Costruire una leva di irrigazione shaduf — sollevamento d'acqua con contrappeso

Scegli una posizione sulla sponda del canale o del fiume dove devi sollevare l'acqua a un livello più alto, tipicamente un dislivello di 1-3 metri. Erigi un palo robusto a forma di Y (oppure due montanti paralleli con un perno trasversale) a 2-3 metri dal bordo dell'acqua. Interra la base per 50-60 cm nel terreno e compatta bene la terra intorno per garantire stabilità. La forcella della Y (o il perno trasversale tra i due montanti affiancati) funge da punto di rotazione per la trave a leva. L'altezza del perno dovrebbe essere approssimativamente uguale all'altezza di sollevamento più 1 metro: per un sollevamento di 2 metri, il perno dovrebbe trovarsi circa 3 metri sopra il livello del suolo.

Bilanciare una trave lunga e diritta (3-5 metri) sulla forcella del montante. La trave si divide in un braccio lungo (che si estende sopra l'acqua, circa due terzi della lunghezza totale) e un braccio corto (che si estende verso l'entroterra, circa un terzo). La trave deve ruotare liberamente: ungere il punto di contatto con grasso animale per ridurre l'attrito. La differenza di lunghezza dei bracci crea un vantaggio meccanico: il contrappeso sul braccio corto percorre una distanza minore ma esercita una forza di sollevamento proporzionalmente maggiore sul secchio. Si tratta di una leva di primo genere, con il fulcro posto tra la potenza (contrappeso) e il carico (secchio d'acqua).

Fissa un secchio di cuoio o un cesto intrecciato all'estremità del braccio lungo, usando una corda abbastanza lunga da permettere al secchio di raggiungere la superficie dell'acqua quando il braccio lungo viene abbassato. Un secchio con capacità di 10-20 litri è gestibile per un solo operatore. Sul braccio corto, fissa un contrappeso — una grossa zolla di argilla essiccata, una pietra o un mattone di fango — abbastanza pesante da bilanciare quasi il peso del secchio pieno più la corda. Il contrappeso dovrebbe essere leggermente più leggero del secchio pieno, così che il secchio affondi nell'acqua per il proprio peso, ma abbastanza pesante da sollevare il secchio pieno con solo uno sforzo aggiuntivo minimo da parte dell'operatore.

Verifica lo shaduf riempiendo il secchio e controllando lo sforzo richiesto per sollevarlo. Se il contrappeso è troppo leggero, l'operatore deve tirare con forza per sollevare il secchio pieno: aggiungi peso. Se è troppo pesante, il secchio vuoto si alza in modo incontrollato e l'operatore deve spingere con forza per abbassarlo nell'acqua: rimuovi peso. Il punto di equilibrio ideale richiede che l'operatore eserciti solo una leggera trazione verso il basso per immergere il secchio vuoto e un leggero strattone verso l'alto per far iniziare il sollevamento del secchio pieno, con il contrappeso che svolge la maggior parte del lavoro di sollevamento. Metti a punto regolando la massa del contrappeso o la sua posizione lungo il braccio corto.

Per funzionare, tirare giù il braccio lungo per immergere il secchio, lasciarlo riempire, quindi rilasciare. Il contrappeso fa oscillare verso l'alto il secchio pieno. Quando il secchio raggiunge la sommità del suo arco, farlo ruotare sopra il canale di irrigazione e ribaltarlo per svuotare l'acqua. Un operatore può completare un ciclo ogni 15-20 secondi, sollevando circa 10-15 litri per ciclo. A questo ritmo, uno shaduf solleva circa 2.000-3.000 litri all'ora, sufficienti per irrigare un piccolo appezzamento di giardino. Per sollevare l'acqua a maggiori altezze, più shaduf possono essere disposti in serie, ciascuno che solleva l'acqua a un livello intermedio. I dipinti delle tombe egizie mostrano squadre di shaduf che operano in serie a cascata lungo il Nilo, sollevando l'acqua di 5-6 metri in tre fasi. Lo shaduf è uno dei dispositivi preindustriali per il sollevamento dell'acqua più efficienti dal punto di vista energetico mai inventati.