Roata de apă

Istoric

Articol principal: Moara de apă

Europa greco-romană

Tehnologia roții hidraulice era cunoscută de mult timp, dar nu a fost utilizată pe scară largă până în Evul Mediu, când o lipsă acută de forță de muncă a făcut ca mașinile precum roata hidraulică să fie rentabile. Cu toate acestea, roțile de apă din Roma antică și din China antică au găsit multe utilizări practice în alimentarea morilor pentru pisarea cerealelor și a altor substanțe. Romanii au folosit atât roți hidraulice fixe, cât și plutitoare și au introdus energia hidraulică în alte țări din Imperiul Roman. Se știe că romanii foloseau pe scară largă roțile de apă în proiectele miniere, în locuri precum Spania de astăzi fiind găsite roți de apă enorme din epoca romană. În secolul I î.Hr., epigramistul grec Antipater din Tesalonic a fost primul care a făcut o referire la roata de apă.

China antică

Cel puțin în secolul I d.Hr., chinezii din dinastia Han de Est au început să folosească roți hidraulice pentru a zdrobi grânele în mori și pentru a acționa burdufurile cu piston pentru a transforma minereul de fier în fontă.

În textul cunoscut sub numele de Xin Lun, scris de Huan Tan în jurul anului 20 d.Hr. (în timpul uzurpării lui Wang Mang), se afirmă că legendarul rege mitologic cunoscut sub numele de Fu Xi a fost cel care a creat pistilul și mortarul, care au evoluat în dispozitivul cu ciocanul înclinat și apoi în cel cu ciocanul de pocnit (a se vedea ciocanul de pocnit). Deși autorul vorbește despre mitologicul Fu Xi, un pasaj din scrierile sale dă de înțeles că roata de apă era foarte răspândită în secolul I d.Hr. în China.

În anul 31 d.Hr., inginerul și prefectul din Nanyang, Du Shi, a aplicat o utilizare complexă a roții hidraulice și a mașinilor pentru a acționa burdufurile din furnalul înalt pentru a crea fontă. În China, roțile de apă au găsit astfel de utilizări practice, dar și utilizări extraordinare. Inventatorul Zhang Heng (78-139) a fost primul din istorie care a aplicat forța motrice în rotirea instrumentului astronomic al unei sfere armilare, cu ajutorul unei roți hidraulice. Inginerul mecanic Ma Jun (200-265) a folosit odată o roată hidraulică pentru a alimenta și a acționa un mare teatru de păpuși mecanic pentru împăratul Ming de Wei.

Europa medievală și modernă

Mănăstirile cisterciene, în special, foloseau pe scară largă roțile de apă pentru a acționa mori de multe feluri. Un exemplu timpuriu de roată hidraulică foarte mare există încă la Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, o mănăstire cisterciană de la începutul secolului al XIII-lea din regiunea Aragon din Spania. Morile de măciniș (pentru porumb) au fost, fără îndoială, cele mai comune, dar existau și mori de fierăstrău, mori de bătătorit și mori pentru a îndeplini multe alte sarcini care necesitau multă muncă. Roata de apă a rămas în competiție cu motorul cu aburi până la Revoluția industrială.

Principala dificultate a roților hidraulice era faptul că acestea erau inseparabile de apă. Acest lucru însemna că morile trebuiau adesea să fie amplasate departe de centrele de populație și de resursele naturale. Cu toate acestea, morile de apă au continuat să fie folosite în scopuri comerciale până în secolul XX.

Roțile de apă cu supraînălțare și cu recul sunt potrivite acolo unde există un curs de apă mic cu o diferență de înălțime mai mare de 2 metri, adesea în asociere cu un mic rezervor. Roțile Breastshot și undershot pot fi utilizate pe râuri sau pe fluxuri de volum mare cu rezervoare mari.

Cea mai puternică roată hidraulică construită în Regatul Unit a fost cea de 100 CP de la Quarry Bank Mill Waterwheel, în apropiere de Manchester. Un proiect cu un înalt grad de tracțiune, a fost retrasă în 1904 și înlocuită cu mai multe turbine. În prezent, a fost restaurată și este un muzeu deschis publicului.

Barajele hidroelectrice moderne pot fi considerate ca fiind urmașii roții de apă, deoarece și acestea profită de mișcarea apei la vale pentru a roti o roată.