Ruota idraulica
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Ruota idraulica è un dispositivo atto a trasformare l'energia potenziale o cinetica di piccoli corsi d'acqua in energia meccanica in forma di moto rotatorio.
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[modifica] Storia
La ruota idraulica è stato l'antesignano dei cosiddetti motori primi, quelli cioè che trasformano direttamente l'energia disponibile in natura in energia meccanica. Le sue prime applicazioni sono antichissime, e sono state probabilmente legate alla macinazione dei cereali. E' probabile che le prime ruote siano state del tipo da sotto (vedi seguito)
Il massimo sviluppo si è avuto nel XVIII secolo, prima dell'avvento del motore a vapore e della realizzazione delle turbine idrauliche, che ne sono la naturale evoluzione. In questo senso, la ruota idraulica ha permesso l'inizio della rivoluzione industriale, alimentatasi poi con motori di maggiore potenza.
[modifica] Tipi di ruota
Vi sono essenzialmente due tipi :
- La ruota da sotto, che sfrutta essenzialmente l'energia cinetica del corso d'acqua, e
- La ruota da sopra, che ne sfrutta essenzialmente l'energia potenziale.
I due tipi sono evidentemente applicabili a differenti configurazioni di corsi d'acqua, in quanto la ruota da sotto richiede un'altezza di caduta minima, e quindi è adatta ad essere immersa nel corso d'acqua; la ruota da sopra richiede una maggiore caduta, e si adatta a piccoli torrenti, o altrimenti richiede opere più complesse.
Si noti, come curiosità, che la ruota da sopra è in pratica l'inverso della noria, e la ruota da sotto è tipicamente il motore usato per azionare la noria stessa.
[modifica] Ruota da sotto
In questo tipo di ruota, questa è costituita da palette (dritte come in figura 1 nei modelli più antichi, in seguito curvate) immerse nel corso d'acqua, solitamente convogliato in un canale. L'acqua, scorrendo, spinge le palette, rese solidali all'albero di trasmissione mediante opportuna struttura, e quindi crea il moto rotatorio.
La potenza fornita dalla ruota da sotto può essere valutata misurando il dislivello dell'acqua tra monte e valle ruota (H in figura) e la portata o, con altro metodo, considerando la coppia creata sull'albero dalla pressione H agente sul raggio efficace della ruota e la velocità di rotazione.
La regolazione della potenza si ottiene variando la portata mediante chiuse poste nel canale a monte della ruota.
Come accennato, nei modelli più recenti le pale hanno profilo curvilineo, per ridurre le perdite dovute alla resistenza dell'acqua all'uscita della pala stessa dall'immersione.
[modifica] Ruota da sopra
In questo tipo (vedi figura 2) vi sono delle camere che vengono riempite d'acqua nella parte superiore della ruota. L'acqua tende a cadere per azione della gravità, e si crea quindi una coppia che mette in rotazione la ruota.
Nel modello illustrato, che è il più rudimentale, le paratie di separazione delle camere sono radiali, e la massa d'acqua decresce durante la rotazione e si annulla dopo una rotazione di 90°, e quindi la coppia totale trasmessa è piuttosto bassa. Sagomando opportunamente le camere, si ottiene una maggiore costanza della massa d'acqua e angoli efficaci pari quasi a 180°
