I ragazzi della Mola
di San Cosimato
Storia dei primi mulini
Cos'è un mulino?
Un mulino ad acqua o mulino idraulico è un impianto destinato ad utilizzare l'energia meccanica prodotta dalla corrente di un corso d'acqua, condotta alla ruota del mulino tramite opportuna canalizzazione.
A quando risale la loro nascita?
I mulini ad acqua compaiano anticamente nel mondo ellenistico, sebbene non furono adoperati a fondo durante quest'epoca. Abbiamo testimonianza di questi grandi strutture negli scritti dell’autore latino Vitruvio nell’opera De Architettura, datata 25 a.C. e in quelli del poeta greco Antipatro di Tessalonica, contemporaneo dello stesso Vitruvio, il quale nell'Antologia Palatina descrive proprio il funzionamento dei mulini.
Un uso intensivo fu attuato solo nel Medioevo, durante il feudalesimo, grazie a fattori positivi come la stabilità politica, la relativa prosperità economica e la notevole crescita demografica. Tutto questo favorì un maggior uso di, anche se rudimentali, macchinari nelle attività artigianali.
Dove nacquero?...
Nell'area mediterranea, per la scarsità d'acqua, erano preferiti macchinari nei quali la forza motrice erano gli animali e anche l'uomo, mentre nell'area alpina e nel nord Europa, la disponibilità di corsi d'acqua regolari e con molta portata, permisero lentamente di promuovere una tecnologia che sfruttava la forza motrice delle pale azionate dall'acqua.
...e Perchè?
Durante il feudalesimo, il costo dei servi e degli animali per far girare le macine non era affatto basso e il mugnaio doveva poter contare su di un approviggionamento di grano costante e continuo, per questo, si decise di accentrare man mano tutta l’economia, nell’attività agricola dei mulini ad acqua che, costavano certamente meno e permettavano a uomini liberi e non, di recarsi quotidianamente a macinare il grano più facilmente, andando così a ledere un sistema feudale ormai in completa decadenza.
Quali erano i loro usi?
I mulini ad acqua impiegati per molteplici usi prima dell'era industriale. Alcuni sono:
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la macinatura dei cereali, che fu l'utilizzo più antico;
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il funzionamento delle segherie, nel settore forestale;
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azionare fulloni e telai, nell'industria tessile;
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la lavorazione dei metalli, per azionare macine, forge e martelli per forgiatura;
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azionare le pompe idrauliche;
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Mulino per carta: dal XIII al XVIII secolo l'energia del mulino veniva utilizzata per sfibrare gli stracci e la pasta di legno con l'utilizzo di mazze e martelli dotati di punte.
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la produzione dell'elettricità con l'utilizzo di un generatore.
Mulino ad acqua raffigurato su una tavola degli
Acta Eruditorum del 1709
Illustrazione di Jan van der Straet
Ruota a cassette idrauliche_Leonardo da Vinci
Qual era il sistema di funzionamento di un mulino ad acqua?
In genere, l'acqua veniva deviata da un fiume o da un bacino e condotta alla turbina o alla ruota idraulica attraverso un canale o una tubazione. La forza del movimento dell'acqua, unita all'effetto delle pale di una ruota o turbina, determinava la rotazione dell'asse che azionava gli altri macchinari del mulino. L'acqua, lasciando la ruota o la turbina, veniva drenata attraverso un canale di coda che poteva fungere anche da canale di testa per la turbina di un altro mulino.
Il passaggio dell'acqua era controllato da paratoie che consentivano la manutenzione ed una minima misura di controllo delle inondazioni. Grandi complessi di mulini possono avere decine di chiuse di controllo e complicate canalizzazioni interconnesse che alimentano più edifici e processi industriali. In alcuni impianti l'acqua destinata al funzionamento degli stessi era trasportata da un canale e conservata in un serbatoio adiacente al mulino.
I mulini ad acqua erano tutti uguali? e in base alla tipologia, come cambiava l'uso e il loro funzionamento?
I mulini ad acqua possono essere suddivisi in due tipi:
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ruota idraulica orizzontale su un asse verticale;
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ruota verticale su un asse orizzontale.
I più antichi sono mulini orizzontali (1) in cui la forza dell'acqua, colpendo una ruota a pale semplice posta orizzontalmente in linea con il flusso della corrente, faceva ruotare la pietra della macina che era collegata direttamente all'asse di rotazione attraverso un ingranaggio. Il problema con questo tipo di mulino nasce dall'impossibilità di regolare la velocità di rotazione, che dipende direttamente dalla velocità del flusso d'acqua. A partire dalla rivoluzione industriale, e per tutto il XX secolo, alcuni mulini utilizzavano una ruota orizzontale, con asse verticale, noto come "turbina", in particolare nel caso dei frantoi, che erano di dimensioni più piccole. Il livello dell'acqua era mantenuto ad una quota sufficientemente elevata sopra il mulino da una piccola diga o da una briglia munita di una paratoia. Questo accorgimento tecnico permetteva ai pesci di passare in tutta sicurezza attraverso la ruota, senza correre il pericolo di essere feriti o uccisi. In tutti i casi una griglia proteggeva la ruota o la turbina da rami, tronchi o oggetti portati dalla corrente che potrebbero danneggiare queste parti meccaniche. Lo schermo doveva essere pulito regolarmente.
Nella maggior parte dei casi, soprattutto in terre come la Gran Bretagna e gli Stati Uniti, la ruota idraulica veniva posta verticalmente, con l'asse di rotazione orizzontale (2):
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In un mulino a filo d'acqua è la corrente del corso d'acqua che, passando sotto la ruota, ne provoca la rotazione.
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Nel caso in cui l'acqua giunga alla ruota dalla sua parte superiore, la caduta verso il basso dovuta alla forza di gravità, ne provoca la rotazione, in seguito al passaggio attraverso le pale; l'uso di ruote a camere sagomate permette prestazioni superiori.
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L'acqua può anche passare sotto la ruota, trasmettendo parte della sua energia cinetica.
Il movimento della ruota attorno ad un asse orizzontale poteva essere utilizzato per sollevare martelli in una fucina, per la follatura e così via.
Inoltre, la rotazione orizzontale poteva essere convertita in rotazione verticale per mezzo di ingranaggi. Di solito nei mulini da grano inglesi e americani la ruota idraulica attivava un asse orizzontale sul quale era montata una serie di ingranaggi che permettevano il trasferimento del moto a ruote più piccole, come un ingranaggio per lanterne.
( 1 )
( 2 )
Solitamente in montagna si sfruttava il salto d'acqua, quindi la forza d'urto di una maggiore pressione ma con minore portata, privilegiando la spinta “per di sotto” con ruote piccole, molto robuste e tecnologia rudimentale. In pianura, non disponendo di adeguati dislivelli nel salto d'acqua, si optava gioco forza ancora per la tecnologia per di sotto, ma data la grande e costante portata d'acqua disponibile nel canale di alimentazione e la bassissima pressione e velocità, la ruota doveva essere molto grande, a volte anche gigantesca raggiungendo perfino i 10 metri, e la tecnologia molto sofisticata con le pale molto curate al fine di catturare la maggior spinta possibile. Un'altra soluzione prevede ruote con alimentazione dal di sopra, molto più efficiente e performante delle soluzioni precedenti, ma richiede un dislivello nel salto d'acqua pari almeno al diametro della ruota stessa. E' la tecnologia più sofisticata in questo settore e necessita un accuratissimo sistema di alimentazione, ruota e pale costruite con molta precisione. Era diffusa soprattutto nelle aree collinari e pedemontane dove vi era una discreta e costante disponibilità d'acqua, anche se non con masse paragonabili a quelle ricavabili dai grandi fiumi di pianura.
Curiosità:
Si pensa che, il celebre Leonardo da Vinci, nel periodo dell'infanzia, sia rimasto affascinato dal movimento dell'acqua che faceva girare le pale e gli ingranaggi a tal punto da copiare su piccoli fogli di carta dati dal nonno, tutti i dettagli delle ruote dentate, delle macine e dei fluidi.
Questa esperienza lo segnerà fortemente per tutta la vita a tal punto che si ritiene sia stato proprio questo, il momento per il quale abbia iniziato a sviluppare la sua curiosità e per cui nei secoli a venire, sarà considerato precursore delle macchine idrauliche.
"Dove l'acqua darà maggior percussione, farà maggior nocimento nel suo obbietto;
e però li gradi delle scale si confermano esser perfetti..."
Leonardo da Vinci - Codice Leicester 22r
disegno di Leonardo datato tra il 1482 e il 1500