L’ARIETE IDRAULICO

In occasione, di una manifestazione locale, avevo invitato la famosa casa ecologica itinerante, la Mobil. Approfittai per abbinare alla visita, una mostra didattica composta da strumenti utilizzanti le energie rinnovabili realizzati dai miei allievi ed altro materiale attinente. All’esterno avevo montato, pronto per essere funzionante al momento in cui era richiesto, un ariete idraulico. Quando si apriva la saracina dell’acqua proveniente da un serbatoio, installato provvisoriamente per la manifestazione, era un piacere sentirlo e vederlo funzionare, destando la meraviglia di tutti, compresi i tecnici della Mobili, Francesco, Giuseppe e gli altri. Il suo ritmo sincrono, scandito, al momento dello schizzo d’acqua era di per sé affascinante.

Non per niente, questa macchina idraulica fu inventata da un orologiaio svizzero nel 1772; Montgolfier la perfezionò, automatizzandola, nel 1796.

Ma che cos’è, come funziona?

Esso è una pompa idraulica, che non usa alcun motore, di quelli tradizionalmente abituati a vedere funzionare oggi. A dir la verità chi la fa funzionare c’è: è la stessa energia che si ha in una tubazione dove scorre l’acqua. Vi sarà capitato di chiudere repentinamente il tubo con cui innaffiavate il giardino e sentire un rumore sordo: è il contraccolpo, la contropressione che si viene ad esercitare, in una qualsiasi conduttura dove c’è acqua che scorre; è lo stesso fenomeno che in maniera molto più evidente, si manifesta nelle centrali idroelettriche alimentate da condotte forzate, dove è installato un pozzo verticale allacciato ad una vasca di espansione, per una altezza superiore alle stesse condutture idrauliche. Questo fenomeno si chiama “colpo d’ariete”, anche per rendere evidente l’energia in gioco.

Il nostro ariete idraulico utilizza questo fenomeno, per pompare acqua a diverse altezze, in base a come viene realizzato.

Un piccolo dislivello di un fiume, di un ruscello, alimenta la tubazione di mandata, che per fornire una maggiore spinta, dovrà essere discretamente lunga e con un diametro convenientemente elevato. L’acqua acquisterà così, una discreta quantità di energia di movimento, sufficiente a chiudere automaticamente una valvola di scarico a fine tubazione, provocando il “colpo d’ariete”. Prima dello scarico, una derivazione permette allacciamento della linea di mandata, tramite una valvola di ritenuta. La contropressione attiverà l’apertura di questo dispositivo idraulico, facendo salire una certa quantità d’acqua. Il suo intervento, favorirà anche una diminuzione di pressione nella mandata, riattivando la valvola di scarico, che grazie alla molla si aprirà di nuovo, facendo di nuovo scorrere il flusso e quindi ricominciando il ciclo. Al fine di fornire una portata d’acqua sollevata, costante, non pulsante, si inserisce dopo la valvola di ritenuta, un vaso d’espansione che ha, appunto, il compito di livellare la portata.

L’ariete idraulico è costruttivamente una macchina semplicissima, dove i soli due organi in movimento sono le valvole. Per questo, il suo rendimento è piuttosto elevato e va dal 60 all’80%.

Esso viene utilizzato in presenza di corsi d’acqua (dal momento che una parte se ne perde per farlo funzionare), per pompare discrete quantità di fluido limpido, sia per uso domestico che industriale. Può funzionare ininterrottamente per anni senza richiedere alcuna manutenzione, se non quella del controllo del filtro della presa e delle guarnizioni di gomma delle valvole.

L’ariete

 La pompa da me realizzata circa 15 anni fa, è ancor oggi funzionante ed è un vero piacere vederla all’opera, con il suo scandire ritmico, seppure per degli interventi dimostrativi. Infatti riesco a montarla spesso, con i ragazzi scouts in occasione dei campeggi o di altre manifestazioni dimostrative. Anche a scuola la uso per attività didattiche sulle risorse rinnovabili e per semplici calcoli.
È stata realizzata artigianalmente utilizzando dei raccordi idraulici in commercio. Il pezzo più particolare è ovviamente, la valvola chiusura con i due riduttori, uno dei quali è stato lavorato al tornio, al fine di ottenere una superficie di più battuta perfettamente liscia. Sullo stesso pezzo è collegata la molla d’acciaio armonico munita di ben tre regolazioni. Sulla mandata ho inserito una valvola di ritenuta, a gravità, del tipo montato sulle pompe dei pozzi. Sul  tubo di accordo che va alla ritenuta ho montato una valvolina di sfiato dell’aria del tipo da  radiatore, al fine di eliminare eventuali bolle d’aria  e per rendere visibile la pressione di mandata.  L’ariete è munito di apposite saracine in ingresso e uscita.  Il tutto è fissato su di un robusto sostegno.

 La campana di aria è stata realizzata con un tubo  di acciaio saldato, del diametro di 120 millimetri. Essa, però, può essere sostituita da dei comuni vasi di espansione senza membrana, della capacità intorno ai 5 litri. Anche la valvola finale, può essere  sostituita da una di sicurezza, per caldaie, di vecchio tipo, montata invertita e modificata  con la molla regolabile all’esterno.

Ho utilizzato tubazione in pvc del diametro di 36 e 16 millimetri, rispettivamente lunghi 12 e 20 metri, riuscendo così a pompare fino oltre il secondo piano.

Bibliografia

C. A. Cavalli   “Macchine idrauliche”   Hoepli ed.

Paolo Cella        “L’energia alternativa”             Longanesi ed.

Sitografia

www.setelombas.com.br  sito brasiliano per la costruzione  della pompa (bomba carneiro)

www.cataventoskenya.com.br

www.schou.dk/animation

www.clemson.edu/irrig/Equip/ram.htm 

Peppe Dini

ARIETE IDRAULICO

Filmato funzionamento ariete idraulico

ARIETE IDRAULICO: particolarità costruttive

1)       Valvola terminale di  funzionamento 2)       Riduttore 3 pollici ½ pollice 3)       Riduttore 3 pollici 1 pollice 4)       Bullone di regolazione della tensione della molla 5)       Saracina di arrivo 6)       Valvola di ritenuta o ritegno 7)       Saracina di mandata 8)       Saldature per fissare pezzi 9)       Molla di acciaio armonico 10)    Raccordo a “T” 3 pollici a 1 pollice 11)    Piastra d’acciaio da saldare al raccordo 12)    Bullone portavalvola con dado e controdado di regolazione e fissaggio 13)    Bullone di regolazione ampiezza di battuta 14)    Dado di serraggio della guarnizione 15)    Rondella di tenuta della guarnizione di diametro maggiore al foro di uscita dell’acqua 16)    Guarnizione di gomma rigida di spessore di 5 mm 17)    Bulloni di fissaggio della barra di acciaio armonico

	L’altezza delle aste di sostegno vanno determinate in base all’esecuzione ultimata dell’ariete idraulico
	Le flange di serraggio, sono saldate alle aste e strette tramite bulloncini
	La campana d’aria , autolivellatrice di portata, è costituita da un tubo da tre pollici, chiuso alle estremità, con tubi di raccordo da un pollice saldati direttamente; essi servono per il collegamento di tutta la macchina. La sua altezza è di circa 70 centimetri. L’ariete idraulico così realizzato può ritenersi di media potenza.

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