Molí d'aigua: valor de descoberta, abast, dispositiu i principi de funcionament

2024 Autora: Henry Conors | [email protected]. Última modificació: 2024-02-12 04:51

La invenció del molí d'aigua va ser de gran importància per a la història i el desenvolupament de la tecnologia. Les primeres estructures d'aquest tipus es van utilitzar per desbordar aigua a l'antiga Roma, més tard es van començar a utilitzar per obtenir farina i per a altres finalitats industrials.

Història d'invenció

La roda d'aigua va ser inventada per persones en l'antiguitat, gràcies a la qual una persona va rebre un motor fiable i senzill, l'ús del qual s'ha anat ampliant cada any. Ja al segle I aC, el científic romà Vitruvi va descriure aquesta estructura al seu tractat "10 llibres d'arquitectura". La seva acció es basava en la rotació de la roda per l'impacte del flux d'aigua sobre les seves pales. I la primera aplicació pràctica d'aquest descobriment va ser la possibilitat de moldre grans.

La història dels molins es remunta a les primeres moles utilitzades pels antics per obtenir farina. Aquests aparells eren al principi manuals, després van començar a utilitzar la força física dels esclaus o dels animals que feien girar la roda de la farina.

La història del molí d'aigua va començar amb l'ús del disseny d'una roda accionada per la força del cabal d'un riu per dur a termeel procés de mòlta de gra en farina, i la base per a això va ser la creació del primer motor. Les màquines antigues van evolucionar a partir d'aparells de reg anomenats xadufons, que s'utilitzaven per aixecar aigua d'un riu per regar terres i camps. Aquests dispositius consistien en diverses culleres muntades en una vora: durant la rotació, s'immersió a l'aigua, l'agafaven i, després d'aixecar-la, la bolcaven en un tobogan.

Arranjament d'antics molins de vent

Amb el temps, la gent va començar a construir molins d'aigua i a utilitzar el poder de l'aigua per produir farina. A més, a les zones planes, a poca velocitat del cabal dels rius, es van disposar preses per augmentar la pressió, garantint així un augment del nivell de l'aigua. Per transmetre el moviment al dispositiu del molí, es van inventar els motorreductors, que estaven fets de dues rodes en contacte amb llantes.

Utilitzant un sistema de rodes de diferents diàmetres, els eixos de rotació de les quals eren paral·lels, els antics inventors van ser capaços de transferir i transformar moviments que es podien dirigir en benefici de les persones. A més, la roda més gran ha de fer menys revolucions tantes vegades com el seu diàmetre superi la segona, petita. Els primers sistemes d'engranatges de rodes es van començar a utilitzar fa 2 mil anys. Des de llavors, els inventors i els mecànics han estat capaços de crear moltes variacions d'engranatges, utilitzant no només 2, sinó més rodes.

El dispositiu del molí d'aigua de l'època antiga, descritVitruvi, contenia 3 parts principals:

1. Un motor que consta d'una roda vertical amb fulles que són girades per l'aigua.
2. El mecanisme de transmissió és una segona roda dentada vertical (transmissió) que fa girar una tercera horitzontal anomenada pinyó.
3. Mecanisme d'accionament format per dues moles: la superior és accionada per un engranatge i muntada sobre el seu eix vertical. El gra per a la farina es va abocar en un embut de galleda situat a sobre de la pedra de molí superior.

Les rodes d'aigua es van instal·lar en diverses posicions respecte al cabal d'aigua: aigües avall - en rius amb un cabal elevat. Les més habituals eren les estructures "penjants", instal·lades sobre un flux lliure, submergides en aigua per les pales inferiors. Posteriorment, van començar a utilitzar tipus de rodes d'aigua mitjanes i de perforació superior.

La màxima eficiència possible (eficiència=75%) venia donada pel treball de tipus aèries o a granel, que s'utilitzava àmpliament en la construcció de molins flotants de "canoa" que passaven per grans rius: el Dnieper, Kura, etc.

La importància del descobriment del molí d'aigua va ser que es va inventar el primer mecanisme antic, que més tard es podria utilitzar per a la producció industrial, que es va convertir en una etapa important en la història del desenvolupament de la tecnologia.

Estructures hidràuliques medievals

Els primers molins d'aigua d'Europa, segons dades històriques, van aparèixer durant el regnat de Carlemany (340 dC) a Alemanya ivan ser manllevats dels romans. Al mateix temps, aquests mecanismes es van construir als rius de França, on a finals del segle XI. ja hi havia uns 20 mil molins. Al mateix temps, ja n'hi havia més de 5,5 mil a Anglaterra.

Els molins d'aigua a l'Edat Mitjana estaven molt estesos per tot Europa, s'utilitzaven per a la transformació de productes agrícoles (fariners, molins d'oli, batans), per a l'aixecament d'aigua de les mines i en la producció metal·lúrgica. A finals del segle XVI ja n'hi havia 300 mil, i al segle XVIII. - 500 mil. Al mateix temps, es va produir la seva millora tècnica i l'augment del creixement de la potència (de 600 a 2220 cavalls de força).

El famós artista i inventor Leonardo da Vinci, a les seves notes, també va intentar inventar noves maneres d'utilitzar l'energia i el poder de l'aigua amb l'ajuda de rodes. Va proposar, per exemple, el disseny d'una serra vertical, que es posava en marxa per un corrent d'aigua subministrat a la roda, és a dir, el procés es va automatitzar. Leonardo també va fer dibuixos de diverses opcions per utilitzar estructures hidràuliques: fonts, maneres de drenar pantans, etc.

Un exemple sorprenent de central hidroelèctrica va ser el mecanisme de subministrament d'aigua per a les fonts i el subministrament d'aigua dels palaus de Versalles, Trianon i Marly (França), per al qual es va aixecar especialment una presa al riu. Sena. Des de l'embassament s'alimentava d'aigua a pressió a 14 rodes de perforació de fons de 12 m, que amb l'ajuda de 221 bombes l'elevaven fins a una alçada de 162 m fins a l'aqüeducte, des del qual fluïa cap a palaus i fonts. El volum diari d'aigua subministrada era de 5.000 m3^3.

Com funciona un molí d'aigua

El disseny d'un molí d'aquest tipus s'ha mantingut sense canvis durant molts segles. El material principal per a la construcció va ser la fusta, de la qual es va construir el graner, es van fer rodes i fustes. El metall només es va utilitzar en algunes parts: eixos, elements de subjecció, suports. De tant en tant, el graner estava construït amb pedra.

Tipus de molins que utilitzaven energia de l'aigua:

1. Whorled: construït sobre rius de muntanya de corrent ràpid. Per disseny, són semblants a les turbines modernes: les pales es feien sobre una roda vertical en angle respecte a la base, quan el flux d'aigua va caure, es va produir la rotació, des de la qual es movia la molí.
2. Roda, en què girava la pròpia roda "d'aigua". Es van construir dos tipus, amb una batalla inferior i superior.

L'aigua arribava de la presa al molí aeri, després es dirigia pel tobogan fins a la roda amb sèquies, que girava sota el seu pes. Quan s'utilitza la lluita inferior, s'utilitza un disseny amb fulles, que es posen en moviment quan s'immergen en un corrent d'aigua. Per millorar l'eficiència del treball, sovint s'utilitzava una presa, que tancava només una part del riu, anomenada boon.

La figura següent mostra l'aparell d'un molí d'aigua de fusta típic: el moviment de rotació prové de la unitat inferior (roda) [6], a la part superior hi ha una galleda (búnquer) [1] per al gra i un toboga [2], alimentant-la a les moles [3]. La farina resultant va caure a la safata [4] i després es va vessar al cofre o a la bossa [5].

L'ajust del subministrament de gra es realitzava mitjançant un dispensador, una caixa especial amb un forat que influïa en la finesa de la mòlta de la farina. Després de rebre-la, calia tamisar un sedàs especial instal·lat a sobre del pit, que oscil·lava mitjançant un petit mecanisme.

Alguns molins d'aigua no només s'utilitzaven per moldre gra, sinó també per pelar mill, blat sarraí o civada, a partir dels quals s'elaboraven els cereals. Aquestes màquines es deien croupers. Els propietaris emprenedors utilitzaven estructures de molí per picar estopes, per enfeltrar draps fets a casa, per pentinar la llana, etc.

Construint molins a Rússia

A les antigues cròniques russes, l'esment de les rodes d'aigua i els molins es produeix des del segle IX. Inicialment s'utilitzaven exclusivament per moldre gra, per la qual cosa se'ls anomenava "farina" i "pa". El 1375, el príncep Podolsky Korpatovich va concedir al monestir dominic el dret de construir un molí de gra per carta. I el 1389, aquest edifici va ser deixat per testament a l'esposa del príncep Dmitri Donskoy.

A Veliky Novgorod, un document d'escorça de bedoll que esmenta la construcció d'un molí data del segle XIV. Cròniques de Pskov del segle XVI. parlar de la construcció d'aquesta estructura al riu Volkhov, a la qual va participar tota la població local. Es va construir una presa que va bloquejar part del riu, però es va esfondrar a causa d'una greu inundació.

Al terreny pla, es van construir molins d'aigua a Rússia amb una roda aèria d'ompliment. Als segles XIV-XV. van començar a aparèixer dispositius espirals en quèla roda es va col·locar horitzontalment sobre un eix vertical.

Aquests dissenys van ser construïts per mestres autodidactes sense cap dibuix ni diagrama. A més, no només van copiar les estructures ja erigides, sinó que cada vegada van afegir les seves pròpies innovacions al seu dispositiu. Fins i tot durant l'època de Pere el Gran, van començar a venir a Rússia mestres dels països europeus, que van mostrar les seves habilitats i coneixements en aquesta àrea.

Un dels socis de Peter, el famós enginyer William Genin, que va construir 12 grans plantes als Urals, va poder assegurar-ne el funcionament des de centrals hidràuliques. Posteriorment, l'energia de l'aigua va ser àmpliament utilitzada pels especialistes en la construcció d'empreses mineres i metal·lúrgiques a tota Rússia.

A principis del segle XVIII funcionaven per tot el territori unes 3 mil fàbriques que utilitzaven instal·lacions hidràuliques per al funcionament de la producció. Es tractava d'empreses metal·lúrgiques, serradores, papereres, teixits i altres.

El complex més famós i únic per proporcionar energia a la planta de mineria i fosa va ser construït l'any 1787 per l'enginyer K. D. Frolov a la mina de Zmeinogorsk, que no tenia anàlegs al món. Incloïa una presa, estructures de captació d'aigua, des de les quals l'aigua passava per uns corredors subterranis cap a un canal obert (535 m de llarg) fins a un molí, on girava la roda de la serradora. A més, l'aigua fluïa pel següent canal subterrani fins a la roda hidràulica de la màquina per aixecar mineral de la mina, després cap al tercer i quart. Al final, va desembocar per un corredor de més d'1 km de llarg cap al riu per sota de la presa, el seu recorregut total va ser de més de 2 km,el diàmetre de la roda més gran és de 17 m Totes les estructures es van construir amb materials locals: argila, fusta, pedra i ferro. El complex ha funcionat amb èxit durant més de 100 anys, però només la presa de la mina Zmeinogorsky ha sobreviscut fins als nostres dies.

La investigació en el camp de la hidràulica també va ser realitzada pel famós científic M. V. Lomonosov, que va posar en pràctica els seus pensaments científics, participant en la creació d'una empresa de vidre de colors basada en el funcionament d'una instal·lació hidràulica amb tres rodes.. Els treballs de dos acadèmics russos més, D. Bernoulli i L. Euler, van adquirir importància mundial en l'ús de les lleis de la hidrodinàmica i l'enginyeria hidràulica i van establir les bases teòriques d'aquestes ciències.

Utilitzar l'energia de l'aigua a l'Est

L'ús de rodes d'aigua a la Xina es va descriure per primera vegada en detall al llibre de Sunn Yingxing l'any 1637. Es detalla l'ús d'aquestes rodes per a la producció metal·lúrgica. Les estructures xineses solen ser horitzontals, però la seva capacitat era prou alta com per produir farina i metall.

L'ús de l'energia de l'aigua es va començar als anys 30. n. p. ex., després de la invenció per un funcionari xinès d'un mecanisme alternatiu basat en rodes d'aigua.

A l'antiga Xina es van construir diversos centenars de molins, situats al llarg dels rius, però al segle X. el govern va començar a prohibir-los per l'obstrucció de la navegació fluvial. La construcció de molins es va anar expandint als països veïns: Japó i Índia, al Tibet.

Rodes d'aigua als països islàmics

PaïsosOrient, on es professa la religió islàmica, és en la seva majoria un territori amb un clima molt calorós. Des de l'antiguitat, el subministrament regular d'aigua ha estat molt important. Es van construir aqüeductes per abastir d'aigua a les ciutats i, per aixecar-la del riu, es van construir molins, que anomenaven "nories".

Segons els historiadors, les primeres estructures d'aquest tipus es van erigir fa 5 mil anys a Síria i altres països. Al riu Orontes, un dels més profunds del país, es va estendre la construcció d'ascensors en forma d'enormes rodes de molins d'aigua, que recollien l'aigua amb nombroses pales i la subministraven a l'aqüeducte.

Un exemple viu d'aquesta estructura són els ascensors de la ciutat de Hama, que han sobreviscut fins als nostres dies, la construcció dels quals es remunta al segle XIII. Continuen treballant fins als nostres dies, essent alhora un ornament i una fita de la ciutat.

L'ús de l'energia hidràulica en diverses indústries

A més de l'obtenció de farina, l'abast dels molins d'aigua es va estendre als següents tipus d'indústries:

• per millorar i proporcionar aigua als cultius als camps;
• una serradora que utilitzava l'energia de l'aigua per processar la fusta;
• metal·lúrgia i processament de metalls;
• en mineria per processar pedres o altres roques;
• a les fàbriques de teixits i llana;
• per aixecar aigua de la mina, etc.

Un dels exemples d'ús més anticsenergia hidràulica - una serradora a Hieràpolis (Turquia), els seus mecanismes van ser descoberts durant les excavacions i datats al segle VI. n. e.

En alguns països europeus, els arqueòlegs han descobert restes d'antics molins de l'època de l'Antiga Roma, que s'utilitzaven per aixafar quars que contenia or extret a les mines.

El complex més gran utilitzant el poder de l'aigua es va construir, segons dades històriques, al segle I. al sud de França amb el nom de Barbegal, que disposava de 16 rodes d'aigua que subministraven energia a 16 molins fariners, proporcionant així pa a la propera ciutat d'Alert. Aquí es produïen 4,5 tones de farina cada dia.

Un complex de molins similars al turó Janiculum va subministrar subministraments al segle III. la ciutat de Roma, que va ser apreciada per l'emperador Aurelià.

Crear una estructura d'aigua amb les teves pròpies mans

Un element arquitectònic com una roda d'aigua ha guanyat popularitat juntament amb piscines, cascades o fonts. Per descomptat, aquestes estructures tenen una funció decorativa més que pràctica. Tots els propietaris que tinguin les habilitats per treballar amb peces de fusta poden construir un molí d'aigua amb les seves pròpies mans.

Es recomana triar una mida de roda d'almenys 1,5 m, però no superior a 10 m, depenent de la zona del lloc. La casa del molí també es selecciona segons el seu propòsit futur: un edifici per emmagatzemar l'inventari, una zona de jocs per a nens i decorar el territori.

Producció de peces:

• com a base per a una roda hidràulica, pots agafar una bicicleta o un arbre enderrocat, al qual s'enganxen les fulles; al centrehauria de tenir un tub al voltant del qual gira;
• el producte acabat està muntat sobre coixinets sobre 2 suports, que estan fets de bigues de roure, cantonades metàl·liques, maons;
• a la part superior de la roda ha d'encaixar el canal per on flueix l'aigua a les pales; s'obté d'una mànega amb una bomba o ve després de la pluja;
• es recomana processar totes les peces per augmentar la vida útil: fusta - envernissada, metall - pintada contra la corrosió;
• per drenar l'aigua, col·loqueu canals en direcció als llits o cap a un altre recipient;
• a l'etapa final, l'edifici està decorat amb elements decoratius.

La instal·lació d'un molí d'aigua decoratiu al camp serà una gran aportació estètica al paisatge.

Famosos molins de vent històrics

El molí d'aigua més gran "Lady Isabella" es troba a prop del poble de Lexie, a l'illa de Man, al mar d'Irlanda. Aquesta estructura va ser erigida l'any 1854 per l'enginyer autodidacte Robert Casement en honor a l'esposa del governador general local, i l'objectiu de la seva construcció era bombejar aigües subterrànies d'una mina local per a l'extracció de recursos naturals (zinc, plom, etc.)..).

Especialment es van col·locar canals, pels quals l'aigua dels rius de muntanya passava pel pont i s'alimentava per fer girar una roda de 22 m de diàmetre, que encara es considera la més gran del món, gràcies a la qual molts turistes han ja va tenir èxitanys.

Un dels llocs d'interès originals de França és un antic molí d'aigua situat a prop de la ciutat de Vernon (França). La seva singularitat rau en el fet que es recolza sobre 2 pilars d'un antic pont de pedra que antigament connectava les ribes del Sena. Es desconeix la data exacta de la seva construcció, però, segons algunes fonts, va ser erigit durant el període d'oposició a Ricard Cor de Lleó i va tenir una importància estratègica. El 1883, el famós artista Claude Monet la va immortalitzar en un dels seus llenços.

La creació del molí d'aigua és un pas important en la història del desenvolupament tecnològic, perquè es considera el primer disseny que es va poder utilitzar per a diversos propòsits per al processament de productes agrícoles i altres, que va ser el primer pas cap a la màquina. producció al món.