de hidrometría, y además se le otorgara un nombramiento de superintendente de las aguas de esa provincia, que implicaba el control de las del Reno y de sus múltiples aprovechamientos agrícolas e industriales. Maestro por vocación, quiso compartir con los demás la experiencia adquirida, y en 1697 publicó una nueva obra: Della natura de’ fiumi (La naturaleza de los ríos), primer tratado dedicado exclusivamente a la hidráulica fluvial, prácticamente el único en su género durante más de dos siglos. La aparición (en 1955) de An introduction to fluvial hydraulics de Serge Leliavsky ⁷⁰ renovó el interés en textos de ese tipo, por supuesto ahora con un contenido más amplio que el de Guglielmini; y la hidráulica fluvial ha entrado a formar parte, como asignatura específica, de muchas carreras universitarias de ingeniería civil.

En los ocho años transcurridos desde Aquarum fluentium mensure hasta Della natura de’ fiumi, Guglielmini debió seguramente meditar acerca de la falacia de perfil de velocidades teórico, que se ensancha cerca del fondo, puesto que el real procede al revés; y no debió tardar en darse cuenta de que la diferencia se debe a que el primero considera al fluido como “perfecto” (o sea, supone que no ofrecerá ninguna resistencia cuando se fuerce a una de sus partes a deslizarse sobre otra) mientras que de hecho es “viscoso”, y por esto el fondo del canal, aun siendo liso, lo refrena; efecto que se propaga a distancia, pero con intensidad siempre menor, a medida que nos alejamos del fondo mismo. Hay entre las partículas del agua un vínculo –escribe Guglielmini- que hace que “no se pueda mover una partícula de agua sin que se arrastren con ella juntamente las vecinas, y, por lo contrario, si se impide el movimiento de una partícula, se refrena también la inmediatamente contigua. Por tanto, si el agua fuese un fluido perfectísimo (es decir, si sus partículas estuviesen totalmente separadas la una de la otra, como conviene considerarla cuando se habla abstractamente para proceder a ls demostraciones), escurriendo ella sobre un plano, o fondo, desigual y rugoso cuanto se quiera, podrían detenerse las partículas que chocasen directamente con los obstáculos, pero no las otras, que tendrían que continuar, ya sea en su aceleración, ya sea con la velocidad adquirida al alcanzar el movimiento uniforme; sin embargo, considerando al agua objetivamente son su viscosidad, resulta que no solo las partículas próximas al fondo o a los lados o, dicho en otras palabras, próximas a los impedimentos, las que se retrasan, sino también aquellas que quedan más alejadas de ellos. Por tanto, así como en los sólidos, cuyas partículas están perfectamente unidas, el retraso de una de ellas lleva consigo el e todas las demás, en los fluidos, cuyas partículas están desligadas, pero no perfectamente, estorbar el movimiento de una de ellas contribuye a reducir la velocidad de sus vecinas, aunque no uniformemente; porque la pérdida de las partículas próximas a las refrenadas es mayor, las de las lejanas menor, hasta volverse insensible y reducir a nada… De lo que se desprende que … la mayor velocidad de canal o río está en la superficie del agua, la menor en el fondo, y en las partes intermedias es tanto mayor cuanto más el agua se halla lejos del fondo. ⁷¹ O sea, Guglielmini reconoce que el perfil real de velocidades es del tipo de la figura 59 a {ver “El perfil de velocidades”}.

Según Guglielmini, el comportamiento de las corrientes obedece a ocho “reglas” generales, que enuncia y justifica. Dichas reglas son esencialmente las siguientes: 1, que el agua, al iniciar su recorrido en el cauce de un río, va acelerándose, “pero pronto se reduce al movimiento uniforme por las grandes resistencias que encuentra en su avance, como son la poca declividad de los cauces mismos, las grandes desigualdades de los fondos muy a menudo llenos de cantos o grava, los obstáculos laterales, en las riberas, las tortuosidades de los ríos, etc.; 2, la velocidad uniforme así adquirida es normal tanto mayor cuanto mayor es la pendiente del cauce; 3, cuando el río lleva más agua, corre con más velocidad; 4, un angostamiento de cauce que fuerce a la corriente a elevarse acelera la corriente; 5, un ensanchamiento del cauce que provoque una caída de nivel también la acelera; 6, la corriente, si bien puede refrenarse y elevarse por la presencia de un obstáculo o de un cambio de pendiente, luego volverá a adquirir su velocidad y niveles anteriores; pero si los obstáculos continúan, como en un río de fondo pedregoso, casi nunca alcanzará un movimiento perfectamente uniforme; 7, la velocidad depende de la pendiente del cauce y del tirante, más de la primera, si esta es fuerte, y más del segundo, si esta es reducida; a veces, la pendiente de fondo controla la velocidad de la parte superior de la corriente, y el tirante la velocidad de la parte inferior; 8, en una sección transversal del río las velocidades varían de un punto a otro, resultando mayores en los sitios más alejados del fondo y de las paredes, y menores en los más cercanos.

Guglielmini pasa luego a estudiar los cauces. La gente suele considerar –afirma- que para que el agua escurra se requiere una pendiente mínima de fondo: Vitruvio pide una caída de medio pie por cada cien de longitud, o sea una pendiente de 1:200, Cardano 1:7200, Leon Battista Alberti y Scamozzi 1:500, Barattieri 1:1800; y sigue diciendo: “No deja de asombrarme las opiniones de los autores hayan sido tan acordes en querer que las aguas corrientes requieren una pendiente de fondo, y al mismo tiempo tan discordes en determinar su magnitud”. De hecho hay ríos que, cerca de la desembocadura , tienen fondo horizontal, y de todos modos escurren por la caída que se produce en la superficie. Por lo general, la pendiente del fondo es tanto menor cuanto más el río, en régimen de crecida, se hincha, “de lo que aparece evidente que la caída no es tanto la causa de la velocidad de los ríos cuanto efecto de la misma, siendo de común observación que los ríos muy veloces profundizan su lecho y así reducen las caídas, mientras que los lentos, si corren turbios, aumentan los declives de sus fondos con azolvar su lecho… Por tanto, la única finalidad por la cual he creído tener que averiguar la caída necesaria para un río, ha sido la de asegurarme d que l mismo no azolve el lecho con depósitos, por ser esta insuficiente, y no lo socave demasiado, con notable daño para las orillas, si esta es mayor de lo necesario”⁷².

Para que haya erosión, “se requiere que la fuerza que desgasta supere la resistencia de la tierra u otro material que forma el lecho del río;…. además, es evidente que un río no irá profundizando su cauce al infinito… por tanto, hay que reconocer que, en cuanto el río se socava, o bien la fuerza del agua va debilitándose poco a poco, o bien la resistencia del terreno va creciendo, o bien aquella disminuye y esta crece a un mismo tiempo, hasta que se alcanza una especie de equilibrio… Luego tanto los fondos como los anchos de los lechos resultan determinados por la naturaleza, a saber, por la combinación de las causas actuantes con las resistentes…, y, por tanto, si los unos o los otros se alteran artificialmente, dichas causas actuantes nunca dejarán de devolverlos a su estado inicial”⁷³. Sin embargo “hay que considerar que la resistencia del fondo es la que iguala más pronto la potencia que se le opone, por ser dos las causas del igualamiento: el decrecer la pendiente del lecho y el reducirse la velocidad; mientras que la resistencia de los lados tarda mucho más en equilibrarse con la potencia contrapuesta, porque allí lo que se reduce es tan solo la fuerza del agua, y esto muy lentamente… Esta es la razón por la cual, en los ríos que escurren en cauces formados por material homogéneo, que el agua corroe fácilmente, el ancho es mayor que la profundida”⁷⁴.

El tratado considera también muchos otros asuntos: defensas y sus efectos, conveniencia de conservar los pantanos, causa de los meandros, confluencia de ríos, formación de remolinos, etc. Uno de los grandes atractivos de la obra son sus figuras, que testifican el amor para el detalle con que el dibujante las elaboró. En esos tiempos la imagen no se podía estampar directamente en el libro, sino que había que acudir a un grabador que la reprodujera primero en una plancha de cobre; y de la habilidad de este dependía la calidad de la ilustración definitiva. Frecuentemente, al sacar una nueva edición, las láminas de la anterior ya se habían perdido, y había que encargarlas a un nuevo grabador, que a veces se esforzaba en perfeccionarlas. Esto es lo que les sucedió a las ilustraciones del tratado de Guglielmini, que resultaron mejores en la segunda edición, publicada por Filippo Carmignani en Parma en 1766. En las páginas siguientes se han reproducido las tablas 12 y 13 y 14 de la segunda edición y la 15 de la tercera.

La tabla 12 muestra la obra de control, ubicada en Bodeno, para regular los intercambios de agua entre Reno y Po: A muestra su aspecto exterior, B su planta y C su corte vertical. En este se ven los dos arcos que comunican el canal con el río, y las compuertas de agujas que sirven para cerrarlos. Las agujas E se levantan y bajan una a una por medio de las ruedas dibujadas a los lados de la letra C, ruedas que, como indica el detalle D, envuelven los cables que agarran con su gancho las agujas. El detalle F muestra –girada en 90°- la ranura en la cual corren las agujas mismas.

La tabla 13 contiene varias opciones de cruce de corrientes. A la izquierda se ve el puente por el cual un canal salva un río, que en la figura de abajo escure libremente,  mientras que en la de arriba se ahoga por la insuficiencia de los claros del puente mismo para dar paso a las aguas crecidas. Abajo el dibujante ha agregado una casa de campo  un castillo, un ingeniero que con escuadras y compás traza círculos para ilustración del sobrestante, y un peón que come la sopa que su esposa le ha traído en portaviandas; arriba el cazador descansa mientras la mujer está pescando. A la derecha, en la parte superior se ve la alcantarilla que permite el paso de un canal pequeño por debajo de uno mayor más elevado; y en el cuadro inferior, un sifón invertido que realiza el mismo cruce cuando los dos canales están al mismo nivel. La figura de arriba se adorna con la presencia de un topógrafo que lleva a cabo por medio de un nivel de agua y con la ayuda de dos estadaleros, la medición del desnivel entre la corona del bordo del canal superior y el fondo del inferior.

La tabla 14, que proviene de la misma edición, representa la obra de derivación de Casalecchio sobre el Reno, a tres millas de Bolonia. La presa AB obliga a parte del río C a entrar por la bocatoma G al canal LM. F y K son obras de descarga de canal al río, provistas de sendas compuertas; mientras que H, I son vertedores laterales de cresta libre, que controlan el nivel del agua en el canal. Sobre estas obras corre un camino, continuando en M con la corona de la pared izquierda del canal, que facilita la inspección del canal mismo y la maniobra de sus elementos móviles; tres individuos andan sobre él. En primer plano, una escena idílica: el cazador ahora despierto, se encamina con su perro hacia el acecho; un artista dibuja el paisaje, y cuatro mujeres, sentadas en el pasto, platican en compañía de un muchacho.

La parte de arriba de la tabla 15 representa la esclusa de Battiferro, a una milla de Bolonia, cuyo objetivo era permitir que las embarcaciones salvasen el desnivel entre el tramo superior A y el inferior I del canal. La esclusa H se controla por medio de las compuertas BC y DE, que, cerradas, tienen que formar un ángulo para que la presión del agua no las abra. El bote en H está remontando el río, y espera que la compuerta BC se abra para que el agua lo levante al nivel A. Entonces saldrá y dejará que el bote de la izquierdas, que está bajando, entre a la esclusa, para descender al nivel I en cuanto, cerrada la compuerta BC, se abra la DE. El bote en H se detiene con un cable para que la corriente que entrará por BC no lo arroje contra la otra compuerta. En K se ve la corona de un vertedor, que controla el nivel del agua en el canal y desvía las demasías hacia la boca L cuando la compuerta BC está cerrada.

La figura inferior de la tabla15 muestra el río ABCD y el canal AD derivado de él en A, que se reúnen en D. En el caso de que el largo de ambos sea el mismo, el canal derivado, que lleva un gasto mucho menor que el del río, requiere –según Guglielmini- una caída total mayor; pero siendo la caída igual, el río tenderá a elevarse, con peligro para las tierras aledañas, o bien a azolvar la entrada del canal, por lo que será necesaria una limpieza permanente. Compensan la aridez del paisaje varios personajes, que el último grabador “modernizó vistiéndolos a la Luís XV: los dos clérigos que conversan a la derecha, y a la izquierda el joven caballero que acude a la cita con la señorita, bajo la celosa vigilancia de su acompañadora.

Nadie es profeta en su patria. Cansado por las continuas disputas con sus colegas, Guglielmini decidió en 1702 abandonar Bolonia y aceptar una cátedra de matemáticas en Padua, trabajando al mismo tiempo en el aprovechamiento hidráulico de la campiña paduana y el control de torrentes en Friul y Dalmacia, todo territorio de la república véneta. Pero surgió el problema de siempre: el sueldo no alcanzaba; sin embargo, si alcanzaría el de un profesor de medicina: Guglielmini se acordó que era médico y regreso a su profesión. De hecho, no debía ser su intención abandonar la mecánica de los fluidos, porque su sueño de siempre había sido “extender estas consideraciones al movimiento, ya sea natural, ya sea violento, de todos los fluidos, más allá de las fronteras de las matemáticas, o sea hasta los estudios más ocultos del arte médico, si el tiempo y las fuerzas me lo permiten; en cuanto los descubrimientos y argumentos de los anatomistas modernos me han convencido de que las funciones del cuerpo animal, sus enfermedades, remedios y la vida misma dependen en gran parte del movimiento continuo de sus fluídos”⁶⁶. Empresa soberbia, pero demasiado difícil; y no le alcanzo la vida para llevarla a cabo.

 Imagen obtenida de http://duetorri.wordpress.com/category/exploring-bologna/

 de http://www.iguardianidelleacque.blogspot.com/

 y de http://it.wikipedia.org/wiki/Canali_di_Bologna

Imagen obtenida de http://www.consorzioirrigazioni.it/cic/documenti/pdf/Biografia-GUGLIELMINI.pdf