Rueda de Sagebien

La rueda de Sagebien es un tipo de rueda hidráulica inventada por Alphonse Sagebien de Francia , ingeniero hidrológico y graduado de la École Centrale des Arts et Manufactures . Fue uno de los diseños de rueda hidráulica de propulsión a braza más eficientes de su época; cuando funcionaba con poca altura de agua, la rueda de Sagebien podía alcanzar eficiencias de hasta el 90 % ^{[ dudoso – discutir ]} en ejemplos del mundo real.

Las ruedas hidráulicas tradicionales de propulsión a presión consisten en una serie de palas planas fijadas al borde de una rueda. Las palas se montaban normalmente de forma que quedaran orientadas hacia afuera a lo largo del radio de la rueda. El agua del material del molino fluía hacia la rueda en un punto del lado de la rotación, golpeando las palas y dándoles impulso . El peso del agua tira entonces de la rueda hacia abajo por gravedad. De este modo, la rueda de propulsión a presión extrae energía tanto del peso como del impulso del agua. Las ruedas de propulsión a presión alcanzaban una eficiencia de hasta el 50 %, en comparación con las típicas ruedas de propulsión a presión inferior, que rondaban el 30 %.

Durante un esfuerzo generalizado en Francia por mejorar los diseños de las ruedas hidráulicas, Jean Charles de Borda descubrió que la eficiencia era una función de la velocidad relativa del agua que entraba y salía de la rueda. Como la velocidad de entrada es una función de la fuente de agua, la clave para extraer más potencia de una rueda hidráulica era reducir la velocidad del agua de escape tanto como fuera posible. También observó que el agua que entraba en el sistema a menudo se ralentizaba antes de llegar a la rueda, a través de una variedad de mecanismos. Sugirió que se podrían lograr grandes mejoras mejorando estos aspectos del diseño de las ruedas. ^[1]

En un diseño convencional de propulsión a braza, el agua fluiría por el borde del canal de entrada y caería sobre las palas de la rueda. En comparación, la rueda Sagebien tenía el agua entrando a través de un canal, fluyendo horizontalmente. Las palas de la rueda estaban en ángulo para que ingresaran al agua que fluía verticalmente. El interior de la rueda estaba abierto, por lo que el agua podía fluir hacia arriba en el canal sin que la presión del aire se acumulara e impidiera el flujo. El agua fluía de nuevo después de un corto tiempo, la rueda giraba quizás entre 30 y 45 grados, hacia el canal de descarga de menor altitud. ^[2]

Sagebien construyó su primera rueda alrededor de 1850 y fabricó la primera versión de tamaño completo, de 6 a 7 caballos de fuerza, en un molino de harina en Ronquerolles en 1851. Las pruebas demostraron que esta rueda funcionaba con una eficiencia de aproximadamente el 85 %, mucho antes que cualquier diseño de la época. Esto atrajo poca atención en ese momento, en la era de la máquina de vapor , pero en 1857 tenía 17 en funcionamiento y la gente comenzó a tomar nota. Una prueba en diciembre de 1861 sugirió una eficiencia de un modelo del 103 %, hasta que un nuevo medidor la redujo a un 93 %, todavía excelente. En 1868, más de 60 ruedas de Sagebien estaban en uso en el norte de Francia, y la Academia Francesa de Ciencias le otorgó el Premio Fourneyron en 1875. ^[3] Las pruebas modernas realizadas por Quaranta y Muller (2017) mostraron eficiencias de hasta el 84% (https://www.youtube.com/watch?v=f-AfK2Bl4NY).

• Rueda de poncelet , un concepto similar que mejoró el diseño del propulsor inferior

• Terry Reynolds, "Más fuerte que cien hombres: una historia de la rueda hidráulica vertical", JHU Press, 2003

• Quaranta, E. y Muller, G (2017), "Ruedas hidráulicas Sagebien y Zuppinger para aplicaciones hidroeléctricas de muy baja altura", Journal of Hydraulic Research