INGENIERÍA Y DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADOR: ESTUDIO DE MOLINOS HIDRÁULICOS EN EL SURESTE ESPAÑOL

José Ignacio Rojas-Sola y Julián Domene-García

José Ignacio Rojas-Sola. Ingeniero Industrial, Universidad de Sevilla, España. Doctor Inge-niero Industrial, Universidad Nacional de Educación a Distancia, España. Profesor, Universidad de Jaén, España. Dirección:Edificio A-3, Campus de las Lagunillas s/n, 23071-Jaén, España. e-mail: jirojas@ujaen.es

Julián Domene-García. Ingeniero Industrial, Universidad Politécnica de Cataluña, España. Doctor, Universidad de Jaén, España. Profesor, Universidad de Granada, España.

Resumen

En este artículo se muestran algunos aspectos tecnológicos, como el estudio hidráulico, el del rodezno y el rendimiento industrial de una instalación molinera típica del sureste español, así como un modelo virtual de la misma, dado su defectuoso estado. Se trata de un molino hidráulico, situado en el término de Baza (Granada, España), que representa fielmente las características comunes a todos ellos. Dado el estado en el que se encuentra se ha modelado en 3D y se ha realizado una animación por ordenador, para comprender su funcionamiento.

Summary

This paper deals with some technological elements of a typical southern Spanish watermill: the hydraulic system, the horizontal waterwheel and its industrial performance. A virtual model is used to show the above for lack of a well preserved one. The watermill in question lies in the jurisdiction of the town council of Baza (Granada, Spain) and is a fair example of the features of this type of watermills. A three-dimensional computer animation model shows how this type of watermills worked.

Resumo

Neste artigo mostram-se alguns aspectos tecnológicos, como o estudo hidráulico, o de rodezno e o rendimento industrial de uma instalação de moinhos típica do sudeste espanhol, assim como um modelo virtual da mesma, devido seu estado defeituoso. Trata-se de um moinho hidráulico, situado no "término de Baza" (Granada, Espanha), que representa fielmente as características comuns a todos eles. Devido ao estado em que se encontra foi modelado em 3D e realizada uma animação por computador, para compreender seu funcionamento.

Palabras clave / Animación por Ordenador / Arqueología Industrial / Dibujo Asistido por Ordenador / Molinos Hidráulicos /

Recibido: 31/05/2005. Modificado: 31/10/2005.Aceptado: 03/11/2005.

Este trabajo representa una contribución hecha desde la disciplina de la arqueología industrial al sector de la harina de trigo, que trata de cubrir un hueco en la información existente. Se ha realizado un estudio histórico-tecnológico de un molino hidráulico, para descubrir la cultura material y la memoria del trabajo. Este año 2005 se ha declarado Año Internacional de la Física por la Asamblea General de las Naciones Unidas, para promover su herencia cultural (Mendoza, 2005). Por ello, este artículo presenta un estudio físico (hidráulico y mecánico) de un molino hidráulico situado en Baza (Granada), el Molino del Baíco, clasificado como molino de canal, pues aunque hay algunas publicaciones que realizan algunos estudios de los molinos de rodezno, éstas no cubren la expectativa tecnológica (Leyva-Palma, 2001; Selma-Castells, 1995; Ortiz-Soler y Cara-BarrionueMvo, 2001; Vigueras-González, 1995; Vigueras-González, 2001). Además, se ha realizado la reconstrucción tridimensional y modelado del mismo, desarrollándose posteriormente una animación por ordenador permitiendo obtener, a partir del modelo generado, parámetros de funcionamiento. El presente artículo sigue la estructura de un trabajo de arqueología industrial aplicado puesto de manifiesto en otro trabajo (Rojas-Sola y Amezcua-Ogáyar, 2005).

Para realizar la investigación fue necesario un trabajo de campo de alrededor de dos meses con la toma de fotografías, dibujos de croquis y acotación de todos los elementos de las máquinas. Sólo con base en dicho trabajo de campo riguroso, es posible realizar una reconstrucción gráfica fiel y concluir un trabajo de arqueología industrial en el que participan otras áreas como la etnografía, la antropología y la historia (Domene-García y Rojas-Sola, 2003). Dada la importancia de los registros orales, se pudo obtener información específica del citado molino hidráulico, aportada directamente por su propietario Juan Sánchez-Quirante (Nunis, 1963).

En todos los molinos harineros hidráulicos de la parte sur de España se observa la misma configuración en la distribución de la entrada y salida del agua que mueve el molino (Domene-García y Rojas-Sola, 2001); su entrada se encuentra en la parte trasera del edificio aprovechando el posible salto de agua, transformando la energía potencial del agua en energía cinética, capaz de mover los álabes del rodezno, que a su vez hacía mover las piedras del molino. El cárcavo o salida del agua se produce por la fachada principal, derivándose desde aquí hasta el río o acequia principal de nuevo.

La transformación más común que sufrieron estos ingenios consistió en sustituir los rodeznos en mal estado de conservación por turbinas movidas por energía eléctrica, debido a los numerosos casos de sequía que ocasionaban el que, al no disponer de agua suficiente, no pudiera molerse. Para mover la turbina, en numerosas ocasiones, se debía cambiar el curso del agua, desde un río a una acequia, entrando en el caso del Molino del Baíco, por medio de una tubería vertical de 50cm de diámetro y una altura de 8,8m, pasando como mínimo 30m3/s en la época más seca del año.

El edificio que alberga el molino y la vivienda es propio de la arquitectura autóctona de la zona, de dos plantas de altura, planta baja y primera planta, de paredes gruesas de piedra y "barro", ventanas de madera con rejas de hierro, y suelo de cemento en la planta baja. La estructura es toda de madera y la cubierta es de teja árabe soportada en madera, siendo el acceso de una a otra planta mediante escaleras.

La distribución de maquinaria dentro del edificio, al igual que en la gran mayoría de los molinos hidráulicos del sureste español es la siguiente: en la planta baja se encuentran las dos piedras de los molinos con todos sus elementos auxiliares, cabria, sinfín de la harina, lavadora, secadora, elevadores del grano y de la harina, silo del trigo y bocas de llenado de los sacos y en la planta primera se encuentran el resto de máquinas de limpieza, cernido, tramoyones, recolector de polvos y sistema de aspiración.

El Trabajo en el Molino Hidráulico

En un principio, el trigo lo traían los mismos agricultores con sus medios. En la Figura 1 se puede apreciar el diagrama de flujo del proceso. Se depositaba el trigo en un silo (1), situado por debajo del nivel de la planta baja, desde donde se transportaba hasta la limpia, en la primera planta, mediante un elevador de cangilones (2).

Desde este elevador, y por medio de un tornillo sinfín, pasaba a la criba o cedazo inicial (3) para eliminar las piedras grandes, trozos de ramas, hojas, etc. que acompañan al trigo desde su recolección hasta el molino; las piedras caían desde aquí a la planta baja por medio de un conducto de madera (A) y el grano pasaba a la siguiente fase que era la limpia (4), donde por medio de un cernedor vibrante, se limpiaban las piedras pequeñas que no era capaz de quitar el cernedor anterior. Éstas también caían a la planta baja por el mismo conducto A.

La limpia eliminaba asimismo las semillas y otros productos que acompañaban al trigo y que eran más pequeños, por medio de un tambor, saliendo de esta máquina en buenas condiciones para pasar a la siguiente fase de trabajo, que consistía en el lavado y posterior secado del grano, en la lavadora-secadora (5), operación consistente en mojar el trigo y darle la humedad necesaria para su posterior molienda.

De esta máquina se transportaba el trigo hasta el tramoyón (7) por medio del elevador (6). En éste, se dejaba reposar de unas 10 a 12 horas aproximadamente y se dejaba caer, mediante el conducto B al citado elevador (6), desde donde se transportaba hasta los tramoyones (8) conectados con los molinos, por medio de un tornillo sinfín (C). Este elevador dispone de una válvula manual que posibilitaba que el trigo cayera a los distintos tramoyones.

Una vez almacenado en los tramoyones, se dejaba caer hasta los dos molinos (9) por medio de los correspondientes conductos, que disponen de una trampilla para verter el grano en más o menos cantidad. Molido el trigo, salía la harina por la bocana hasta el sinfín (10) que la dejaba en el elevador de cangilones (11) y éste la elevaba directamente al torno (12), artefacto que cernía la harina, dejando caer ésta por el conducto (14) para el llenado de los sacos.

El resto de los productos que acompañan a la harina, van a parar al sasor (13) para su separación, y por último el salvado, producto de poca calidad consumido por el ganado, se dejaba caer por un conducto (15) para su llenado en sacos y su venta. El producto que cae en el sasor, es una mezcla de harinilla y sémola, que se separan en esta máquina; una vez realizada esta operación, se mezclaban con el salvado y la harina respectivamente para su venta al público. Según su propietario, se molían de 3000 a 3500kg/día.

Piedras o Muelas

Sin duda, los elementos principales son las piedras o muelas (Figura 2). Están cubiertas por el guardapolvos de madera. Las muelas de piedra han de poseer una dureza relativa, ser porosas y de estructura homogénea. Estas valiosas características las reúnen las piedras procedentes de La Ferté (Francia) llamadas ‘francesas’. Estas piedras debían ser convenientemente picadas (Figura 3) para que la molienda fuera la idónea. Las muelas del molino del Baíco, tienen 1,30m de diámetro con una masa de 1550kg. Además de estas acreditadas muelas, se usan muelas de granito, sílice, arenisca, basalto y otras, que son más o menos aptas para la molienda, adquiridas a precios mucho menores que las primeras y de calidad bastante dudosa en la mayoría de los casos (Richardson, 1962).

El número de revoluciones a que ha de girar una muela dependerá de su diámetro y peso, por la fuerza centrífuga que desarrolla su masa por la rotación. La experiencia aconseja unas cifras para que su velocidad periférica no sea excesiva, recordando que ésta se determina como V= D×n×p/60, donde D es el diámetro en metros y n el número de revoluciones por minuto. La velocidad periférica de una muela en la baja molienda no ha de exceder de 8m/s y en la alta molienda llegar hasta 10m/s, no conviniendo exagerar esta cifra, pues una velocidad mayor originaría una fuerza centrífuga considerable con la expulsión demasiado rápida de los productos de la molienda, incompletamente disgregados. Con la velocidad de 8m/s, el número normal de revoluciones para las muelas de 1,30m era de 120rpm. Durante el proceso de molturación aumenta la temperatura entre las muelas, y de llegar a ser excesiva, los productos resultantes de la molienda sufren las consecuencias, por lo que los constructores de molinos de muelas se han ingeniado una ventilación adecuada. Para ello, estos molinos llevan un conducto conectado al ventilador de aspiración, lográndose una acción refrigerante bastante satisfactoria.

Técnicas Gráficas

Hoy día, las técnicas de Diseño Asistido por Ordenador (DAO, o CAD por sus siglas inglesas) han supuesto un avance revolucionario en lo que afecta al modelado de máquinas u objetos. Su origen se remonta a comienzos de los años 60 cuando Ian Sutherland desarrolló, a partir de hardware, el primer sistema de DAO. Estas aplicaciones permiten modelar con mayor precisión que la del ojo humano y además no generan papel, todo está en el ordenador y desde el modelo generado se puede obtener toda la información. Existen programas que someten al modelo a diversas pruebas, realizando por tanto una simulación, con la ventaja añadida de no necesitar fabricar un prototipo. El programa utilizado en el presente trabajo ha sido AutoCADTM.

En arqueología industrial, cuando se trata de ver cómo funcionaban las antiguas máquinas que ya están en desuso, la animación por ordenador se convierte en una poderosa herramienta. En realidad, una animación por ordenador no es, sino la concatenación de imágenes estáticas que se visualizan con gran rapidez a 25 cuadros por segundo, transmitiendo la sensación de movimiento.

Mediante un sistema CAD (AutoCADTM), es posible construir tridimensionalmente el modelo del molino hidráulico a partir de los croquis obtenidos ‘in situ’, por lo que es esencial tomar las dimensiones lo más exactamente posible, para que al realizar el modelizado del molino, sea lo más fielmente posible parecido a la realidad. Además existen programas de animación por ordenador (3DStudioTM) que a partir del modelo tridimensional obtenido por el sistema CAD, pueden hacer la animación del funcionamiento. Para que la animación sea lo más realista posible, es necesario proporcionar al modelo generado en AutoCAD, cámaras, luces y texturas que harán que la animación por ordenador sea lo más parecida a la realidad del molino hidráulico. Por eso es preciso que las fotografías que se hacen sean lo mejor posibles, puesto que de ellas se tomarán las texturas de los materiales mediante escaneado y mapeado posterior en el modelo. En la Figura 4 se muestra dos escenas (cuadros) de la animación por ordenador realizada, mostrando un recorrido virtual por todo su interior y posibilitando ver las máquinas en funcionamiento (Domene-García y Rojas-Sola, 2002).

Estudio Hidráulico

El estudio del aprovechamiento de un salto de agua comprende la medición de su potencia o fuerza motriz, la obtención de datos necesarios para solicitar la concesión del Estado y el cálculo aproximado de su rendimiento económico, o sea, la relación entre los gastos que originaría su aprovechamiento y los ingresos que reportaría su utilización.

Si consideramos una corriente de agua de caudal Q (m3/s), que en una sección determinada del cauce, lleva una velocidad media V (m/s), la potencia teórica disponible del salto, estará representada por la fórmula (Huertas-Talón y Val-Blasco, 1998)

siendo la aceleración de la gravedad g=9,8m/s2.

Determinado el caudal de la acequia con un caudalímetro de palas, resultó ser de 89l/s y tomando el coeficiente de reducción de 0,80 resulta un caudal de 71,2l/s, por encima de la cifra que daba Juan Sánchez-Quitante en las conversaciones mantenidas.

Al conocer el caudal y la velocidad del agua en la acequia, se puede conocer la velocidad que adquiere la misma a la salida del saetillo (tobera) por medio de la ecuación de Bernouilli. Las pérdidas de carga producidas en el tramo de tubería, se pueden calcular por la fórmula de Darcy-Weiss, aunque en el caso que nos ocupa, éstas serán pequeñas.

El cálculo de la velocidad de giro del rodezno es muy difícil de realizar, debido al desconocimiento del valor de los distintos parámetros que intervienen, y la mayor parte de ellos se obtienen a partir de la experiencia del molinero, aunque debe ser aproximadamente el que la turbina o el del motor eléctrico fueran capaces de transferir al eje motriz.

El rodezno se puede considerar una turbina de tipo Pelton (Mataix, 1977) funcionando como una turbina de acción de flujo tangencial. Sin embargo, la turbina instalada posteriormente y que hacía moverse al molino, la clasifica como de reacción, de tipo Francis de álabes orientables, también llamadas turbinas Dériaz.

Estas turbinas deben tener una velocidad máxima de 500rpm (Francis rápida), teniendo un rendimiento del 60%. Como referencia para el cálculo, se tendrá en cuenta la velocidad nominal del motor eléctrico instalado, que según la placa de características del mismo es de 720rpm y de 8CV de potencia.

La acequia tiene una longitud de 33m, una anchura de 1,1m y una profundidad de 0,7m, con un salto de agua de 9,3m de altura. Según datos oficiales, el caudal fiscal asignado era de 67l/s, con un salto empleado de 12m y una potencia instalada 8CV. Este estudio se realizará en base a los dos supuestos, por un lado, los datos oficiales y por otro, en base a los datos aportados por el trabajo de campo, que darán como resultado el rendimiento del molino si funcionara en la actualidad.

El primer punto a estudiar es el funcionamiento hidráulico del molino. Se ha estudiado primero el comportamiento de las conducciones, el caudal que pasaba por ellas y la velocidad de salida del agua del saetillo. Los cálculos se han realizado a plena carga, es decir, con la tobera abierta al máximo y, por lo tanto, nos darán como resultado el máximo rendimiento que se podría obtener de la maquinaria. Se ha despreciado la pequeña pérdida de carga provocada por ella, pues su longitud apenas llega a 20cm y el estrechamiento es pequeño, con unos 7º de conicidad.

El cálculo de la velocidad real del rodezno es de gran complejidad. La variedad de parámetros que inciden impiden de una forma analítica obtener un resultado preciso. Por un lado, los álabes del rodezno tienen un rendimiento sin determinar. Su forma y ángulo de colocación dependía de la pericia del artesano. Se desconocen, también parámetros como rozamiento de granos de trigo con las piedras, variables según la parte de la piedra, pecho, antepecho y molientes.

Por otro lado, también se desconoce la capacidad para transmitir fuerza de los conjuntos polea-correa, según el material de la polea (metal o madera), la elasticidad de la correa o su tensión entre otros. El control de todos estos parámetros los daba la experiencia. Según cuenta el molinero, si se aportaba mucha carga (entraba demasiado grano a la piedra, o demasiada harina al torno) las poleas patinaban, las correas saltaban e incluso el rodezno podía llegar a detenerse.

Para el estudio hidráulico de las conducciones se comienza con los datos aportados por el trabajo de campo. El objetivo es obtener el caudal (Q) y la velocidad (V) del fluido a la salida del saetillo. Como datos iniciales se obtuvo longitud de la tubería de 13,5m; diámetro de la tubería D= 12cm; altura del salto H= 9,3m; el material de la tubería era fundición oxidada de rugosidad absoluta (K=1,5mm); viscosidad cinemática del agua a 15ºCl= -1,14×10-6m2/s; dimensiones de la tobera rectangular de 8×5cm; y densidad del agua r= 1000kg/m³.

La sección de la tubería S= p×R2 resulta ser de 113cm2, siendo la sección de salida de la tobera S= a×b= 8×5= 40cm². Las fórmulas mencionadas a continuación y que rigen la parte hidrodinámica son (Gomis-Torres, 1999)

Principio de continuidad

S1V1 = S2V2             (2)

donde S1: sección de la tubería en el punto 1 de la tubería, V1: velocidad del agua en el punto 1, S2: sección de la tubería en el punto 2, y V2: velocidad del agua en el punto 2 de la tubería.

Ecuación de Darcy-Weissbach

donde Hrp: pérdida de carga primaria, l: coeficiente de pérdida de carga, L: longitud de la tubería, D: diámetro de la tubería, y V: velocidad media del fluido. Esta fórmula es de uso universal para el cálculo de las pérdidas de carga, aunque se usa cada vez más el conocido Diagrama de Moody de validez general.

Ecuación de Reynolds

donde Re: Número de Reynolds, que mide el paso del régimen laminar al turbulento; Q: caudal de la tubería, D: diámetro de la tubería, y g: viscosidad cinemática del fluido.

Ecuación de Bernouilli

(principio de la conservación de la energía de un fluido)

donde V1: velocidad del fluido en el punto1, P1: presión del fluido en el punto 1, r: densidad del fluido, g: aceleración de la gravedad, h1: altura del punto de referencia al punto 1 y Hrp1-2: pérdidas de carga desde el punto 1 al punto 2.

Análisis del Problema

Suponiendo que la conducción de agua desde el río a la boca de entrada al molino viene reflejada en la Figura 5, se aplicará en primer lugar el Teorema de Bernouilli entre los puntos 1 y 3, con lo cual

     (6)

 

Inicialmente la velocidad en el punto 1 es nula, así como las presiones en los puntos 1 y 3, ya que se trata de la presión atmosférica. Igualmente, si se toma como referencia la cota correspondiente al punto 3, se tendrá que la altura en este punto será h3= 0, y la altura en el punto 1 será de 9,3m. Sustituyendo estos valores en la Ec. 6, queda

  (7)

La pérdida de carga Hrp, que se produce en la tubería en el recorrido, se podrá calcular por la Ec. 3, sustituyendo el valor de la velocidad, por la de la tubería V2. Conociendo las secciones de la tubería y de la tobera de salida del agua, se puede establecer la relación existente entre sus velocidades, por medio del principio de continuidad expresado por la Ec. 2, así:

  (8)

Sustituyendo esta expresión en la Ec. 3, se obtiene

Se puede tomar la relación S3/S2 constante, puesto que será (40/113)2=0,125=b. De esta manera, sustituyendo la Ec. 8 en la Ec. 7, se obtendrá la expresión para calcular la velocidad en el punto 3:

y despejando V3

(9)

Esta ecuación se resolverá utilizando el Diagrama de Moody de una manera iterativa, utilizando la relación K/D para aproximarse al valor inicial de l, y terminando de rehacer los cálculos con la velocidad y el caudal obtenido, de manera que en la primera iteración K/D= 1,5/120= 0,0125 y al introducir este valor en el Diagrama de Moody, se obtiene el valor l= 0,041. En esta zona del diagrama el flujo es completamente turbulento y como la relación K/D es muy alta, las líneas del diagrama son prácticamente horizontales. El valor de l1 no variará. Sustituyendo en Ec. 9 se obtiene la velocidad

y con este valor de velocidad a la salida de la tobera, se calcula Q3:

Q3 =V3S3=10,46 ×0,0004=0,042m3/s .

En la segunda iteración K/D= 1,5/120= 0,0125. En este caso, sustituyendo valores en la Ec. 4, obtendremos el Número de Reynolds

y apoyándose de nuevo en el Diagrama de Moody, se obtiene l= 0,041. Dicho valor casi no varía, por lo que no habrá que rehacer los cálculos. A la salida de la tobera, se tendrá que Q3= 0,042m3/s y V3= 10,46m/s.

De acuerdo a los datos oficiales, tomando como altura del salto H= 12m, y siguiendo el mismo razonamiento, se obtiene que Q3= 0,049m3/s y V3= 12,21m/s.

Estudio del Rodezno

El rodezno es el elemento encargado de transformar la energía cinética del agua en energía mecánica. Su funcionamiento se asemeja al de una turbina Pelton. Este tipo de ingenios funcionan según el principio de acción y reacción, aprovechando sólo la energía cinética del agua. Las principales características son

- Estructura de madera con una cruceta central que se une al eje o árbol.

- Álabes (56) de chapa metálica en forma de cuchara.

- Diámetro de 160cm medido en la zona del impacto del agua en las cucharas.

- Ancho, alto y profundidad de la cuchara de 26×12×9.

-Ángulo de 32º entre chorro que proviene de la tobera y la horizontal de la cuchara.

El parámetro principal a buscar en el rodezno es la potencia que era capaz de suministrar al proceso. Suponiendo que no se producen pérdidas en la tobera, el flujo a la entrada del rodezno, tendría por potencia a

  (10)

que, como se observa, depende del caudal y de la velocidad de salida del agua por el saetillo. Aplicando la ecuación a los dos casos que calculados anteriormente se obtiene para H=12m

y que para H= 9,3m

No se dispone de datos precisos de la potencia desarrollada por el rodezno, pues el mecanismo se encuentra en muy mal estado uno de ellos y está totalmente destruido en el otro, no permitiendo medir una variable en función del tiempo, imprescindible para obtener la velocidad o el par resistente que soporta.

Se sabe que la potencia instalada en el molino para su funcionamiento por medio de un motor eléctrico es de 8CV, equivalentes a 5888w, y como el molino disponía de dos rodeznos paralelos que aprovechaban el mismo salto, es lógico suponer que proporcionaban una potencia similar, de 5888/2=2944w cada uno.

Esta potencia se aproxima a la que posee el flujo de agua a la salida del saetillo para una altura H= 12m. La diferencia se debe a la pérdida de energía que se produce en los álabes. Comparando estas dos potencias se puede cuantificar el rendimiento del rodezno como

donde Pu: potencia útil o real del rodezno y Pf: potencia final o total del flujo del agua.

El rendimiento de una turbina de acción está condicionada por la capacidad de las cucharas o álabes para aprovechar la energía cinética del agua. Según la ecuación de Euler, la fuerza F que actúa sobre un álabe será

      (11)

y la expresión anterior quedará como

        (12)

Por tanto, se concluye que la fuerza del agua sobre una cuchara sólo depende del caudal y de las velocidades de entrada y salida del chorro de agua C1 y C2. De esta manera la turbina tendría su máximo rendimiento cuando C2, la velocidad de salida del agua de los álabes, fuera nula. Teniendo en cuenta el rendimiento del rodezno antes calculado, la ecuación sería

                (13)

Como se conoce que la dirección del chorro de agua forma un ángulo de 32º con el plano horizontal del rodezno, la velocidad tangencial C1, será

y la fuerza ejercida sobre las cucharas

Una vez calculado el valor de la fuerza tangencial al eje del rodezno, sería fácil calcular el par motor producido por el giro como

        (14)

donde : momento producido por la fuerza aplicada a la distancia (r), y : distancia perpendicular desde el eje de giro del rodezno hasta la zona de la cuchara en la que impacta el agua (r= 0,8m). Sustituyendo estos valores,

Conocidos por lo tanto la potencia y el par motor, se está en condiciones de calcular la velocidad angular a la que debería moverse el rodezno, que será

y en revoluciones por minuto 60

El valor obtenido para w es algo elevada, pero está dentro de los márgenes de velocidad que se podían obtener en este tipo de molinos. Durante el trabajo de campo previo a este estudio se comprobó, en uno de los pocos molinos que todavía se encuentran en funcionamiento, que la velocidad de giro del rodezno es de 69rpm.

Los cálculos realizados indican la velocidad máxima que se obtendría si el rodezno desarrollara los 4CV de potencia. Esto no ocurriría con frecuencia, sólo en los casos en que pasara la máxima cantidad de agua por la acequia, y en este caso se abriera al máximo la boca del saetillo, acelerando la velocidad de la molienda. De todas maneras, el propietario relataba que en época de poca agua sólo funcionaba un rodezno y a media velocidad; por ello, se instaló un motor eléctrico para aumentar el rendimiento de la actividad.

Utilizando el proceso de cálculo descrito, se obtiene la velocidad del rodezno para cualquier posición del saetillo y por lo tanto, para cualquier caudal. Para el resto del trabajo se tomará una velocidad media de los rodeznos de 60rpm, que es la que con mayor probabilidad se utilizaba.

El rodezno se constituye en elemento básico para el funcionamiento de este tipo de instalaciones, desbancando a la rueda vertical o azuda por su mayor rendimiento en esta zona, de carácter árido y con ríos de poco caudal y variable en las distintas épocas del año. La potencia que se necesitaba para mover las piedras de moler y todo el sistema de máquinas auxiliares sólo se podía conseguir con este tipo de turbinas. Además de los cálculos realizados, lo corroboran las conversaciones mantenidas con Juan Sánchez Quitante y José Ortega, propietarios de dos de los molinos más característicos de la zona. El primero comentaba que en su molino se instaló una rueda vertical para suplir a los rodeznos después de su rotura, pero al no suministrar la potencia necesaria, la necesidad obligó a instalar un motor eléctrico.

En los molinos existentes en el núcleo urbano de Baza, inicialmente se desviaba el agua hasta el rodezno, sin desnivel prácticamente, suponiendo que la velocidad del agua debía ser suficiente; sin embargo no era así y se tuvo que construir un cubo aprovechando el desnivel de las calles de la población para conseguir que el rodezno rindiera al máximo.

Rendimiento de la Instalación

Según la información recibida del propietario, la cantidad de grano que se solía moler era algo superior a 1000kg/día, dato que servirá de partida para estudiar una de las características del molino y mayor preocupación de los molineros. Esta cantidad de grano equivale aproximadamente a unos 20 costales, de los que habría que restarle el 3% en concepto de gorriná o espolvoreo, que es la parte de harina que se perdía por la suciedad del grano. Así pues, la cantidad de trigo limpio será de 970kg. En función del tiempo,

En lo referente al rendimiento, se obtenían 40kg flor de harina por cada 45kg de trigo limpio molido, un rendimiento del 89%. El resto estaba formado por una mezcla de salvado, harinilla y otros productos del cernido que se utilizaban como pienso para el ganado.

Por otro lado, se puede analizar el rendimiento del elevador del trigo en función de la velocidad del rodezno. Experimentalmente se ha comprobado que un cangilón, respetando la inclinación del elevador, tiene una capacidad de carga de 150cm³, que pesado en una balanza de precisión equivale a 130g.

Otros datos son el ángulo (15º) de inclinación con la vertical, el número de cangilones (32), el diámetro (185mm) y la circunferencia (580mm) de la rueda impulsora, y la longitud de la correa de cangilones (13680mm). Por tanto, se daban 13680/580= 23,6 vueltas de la polea del elevador, pudiéndose afirmar que la polea eleva 32 cangilones de grano por cada 23,6 vueltas de la polea del elevador de grano. Esto equivale a

Los cangilones iban completamente llenos y suponiendo que los 1000kg se molían a una velocidad de 60rpm y que la velocidad calculada anteriormente del elevador fuese de 85rpm se tendrá que

Comparación con el Molino de Viento

Es interesante comparar los resultados presentados con aquellos obtenidos por otra tecnología usada a la vez que los molinos hidráulicos, como fue la de los molinos de viento del sureste español (Rojas-Sola y Amezcua-Ogáyar, 2005), donde se mostró que dichos ingenios desarrollaban una mayor potencia y un mayor momento. Para una velocidad de la piedra volandera de 60rpm, se obtenía una potencia de 14,75CV y un momento de 10337Nm. Para la misma velocidad, los molinos hidráúlicos desarrollaban potencias de alrededor de 4CV y un momento de valor 325Nm.

Si el recurso del viento como energía renovable es abundante, es preferible entonces acudir a la tecnología del molino de viento, frente a la del molino hidráulico, puesto que la potencia desarrollada es casi 4 veces mayor y el momento casi 32 veces, para la misma velocidad de la piedra volandera de 60rpm y molturando la misma cantidad de trigo al día. Sin embargo, lo normal no era disponer de un viento parejo de 8,4m/s sino de una brisa moderada de entorno a los 5,6m/s, con lo que la piedra volandera giraba a 40rpm, disminuyendo la potencia a 4,37CV y el momento a 4594Nm, con una capacidad de molturación diaria de 540kg de trigo (Tabla I). Así, la potencia sería similar al del molino hidráulico, con un momento 14 veces mayor pero con casi la mitad de producción. Si finalmente los datos de operación habituales son los últimos, entonces la tecnología del molino hidráulico es más eficiente que la del molino de viento. Por otro lado, la capacidad de elevación de trigo era muy superior a la que molturaba el molino al día, indicando efectivamente que el molino no trabajaba las 24 horas.

Consideraciones Finales

Uno de los elementos que condicionan la continuidad de la molienda es la capacidad reguladora de la acequia. Funcionando con un solo rodezno se obtienen Qentrada= 67l/s y Qsalida= 49l/s (Qsalida<Qentrada). Por tanto, la acequia estaría siempre llena rebosando por el aliviadero. Sin embargo, funcionando el molino con los dos rodeznos, se obtienen Qentrada= 67l/s y Qsalida= 2×49= 98l/s (Qsalida>Qentrada). Por consiguiente, el proceso de molienda se detendría al cabo de un tiempo determinado.

El eje de transmisión entre el rodezno (palahierro) y la muela volandera se rompía con mucha facilidad, al no disponer de maderas de buena calidad en la zona que tuvieran la resistencia necesaria para el par que tenía que soportar y debido al trabajo con el agua, que hacía muy difícil su empleo al no ser madera impermeable. En la mayoría de los molinos del sureste español, se debió utilizar el hierro para tal trabajo, sustituyendo el palahierro por una transmisión a 90º mediante de dos ruedas dentadas cuyo armazón principal era de hierro fundido, denominadas catalinas, pero con los dientes de madera, para que en caso de rotura, bastante frecuente, el propio molinero pudiera construirlos y cambiarlos fácilmente.

La adaptación del molino hidráulico de la comarca al paisaje imperante en la zona era perfecto. El análisis tecnológico demostró cómo, con su rodezno a base de cucharas, se comporta como un ingenio que presenta un elevado par motor que permite el arranque del molino con poca cantidad inicial de agua.

Al comparar la capacidad de molturación del molino, de unos 20 costales, y la capacidad de transporte de los elevadores de grano se concluye que la tecnología de este último sistema era bastante mejor que la utilizada en la molienda. Esto es así, ya que las piedras han sido los elementos que menos han evolucionado; a lo largo de la historia de los molinos hidráulicos en general, no se han documentado innovaciones técnicas sobre ellas.

El número de Reynolds calculado es bastante elevado, dando lugar a un régimen turbulento en el rodezno, característica peculiar en las cucharas del mismo, pues después de producirse el choque con el agua, ésta debe encontrarse en ese régimen. Sin embargo, la salida del saetillo sigue un régimen laminar puesto que en caso contrario no se podría predecir el resultado final.

REFERENCIAS

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