Utilizada con frecuencia en minas y probablemente en otros lugares (como en el drenaje agrícola), la rueda hidráulica inversa fue una innovación romana para ayudar a eliminar el agua de los niveles más bajos de los trabajos subterráneos. Vitruvio lo describe en su obra De arquitectoura publicada alrededor del año 25 a.C. Los restos de estos sistemas encontrados en minas romanas en operaciones mineras posteriores muestran que se utilizaron en secuencias para elevar el agua a una altura considerable.
El autor romano Vitruvio da instrucciones explícitas sobre la construcción de dispositivos de deshidratación y describe tres variantes del "tímpano" en el capítulo X de De Architectura . Se trata de una rueda de gran tamaño provista de cajas, que en el primer diseño abarcan todo el diámetro de la rueda. Se perforan agujeros en las cajas para permitir que entre agua, de modo que cuando una caja se sumerge en el agua, entra y se eleva cuando la rueda gira. Cuando llega a la cima de la curva, el agua desemboca en un canal. Luego describe una segunda variante en la que las cajas sólo se fijan en los extremos de la rueda, de modo que aunque el volumen de agua transportado es mucho menor, se transporta a mayor altura. La última variante son cadenas interminables de cangilones, y se pueden conseguir elevaciones mucho mayores, aunque se necesita mayor esfuerzo.
Plinio el Viejo probablemente se refiere a tales dispositivos en una discusión sobre las minas de plata y plomo en su Naturalis Historia . España produjo la mayor cantidad de plata en su época, muchas de las minas de plata fueron iniciadas por Aníbal. Uno de los más grandes tenía galerías que se adentraban entre una y dos millas en la montaña, "hombres agua" (en latín "aquatini") drenaban la mina, y
El hecho de que estuvieran de pie sugiere que operaban las ruedas colocándose en la parte superior para hacer girar las cornamusas, y el trabajo continuo produciría un flujo constante de agua.
Se han encontrado fragmentos de tales máquinas en minas que fueron reabiertas en la época victoriana en España, especialmente en Río Tinto , donde un ejemplo utilizó no menos de 16 ruedas de este tipo trabajando en pares, cada par de ruedas levantando agua unos 3,5 metros ( 11 pies), lo que da una elevación total de 30 metros (98 pies). El sistema fue diseñado cuidadosamente y lo manejaban personas que pisaban listones al costado de cada rueda. No es un ejemplo aislado, porque Oliver Davies menciona ejemplos de la mina de cobre de Tharsis y de Logroño en España , así como de Dacia . Los depósitos de oro en Dacia, la actual Rumania , eran especialmente ricos y explotaron intensamente después de la exitosa invasión romana bajo el mando de Trajano . Según Oliver Davies, una de esas secuencias descubierta en Ruda, en el condado de Hunedoara , en la actual Rumania, tenía 75 metros (246 pies) de profundidad. Si hubiera funcionado como el ejemplo de Rio Tinto, habría necesitado al menos 32 ruedas.
Una de esas ruedas de España fue rescatada y parte de ella ahora se exhibe en el Museo Británico . Algunos de los componentes están numerados, lo que sugiere que fue prefabricado sobre el suelo antes de su montaje en los pasajes subterráneos. En la década de 1930, se encontró un fragmento de un cubo de madera de una rueda de drenaje en unas excavaciones profundas en la mina de oro de Dolaucothi en el oeste de Gales , y ahora se conserva en el Museo Nacional de Gales en Cardiff . Se ha fechado mediante carbono aproximadamente en el año 90 d.C. De la profundidad de 50 metros (160 pies) debajo de los trabajos abiertos conocidos, se puede inferir que la rueda de drenaje era parte de una secuencia similar a la encontrada en España . La forma del borde de uno de los cubos elevadores es casi idéntica a la de España, lo que sugiere que se utilizó una plantilla para fabricar los dispositivos.
Otro dispositivo que se utilizó ampliamente fue el tornillo de Arquímedes , y también se han encontrado ejemplos de este tipo de máquinas de drenaje en muchas minas antiguas. Las representaciones muestran que los tornillos son accionados por un ser humano que pisa la carcasa exterior para girar todo el aparato como una sola pieza. También se utilizaron en serie, aumentando así la elevación de agua desde las obras. Sin embargo, debieron ser más difíciles de operar ya que el usuario tenía que pararse sobre una superficie inclinada para girar el tornillo. Cuanto más pronunciada sea la pendiente, mayor será el riesgo de que el usuario se resbale de la parte superior del tornillo. Sin duda, la rueda hidráulica inversa era más fácil de usar con una superficie de rodadura horizontal. Por otro lado, el tornillo podría accionarse mediante una manivela montada en el eje central , pero resultaría más agotador ya que el peso del operador no recae sobre la manivela, como ocurre cuando se pisa desde arriba.
Al igual que la rueda hidráulica inversa, la cóclea se utilizó para muchos otros fines además del drenaje de minas. El riego de tierras de cultivo habría sido la aplicación más popular, pero cualquier actividad que implicara levantar agua habría empleado estos dispositivos.
Se utilizaron múltiples secuencias de ruedas hidráulicas en otras partes del Imperio Romano , como el famoso ejemplo de Barbegal, en el sur de Francia . Este sistema también era una pila de 16 ruedas, pero funcionaba como una rueda normal: las ruedas accionaban molinos de piedra y se utilizaban para moler granos. Los molinos de agua funcionaban desde un acueducto de mampostería que abastecía a la ciudad romana de Arlés , y los restos de los molinos de mampostería todavía son visibles en el suelo hoy en día, a diferencia de los sistemas de drenaje subterráneo de las minas, que fueron destruidos por operaciones mineras posteriores. Existían otras secuencias similares de molinos en el Janículo de Roma , pero han sido cubiertas y modificadas por edificios posteriores construidos encima de ellos.