La ingeniería romana

Los romanos son conocidos por sus distinguidas hazañas de ingeniería, ya sean sus caminos, puentes, túneles o impresionantes acueductos. Sus construcciones, muchas de las cuales están todavía en pie, son un testimonio a sus superiores destrezas de ingeniería e ingenio. Los ingenieros romanos mejoraron las viejas ideas e invenciones para introducir un gran número de innovaciones. Desarrollaron materiales y técnicas que revolucionaron la construcción de puentes y acueductos, perfeccionaron armas antiguas y desarrollaron nuevas, al tiempo que inventaron máquinas que aprovechaban el poder del agua. Los logros de la ingeniería romana generaron mucha riqueza y prosperidad, lo que mejoró la vida diaria de los romanos y ayudaron a Roma a mantener su dominio en Europa y el Mediterráneo por siglos.

Acueductos

Los acueductos ya existían en el Cercano Oriente desde siglos antes de la construcción del primer acueducto de Roma, el Aqua Appia en 312 a.C. Los romanos, sin embargo, introdujeron muchas innovaciones que les permitieron construir acueductos a una escala sin precedentes. Los acueductos consistían de conductos, túneles y tuberías que llevaban agua a las ciudades y pueblos desde lejanos manantiales y montañas. Suministraban agua a las fuentes, letrinas, baños públicos y casas de los romanos acaudalados de las ciudades. También se utilizaban para poner en funcionamiento molinos y otras máquinas.

Los acueductos romanos usaban la gravedad, no las bombas, con una leve pendiente para que el agua fluyera. Otras innovaciones incluían el uso de arcadas para transportar el agua sobre valles y terrenos bajos, con el uso extensivo de hormigón o concreto y revestimientos de cemento impermeables. Otra innovación fue el uso de tanques de sedimentación a intervalos regulares para controlar el suministro de agua.

Los acueductos podían tener longitudes superiores a 100 kilómetros (62 millas). Por ejemplo, el Aqua Marcia, construido en 144-140 a. C. discurría por debajo del suelo por unos 91 km (57 millas) y, entonces, 10 km (6 millas) sobre el terreno por subestructuras y arcadas antes de que llegase a la ciudad de Roma.

Se les debía hacer mantenimiento periódicamente, ya que se acumulaba sedimento en sus conductos y las fugas se originaban con el pasar los años. Para mediados de la época del Principado, Roma tenía una enorme y compleja red de agua con enlaces cruzados entre acueductos que aseguraban un suministro continuo de agua incluso si un acueducto estaba en mantenimiento.

Puentes

Ya para el siglo II a. C. los romanos construían grandes y magníficos puentes de piedra, tales como el Pons Aemilius en Roma de 135 m (443 pies) de largo. Los primeros puentes de piedra usaban bloques de piedra sostenidos entre ellos con abrazaderas de hierro. Para mediados del siglo II a. C. los romanos hacían uso extensivo del hormigón o concreto: normalmente los puentes fueron construidos con un núcleo de hormigón y un revestimiento con bloques de piedra. El uso del hormigón incrementaba significativamente la resistencia y la durabilidad de los puentes. El hormigón también se usaba para construir pilotes robustos. Cuando los pilotes no podían ser construidos de roca, los romanos usaban “ataguías”, que eran recintos temporales hechos de pilotes de madera sellados con arcilla. Las ataguías eran conducidas al lecho del río y llenadas con concreto para construir los pilotes.

Los constructores romanos también fueron los primeros en entender completamente las ventajas estructurales de un arco. Los puentes tenían arcos consistentes de piedras para arco individuales o dovelas (más largas en un extremo que en el otro, o sea en forma de cuña) llamadas voussoirs, que distribuían de manera eficiente el peso de los puentes. Tales estructuras arqueadas hacían a los puentes más fuertes y permitían vanos más largos. Por ejemplo, el puente de Alcántara, todavía en pie hoy en día, tiene una longitud de 182 m (597 pies), con arcos de 29 m (95) de ancho y enormes voussoirs que pesan hasta ocho toneladas cada una. Los cientos de puentes romanos que todavía existen a lo largo de Europa son un testimonio de su increíble resistencia y confiabilidad.

Túneles

Los romanos excavaban túneles tanto para sus acueductos como para los caminos cada vez que ellos encontraban obstáculos tales como colinas o montañas. La construcción de un túnel era un reto, no solo porque la excavación podía tomar años, sino también porque los agrimensores (peritos) tenían que asegurarse de que ambos extremos de un túnel se encontraran correctamente en el centro.

El método de construcción de túneles más común era el método qanat, desarrollado por los persas a comienzos del primer milenio a.C. El túnel se construía recto usando una línea de postes colocados sobre una colina y por la excavación de pozos verticales a intervalos regulares. Los pozos aseguraban que el túnel no se desviara de su trayectoria y suministraban ventilación para los trabajadores.

El método de la contra-excavación era un método usado para excavar a través de las montañas altas. Los trabajadores excavaban el túnel desde ambos lados de una montaña y se encontraban en un punto central. Este método de construcción requería una mayor planificación y un gran conocimiento de la agrimensura y la geometría. Los constructores tenían que verificar constantemente la dirección de avance del túnel, por ejemplo, mirando hacia atrás a la luz que penetraba a través de la boca del túnel. La ventilación, especialmente para túneles largos, era también un problema, ya que los pozos no se podían excavar fácilmente hacia el fondo desde la cima de una montaña. Los tiempos de construcción requeridos dependían del tipo de roca que estaba siendo excavada y del tipo de túnel. Los túneles que implicaban pozos, por ejemplo, se podían construir mucho más rápido.

Cuando la roca era dura, los romanos empleaban una técnica denominada enfriamiento al fuego (temple al fuego), que consistía en calentar la roca con fuego y luego enfriarla de manera repentina con agua fría de manera tal que se agrietara. La construcción de los túneles podía tardar años si no décadas, incluso con miles de esclavos. Por ejemplo, la construcción del túnel de 6 km (3,7 millas) que ordenó el emperador Claudio en el año 41 d.C. para drenar el lago Fucino (Lacus Fucinus) llevó 11 años y se necesitaron cerca de 30.000 trabajadores.

Calzadas

Los romanos tenían una extensa red de caminos desde el norte de Inglaterra hasta el sur de Egipto, con una longitud total de no menos de 120.000 km (74.565 millas) durante el Imperio. Las calzadas romanas se construían para viajar, comerciar y mantener el control sobre los vastos territorios del Imperio. Facilitaban el rápido despliegue de los ejércitos cuando era necesario.

Un objetivo primordial de una calzada era conectar dos ciudades, usualmente separadas por cientos de kilómetros, mediante el trayecto lo más recto posible. La Vía Apia, construida a partir de 312 a.C., conectaba a Roma con Capua (separadas 190 km o 118 millas) mientras que las ciudades importantes a lo largo de su trayecto estaban conectadas solo a través de caminos secundarios. La construcción de las calzadas romanas involucraba trabajos colosales de ingeniería, no solo por los puentes y túneles sino también por los viaductos, que se tenían que construir donde los caminos encontraban los mayores obstáculos. La construcción de un camino también implicaba la excavación masiva del terreno, el transporte de materiales para relleno y la nivelación en distancias largas y proyectos hidráulicos gigantescos para el drenaje de agua y el aprovechamiento del terreno.

El proceso de construcción de las calzadas romanas implicaba, primero, colocar los bordillos (piedras de las cunetas), excavar una larga fosa entre ellos del ancho completo del camino y luego cubrirla con rocas o gravas. La capa de grava era compactada y se añadía una capa de grava más fina. Entonces, el camino se pavimentaba con grandes losas poligonales de roca. Debido a la capa inferior de grava las calzadas romanas podían resistir las heladas y las inundaciones, con relativamente poco mantenimiento. Además, la superficie del camino tenía ligeras inclinaciones de tal manera que el agua de lluvia podía fluir a las cunetas en cada lado.

También se colocaban hitos (milestones, del latín milia passum que significa 1000 pasos) a lo largo del camino a intervalos de una milla. Eran columnas pesadas de 1,5 m (5 pies) de altura que indicaban el número de la milla, la distancia a Roma y los nombres de los funcionarios que construyeron el camino.

El hormigón romano

Una de las contribuciones romanas más importantes a la tecnología de la construcción fue la invención del hormigón o concreto. El hormigón permitió la construcción de edificios impresionantes, tales como el Panteón, e influyó en la construcción de puentes y puertos. El concreto romano u opus caementicium se inventó a finales del siglo III a.C., cuando los constructores añadieron un polvo volcánico llamado pozzolana al mortero hecho de la mezcla de trozos de ladrillo o roca, cal o yeso y agua. La pozzolana que contenía tanto sílice como alúmina, generaba una reacción química que aumentaba drásticamente la cohesión del mortero.

Roma experimentó un período denominado “Revolución del hormigón” que supuso rápidos avances en su composición. Por ejemplo, los constructores romanos descubrieron que añadiendo terracota triturada al mortero, se creaba una fuerte mezcla hidráulica que se podía usar como material impermeable para las cisternas u otras construcciones expuestas al ambiente. Los romanos también dominaron el hormigón bajo el agua o subacuático hacia la mitad del siglo I, lo que permitió la construcción de puertos tales como el de la ciudad de Cesarea. El concreto subacuático se obtenía por medio de la mezcla de una parte de cal con dos partes de ceniza volcánica y colocando la mezcla en toba volcánica o en pequeñas cajas de madera. La mezcla luego se hidrataba con agua de mar para desencadenar la reacción química de liberación de calor/endurecimiento del hormigón.

Alguien podría preguntarse si el hormigón romano sería mejor que el moderno o el cemento Portland de hoy en día. Una investigación reciente de científicos italianos y estadounidenses ha demostrado que el hormigón romano era muy superior. Ellos descubrieron, por medio del análisis de puertos romanos en el Mediterráneo, que el concreto romano permanecía intacto después de 2000 años de constante golpeteo por el mar. En contraste, el cemento Portland comienza a erosionarse después de 50 años de exposición al agua de mar. Según estos científicos, el cemento Portland no se cohesiona tan bien como el hormigón romano y comienza a agrietarse después de pocas décadas porque carece de las mezclas de ceniza volcánica y cal del hormigón romano.

Molinos y dispositivos hidráulicos

Los romanos tenían molinos que usaban para moler granos y producir harina. Estos molinos, por lo general, tenían un eje horizontal conectado a a un árbol que pasaba a través de una piedra de molino inferior y hacía girar a una piedra de molino superior. El espacio entre las piedras de molino se ajustaba cuidadosamente mediante un mecanismo de balanceo para controlar la finura del polvo producido. Los molinos más básicos usaban tracción humana o animal. Por ejemplo, la mola asinaria, que data del 300 a.C., era un molino rotatorio básico accionado por esclavos o caballos, asnos o mulas con los ojos vendados.

A mediados del siglo III a. C., los romanos también inventaron el molino de agua con una rueda hidráulica horizontal o vertical. Los molinos de agua usaban un río o el agua a alta presión proveniente de un embalse alto (o un acueducto cercano). La potencia del agua que impactaba las ruedas se solía ajustar por un sistema de tanques y tuberías. Las ruedas hidráulicas verticales eran las más complejas, ya que convertían la rotación vertical de la rueda hidráulica en rotación horizontal del eje que movía la piedra de molino superior. El acueducto y los molinos de Barbegal, construidos a finales del siglo I, hacían correr el agua por un trayecto ladera abajo de 19 metros accionando 16 ruedas hidráulicas independientes. El molino era capaz de procesar alrededor de 3 toneladas grano por hora. Empleaba a cientos de personas y producía suficiente harina como para abastecer hasta 40.000 personas por día.

Los romanos tenían otros dispositivos hidráulicos para serrar madera, piedras y para la trituración de minerales metálicos. Los aserraderos tenían sierras para cortar piedra activadas por ruedas hidráulicas, mediante una manivela y un eje conector. Los martillos de viaje, que usaban ruedas hidráulicas, levas y martillos, se utilizaban en las regiones mineras para triturar el mineral en pequeños trozos.

La tecnología minera

Los romanos fueron los primeros en usar tecnología avanzada en las operaciones de minería. Los sitios de minería romana normalmente tenían un número de acueductos construidos alrededor de ellos con tanques gigantes y máquinas de accionamiento hidráulico, tales como los molinos de estampación y los martillos de viaje. Los tanques gigantes se usaban en un método de extracción minera del tipo de minería hidráulica (hushing). El hushing consistía en arrojar grandes cantidades de agua para arrastrar la tierra y exponer las rocas de minerales valiosos que estaban debajo. En otro método de minería tal como el temple al fuego, el agua de esos tanques era liberada para fracturar la roca que había sido calentada previamente.

Los molinos de estampación y los martillos de viaje se usaban para triturar el mineral extraído en pequeños trozos antes de ser procesado posteriormente. Todavía se pueden encontrar vestigios de la tecnología minera usada por los romanos en sitios tales como Las Médulas en España y Dolaucothi en Gran Bretaña. El sitio de Dolaucothi tenía no menos de cinco largos acueductos.

Armas

Los romanos tenían armas formidables que por siglos les dieron una ventaja en el campo de batalla y les permitieron conquistar inmensos territorios. Las armas de artillería tales como la ballista y el onagro, ambas usadas en roles defensivo y ofensivo en la guera de asedio, eran las armas más terroríficas y tecnológicamente avanzadas del arsenal romano.

La balista o ballista (de la palabra griega ballistra, que significa ballesta), originada en Grecia, consistía en dos brazos horizontales en forma de ballesta insertados en una cuerda retorcida hecha de tendones, crin de caballo o tripa, sujetada a un marco de madera rectangular. Tenía una corredera conectada a un soporte vertical a través del marco rectangular y el cual los soldados cargaban con dardos de plomo o pesadas piedras esféricas. La ballista se armaba jalando hacia atrás la cuerda de arco con un par de cabrestantes.

Los ingenieros romanos mejoraron significativamente el diseño de la ballista por la adición de un número de componentes metálicos que no solo hacían a la ballista más ligera y fácil de ensamblar, sino que también mejoraron su exactitud al incrementar su potencia en aproximadamente 25%. Las ballistas más grandes fueron también las más poderosas. Podían tener brazos de 1 a 1,2 m (3 a 4 pies) de longitud y lanzar dardos a una distancia de aproximadamente 450 m (450 a 500 yardas). La ballista era muy precisa sobre todo en un corto alcance. Podía perforar fácilmente la armadura de un soldado con la potencia suficiente para matarlo en el instante. Los ingenieros romanos también inventaron el carroballista, una ballista montada en un carro que añadía movilidad al arma. Le daba a cada legión una enorme potencia de fuego en el campo de batalla ya que cada legión arrastraba consigo 55 de estas ballistae móviles a la batalla.

El onagro era una catapulta de torsión de un brazo que podía lanzar con precisión proyectiles mucho más pesados que la ballista, aunque con menor alcance (aprox. 300-400 m). Mientras que ballista tenía muchas partes móviles que podían fallar o romperse, el onagro tenía un diseño más simple, lo que lo hacía más confiable y fácil de operar. Consistía de un gran marco horizontal colocado firmemente en el suelo y un marco vertical con un tope acolchado en el frente. El marco horizontal tenía cuerdas, tensionadas y retorcidas, hechas de pelos o de tendones de animales. Un brazo con una eslinga que sostenía al proyectil se colocaba en el haz de cuerdas retorcidas y se empujaba hacia abajo contra la tensión de las cuerdas con un molinete. El brazo se soltaba por un mecanismo de disparo que liberaba la tensión y lanzaba el gran proyectil (podía ser una roca esférica de hasta 25 kg de peso), que solía estar incendiado con una sustancia combustible. El impacto y los incendios subsiguientes podían estrellarse contra las fortificaciones enemigas y causar gran devastación.

El diseño del onagro romano es incluso considerado por los científicos como más ingenioso que las catapultas de un brazo de la Edad Media debido a su eslinga, que incrementaba la longitud efectiva del brazo lanzador sin un aumento de peso significativo. Los romanos no podían colocarle ruedas a estos grandes onagros para llevarlos a los campos de batalla porque pesaban hasta cuatro toneladas. En cambio, se construían en el lugar, sobre plataformas acolchadas, de tal manera que en su retroceso no trituraran la tierra que había debajo y los hiciera inestables.