La rueda hidráulica de arrastre invertido , que se utilizaba con frecuencia en las minas y probablemente en otros lugares (como el drenaje agrícola), fue una innovación romana para ayudar a extraer el agua de los niveles más bajos de las explotaciones subterráneas. Vitruvio la describe en su obra De architectura publicada alrededor del año 25 a. C. Los restos de este tipo de sistemas encontrados en minas romanas en operaciones mineras posteriores muestran que se utilizaban en secuencias para elevar el agua a una altura considerable.
El autor romano Vitruvio da instrucciones explícitas sobre la construcción de dispositivos de desagote y describe tres variantes del "tímpano" en el capítulo X de De architectura . Se trata de una gran rueda equipada con cajas que, en el primer diseño, abarcan todo el diámetro de la rueda. Se perforan agujeros en las cajas para permitir que entre agua en ellas, de modo que cuando una caja se sumerge en el agua, entra y se eleva mientras la rueda gira. Cuando llega a la parte superior de la curva, el agua sale por un canal. Luego describe una segunda variante en la que las cajas solo se ajustan a los extremos de la rueda, de modo que, aunque el volumen de agua transportada es mucho menor, se lleva a una mayor altura. La variante final es una cadena interminable de cubos, y se pueden lograr elevaciones mucho mayores, aunque se necesita un mayor esfuerzo.
Plinio el Viejo probablemente se refiere a estos dispositivos en un análisis de las minas de plata y plomo en su Naturalis Historia . España produjo la mayor cantidad de plata en su época, y muchas de las minas de plata fueron fundadas por Aníbal. Una de las más grandes tenía galerías que se adentraban entre una y dos millas en la montaña, y los "aguadores" (en latín "aquatini") drenaban la mina.
El hecho de que estuvieran de pie sugiere que operaban las ruedas parándose en la parte superior para girar las abrazaderas, y el trabajo continuo produciría un flujo constante de agua.
Se han encontrado fragmentos de tales máquinas en minas que fueron reabiertas en la era victoriana en España, especialmente en Rio 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 cuidadosamente diseñado y fue operado por individuos que pisaban listones a los lados de cada rueda. No es un ejemplo aislado, porque Oliver Davies menciona ejemplos de la mina de cobre de Tharsis y Logroño en España , así como de Dacia . Los depósitos de oro en Dacia, ahora la Rumania moderna, eran especialmente ricos y se trabajaron intensivamente después de la exitosa invasión romana bajo Trajano . Según Oliver Davies, una de esas secuencias descubierta en Ruda en el condado de Hunedoara en la Rumania moderna tenía 75 metros (246 pies) de profundidad. Si funcionó 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 está en exhibición en el Museo Británico . Algunos de los componentes están numerados, lo que sugiere que fue prefabricada sobre el suelo antes de ensamblarla en los pasajes subterráneos. En la década de 1930, se encontró un fragmento de un cubo de madera de una rueda de drenaje en las profundas explotaciones de 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 datado por carbono en aproximadamente el 90 d. C. A partir de la profundidad de 50 metros (160 pies) debajo de las explotaciones abiertas conocidas, se puede inferir que la rueda de drenaje era parte de una secuencia como 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 hacer los dispositivos.
Otro dispositivo que se utilizó ampliamente fue el tornillo de Arquímedes , y también se han encontrado ejemplos de tales máquinas de drenaje en muchas minas antiguas. Las representaciones muestran que los tornillos eran accionados por un humano que pisaba la carcasa exterior para girar todo el aparato como una sola pieza. También se usaban en serie, lo que aumentaba la elevación del agua de las obras. Sin embargo, deben haber sido más difíciles de operar, ya que el usuario tenía que estar de pie 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 pisada horizontal. Por otro lado, el tornillo podría ser operado por una manivela ajustada al eje central , pero sería más cansado ya que el peso del operador no recae sobre la manivela, como lo hace cuando se pisa desde arriba.
Al igual que la rueda hidráulica invertida, la cóclea se utilizaba para muchos otros fines, además de drenar minas. El riego de tierras agrícolas habría sido la aplicación más popular, pero cualquier actividad que implicara elevar agua habría empleado estos dispositivos.
En otras partes del Imperio romano se utilizaron múltiples secuencias de ruedas hidráulicas , como el famoso ejemplo de Barbegal, en el sur de Francia . Este sistema también consistía en una pila de 16 ruedas, pero funcionaba como una rueda de pescante normal, las ruedas impulsaban 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 Arles , y los restos de los molinos de mampostería todavía son visibles en el suelo hoy en día, a diferencia de los sistemas de drenaje subterráneos de las minas, que fueron destruidos por operaciones mineras posteriores. Otras secuencias de molinos de este tipo existían en el Janículo en Roma , pero han sido cubiertas y modificadas por edificios posteriores construidos sobre ellas.