Macchine motrici: le ruote idrauliche

Le macchine motrici idrauliche riescono a trasformare l’energia idraulica in un lavoro meccanico.

Nel caso in cui fra le due sezioni di una vena d’acqua viene inserita una macchina motrice e si esclude ogni scambio di calore, la differenza di energia rappresenta quanto viene ceduto per ogni chilogrammo di acqua fra le stesse sezioni. Il rendimento in questione si ottiene mettendo a rapporto la potenza effettiva che può essere utilizzata all’albero e quella che è invece disponibile sulla motrice stessa: si possono inoltre considerare, anche se non sempre sono misurabili, il rendimento idraulico, il rendimento volumetrico e il rendimento meccanico.

Un classico esempio di tali macchine è offerto dalle ruote idrauliche, le quali sono adoperate per le piccole potenze e sono in grado di sfruttare l’energia disponibile in basse cadute o in corsi d’acqua. I tipi principali sono diversi, ma se ne possono elencare i più importanti: si tratta delle ruote a cassette (lente e colpite al vertice oppure celeri e colpite alle reni), che ruotano nello stesso senso del movimento dell’acqua nel canale di scarico e sono parzialmente immerse nello stesso, le ruote a palette colpite di fianco (l’acqua colpisce la ruota nel quadrante inferiore, attraverso una bocca a battente) e le ruote a palette colpite di sotto, le quali usano l’energia cinetica di un corso d’acqua o di un canale. Molto interessanti sono anche le turbine ad azione.

Ad esempio, la ruota Pelton è il tipo esclusivamente adoperato per le alte cadute e le portate relativamente piccole: l’acqua arriva sulle pale a forma di doppio cucchiaio e disposte alla periferia della ruota. Le perdite di carico nella condotta in questo caso non sono superiori al 3% del salto geodetico. La loro costruzione, inoltre, prevede che le pale vengano fuse in acciaio e riportate su disco fucinato; la spina e il bocchello dell’otturatore, invece, sono realizzati in materiale molto duro, come il bronzo e l’acciaio cementato.