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Come progettare accuratamente una ruota Zuppinger

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  • Come progettare accuratamente una ruota Zuppinger

    Buongiorno a tutti, vorrei quantomeno progettare in modo accurato una ruota Zuppinger (se la autocostruisco i conti tornano, altrimenti no) per un salto di 1,5m e una portata annua che varia da 0,8(estivo) a 1,2(invernale) m3/s. In rete non riesco a trovare tutto cio' che voglio, in particolare come determinare la geometria delle pale, il numero, la larghezza, la profonditaà, il diametro della ruota ed infine calcolare il numero di giri dell'albero cosi' da valutare il resto della meccanica: moltiplicatore di giri e motore asincrono ideale 4-6-8 poli.
    Il salto, considerando un'efficienza globale del 55%, dovrebbe darmi tra i 6.5 - 9.7 KW. Leggendo un po' qua e la, per analogia una soluzione di ruota puo' essere sui 4,5m di diametro e larghezza 1,4m ma non sono per niente convinto perche' non ho nessun supporto matematico.
    Un'altra cosa che non capisco è l'imbocco dello scivolo, serve una paratia mobile da sotto per regolare lo stramazzo, o puo' essere fisso a quota del fondo? C'e' un vantaggio a fare una soluzione rispetto all'altra?
    Altra cosa, la velocità dell'acqua sullo scivolo e quindi la velocita' angolare della ruota, come si calcola? Con la formula dello stramazzo a parete grossa o sottile (caso della paratia mobile?).
    In Parole povere c'e' un testo sui principi che regolano questa ruota in modo tale da realizzare un foglio excel e giocare un po con i numeri?
    Ringrazio anticipatamente tutti.
    Saluti

  • #2
    Ciao.
    Io mi occupo di ricerca scientifica sulle ruote idrauliche. Ho anche eseguito molte prove di laboratorio su ruote Zuppinger.
    Ti do alcune indicazioni, anche se non posso essere esaustivo (al momento ho un articolo scientifico sotto revisione a riguardo, e non posso diffondere i risultati, pena l'annullamento della pubblicazione).
    Io consiglierei circa tra 30-40 pale, la cui forma la puoi prendere da testi del XIX secolo quali quello di Garuffa (1897) o altri che trovi in rete. Il principio fondamentale su cui si basano le ruote Zuppinger è il minimizzare le perdite di potenza a valle: quindi, la forma delle pale deve essere tale da uscire perpendicolarmente dall'acqua, evitando quindi sollevamenti d'acqua. Tale configurazione porta però ad avere perdite a monte, ossia durante l'ingresso della pala nell'acqua, e rumore. Fai anche sì che a monte le pale siano inclinate come la velocità relativa dell'acqua in arrivo e che il profilo sia tale da uscire a valle perpendicolarmente alla superficie libera. L'altezza delle pale deve essere tale da evitare che l'acqua che entra scappi fuori dalla sommità delle pale. Per quanto riguarda la larghezza: data la velocità di rotazione (vedi dopo), la ruota deve essere larga in modo tale che i vani abbiano un rapporto di riempimento di circa il 50-70% (rapporto di riempimento=volume di acqua/volume del vano).
    Velocità di rotazione: nel tuo caso consiglierei una velocità tangenziale di circa 1.6 m/s
    ciao

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