Vite di Archimede

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Vista in sezione di una vite di Archimede azionata manualmente per il sollevamento dell'acqua.

La vite idraulica di Archimede, detta anche còclea (dal latino cochlea, propriamente "chiocciola"), è un dispositivo elementare usato per sollevare un liquido (ad esempio acqua) o un materiale granulare (ad esempio sabbia, ghiaia o solidi frantumati) o per sfruttare l'energia cinetica associata alla discesa del fluido lungo tale dispositivo.

Sebbene si tratti in genere di una macchina operatrice, in quanto assorbe energia per lo svolgimento di un lavoro svolto sul fluido (in modo da sollevarlo), in alcune applicazioni può essere utilizzata come macchina motrice (si parla in questo caso di turbina a vite): il tal caso il liquido scorre nel tubo spontaneamente dall'alto verso il basso e il suo moto di discesa aziona la vite di Archimede mettendola in rotazione; l'energia cinetica associata alla rotazione della vite può essere raccolta per generare energia elettrica.

Cenni storici[modifica | modifica sorgente]

La vite di Archimede è attribuita ad Archimede (287-212 aC) sulla base delle testimonianze di Diodoro Siculo e di Ateneo. 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 d'Egitto per studi, avrebbe così importato in Italia tale strumento già conosciuto in area medio-orientale; la testimonianza di Ateneo potrebbe supportare questa teoria.

Funzionamento[modifica | modifica sorgente]

Come macchina operatrice[modifica | modifica sorgente]

Funzionamento della vite di Archimede come macchina operatrice.

Nel caso più comune di vite di Archimede utilizzata come macchina operatrice (cioè per il sollevamento di un liquido o materiale granulare), tale macchina è costituita da una grossa vite posta all'interno di un tubo e la parte inferiore del tubo è immersa nel liquido da sollevare e ponendo in rotazione la vite, ogni passo raccoglie un certo quantitativo di liquido, che viene sollevato lungo la spirale fino ad uscire dalla parte superiore, dove viene scaricata in un bacino di accumulo. L'energia 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 catena sollevando l'acqua 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 l'acqua 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.

Come macchina motrice[modifica | modifica sorgente]

Funzionamento della vite di Archimede come macchina motrice.
Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Turbina a vite di Archimede.

Nel caso in cui la vite di Archimede sia utilizzata come macchina motrice, essa può essere paragonata alla ruota di un mulino ad acqua, detta "ruota ad acqua". Tuttavia, rispetto alla ruota ad acqua, la turbina a vite ha un rendimento molto più elevato. La turbina è costituita da un rotore a tubolare con saldata una vite a spirale, che ruota in una contenitore metallico semicircolare chiamato "trogolo". L'acqua scorre nella turbina e, per gravità, spinge la spirale, che ha funzione di pala, facendo ruotare la turbina sul suo asse e muovendo la turbina. Questa caratteristica identifica la coclea come turbina a gravità. Il flusso dell’acqua, cioè, non avviene a pressione, come per le turbine convenzionali, ma grazie al proprio peso. Ciò consente a questa tipologia di turbine di operare senza necessità di essere intubate, ma utilizzando corsi d’acqua a pelo libero. L‘acqua fluisce liberamente dall'imbocco a monte fino allo scarico a valle. Il movimento rotatorio della turbina viene trasformato in energia grazie alla applicazione, serie, di un moltiplicatore e di un generatore.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

La vite di Archimede è usata principalmente per sollevare acqua per l'irrigazione oppure per sollevare il grano e confinarlo nei silos. È ad esempio usata per il continuo drenaggio di acqua dai Polder accoppiata a motori che ne permettono il funzionamento.

Nella sua variante, a funzionamento inverso, di turbina a vite è invece utilizzata in centrali idroelettriche di bassa potenza (piccolo idroelettrico) per convertire il moto di caduta dell'acqua in energia elettrica.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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