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EL SISTEMA DE SIFÓN EN EL ACUEDUCTO ROMANO


Grandiosa obra de ingeniería y arquitectura, digna de admiración; es el sistema de acueductos romano, que se encargaba de abastecer las ciudades más importantes del antiguo imperio. Se piensa que las construcciones se levantaron a principios del siglo I D.C. hasta principios del siglo II, pero respecto a su cronología de construcción no existe una unidad de criterios.

 Cuando se habla del acueducto romano, no se le puede entender como una unidad; ya que este se encuentra esparcido por toda Europa, con diferentes órdenes de arquitectura y dos posibles soluciones de ingeniería para atravesar kilómetros de muy dispar topografía: en primer lugar, el puente, que se adaptaba rítmicamente al terreno, Acueducto. Segovia, s. I - II d.C.manteniendo una pendiente inclinada, siguiendo así el principio de la gravedad, confiriendo al paisaje una grandiosidad y monumentalidad indescriptible; y en segundo lugar, el sifón, que llevaba el agua en caída brusca  por una ladera del valle y en subida empinada por la otra, según el principio en el cual un líquido encerrado en una tubería o conducción asciende hasta su altura original. Normalmente se recurría al puente si el valle era somero y al sifón  sí la profundidad del valle lo exigía, por temor a puentes sumamente altos.

El sifón se entiende como un tubo que transporta un líquido desde un nivel hasta otro, por lo tanto el líquido asciende por una bomba o por otra fuerza dando paso a que la presión atmosférica de la superficie del estanque originario mantiene el líquido en movimiento. Esto se puede observar claramente por ejemplo, cuando introducimos un tubo en él deposito de la gasolina de un carro y aspiramos por el otro extremo y volcamos rápidamente el tubo en otro recipiente el cual se encuentra más bajo que la superficie del líquido de la gasolina, entonces la gasolina fluirá.

La estructura romana se denomina entonces, sifón invertido, en donde el líquido tiene por lo tanto un recorrido similar a una U, pero en el acueducto había que tener en cuenta las pérdidas de altura que sufría el líquido al pasar por la tubería debido a la fricción. Por lo tanto, el extremo receptor era un poco más bajo que el extremo de arranque.

Aunque se conoce la existencia y funcionalidad de estos sifones, no se ha logrado una clara investigación, debido a que ellos dejaron escasas huellas a diferencia de los de puente, de los cuales se conoce bastante. El más importante y en mejor estado es el de Segovia. Otros también conocidos por su estructura de puente son el de las Ferreras en Tarragona, el de los milagros y de  S. Lázaro  en Mérida, Pont du Gard en Nimes, entre otros, de los cuales solo quedan ruinas.

1. ACUEDUCTO DE SEGOVIA, posee una longitud de 728 m y una altura máxima de 28.50 m, a los que se le añaden 6m de cimientos en el tramo principal. Construido con arcos de medio punto, en dos ordenes de arquería.

Los sifones, parecen haberse construido preferentemente en las afueras de las ciudades y no en la Roma metropolitana, en especial en Francia, principalmente en los alrededores de Lyon, ciudad que contaba con un total de nueve sifones en los cuatro acueductos que la abastecían.

Debido a la clara preferencia anterior en el estudio de los de puente por su monumentalidad e importancia arquitectónica, los investigadores modernos han tratado de indagar un poco más acerca del sistema de sifón, desmintiendo  las teorías de los manuales de hidráulica romanos, en donde se presenta que estos construían los acueductos-puente, porque no podían fabricar tuberías de una resistencia suficiente para soportar la presión ejercida en un sifón invertido. La realidad es que las tuberías de sus sifones llevaban agua a una presión considerable. En 1875, el ingeniero francés Eugène Belgrand, ensayó unas réplicas de las tuberías y encontró que resistían hasta 18 atmósferas. Este sifón habría sido capaz de reemplazar más de tres puentes de Gard.

El sifón comenzaba en el punto donde un acueducto alcanzaba el límite del valle que iba a atravesar. Allí el agua penetraba en un depósito construido en ladrillo perpendicular al canal. Esta estructura era entonces, un depósito de distribución, ya que el sifón no constaba de una tubería única sino de nueve pequeñas, una al lado de la otra.


2. DEPÓSITO  Y RAMPA, señalaban el arranque del sifón en el acueducto de Gier, uno de los cuatro que servían el Lugdunnum romano (la moderna Lyon) El depósito distribuía el agua, que llegaba a través de un canal abierto hasta el final, en nueve tuberías pequeñas de plomo.

Las tuberías eran fabricadas en plomo; curvaban una lámina alrededor de un núcleo de madera hasta formar un tubo, luego los bordes se unían y el núcleo era retirado, obteniendo una sección transversal oval y una costura continua en la parte superior,  la cual, no era punto de falla, por lo contrario en los ensayos de Belgrand, falló primero la pared lateral que la costura.

3. Se preparaban las tuberías del sifón, curvando una hoja de plomo alrededor de un núcleo de madera. El núcleo se retiraba; la junta, en la parte superior, se martillaba o soldaba para producir un cierre hermético, tal como se ilustra, la sección de la tubería era oval o periforme.

Los restos encontrados indican que las tuberías se construían aproximadamente de 3 m y su diámetro estaba entre 25 y 27 cm. Estas bajaban por una  rampa hasta el suelo en donde se enterraban un metro de profundidad para protegerlas del sol. Luego se extendían por un puente bajo para aplanar un poco la base U del sifón, amortiguando así la caída del agua. Posteriormente estas volvían a subir hasta otro depósito situado un poco más bajo debido a las pérdidas de fricción. Esta diferencia es denominada gradiente hidráulico.

La superficie de contacto de las tuberías era mucho mayor que el área de un canal  rectangular convencional, por la sencilla razón  de que el canal no solía ir lleno y el agua hubiera fluido despacio, hasta el punto de bloquear y desbordarse. Para asegurar que la distribución de agua fuera correcta la altura que debía reducirse al pasar del depósito de cabecera al de recepción era mucho mayor que la de un puente común.

Los cuatro acueductos que abastecían a Lyon estaban dotados de varios sifones; entre ellos se encuentran Mont de´Or, Gier, Craponne y Brevenne. Hasta los acueductos cortos, con saltos de agua moderados, podían requerir varios sifones; este número de sifones lo daba el número de valles profundos que el acueducto debía pasar. Con un salto de agua de 90 metros, el acueducto de Mont d´Or contó con dos sifones; cuatro necesitó el acueducto de Gier, de pendiente suave aunque su salto total cubría 110 metros. Craponne tenía un salto de agua brusco de 420 metros y dos sifones, uno de ellos de magnitud impresionante. El acueducto de Brevenne se deslizaba entre cascadas y planicies, y aunque caía 350 metros, sólo necesitó un sifón.

Es de gran importancia hacer una comparación de los sifones entre sí: los dos mayores del sistema de Gier se encuentran en Soucieu y Beaunant. El primero se extiende a lo largo de 1.2 kilómetros por 93 metros de profundidad; el de Beaunant mide 2.6 kilómetros de longitud por 123 metros de profundidad. Los dos compartían una pérdida de 9 metros, lo que significaba que el de Soucieu, de menor longitud, poseía un mayor gradiente hidráulico. En el acueducto de Craponne, hay signos que indican la existencia de un gran sifón, de seis kilómetros de longitud, que caía unos 100 metros por debajo del gradiente hidráulico; los signos indicadores, son de orden topográfico: Se sabe que el acueducto cruzaba el valle, y siendo éste demasiado ancho y profundo para un puente tuvo que trazarse un sifón.

 

El volumen de agua repartida por los cuatro  acueductos  de Lyon, se estima en 80.000 metros cúbicos diarios, mientras el sistema de puente que servía a Roma aportaba entre 700.000 y 1.000.000 de metros cúbicos  diarios. Hay que tener en cuenta que estas cifras son exageradas para los sistemas actuales, pero esto es debido a que en los sistemas antiguos no se tenían sistemas de grifos y el agua corría libremente, el flujo mantenía constantemente las alcantarillas permanentemente llenas.

4. SIFÓN ROMANO, a. Con la escala exagerada el sifón invertido hace el recorrido en U, la fuerza del agua adquiría un valor importante en el codo, por lo cual los romanos reforzaban en ese punto las tuberías y lo empotraban, el puente amortiguaba la caída del agua desde el depósito de distribución. El depósito receptor era más bajo que la cabecera, debido a la resistencia (fricción), que oponían las tuberías. b. El sifón de Beaunant, del sistema de Gier, muestra la escala y gradientes reales.

La extensión total de los nueve sifones de Lyon cubría unos 16.6 kilómetros. A razón de nueve tuberías cada uno, esto representaba 150 kilómetros de tubería, suficiente para abarcar la distancia de Roma a Nápoles, o de Barcelona a Lérida. En su realización se invirtieron entre 12.000 y 15.000 toneladas de plomo. Este sistema de conducción estaba sometido a presión en todos los puntos, en ocasiones hasta de 12 atmósferas. Sin duda alguna, el sistema sufrió pérdidas, pero funcionaba y cubría los valles llegando mucho más lejos que los mayores acueductos y puentes construidos.

El agua ascendía hasta su propio nivel, pero los ingenieros romanos debieron contar con otras tres fuerzas: resistencia de las tuberías, presión estática y pérdida de agua. En primer lugar, la fricción de las tuberías, demora el agua, de tal manera que el sifón debe perder altura para mantener la fluidez. Segundo la presión estática dentro de una tubería depende de la profundidad de la misma por debajo del nivel de agua, es decir, de la columna vertical de agua que va a sostener. La presión estática se crea por la presencia de agua y se genera en todas las direcciones. Tercero, el agua experimenta una pérdida de carga inercial sólo cuando se desliza y únicamente en los codos de la tubería. Allí la pérdida se produce en una sola dirección, hacia el exterior de la curva. La segunda fuerza actúa tanto en movimiento como estático el fluido; mientras que las tres se involucran, cuando está en funcionamiento.

Ocasionalmente el sifón era drenado para su limpieza o reparación y la  pérdida  de   carga

5. EL SISTEMA DE LYON, comprendía cuatro acueductos: Mont D´Or, Brevenne, Craponne  y Gier, con un total de nueve sifones. En la parte inferior se aprecian los perfiles de los acueductos del sistema de Lyon. Los números correspondientes aparecen en  el mapa indicando la localización de cada sifón.

 

inercial se convierte en una fuerza de suma importancia en el momento de volver a llenarlo. Esto es porque el agua debe entrar gradualmente hasta que se llenen las tuberías; ya que si las compuertas eran abiertas de par en par, el agua golpeando sin control estropearía toda la tubería.

No se tiene ciencia cierta acerca del conocimiento de los romanos sobre estos principios, y parece que los aplicaron de forma empírica, por que los sifones se construyeron y funcionaron. Sin embargo si se quisiera formular una teoría bastante explícita, resultaría imposible, ya que los antiguos escritos resultan desalentadores. Frontino, nombrado comisario de aguas de Roma en el Año 97 d.C., cuyo tratado sobre el sistema aún se conserva, no menciona en lo absoluto los sifones, por la probable razón de que no encerraran mayor interés para la capital romana. Vitrubio (Marco Vitrubio Pollio) ofrece, en el libro 8 De Architectura, una descripción que constituye el único informe escrito sobre el tema. Vitrubio se muestra claro en algunos puntos. Reconoce la precaución que se debe tener en el drenaje y llenado del sifón y recomienda que, para resistir la pérdida de carga inercial en las curvas, las tuberías deberían empotrarse. Pero andaba errado en los principios básicos del sifón.

Los griegos conocieron y usaron también los sifones; el mejor conocido de la antigüedad es el sifón de Pérgamo, de gran tamaño, en el Asia menor. Se le atribuye al monarca  helenita Eumenes II (197-159 a.C.), claramente prerromano. Consistía en una conducción única de tres kilómetros de longitud que alcanzaba una notable profundidad: 190 metros. El agua del sifón generaba una presión estática de unas 19 atmósferas. Este sifón creó la errónea creencia de que lo griegos eran más avanzados en la teoría de la hidráulica y mejores ingenieros incluso, capaces de crear potentes tuberías. Por su parte los romanos si construyeron sifones y los instalaban cuando los puentes tenían que superar los 50 metros de altura, ya que los ingenieros suponían que si los construían eran de alto riesgo.

El hecho de que los romanos realizaran sólo los sifones complicados y evitaran los más sencillos, pareciera indicar que los problemas de ingeniería no eran su impedimento. La causa más probable es la propuesta por Norman A. F. Smith, del Imperial College of Science and Technology de Londres, quien asegura que los romanos construían puentes en vez de sifones solo por índole económica: la obra del puente les resultaba barata, en especial si las piedras se extraían de una cantera cerca al lugar, lo mismo sucedía con los ladrillos y el cemento. El plomo utilizado en las tuberías de los sifones, era barato también y su obtención en el mundo antiguo era de gran abundancia; la intoxicación por plomo no constituía ningún problema, ya que al tener el flujo continuo y la ausencia de grifos, el agua permanecía en las tuberías por muy poco tiempo. Lo que en realidad disparaba el costo de los sifones era el transporte de este último, ya que era un enorme trabajo transportar enormes toneladas de plomo hasta el sitio de construcción; lo que llevó a pensar que esta fue la razón más poderosa para que los romanos no repitieran esta experiencia más de lo necesario.

Los romanos no construyeron los elevados arcos de puentes como mera exhibición de poder, (aunque no hay que negar que disfrutaron de su majestuosidad y a su vez dejaron un gran legado), ni por que sus ingenieros carecieran de aptitudes y visión hidráulica sino, que el factor determinante fue el costo. Por esta razón hoy en día admiramos sus onerosos puentes y no indagamos acerca de sus sistemas de sifón, el cual nos remite a un principio físico utilizado en la actualidad.

Bibliografía

Roberston, D. S.  ARQUITECTURA GRIEGA Y ROMANA. 1981.

Calzada, Andrés. HISTORIA DE LA ARQUITECTURA  EN ESPAÑA. 1928.

Cornell, Tim. ROMA: LEGADO  DE UN IMPERIO. 1989.

Investigación y Ciencia. “Sifones en el acueducto Romano”. Agosto 1985.

Alejandra Mesa Velásquez


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