Ruota di Falkirk, un equilibrio perfetto tra peso e movimento: come funziona quest’opera di ingegneria

La ruota di Falkirk è l'unico ascensore rotante per imbarcazioni ed è in grado superare un dislivello di 24 metri, pari a 8 piani di un edificio, in meno di 10 minuti. Questa accurata opera di ingegneria collega due canali, il Forth and Clyde Canal e l’Union Canal, che si trovano in Scozia, vicino alla città di Falkirk, da cui la ruota prende il nome. Che cosa rende così speciale questa ruota?

Cos’è la ruota di Falkirk e com’è stata progettata?

Sin dal principio il progetto si rivelò molto creativo: la prima versione originale del 1999 si ispirava a una ruota panoramica. Ma fu poi l’architetto Tony Kettle a ideare la versione definitiva inaugurata nel 2002. Piccola curiosità: per illustrarne il funzionamento creò un modellino della ruota con i Lego della figlia di 8 anni. La ruota di Falkirk non è il primo ascensore per barche al mondo, ma a differenza degli altri questo è davvero un modello geniale per diversi motivi. Primo su tutti perché è in grado di spostare barche fino a 400 tonnellate con l’energia usata per alimentare 8 bollitori d’acqua. Ma come ci riesce?

Come funziona la ruota di Falkirk?

Tutto l’impianto è stato pensato con l’obiettivo di ridurre al minimo i consumi, dal materiale di costruzione al design innovativo. Partiamo dai materiali e dagli elementi che la compongono. La ruota è composta interamente di acciaio, per garantirne la resistenza a lungo termine.

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Sono 3 i pezzi che compongono la ruota: le due vasche o “gondole” dove entrano le barche; le due braccia che sorreggono le vasche; l’asse centrale che fa da perno della rotazione.

Il funzionamento della ruota di Falkirk si basa sul principio di Archimede. In parole semplicissime: quando una barca entra nella vasca, grazie a dei sensori di precisione, viene liberata una quantità d’acqua necessaria a bilanciare il peso della barca e del suo carico. In questo modo il peso complessivo è sempre lo stesso e la vasca resta in equilibrio, non si capovolge e fa da contrappeso sfruttando la forza di gravità.

Ecco perché l’energia utilizzata è minima, precisamente appena 1,5 kWh per fare metà giro. Perché serve solo la spintarella per azionare la rotazione e per frenare. Il movimento della ruota è azionato da 10 potenti motori idraulici sincronizzati, che la fanno ruotare di 180 gradi, permettendo alle vasche di invertire la loro posizione: una volta avvenuto lo scambio, le porte delle gondole si aprono e le barche possono proseguire il loro cammino.

Il sistema di ingranaggi della ruota

Ma questo è solo quello che accade fuori, perché il cuore pulsante di questo impianto si trova dentro. Si tratta di un ingranaggio composto da ruote elicoidali, le ruote dentate che sono anche dentro gli orologi e che sono progettate per incastrarsi perfettamente. Questo sistema sfrutta il principio di propagazione del moto. Pensate alla catena della bicicletta: pedalando si aziona la catena che fa girare la ruota.

Così funzionano anche gli ingranaggi della ruota di Falkirk: quando entrano in funzione i motori di cui parlavamo prima, si attiva una la cinghia dentata posta sull’asse centrale, che a sua volta muovendosi aziona le ruote dentate che fanno ruotare la struttura.

Se da un lato questo sistema ad altissima precisione riduce molto l’attrito tra le componenti meccaniche, limitando ulteriormente il dispendio di energia, dall’altro è fondamentale fare una manutenzione continua lubrificando gli ingranaggi e assicurandosi che le ruote dentate non si usurino. Con una corretta gestione dell’impianto, a detta degli ingegneri che l’hanno progettata, la ruota di Falkirk potrebbe durare fino a 120 anni.

Prima della ruota di Falkirk

Pensate che prima di questa ruota i due canali sono rimasti scollegati per circa 70 anni. Il vecchio sistema di 11 chiuse è stato dismesso nel 1933 e richiedeva un giorno intero per fare quello che la ruota di Falkirk fa in 10 minuti. Altro aspetto curioso: avete notato questa forma allungata a punta? Sembra quasi un dente affilato. Pare che Kettle abbia tratto ispirazione per il design da elementi alquanto bizzarri: l’elica di una nave, il torace di una balena, un’ascia barbuta e descrisse la sua Ruota come "una cosa fluida, organica e bella, come la spina dorsale di un pesce".