L'acqua come Archè: STEP #13: L'Ingegneria dell'Acqua

Così importante nella vita umana, così fondamentale nell'impiantistica civile e industriale

Nesso acqua-energia

L'Acqua non è solo una risorsa fondamentale per la vita di ogni singolo essere vivente, ma anche fonte di energia pulita e rinnovabile. Sebbene si viva in un mondo tecnologicamente avanzato, sarebbe errato pensare che lo sfruttamento delle potenzialità di tale composto chimico sia necessariamente legato ad ingenti opere moderne. L'idea di utilizzare la forza di impatto dell'Acqua per azionare macchinari e utensili risale infatti ai tempi più remoti e la nascita dei primi mulini a circa 2000 anni fa. Oggi tuttavia l'impiego principale dell'Acqua riguarda la produzione di energia elettrica.

Attraverso un suo sapiente utilizzo è infatti possibile soddisfare il fabbisogno di migliaia di famiglie in maniera del tutto ecosostenibile, valorizzando il territorio e riducendo i processi di inquinamento. Analizzando dunque il ruolo dell'acqua nell'ambito ingegneristico non possiamo fare a meno di citare l'Idraulica, ossia la scienza che, basandosi sulla meccanica dei fluidi, si occupa dello studio del comportamento dei liquidi. Come poi si evince facilmente dal termine, tale disciplina si interessa particolarmente dello studio dell'Acqua, come sostanza che, scorrendo all'interno delle tubature, può soddisfare le esigenze di ogni singolo individuo.

Definizione del termine "Idraulica"

La centrale idroelettrica

Centrale idroelettrica Angelo Bertini a Porto d'Adda

L'Ingegneria Idraulica vede la sua massima realizzazione nelle centrali idroelettriche, una serie di opere disposte secondo una precisa successione, attraverso cui è possibile sfruttare l'energia potenziale gravitazionale dell'acqua immagazzinata per produrre energia elettrica.
Ma entriamo un po' più nello specifico.

Turbina idroelettrica

L'acqua utilizzabile viene raccolta all'interno di bacini idroelettrici, naturali o artificiali. Per sfruttare il suo potere essa viene incanalata all'interno di specifici canali di derivazione caratterizzati da una forte pendenza. Le condotte forzate, normalmente tubazioni in metallo o calcestruzzo, consentono così la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale in energia cinetica. La massa d'acqua in movimento mette in rotazione una turbina, la quale a sua volta induce il movimento dell'albero di un generatore. L'alternatore, sfruttando il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, consente in questo modo la produzione di elettricità. La corrente prodotta viene poi fatta passare in un trasformatore, al fine di abbassarne l'intensità, innalzandone la tensione.

Alternatore trifase

Ciò che occorre precisare è che una centrale idroelettrica si basa sulla continua trasformazione dell'energia. L'energia potenziale della massa d'acqua in cima ad una montagna viene trasformata in energia cinetica attraverso le condotte forzate. L'energia associata al movimento viene poi convertita in energia meccanica, intesa come energia di rotazione di una turbina. Come ultimo step, l'energia meccanica viene trasformata in energia elettrica, grazie all'azione di un alternatore trifase. Tale macchina rotante produce energia elettrica sotto forma di corrente alternata secondo la legge fisica dell'induzione elettromagnetica di Faraday-Neumann.

Acqua cheta rompe i ponti

Malgrado l'Acqua possa essere considerata uno dei più preziosi alleati dell'uomo per produrre energia senza danneggiare l'ambiente, questa può anche portare a cedimenti e alla successiva distruzione di opere urbanistiche. I corsi d'acqua possono erodere tutti i materiali che incontrano lungo il loro percorso, una debole pioggia o un qualsiasi evento temporalesco può portare alla graduale erosione delle rocce, ma anche di tutte le superfici metalliche che costituiscono ponti e viadotti.

La forza dell'Acqua in grado dunque di distruggere l'opera di un ingegnere.