rueda de Sagebien

La rueda de Sagebien es un tipo de rueda hidráulica inventada por el francés Alphonse Sagebien , ingeniero hidrólogo y graduado de la École Centrale des Arts et Manufactures . Fue uno de los diseños de ruedas hidráulicas de paletas más eficientes de su época; al funcionar con poca altura de agua, la rueda de Sagebien podía alcanzar eficiencias de hasta el 90 % en ejemplos reales.

Las ruedas hidráulicas tradicionales de flujo frontal constan de una serie de aspas planas fijadas al borde de la rueda. Estas aspas se montaban generalmente orientadas hacia afuera, siguiendo el radio de la rueda. El agua procedente del molino entraba en la rueda por un punto del lado de rotación, impactando contra las aspas y transmitiéndoles impulso . El peso del agua, por efecto de la gravedad, empujaba la rueda hacia abajo. De esta forma, la rueda de flujo frontal extraía energía tanto del peso como del impulso del agua. Estas ruedas alcanzaban eficiencias de hasta el 50%, en comparación con las ruedas de flujo inferior típicas, que llegaban a alrededor del 30%.

Durante un amplio esfuerzo francés por mejorar el diseño de las ruedas hidráulicas, Jean Charles de Borda descubrió que la eficiencia dependía de la velocidad relativa del agua que entraba y salía de la rueda. Dado que la velocidad de entrada depende de la fuente de agua, la clave para obtener mayor potencia de una rueda hidráulica reside en reducir al máximo la velocidad del agua de salida. También observó que el agua que entraba en el sistema a menudo se ralentizaba antes de llegar a la rueda mediante diversos mecanismos. Sugirió que se podrían lograr grandes mejoras optimizando estos aspectos del diseño de la rueda. ^{[ 1 ]}

En un diseño convencional de descarga frontal, 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 inclinadas de manera que entraban al agua en movimiento verticalmente. El interior de la rueda estaba abierto, lo que permitía que el agua fluyera hacia arriba en el canal sin que la presión del aire se acumulara e impidiera el flujo. El agua volvía a fluir después de un corto tiempo, cuando 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 a tamaño real, de 6 a 7 caballos de fuerza, en un molino harinero de Ronquerolles en 1851. Las pruebas demostraron que esta rueda funcionaba con una eficiencia de aproximadamente el 85%, muy por delante de cualquier diseño de la época. Esto pasó prácticamente desapercibido en aquel entonces, en la era de la máquina de vapor , pero para 1857 ya tenía 17 en funcionamiento, y la gente empezó a fijarse en ella. Una prueba realizada en diciembre de 1861 sugirió una eficiencia del 103% para un modelo, hasta que un nuevo medidor la redujo a un aún excelente 93%. En 1868, más de 60 ruedas 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 Poncelet , un concepto similar que mejoró el diseño de inyección inferior.