Locais onde foi desenvolvido
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La primera central hidroeléctrica moderna se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo . En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. En todo el mundo, este tipo de energía representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99 %), Zaire (97 %) y Paraguay (96 %). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay, se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6500 MW y es una de las más grandes.
En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados.
Roma Antiga
Os antigos romanos, que espalharam o seu próprio modelo de vida urbana por todo o Mediterrâneo, baseavam o bem-estar e a boa vida especialmente na disponibilidade de água em abundância. Considera-se que os aquedutos forneciam mais de um milhão de m³ de água por dia à Roma Imperial, a maior parte distribuída às residências particulares através de tubulações de chumbo. Pelo menos uma dúzia de aquedutos ligados a uma vasta rede subterrânea chegavam a Roma.
Para construir o Aqueduto Cláudio foram necessários mais de 40 mil carros de tufo por ano, durante 14 anos consecutivos.
Nas províncias romanas, os aquedutos cruzavam frequentemente vales profundos, como em Nîmes, onde a Pont du Gard, com 175 m de comprimento, tem uma altura máxima de 49 m, e em Segóvia, em Espanha, onde ainda funciona a ponte aqueduto com 805 m de comprimento.
Os romanos também cavaram canais para melhorar a drenagem dos rios de toda a Europa e, menos frequentemente, para a navegação, como é o caso do canal Reno-Mosa, com 37 km de extensão. Mas sem dúvida neste campo a obra-prima da engenharia do Império Romano é a drenagem do Lago Fucino"), através de uma galeria&action=edit&redlink=1 "Galeria (geologia) (ainda não escrita)") 5,5 km abaixo da montanha. Esta galeria só foi superada em 1870 pela galeria ferroviária do Moncenisio. O “Portus Romanus”, totalmente artificial, foi construído depois do de Ostia, no tempo dos primeiros imperadores romanos. a baía tinha 4 a 5 m de profundidade, 800 m de largura, um cais "Muelle (construção)") de tijolo e argamassa "Argamassa (construção)") e um fundo de blocos de pedra para facilitar a dragagem.
Geração de energia
A principal fonte de energia na antiguidade era o chamado “moinho” grego, constituído por um fuste vertical de madeira, no fundo do qual existia uma série de pás submersas em água. Este tipo de moinho servia principalmente para moer grãos, o eixo passava pela máquina inferior e girava a máquina superior, à qual estava acoplado. Moinhos deste tipo necessitavam de uma corrente rápida e provavelmente tiveram origem nas regiões montanhosas do Médio Oriente, embora Plínio, o Velho, atribua a criação de moinhos de água para moer cereais ao norte de Itália. Estes moinhos eram geralmente pequenos e bastante lentos, a pedra de amolar girava à mesma velocidade do rebolo, tinham portanto uma pequena capacidade de moagem e a sua utilização era puramente local. No entanto, podem ser considerados os precursores da roda d’água e seu uso durou mais de três mil anos.
O tipo de moinho hidráulico com eixo horizontal e roda vertical começou a ser construído no século AC. C. pelo engenheiro militar Marco Vitruvio Pollio. Sua inspiração pode ter sido a roda persa ou “saqíya”, dispositivo para levantar água, que era formado por uma série de recipientes dispostos na circunferência da roda que girava com força humana ou animal. Esta roda foi usada no Egito (século AC). A roda d'água vitruviana, ou roda de xícaras, é basicamente uma roda que funciona na direção oposta. Projetadas para moer grãos, as rodas eram conectadas à máquina móvel por meio de engrenagens de madeira proporcionando uma redução de aproximadamente 5:1. Os primeiros moinhos deste tipo eram do tipo em que a água passa por baixo.
Posteriormente observou-se que uma roda alimentada por cima era mais eficiente, aproveitando também a diferença de peso entre copos cheios e vazios. Este tipo de roda, significativamente mais eficiente, necessita de uma instalação adicional considerável para garantir o abastecimento de água: geralmente um curso de água era represado para formar um reservatório, a partir do qual um canal conduzia um fluxo regularizado de água para a roda.
Esse tipo de moinho era uma fonte de energia maior do que a disponível anteriormente e não apenas revolucionou a moagem de grãos, mas abriu caminho para a mecanização de muitas outras operações industriais. Um moinho da época romana do tipo de alimentação inferior, em Venafro, com roda de 2 m de diâmetro podia moer cerca de 180 kg de grãos em uma hora, o que corresponde a aproximadamente 3 cavalos de potência, em comparação, um moinho movido por um burro, ou por dois homens, mal conseguia moer 4,5 kg de grãos por hora.
Desde o século DC. C. no Império Romano foram instalados moinhos de dimensões notáveis. Em Barbegal, perto de Arles, em 310, 16 rodas de alimentação superior, cada uma com diâmetro de até 2,7 m, foram usadas para moer grãos. Cada uma delas acionava duas máquinas com engrenagens de madeira: a capacidade chegava a três toneladas por hora, o suficiente para atender a demanda de uma população de 80 mil habitantes. A população de Arles naquela época não ultrapassava os 10 mil habitantes, pelo que é evidente que abastecia uma vasta área.
A roda d'água
Na Idade Média, a roda d'água era amplamente utilizada na Europa para uma ampla variedade de usos industriais. O Domesday Book, cadastro inglês elaborado em 1086, por exemplo, relata 5.624 moinhos de água, todos do tipo vitruviano. Esses moinhos eram usados para acionar serrarias, moinhos de grãos e minério, moinhos de martelo para metalurgia ou fulling mills, para acionar foles (pneumáticos) para fundições e para uma variedade de outras aplicações. Desta forma tiveram também um papel importante na redistribuição territorial da actividade industrial.
Mais de duas dezenas de rodas d'água construídas pelos espanhóis em Larmahue ainda estão em uso para abastecer canais de irrigação agrícola e constituem o maior grupo de moinhos de água ainda em uso no mundo. As rodas d'água, que percorrem um trecho de quatro quilômetros de um canal de irrigação de possível origem pré-hispânica, testemunham a contribuição colonial espanhola para a agricultura da região.
Uma roda d'água de desenho semelhante às de Larmahue foi reconstruída perto de Córdoba "Córdoba (Espanha)"), Espanha, e evidências de vários moinhos de água datados da Idade Média foram encontradas nas proximidades de Toledo, também na Espanha.
As rodas d'água estão em vias de desaparecer, muitas são substituídas por bombas mecânicas ou simplesmente por negligência se deterioram e desaparecem. Em 1988, cerca de 80 foram censos no Chile, dos quais até à data (2016) apenas cerca de duas dúzias sobrevivem em uso.
Outra forma de energia desenvolvida na Idade Média foi o moinho de vento. Originalmente desenvolvido na Pérsia no século XIX, parece ter se originado nas antigas rodas de oração movidas pelo vento usadas na Ásia Central. Outra hipótese plausível, mas não comprovada, é a de que o moinho de vento seria derivado das velas dos navios. Durante o século estes moinhos de vento foram amplamente utilizados na Pérsia, para bombear água. Os moinhos persas eram constituídos por edifícios de dois andares, no piso inferior existia uma roda horizontal movida por 10 a 12 asas adaptadas para captar o vento, ligada a um eixo vertical que transmitia o movimento à máquina localizada no piso superior, com uma disposição que lembra os moinhos de água gregos. Os moinhos de vento de eixo horizontal foram desenvolvidos no norte da Europa por volta do século XVII.
Hidráulica nos países árabes
Na Idade Média, o Islã contribuiu significativamente para o desenvolvimento da hidráulica. Na área geográfica onde se situa o primeiro desenvolvimento da civilização islâmica, foram realizadas importantes obras hidráulicas, como canais de distribuição de água, com utilização frequente de sifões, antes quase desconhecidos, mas o que é mais significativo, o Islão garantiu a continuidade do conhecimento com civilizações antigas, particularmente com a Alexandrina.
Quando a civilização clássica e a sua ciência foram redescobertas no Renascimento, na realidade existiam técnicas muito mais evoluídas do que nos tempos antigos e instrumentos matemáticos muito mais versáteis, como os algarismos arábicos e a álgebra, também de origem árabe.
Entre os numerosos “arquitetos” que atuaram no Renascimento, o mais significativo foi Leonardo Da Vinci (1452-1519). Leonardo é o responsável pela primeira versão de conservação da massa em um curso d'água, em que o produto entre a velocidade média da água em um trecho e a área do mesmo trecho é constante, enquanto, observa Leonardo sempre, a velocidade da água é máxima no centro do rio e mínima nas bordas. Nos últimos tempos, o estudo da turbulência foi redirecionado para o dos sistemas dinâmicos que levam ao caos. Atualmente, a verdadeira natureza do movimento turbulento não é totalmente clara, e a abordagem probabilística não pareceria ser um simples reflexo da nossa ignorância, mas sim refletiria a própria essência do fenômeno, como em outros ramos da física.
Pode-se concluir que “é mais fácil estudar o movimento de corpos celestes infinitamente distantes do que o de uma corrente que corre a nossos pés” (Galileu Galilei): “Discurso sobre duas novas ciências”.