(1) Questo articolo nasce dalla sollecitazione di un mio lettore che, in un suo campo, ha un canale di derivazione da una diga dismessa.
Tipologie di Ruote Idrauliche e Principi di Funzionamento
Esistono diverse tipologie di ruote idrauliche, ognuna con specifiche caratteristiche di funzionamento.
3) Assomigliano alle turbine Pelton senza però la condotta forzata: in pratica si costruisce una condotta a pelo libero che fa cadere l'acqua sulle pale della ruota, la quale si muove per effetto dell'energia cinetica comunicata dall'acqua che cade e del peso del liquido contenuto nelle cassette.
In entrambi i casi l'acqua agisce sotto il centro della ruota, cosa che appunto porta ad avere diametri piuttosto grandi.
Calcolo dell'Energia e del Rendimento
Per ricavare il lavoro utile prodotto dalla ruota occorre conoscere istante per istante il volume, e quindi il peso, di liquido contenuto in ciascuna cassetta e la differenza di quota percorsa(10).
L'energia (o il lavoro) ricavabile da una cassetta piena è facilmente calcolabile: detto P il peso dell'acqua contenuta(8) e h la differenza di quota(9) percorsa rimanendo piena, si ha L = P h [kg m].
Il momento motore massimo, detto R il raggio della ruota rispetto al baricentro della cassetta, vale semplicemente Mm = P R [kg m].
Fattori che Influenzano il Rendimento
Il lavoro resistente è dovuto, oltre che alla resistenza dell'aria, all'attrito, al peso delle cassette in più in risalita(11), ecc. e anche al peso di acqua che rimane aderente, cioè l'acqua che bagna le cassette "vuote"(12).
(5) Ciò comporta che le pale non possono essere troppo numerose in quanto si disturbano fra loro al momento di entrare in acqua.
(3) E' quindi opportuno montare l'asse su robusti cuscinetti a sfere o a rulli con una ottima lubrificazione.
Considerazioni sulla Progettazione e l'Installazione
Questa soluzione è proponibile solo se la pendenza del letto del fiume è piuttosto grande ed è possibile intervenire con opere abbastanza importanti.
In genere non è necessario deviare tutta la portata, ma basta fare una derivazione più a monte e quindi costruire un canale, con pendenza ridotta, sino all'altezza della ruota.
L'energia cinetica posseduta dalla corrente è meno importante del peso d'acqua nelle cassette e quindi la loro forma è essenziale: in particolare il profilo esterno deve essere tangente al vettore velocità dell'acqua(7) e la cassetta seguente deve arrivare sotto il getto solo quando la precedente è piena.
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