Secretul sifonului invers la romani, vechi de 2.000 de ani: cum au „păcălit” natura și au urcat apa la deal
Urmărește Libertatea in Google Discover
Apeductele romane au rămas în istorie drept unele dintre cele mai spectaculoase realizări inginerești ale lumii antice, traversând peisaje montane și văi adânci pentru a aproviziona marile metropole cu milioane de litri de apă proaspătă în fiecare zi. În mod tradițional, aceste construcții monumentale funcționau exclusiv pe baza forței gravitaționale, apa curgând lin printr-o pantă calculată milimetric de la izvoarele montane până la fântânile, băile publice și locuințele din orașe, relatează site-ul Blic, parte a grupului Ringier.
Cuprins:
Cu toate acestea, relieful accidentat din anumite provincii ale imperiului punea la grea încercare această regulă de bază.
În locuri precum Aspendos, în Turcia de astăzi, apa trebuia nu doar să coboare, ci să și urce pante considerabile pentru a ajunge la destinație.
Fără motoare pe combustie și fără pompe electrice de mare putere, constructorii din Roma antică au apelat la legile fizicii și la o serie de invenții mecanice ingenioase pentru a forța apa să circule în sens opus gravitației, scrie publicația de știință Live Science.
Sifonul inversat, mecanismul care împingea apa pe verticală
Una dintre cele mai rafinate soluții tehnice utilizate în secolul al II-lea d.Hr. a fost sistemul de sifon inversat, o capodoperă hidraulică reconstituită recent de cercetători prin simulări digitale avansate.
La Aspendos, pe coasta de sud a Turciei, inginerii romani au fost nevoiți să traverseze o vale adâncă și lată. În loc să înalțe un pod de piatră colosal, a cărui structură ar fi fost nesigură la înălțimi extreme, ei au recurs la principiul vaselor comunicante și al acumulării de presiune.
După cum a explicat Paul Kessener, cercetător la Universitatea Radboud din Olanda, într-un studiu de referință publicat în Journal of Roman Archaeology, romanii au amenajat un bazin colector într-un punct înalt pe un versant al văii și un rezervor de recepție pe versantul opus, situat la o cotă puțin mai joasă.
Apa era lăsată să curgă cu viteză pe o pantă foarte abruptă printr-o conductă etanșă, generând o presiune hidrostatică uriașă la baza văii.
Cu ajutorul acestei energii cinetice și al presiunii din sistem, apa era împinsă în sus prin două turnuri intermediare din piatră, depășind denivelările terenului și urcând până în rezervorul de recepție de pe dealul opus, de unde își relua curgerea naturală către oraș.
Provocarea majoră a acestor conducte presurizate era formarea pungilor de aer, care puteau bloca complet fluxul sau puteau sparge țevile.
Profesorul Giovanni de Feo, specialist în inginerie industrială la Universitatea din Salerno, a arătat că romanii au rezolvat această problemă prin dimensionarea generoasă a camerelor de admisie și deversare.
Când apa pătrundea în aceste bazine mari, viteza de curgere scădea brusc, dând timp bulelor de aer să se ridice la suprafață și să fie evacuate natural în atmosferă înainte de a intra pe traseul de presiune.
De ce preferau constructorii podurile uriașe în locul sifoanelor
Deși sifoanele inversate reprezentau triumful calculului matematic și al hidraulicii, romanii încercau să le evite ori de câte ori condițiile din teren le permiteau acest lucru.
Charles Ortloff, cercetător asociat în antropologie la Universitatea din Chicago și specialist în istoria ingineriei, a subliniat că sifoanele necesitau conducte ermetice rezistente la presiuni mari, fabricate de obicei din plumb sau din blocuri de piatră sculptate, materiale extrem de costisitoare și dificil de întreținut pe termen lung.
Din acest motiv, când întâlneau o depresiune sau o vale pe traseu, inginerii preferau soluția clasică a podurilor cu arcade suprapuse, care susțineau un canal deschis de curgere liberă.
Cel mai faimos și spectaculos exemplu este apeductul din Segovia, Spania, a cărui structură de pod din blocuri de granit fără mortar a rezistat aproape intactă până în prezent, mărturie a durabilității construcțiilor care funcționau exclusiv prin gravitație simplă.
Mașinăriile rotative: cum era extrasă apa pentru câmpuri și mine
În afara sistemelor majore de aducțiune pentru orașe, societatea romană avea nevoie de apă la înălțime și pentru agricultură sau exploatările miniere.
În aceste cazuri, romanii utilizau dispozitive mecanice de ridicare a apei pe distanțe scurte, acționate prin forță umană sau animală.
Un rol central l-a jucat șurubul lui Arhimede, dispozitiv atribuit conform legendei savantului din Siracuza în secolul al III-lea î.Hr., dar despre care istoricii Stephanie Daly și John Peter Oleson susțin că ar putea avea origini mult mai vechi.
Mașinăria era compusă dintr-un tub de lemn așezat oblic în apă, la un unghi de aproximativ 30 de grade, în interiorul căruia se rotea un ax înfășurat într-o spirală densă din crengi flexibile de salcie sau răchită.
Prin rotirea continuă a manivelei, feliile de apă prinse între spire erau urcate mecanic și vărsate pe canalele de irigații aflate pe terenurile mai înalte.
Pentru debite mai mari și adâncimi accentuate, romanii foloseau roata hidraulică cu cupe, o variantă timpurie a noriei. Acest mecanism uriaș, asemănător unei roți gigantice de căruță, avea atașate pe circumferință zeci de recipiente de lemn sau ceramică.
Pe măsură ce roata era acționată de curentul râului sau de oameni care mergeau pe o bandă rotativă, vasele se umpleau la bază, urcau pe arcada exterioară și își deversau conținutul într-un jgheab colector poziționat la punctul maxim al rotirii, soluție folosită intensiv pentru desecarea minelor subterane.
Totodată, atelierele romane utilizau pompa Ctesibius, o pompă aspirantă și respingătoare acționată manual cu pârghie.
Aceasta împingea apa cu mare presiune prin doi cilindri prevăzuți cu pistoane și supape direcționale, permițând aruncarea apei la înălțime în operațiuni speciale de stingere a incendiilor sau de evacuare rapidă a apei din spații înguste.
Prin această combinație de fizică aplicată, materiale rezistente și mașinării rotative, Roma antică a demonstrat că niciun obstacol natural nu era de netrecut în calea alimentării cu apă.
