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ⓘ Vite di Archimede



Vite di Archimede
                                     

ⓘ Vite di Archimede

La vite idraulica di Archimede, detta anche còclea, è un dispositivo elementare usato per sollevare un liquido o un materiale granulare o per sfruttare lenergia cinetica associata alla discesa del fluido lungo tale dispositivo.

Sebbene si tratti in genere di una macchina operatrice in quanto per definizione assorbe energia per lo svolgimento di un lavoro che è quello di sollevare il fluido, in alcune applicazioni può essere utilizzata come macchina motrice e in questo caso si parla di turbina a vite il liquido scorre nel tubo dallalto verso il basso e il suo moto di discesa aziona la vite di Archimede mettendola in rotazione producendo energia cinetica che può essere raccolta per generare energia elettrica.

                                     

1. Cenni storici

La vite di Archimede è attribuita ad Archimede 287-212 a.C. sulla base delle testimonianze di Diodoro Siculo e di Ateneo di Naucrati. Recenti studi indicano però che essa potrebbe essere molto anteriore ad Archimede e che fosse utilizzata per irrigare i giardini pensili di Babilonia. Archimede, ad Alessandria dEgitto per studi, avrebbe così importato in Italia tale strumento già conosciuto in area medio-orientale; la testimonianza di Ateneo potrebbe supportare questa teoria.

                                     

2.1. Funzionamento Come macchina operatrice

Luso più comune che se ne fa è come macchina operatrice per sollevare liquidi tipicamente acqua, in impianti di irrigazione o nel drenaggio continuo dai polder o materiali granulari ad esempio per sollevare cereali e confinarli nei silo, ma anche fanghi. Si compone di una grande vite allinterno di un tubo la cui parte inferiore è immersa nel liquido o nel materiale granulare da sollevare. Attraverso la rotazione della vite si raccoglie una certa quantità di materiale che per ogni giro avanza di una distanza pari al passo della vite finché arrivata in cima non viene scaricata in un serbatoio di immagazzinamento.

Lenergia necessaria alla rotazione può essere fornita dalla rotazione di una maniglia, da animali, da eliche di mulini a vento o da un trattore agricolo. Poiché la capacità di sollevamento è limitata dalla lunghezza del dispositivo, spesso vengono utilizzate più viti che lavorano in serie sollevando lacqua su livelli successivi.

Il contatto tra la vite ed il tubo non deve necessariamente essere a tenuta stagna, poiché la quantità di acqua sollevata ad ogni giro è elevata rispetto alle possibili perdite. Inoltre lacqua filtrata da un passo finisce nel passo inferiore che la risolleva e così via, contenendo la perdita di efficienza complessiva.

Esistono anche varianti della vite di Archimede in posizione orizzontale, utilizzate ad esempio per movimentare materiali granulari. La vite di Archimede è stata anche utilizzata per stabilizzare la Torre di Pisa.

                                     

2.2. Funzionamento Come macchina motrice

La vite di Archimede può venir utilizzata anche in forma di macchina motrice, per trasformare lenergia potenziale di un liquido in energia meccanica, in maniera simile a quanto fatto con la ruota idraulica. Il massimo rendimento è di circa 85%. In tale forma un rotore tubolare, con saldata una vite senza fine, ruota in un contenitore metallico semicircolare chiamato "trogolo". Il liquido scorre nella turbina e, per gravità, spinge la spirale, che ha funzione di pala, facendo ruotare la turbina sul suo asse. Si tratta perciò di una turbina a gravità, in cui la pressione idrostatica generata dal volume dacqua nei vani genera il movimento. Ciò consente a questa tipologia di turbine di operare senza necessità di essere intubate, ma utilizzando ad esempio corsi d’acqua a pelo libero. Lacqua fluisce liberamente dallimbocco a monte fino allo scarico a valle. In centrali idroelettriche di bassa potenza piccolo idroelettrico il movimento rotatorio della turbina, alimentato da un flusso dacqua, viene trasformato in energia elettrica attraverso lapplicazione in serie, di un moltiplicatore e di un alternatore.

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