STEP#13

Buonasera a tutti, dovendo indicare un evento della storia della tecnologia del Settecento che abbia per oggetto il verbo pompare, mi è sembrato interessante svolgere una ricerca dell'evoluzione delle macchine idrauliche di pompaggio impiegate nel settore dello sfruttamento minerario.

Noria a secchi

Con la trivellazione di pozzi sempre più profondi alla ricerca di giacimenti, oltre al problema del trasporto dei materiali, sorse quello del drenaggio delle acque freatiche nelle miniere.
Questo momento critico si presentò già dalla seconda metà del sec. XV nelle miniere di argento, ferro e rame e nel sec. XVIII nelle miniere di carbone e stagno.

Laddove non erano possibili altre soluzioni si cominciarono a impiegare sistemi di pompaggio per la sollevazione dell'acqua.

Nelle installazioni più imponenti, le pompe erano azionate da grandi ruote idrauliche alle quali erano collegate per mezzo di complessi meccanismi e ingranaggi.

Fra le macchine idrauliche, ebbero allora applicazione la noria a secchi (immagine a fianco), disegnata da K. Kyeser nel 1405, introdotta nelle miniere fin dal 1535, la noria a dischi, decritta da J. Mariano nel 1438 e da G. Agricola nel 1550, la pompa a stantuffi o pistoni, descritta pure da Mariano, utilizzata presso i giacimenti fin dal 1565.

La svolta avvenne con l'introduzione delle macchine a vapore, già brevettate in precedenza; la prima macchina che avesse effettiva applicazione industriale fu quella costruita da Thomas Newcomen nel 1711, utilizzata inizialmente in Inghilterra e poi largamente utilizzata anche in altri paesi europei.

Macchina di Newcomen

"La macchina di Newcomen del 1712 aveva una piccola caldaia che produceva vapore a pressione atmosferica; il bilanciere vibrava 12 volte al minuto e ad ogni corsa lo stantuffo della pompa aspirava 45 litri di acqua che venivano poi sollevati a 46 metri di altezza. La potenza della macchina era di circa 5,5 cavalli vapore. La salita del pistone della macchina (fase passiva) era dovuta alla discesa della pesante asta e del pesante stantuffo della pompa."

“Attorno al 1725 la macchina di Newcomen era impiegata in moltissime miniere ma anche per rifornire di acqua le ruote idrauliche più grandi. Il difetto principale di questa macchina era il continuo raffreddamento del cilindro che causava un enorme consumo di carbone. Il suo rendimento termico era solo dell'1%, cioè ogni 100 Kg di carbone bruciati solo 1 veniva utilizzato per far muovere la pompa. Nonostante questi gravi difetti la macchina non ebbe rivali nelle miniere inglesi per circa 60 anni”.

L'inventore scozzese James Watt (1736-1819), ha contribuito ad aumentare l'efficacia della macchina a vapore introducendo molte innovazioni tecniche. Infatti, nel 1763, presso l'Università di Glasgow, ricevette l'incarico di riparare un esemplare della macchina a vapore inventata dall'ingegnere inglese Thomas Newcomen. Rendendosi conto dell'inefficacia della macchina cercò soluzioni alternative per eliminare gli sprechi.

Macchina a vapore di James Watt

Due anni dopo, nel 1765 inventò il condensatore separato, un recipiente distinto dal cilindro dove far condensare il vapore che in precedenza aveva mosso lo stantuffo migliorando sensibilmente le prestazioni della macchina.

In seguito trovò il modo di trasformare il moto rettilineo dello stantuffo nel moto rotatorio continuo di un volano, una ruota massiccia che serve per accumulare energia e limitare le variazioni di velocità; introdusse il sistema a doppio effetto, l'immissione alternata di vapore alle due estremità del cilindro in modo da raddoppiare la potenza; introdusse un dispositivo mosso dalla forza centrifuga - chiamato in suo onore regolatore di watt - in grado di comandare l'immissione di combustibile nel motore della macchina aprendo e chiudendo la valvola di regolazione.

Tratto dal seguente link.

A presto.