Energía hidroeléctrica: De la antigua rueda hidráulica a la presa moderna

La hidroelectricidad — la conversión de la energía cinética y potencial del agua que fluye y cae en trabajo mecánico y electricidad — es la fuente de energía mecánica de uso continuo más antigua de la civilización humana y la mayor fuente mundial de electricidad renovable en la actualidad. La energía del agua en movimiento, impulsada por la evaporación solar de los océanos y la gravedad que hace caer la lluvia nuevamente a través de cuencas hidrográficas y ríos, ha sido aprovechada para moler granos, impulsar fábricas textiles, alimentar fundiciones de hierro e iluminar ciudades durante más de dos mil años. En el siglo veintiuno, la hidroelectricidad genera aproximadamente el dieciséis por ciento de la electricidad mundial — más que todas las demás fuentes renovables combinadas durante la mayor parte del período transcurrido desde que comenzaron las redes eléctricas — y proporciona la mayor participación en la generación de electricidad en decenas de países.

La historia de la hidroelectricidad es también la historia de algunos de los proyectos de ingeniería más ambiciosos jamás intentados: la presa Hoover sobre el río Colorado, la presa de las Tres Gargantas sobre el Yangtsé, la presa Itaipú en la frontera entre Brasil y Paraguay, la presa de Asuán sobre el Nilo. Estas estructuras, entre los objetos más grandes jamás construidos por manos humanas, han transformado ríos, creado vastos embalses, generado electricidad para decenas de millones de personas, permitido el riego de extensas regiones agrícolas y protegido ciudades de inundaciones devastadoras — al tiempo que también han desplazado a millones de personas, destruido pesquerías y transformado ecosistemas de maneras que han generado una intensa controversia.

La rueda hidráulica antigua y los molinos medievales

La rueda hidráulica — una rueda con paletas, cubetas o álabes que giran cuando el agua fluye sobre o a través de ellos — se encuentra entre las invenciones mecánicas más trascendentales de la historia humana. Al convertir el flujo continuo de agua en movimiento rotacional, la rueda hidráulica permitió la automatización de tareas repetitivas que anteriormente requerían trabajo humano o animal, liberando el esfuerzo humano para otras actividades.

Las primeras ruedas hidráulicas documentadas aparecen en el Mediterráneo oriental y el Medio Oriente alrededor del siglo primero antes de Cristo. El geógrafo griego Estrabón describió un molino de agua en Cabira en el Ponto (la actual Turquía) alrededor del año 65 antes de Cristo, asociado con el palacio del rey póntico Mitrídates VI. El poeta romano Antípatro de Tesalónica, escribiendo aproximadamente en la misma época, celebró el molino de agua con un entusiasmo que rozaba lo religioso: "Dejaos de moler, mujeres que os afanáis en el molino; dormid hasta tarde, aunque los gallos anuncien el alba con su canto. Pues Deméter ha ordenado a las Ninfas que realicen el trabajo de vuestras manos." El alivio de las mujeres de la agotadora tarea de moler granos a mano fue un beneficio inmediato y celebrado del molino de agua.

Los ingenieros de la antigüedad desarrollaron dos diseños principales de rueda hidráulica. La rueda hidráulica horizontal, en la que paletas horizontales son golpeadas por una corriente desviada de agua que hace girar un eje vertical conectado directamente a la piedra del molino, es más simple en su diseño y fue ampliamente utilizada en regiones montañosas donde los arroyos de curso rápido proporcionaban fuertes impulsos de agua. Este diseño — llamado a veces molino nórdico o molino griego según la región — no requería engranajes y era fácilmente construido por artesanos locales, difundiéndose ampliamente en zonas de altura de Europa, el Medio Oriente y Asia Central.

La rueda hidráulica vertical, en la que el agua actúa sobre paletas o cubetas en la periferia de una rueda que gira sobre un eje horizontal, era más sofisticada y más potente. Surgieron tres tipos principales: la rueda de paletas inferiores, en la que el agua fluye por debajo de la rueda golpeando las paletas; la rueda de paletas medias, en la que el agua se introduce a la altura del eje de la rueda o cerca de él; y la rueda de paletas superiores, en la que el agua es transportada en un canal por encima de la rueda y cae en cubetas en el borde de esta. La rueda de paletas superiores es la más eficiente de las tres, ya que aprovecha tanto el impulso como el peso del agua en las cubetas, y en condiciones favorables podía acercarse al sesenta por ciento de eficiencia — algo notable para un dispositivo mecánico preindustrial.