Questo mulino per la lavorazione dei minerali azionato da una singolaruota idraulica, che si nota a sinistra in alto, è tratto da un'opera edita nel1556, De re metallica, di Georg Bauer, meglio noto con il nome latiniz-zato di Agricola. Il minerale d'oro veniva lavorato secondo le fasi descrit-te di seguito. In primo luogo veniva frantumato da un pestello sollevatoda una camma (c), visibile subito a sinistra della ruota idraulica. Poi ilminerale frantumato veniva macinato e ridotto in polvere da una cop-pia di mole a destra della ruota. Due mole superiori di ricambio (d, e)

sono visibili al suolo ai lati di una mola inferiore; una delle molesuperiori è rovesciata per far vedere il foro attraverso cui si introducevail minerale frantumato. Attraverso il foro d'uscita (h) nella mola infe-riore, il minerale si riversava con l'acqua nella prima di tre vasche disedimentazione (o). Nelle vasche la fanghiglia contenente il mineralepolverizzato veniva agitata da palette azionate da ingranaggi (x) appli-cati all'asse della ruota. L'agitazione separava l'oro, più pesante, dallascoria, che infine tracimava dall'ultima delle vasche di sedimentazione.

L

e origini dell'industria moderna ven-gono spesso fatte risalire solo allafine del Settecento e all'inizio del-

l'Ottocento, quando il lavoro manuale fusoppiantato da macchine a vapore, primanell'industria tessile del cotone e in segui-to anche in altre industrie. Questo perio-do viene designato di solito come Rivolu-zione industriale, un'espressione che fapensare a una frattura brusca nei confron-ti degli sviluppi dei secoli precedenti.

La storia dell'energia idraulica nell'Eu-ropa del Medioevo e dell'inizio dell'Eramoderna presenta un quadro diverso.Macchine azionate dall'acqua avevanocominciato a soppiantare il lavoro manua-le molto tempo prima del Settecento, e inalcune regioni d'Europa lo avevano fattosu vasta scala e in molte industrie. In altritermini, sarebbe più corretto considerarel'ascesa dell'industria europea un proces-so evolutivo risalente almeno all'VIII oIX secolo, quando gli ingegneri europeicominciarono ad applicare ampiamentel'energia idraulica a processi industriali.

Benché l'energia idraulica possa essereimbrigliata con una varietà di dispositivi,quello più comune è ovviamente una ruo-ta munita di palette o di cassette. Una taleruota può essere montata orizzontalmen-te o verticalmente. Fino all'introduzionedella turbina ad acqua, avvenuta nel decen-nio 1830-1839, le ruote idrauliche mon-tate orizzontalmente costituivano il tipopiù semplice. Negli antichi mulini idrauli-ci l'estremità inferiore di un asse verticaleportava una piccola ruota orizzontaleformata da sole palette. L'estremità supe-riore dell'asse era connessa direttamente,senza ingranaggi, a una macina rotante.Questo tipo di mulino poteva essere co-struito con una spesa relativamente mo-desta, ma di solito non forniva più energiadi quella di un asino o di un cavallo (menodi un cavallo vapore), e anche quell'ener-gia era generata con un rendimento al-trettanto modesto, non superiore al 5-15per cento. Il mulino orizzontale, inoltre,

non si adattava altrettanto facilmente diquello verticale a compiti diversi dallamacinazione dei cereali e per tutti questimotivi non ebbe una parte importantenella prima evoluzione dell'industriaidraulica in Europa.

Una parte importante in tali sviluppiebbe invece la ruota verticale. Vi furonodue varietà principali di questo tipo diruota: quella a palette, detta anche ruotaalimentata da sotto o colpita alle reni, equella a cassette, o ruota alimentata dasopra o colpita al vertice. La ruota a palet-te era la più semplice. Aveva palette ra-diali piane fissate alla circonferenza edera azionata dall'impatto dell'acqua chefluiva lungo la parte inferiore della ruotaspingendo contro le palette stesse. Laruota a palette poteva funzionare in qual-siasi corso d'acqua in cui vi fosse unaquantità d'acqua sufficiente e che fluisse auna velocità modesta, ma lavorava con ilmassimo rendimento in un canale limita-to. L'energia che forniva era da tre a cin-que volte maggiore di quella di una ruotaorizzontale (ossia da due a tre cavalli va-pore) e il suo rendimento era compresofra il 20 e il 30 per cento.

Nel caso della ruota alimentata da so-pra l'acqua si versava in «cassette»

sul quadrante superiore della ruota stes-sa. Qui era il peso dell'acqua, più che ilsuo impatto, a far girare la ruota: ognicassetta versava l'acqua al fondo dellaruota e ritornava vuota in alto per rico-minciare il ciclo. Le ruote funzionantisecondo questo principio erano di solitopiù costose rispetto a quelle a palette oalle ruote orizzontali, perché in questocaso si richiedeva la presenza di una diga eun canale in posizione elevata e le ruotenon potevano sfruttare un grande volumed'acqua. Con un piccolo volume e unacaduta d'acqua da un'altezza variabile datre a 12 metri, queste ruote erano però ingrado di operare con un rendimentocompreso fra il 50 e il 70 per cento e di

fornire una potenza compresa fra due e40 cavalli vapore. (La media era fra 5 e 7cavalli vapore.)

Benché gli ingegneri dell'antichità ab-biano progettato sia ruote a palette siaruote a cassette, nessuno dei due tipi fumolto usato. Per esempio, nel I secoloa.C., l'ingegnere romano Vitruvio de-scrisse la ruota verticale a palette in unasezione del De architectura in cui trattavadi macchine di scarso impiego. In effettinei testi dell'antichità classica sono statitrovati meno di una decina di riferimentiletterari all'uso dell'energia idraulica.

Nell'Europa medioevale le condizionisociali ed economiche accrebbero il biso-gno di tale energia e diedero l'avvio allatendenza a sostituire il lavoro manualecon macchine azionate dall'energia idrau-lica. Uno fra gli elementi più critici nelmutamento del clima tecnologico nel-l'Europa occidentale fu il sistema mona-stico, fondato sulle regole formulate nelVI secolo da San Benedetto. Due di que-ste regole favorirono l'introduzione del-l'energia idraulica. La prima era quellache imponeva ai monaci di dedicare certiperiodi del giorno fissati in modo rigorosoal lavoro manuale, alla lettura, allo stu-dio e a doveri spirituali come la medita-zione e la preghiera. La seconda era che ilmonastero doveva essere autosufficientee isolarsi da influenze mondane.

Queste regole fornirono un incentivoallo sviluppo dell'energia idraulica perchésolo imbrigliando tale energia per lo svol-gimento di compiti manuali che avrebbe-ro richiesto molto tempo, come la maci-nazione di cereali, il monastero avrebbepotuto diventare autosufficiente e i mo-naci avrebbero potuto disporre di tempoda dedicare allo studio e alla preghiera.L'ordine monastico forse più attivo nellosviluppo degli usi dell'energia idraulica fuquello cistercense. Nel 1300 esistevanopiù di 500 monasteri cistercensi. Pratica-mente tutti avevano un mulino ad acqua emolti ne avevano cinque o più.

Le radici medioevalidella Rivoluzione industriale

In generale si fa cominciare la Rivoluzione industriale dall'avventodelle macchine a vapore nei secoli XVIII e XIX, ma già molto tempoprima un ruolo significativo fu svolto da macchine azionate dall'acqua

di Terry S. Reynolds

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Le ruote idrauliche medioevali ruotavano o orizzontalmente su un asseverticale (a) o verticalmente su un asse orizzontale (b, c). La ruotaorizzontale. un'antenata della turbina, era chiamata mulino norvegese;aveva un rendimento molto basso e non fu molto usata se non per lamacinazione di cereali. La ruota verticale più antica (b) è nota come

Un'altra classe sociale che contribuìalla diffusione dell'uso dell'energia idrau-lica nell'Occidente medioevale fu la no-biltà feudale. I nobili videro nell'introdu-zione dell'energia idraulica un mezzo inpiù per ricavare maggiori entrate dal la-voro dei contadini. In varie regioni d'Eu-ropa i feudatari imposero ai loro contadi-ni l'obbligo di portare a macinare i cerealisolo al mulino del loro signore. Quelmonopolio, limitato in principio alla solamacinazione dei cereali, fu esteso talvoltaad altri processi che utilizzavano l'energiadell'acqua, per esempio alla follatura,cioè all'apprettatura di tessuti di lana.Così nell'Europa medioevale due gruppiprincipali - il clero e la nobiltà fondiaria -svilupparono un interesse all'espansionedell'energia idraulica. A loro si unì in se-guito un terzo gruppo, la classe dei mer-canti, la quale vide nei mulini una possibi-le fonte di profitti.

Anche altre pressioni economiche nel-l'Europa medioevale contribuirono aespandere l'uso dell'energia idraulica.Nel VII secolo l'eccedenza di manodope-ra che aveva afflitto l'Impero romano alsuo culmine e che potrebbe avere scorag-giato l'adozione dell'energia idraulica eracompletamente scomparsa. La scarsità dimanodopera del periodo successivo favo-rì l'adozione di macchine, come la ruotaidraulica, che consentivano un risparmiodi manodopera. Anche la geografia del-l'Europa potrebbe aver contribuito aquesto sviluppo. Il cuore della civiltà del-l'Europa medioevale si trovava nei bacinidi fiumi che si gettano nel golfo di Bisca-glia, nella Manica e nel Mare del Nord. Inquesta regione vi erano centinaia di fiumidi dimensioni da piccole a medie, dal flus-so abbastanza regolare, ideale per lo svi-luppo dell'energia idraulica. Il cuore dellaciviltà classica era invece nel bacino delMediterraneo, dove, a causa del clima più

secco, il flusso dei fiumi tendeva a essereirregolare e stagionale.

In conseguenza di questi fattori sociali, economici e geografici, l'uso dell'ener-

gia idraulica in Europa si diffuse costan-temente, specie dal IX secolo in poi. Nel1500 le ruote idrauliche erano in uso intutta Europa. In alcuni siti la concentra-zione di macchine idrauliche era del tuttoparagonabile a quella delle macchine avapore nelle fabbriche della Rivoluzioneindustriale dei secoli XVIII e XIX.

La fonte di dati più attendibile sulnumero di mulini ad acqua presenti in unaregione dell'Europa medioevale è il cen-simento, indetto verso la fine dell'XI se-colo da Guglielmo il Conquistatore, delleterre inglesi da lui appena acquisite. Learee inglesi soggette al governo norman-no verso la fine di quel secolo compren-devano 5624 mulini ad acqua distribuitiin più di 3000 località. Ne risulta chedoveva esistere un mulino per ogni 50famiglie circa. In alcune aree, inoltre, imulini erano a poca distanza l'uno dall'al-tro: era possibile trovarne anche 30 in untratto di 16 chilometri di uno stesso fiu-me. Il censimento non ci dice se la ruotafosse orizzontale o verticale e, in quest'ul-timo caso, se fosse a palette o a cassette.La maggior parte dei mulini macinavaprobabilmente cereali, compito noiosoche, a mano, avrebbe richiesto da due atre ore della giornata di ogni massaia.

Per altri paesi europei dello stesso pe-riodo non esistono neppure dati incom-pleti come questi. Presumibilmente alcu-ne aree erano tecnologicamente piùavanzate dell'Inghilterra. Dati posterioriindicano, però, che la sostituzione dell'e-nergia idraulica al lavoro manuale dev'es-sere cresciuta a un ritmo almeno parago-nabile a quello inglese. Nel 1694, peresempio, il marchese di Vauban, un fa-

moso ingegnere militare francese, stimòche la Francia avesse 80 000 mulini,15 000 fabbriche e 500 ferriere e officinemetallurgiche che utilizzavano energiaidraulica. Ne risulta un totale di più di95 000 impianti che utilizzavano l'ener-gia meccanica, anche se alcuni di essi, inparticolare i mulini che macinavano ce-reali, utilizzavano come fonte di energianon l'acqua ma il vento.

Persino in regioni d'Europa indu-strialmente arretrate, come la Russia e laPolonia, le ruote idrauliche furono comu-ni prima dell'introduzione del vapore. Uncensimento eseguito nel 1666 per gli af-fluenti settentrionali del fiume Dnepr inRussia, dalla Sula alla Vorskla, elenca 50dighe e 300 ruote idrauliche. Uno di que-sti affluenti da solo, il fiume Udaj, aveva72 mulini ad acqua. Verso la fine del Set-tecento la parte della Polonia soggettaall'occupazione austriaca contava più di5000 mulini ad acqua.

Alla continua crescita numerica delleruote idrauliche si accompagnò una co-stante diffusione geografica. Nel XIIIsecolo le ruote idrauliche erano presentiin tutta l'Europa: dal Mar Nero al Baltico,dalla Gran Bretagna ai Balcani, dallaSpagna alla Svezia.

Gli ingegneri dell'antichità avevanoapplicato il moto di rotazione della ruotaidraulica in due soli casi: nei mulini e nellacosiddetta noria, una ruota usata per sol-levare acqua. Nella noria il moto era uti-lizzato direttamente, e non con la media-zione di qualche sorta di ingranaggio. Neimulini, invece, una ruota dentata perpen-dicolare all'asse della ruota, ingranandoin una ruota dentata ortogonale, modifi-cava la velocità di rotazione e trasformavail moto della ruota nel piano verticale inun moto nel piano orizzontale per far gi-rare una macina. Gli ingegneri antichinon andarono oltre questo risultato, an-

che se una poesia del poeta gallo-romanoAusonio suggerisce la possibilità di segheazionate da ruote idrauliche.

Apartire dal IX secolo i costruttori dimulini cominciarono a estendere gli

sviluppi conseguiti nell'antichità. Peresempio, applicarono la ruota idraulicaverticale a vari processi che, come il solle-vamento dell'acqua con la noria, richie-devano un moto rotatorio nello stessopiano di quello della ruota. Uno di questiprocessi era la molatura e levigatura deimetalli nelle coltellerie. Queste fabbri-che sono menzionate per la prima volta indocumenti che risalgono all'inizio delDuecento. In esse furono installati ingra-naggi non per modificare il piano di rota-zione ma per aumentare la velocità di ro-tazione dell'asse della ruota idraulica, e inalcuni casi per spostare la direzione delpiano di rotazione in quello di mole mon-tate su alberi ad angolo retto rispetto al-l'asse della ruota idraulica.

Altri esempi di nuove applicazioni del-l'energia idraulica che utilizzavano ilmoto rotatorio di ruote idrauliche vertica-li nello stesso piano erano i torni (l'esem-pio più antico dell'uso di energia idraulicaa questo scopo risale al Trecento), torniper la produzione di tubi (nel Quattrocen-to), cilindri per la produzione di fogli dimetallo e cesoie circolari per tagliare ifogli (anch'essi nel Quattrocento), venti-latori per l'aerazione delle miniere, mon-tacarichi, pompe a palle e catene per mi-niere (tutti nel Cinquecento).

In modo simile gli ingegneri medioevaliestesero la combinazione della ruotaidraulica e di ruote dentate verticali cheingranavano con altre orizzontali. Già nelIX secolo in Francia mulini idraulici tra-dizionali furono modificati non per tra-sformare cereali in farina (l'unico usoromano della combinazione di ingranaggie della ruota idraulica), ma per macinaremalto in vista della produzione di birra.La combinazione di ruote dentate vertica-li e orizzontali fu applicata in seguito persostituire il lavoro manuale in attivitàcome la frantumazione e macinazione diminerali metallici.

Nell'XI secolo la combinazione di ruo-te dentate verticali e orizzontali fu svilup-pata ulteriormente per far ruotare macinedisposte verticalmente, che frantumava-no piuttosto che macinare. Frantoi idrau-lici con siffatte macine verticali potrebbe-ro essere stati impiegati per produrre oliodi oliva già nell'XI secolo mentre vi sonoprove sicure di un loro uso a questo o adaltri scopi già nel XII secolo. All'inizio delXII secolo le ruote ad acqua furono adot-tate dall'industria della concia delle pelli:esse riducevano in polvere la corteccia diquerce in preparazione del processo dilisciviazione con cui si estraeva il tannino.Ruote idrauliche verticali potrebberoessere state usate anche per l'estrazionedello zucchero di canna in Sicilia già nelXII secolo. In seguito ruote analoghe fu-rono usate per schiacciare semi di senape(i dati più antichi in nostro possesso sul-l'applicazione di energia idraulica a que-sto scopo risalgono al Duecento), semi di

papavero (sempre nel Duecento) e pig-menti per tintoria (nel Trecento).

Benché il moto di rotazione di ruoteidrauliche - accelerato, rallentato o tra-sferito in un altro piano di rotazione -consentisse numerose applicazioni, altre

richiedevano non un moto rotatorio maun moto lineare. In molte industrie, peresempio, si eseguivano lavorazioni cherichiedevano una successione di colpi odi urti. Fra queste operazioni vi erano illavaggio di panni di lana, la frantumazio-

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ruota idraulica a palette o alimentata da sotto perché l'acqua la colpiscenel quadrante inferiore; i suoi pregi principali sono il basso costo e lasemplicità di installazione. La ruota a cassette o alimentata da sopra(c) richiede di solito o un salto d'acqua considerevole (tre metri o più)o una diga che permetta di creare artificialmente un salto del genere.

La trasformazione di un moto rotatorio in moto lineare può essere conseguita applicando unacamma sull'asse della ruota. La camma, ruotando, impegna una camma corrispondente sull'al-bero di un pestello; durante la rotazione, l'albero viene prima sollevato e poi lasciato cadere.

11 principio della camma è stato applicato a questo mulino idraulico, utilizzato per la fran-tumazione delle pietre e tratto dalla già citata opera di Agricola, De re metallica. Le cammeimpegnano e poi liberano una punteria (g) applicata a uno dei pestelli dalla testa in ferro.

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11 moto rotatorio veniva trasformato in moto lineare anche dal sistema biella-manovella. Que-sto sistema richiede che un organo meccanico con cerniere cilindriche alle due estremità, ap-punto la biella, sia interposto fra lo stantuffo che viene alzato e abbassato e l'albero che ruota.

In quest'illustrazione dal De re metallica, una coppia di manovelle azionate da una ruota a cassetteche muove due ruote dentate converte un moto rotatorio in moto lineare. Questo è trasmesso aipistoni di due coppie di pompe per miniera. La pompa inferiore di ciascuna coppia solleva l'acquadal pozzo a un trogolo, in primo piano, da dove sarà sollevata ancora dalle pompe superiori.

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1111121bQuesta fucina del Cinquecento ha mantici azionati da una ruota apalette per conseguire una temperatura elevata nei forni: una manovel-

la converte la rotazione dell'albero in un moto alternativo. La tavola ètratta da Le diverse et artificiose machine (1588) di Agostino Ramelli.

ne di minerali prima di immetterli nelforno fusorio, la forgiatura del ferro e laseparazione della fibra da piante di lino.I tecnici medioevali, fra il X e il XV seco-lo, escogitarono due soluzioni al proble-ma di trasformare il moto rotatorio inmoto lineare che si richiedeva per mette-re in azione martelli o pestelli: la cammae la manovella.

La camma fu il più antico fra i duedispositivi e fu per molto tempo quellopiù usato. Era un dispositivo semplice,che si riduceva fondamentalmente.a unosbalzo fissato su un asse. La camma, chenon è un'invenzione medioevale, eraapparsa in meccanismi di piccola scaladell'antichità, ma non era mai stata appli-cata a macchine per la produzione su va-sta scala. Il suo impiego conobbe più am-pia diffusione nell'Europa medioevale ein combinazione con ruote idrauliche fuusata soprattutto per azionare martelli epestelli. Attorno al 1500 gli ingegnerieuropei svilupparono due forme di mar-telli azionati dall'energia idraulica: il pe-stello verticale e il martello a leva. Nelpestello verticale una camma su un alberoorizzontale ruota entrando in contattocon una sporgenza analoga su un asseverticale che porta al suo estremo inferio-re un pestello. La camma, ruotando, sol-leva l'asse verticale fino a che dura il con-tatto, dopo di che l'asse ricade battendocon il pestello sul materiale da frantuma-re. Nel caso del martello azionato a leva,la camma veniva fatta ruotare contro l'e-stremità munita di martello di un asseorizzontale che faceva leva all'altraestremità; la camma prima sollevava ilmartello e poi, proseguendo la rotazione,si disimpegnava lasciandolo ricadere.

Magli a caduta libera a leva azionatidall'energia idraulica potrebbero esserestati usati in sostituzione di macine modi-ficate nelle birrerie del IX secolo, ma leprime industrie ad adottare decisamentemagli e martelli idraulici furono le indu-strie della follatura e della canapa dei se-coli X e XI. Una volta che la lana era statatessuta in panni, doveva essere martellatao battuta in una soluzione detergente.Quest'azione serviva a tre fini: in primoluogo a lavare il panno e a liberarlo dagran parte del grasso di pecora che ancoralo impregnava. In secondo luogo, facevaritirare la lana, così che poi la si potessecucire nelle dimensioni volute senza iltimore che si ritirasse ulteriormente. Interzo luogo, infeltriva le fibre, rendendo iltessuto più resistente e compatto.

Nell'antichità e all'inizio del Medioevo

la follatura veniva fatta a mano (ocon i piedi). La ruota idraulica e martelli acaduta libera a leva azionati da una cam-ma meccanizzarono il processo a partiredall'XI secolo. Nel Duecento in gran par-te dell'Europa occidentale la follaturaveniva già eseguita meccanicamente. InInghilterra, per esempio, il più anticomulino idraulico per follare che si conoscarisale al 1185. Nel 1327 esistevano 130 diquesti mulini e prima della fine di quelsecolo l'industria inglese della lana si eratrasferita quasi per intero in località nel-

le quali era disponibile energia idraulica.Anche l'industria della canapa fu tra le

prime ad adottare i martelli a leva mecca-nizzati. Tradizionalmente le fibre dellacanapa, che vengono attorte in corde efuni, venivano separate dal tessuto ligneodella pianta mediante battitura e quindi

erano raccolte a mano. Martelli azionatidall'energia idraulica vennero sostituiti allavoro manuale nelle regioni alpine dellaFrancia verso la fine del X secolo e all'ini-zio dell'XI secolo. Nel XII secolo muliniidraulici per la lavorazione della canapaerano già molto diffusi in tutta la Francia.

Con il passare del tempo i martelliazionati dall'energia idraulica ebberoulteriori applicazioni. Da quando la car-ta era stata inventata in Asia, la pastaper produrla veniva ottenuta battendo amano degli stracci in acqua. Gli europeioccidentali impararono come produrre

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Questa cartiera si serviva di una ruota a palette munita di camme (c) per sollevare e lasciar poicadere martelli (d, e) che riducevano degli stracci in pasta per la produzione di carta. Dopo questafase il lavoro era manuale: la pasta %eni‘ a trasferita in una tinozza (g), estratta dall'acqua con unsetaccio e trasformata in foglio in un torchio (f). I fogli n enb ano successivamente appesi ad asciu-gare. La tavola è tratta dal Theatrum machinarum novum di Georg Andreas Htickler del 1662.

carta solo all'inizio del XII secolo. Ver-so la fine del Duecento taluni produttoridi carta europei avevano adottato unaccorgimento sconosciuto a quelli cinesie arabi, ossia avevano sostituito alla bat-titura manuale pestelli a leva azionatidall'acqua. del Seicento nellasola Inghilterra vi erano 38 cartiere cheutilizzavano l'energia idraulica. Nel1710 il loro numero era salito a 200 enel 1763 a 350.

Una fra le industrie europee più im-portanti a essere parzialmente meccaniz-zata mediante la combinazione della ruo-ta idraulica verticale e della camma ful'industria siderurgica. All'inizio delMedioevo i mastri ferrai europei fonde-vano il minerale in un piccolo forno efornivano l'aria al miscuglio di carbone eminerale che bruciava per mezzo di man-tici azionati con le mani o con i piedi. Il

processo, però, non consentiva di ottene-re temperature abbastanza elevate dafondere il ferro. Così quasi ogni giorno ilmastro ferraio doveva lasciar spegnere ilforno e smontarlo per estrarne la massaspugnosa formata da un miscuglio poro-so di ferro metallico e scoria. Per otte-nerne una forma di ferro utilizzabile, imastri ferrai dovevano riscaldare e mar-tellare ripetutamente quella massa spu-gnosa, operazione con la quale a ogni ci-clo si consolidava ulteriormente il ferro esi eliminava la scoria. Questa massa,come il minerale, veniva riscaldata in unforno il cui tiraggio era fornito da manticiazionati a mano.

j',introduzione dell'energia idraulica in- fluì in modo significativo su entrambii processi. Forse martelli azionati idrauli-camente apparvero in fucine per la lavo-

razione del ferro già nell'XI secolo, masenza dubbio erano usati nel Duecento,ed erano diffusissimi nel Trecento. Man-tici azionati dall'energia idraulica me-diante camme erano già in uso in fucineall'inizio del Duecento ed erano comuninel Trecento.

Verso la fine del Trecento la combina-zione di una ruota idraulica verticale e diun mantice azionato da una camma erapassata dalla fucina al forno fusorio e laproduzione di ferro subì un mutamentoancora più radicale. Mantici più grandi epiù potenti, il cui funzionamento era pos-sibile grazie all'energia idraulica, consen-tirono ai mastri ferrai di ottenere nei loroforni fusori temperature superiori, inmodo da ottenere la fusione. La suola delforno fusorio poteva essere dotata di unforo di uscita, da cui il metallo liquidofuoriusciva e si solidificava poi in lingotti.L'uso di spegnere il forno e smontarlo perraccogliere il metallo ancora frammisto ascorie ebbe termine e la produzione diferro si trasformò da processo «a lotti» inun processo almeno semicontinuo, conuna riduzione significativa nella richiestadi manodopera. Questa nuova applica-zione dell'energia idraulica si diffuse ra-pidamente. Per esempio, nel 1492 nell'a-rea di Siegen, in Germania, tutte le 38fucine che producevano ferro in lingotti eacciaio utilizzavano energia idraulica.

Altre industrie ancora furono trasforma-te dall'introduzione combinata di ruotaidraulica e camma. Nelle segherie a energiaidraulica, la camma serviva ad abbassareuna sega, che veniva poi fatta risalire da unapertica elastica. Segherie di questo tiposono menzionate per la prima volta in do-cumenti dell'inizio del XIII secolo. A quan-to pare quest'uso ebbe rapida diffusione.Nel 1304 la deforestazione nell'area di Vi-zille, nella Francia sudorientale, fu attribui-ta in parte alla proliferazione di segherieidrauliche. Due secoli dopo la ruota idrauli-ca e la camma vennero usate per sollevaremartelli e pestelli in mulini per la frantuma-zione di minerali e per azionare pompe apistoni per prosciugare miniere.

L'alternativa alla camma per converti-re il moto rotatorio in moto lineare fu lamanovella (o albero a gomiti). Nota inCina nel II secolo d.C., la manovella ap-parve in Europa più tardi. Può darsi chesia stata usata per far ruotare macine amano verso la fine dell'antichità classica;essa ebbe pieno sviluppo in Europa solonel IX secolo, quando il Salterio diUtrecht raffigura una manovella applica-ta a una mola per affilare azionata amano. Più tardi nel Medioevo la manovel-la fu combinata alla ruota idraulica e co-minciò a sostituire la camma in alcunelavorazioni. La doppia azione fornita dal-la manovella era più vantaggiosa dell'a-zione semplice della camma in pompe,segherie e mantici a energia idraulica. NelTrecento o nel Quattrocento, la manovel-la fu combinata anche a pinze e trafileazionate manualmente in trafilerie.

Nel Cinquecento almeno quaranta di-versi processi industriali in Europa

erano venuti a dipendere dall'energia

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Il mulino a mola verticale differiva dai mulini per cereali per il fatto che la mola superiore roto-lava su quella inferiore anziché sfregare contro di essa. Introdotti nel secolo XI o XII, questimulini venivano usati per frantumare le olive ed estrarne l'olio o per estrarre lo zucchero dallacanna. La tavola è tratta da Novo thearro di machine di Vittorio Zonca, un'opera edita nel 1607.

Una ruota a palette aziona due ingranaggi che trasformano la rotazione nel piano verticale inrotazione nel piano orizzontale in un mulino per cereali del Cinquecento, dal libro di Ramelli.Le mole sono installate nel piano superiore dell'edificio; la farina cade in un'arca sottostante.

idraulica. Questa tendenza si accentuònei secoli seguenti. Per esempio, l'energiaidraulica fu applicata per la prima voltaalla filatura della seta in epoca imprecisa-ta fra il 1300 e il 1600. Nei filatoi, fusiazionati da ruote idrauliche attorcevanosingole fibre di seta in fili. Nel 1700 vierano ben 100 filatoi nella sola Italianordorientale. Il grande opificio, chevenne costruito poco dopo il 1700 daThomas Lombe a Derby, in Inghilterra, eal quale forniva energia il fiume Der-went, era un edificio a più piani con unorganico di 300 persone.

Fra il 1550 e il 1750 l'energia idraulicafu applicata anche ad altri processi. Essafu usata per alesare la canna di cannoni edi moschetti. per trebbiare cereali (concorreggiati rotativi), per agitare miscuglidi minerali e acqua e per polverizzare lematerie prime dell'arte vetraria. Le maci-ne verticali furono impiegate in nuove at-tività come la preparazione di tabacco dafiuto, cemento, argilla per ceramiche epolvere da sparo. Nel 1692 in Francia vierano 22 fabbriche di polvere da sparoche usavano ruote idrauliche, alcune dellequali su una scala che uguagliava quelladelle fabbriche di tessuti britanniche dellafine del Settecento e dell'inizio dell'Otto-cento. Verso la metà del Settecento mar-telli azionati dall'energia idraulica eranostati applicati alla frantumazione di ossaper fertilizzanti e di calce per imbiancare,e complessi sistemi di trasmissione azio-nati dall'energia idraulica, comprendentimanovelle, avevano meccanizzato anchela molatura del vetro.

Come i martelli a leva azionati da ruoteidrauliche avevano meccanizzato l'indu-stria della canapa nel XII secolo, cosìprima della metà del Settecento eranopenetrati anche nell'industria del lino. Laproduzione di tele di lino era dipesa inpassato completamente dal lavoro ma-nuale. Raccolte le piante di lino, i fustivenivano messi in acqua a macerare, dopodi che venivano battuti per separarne lefibre. Quando le fibre erano state ridottein fili e questi tessuti in tela, quest'ultimaveniva lavata e poi battuta con martelli dilegno leggeri per conferire maggiore ro-bustezza alla tessitura e per dare lucen-tezza al tessuto.

Verso la fine del Seicento e all'iniziodel Settecento, i tecnici europei mecca-nizzarono varie di queste fasi di lavora-zione. Si fece allora ricorso a palette dilegno, simili alle pale di un ventilatore,per separare le fibre dai fusti di lino mace-rati. I mulini per il lavaggio del lino adot-tavano la combinazione di una ruotaidraulica e di una camma o una manovellaper imprimere il movimento a tavole dilegno corrugato attraverso cui si facevanopassare le tele di lino bagnate. I mulini perla follatura usavano poi martelli di legnoazionati dall'energia idraulica per confe-rire alla tela di lino maggiore robustezza eper renderla lucida, mentre veniva fattapassare su grandi cilindri di legno. Nelsolo Ulster, fra il 1700 e il 1760, furonocreati più di 200 stabilimenti per la lavo-razione del lino che si servivano dell'e-nergia idraulica.

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Questa serie di 14 ruote idrauliche sulla Senna fu costruita fra il 1680 e il1690 a Nlarlv-le-Roi, 14 chilometri a ovest di Parigi. L'impianto. che svi-luppa% a da 300 a 500 cavalli sapore all'albero delle ruote, ma solamen-

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te da 80 a 150 se si considerano le perdite nelle pompe e nella trasmis-sione meccanica, pompava acqua in un acquedotto. 153 metri al di so-pra del fiume. L'acqua venissi trasportata a vari palazzi di Luigi XIV.

Gli inizi della Rivoluzione industriale,verso la fine del Settecento, vengono fat-ti coincidere tradizionalmente con lacreazione dei primi mulini per i cotonificiinglesi. È vero che prima del decennio1770-1779 non era mai stata meccaniz-zata la produzione di tessuti di cotoneper mezzo di ruote idrauliche. Questeerano state usate però non solo per mec-canizzare molte industrie non tessili, maanche nella produzione di tessuti di fibrediverse dal cotone. Come abbiamo visto,la follatura della lana, la filatura dellaseta e varie fasi nella produzione di teledi lino avevano utilizzato macchine azio-nate dall'energia idraulica molto tempoprima del 1770.

Analogamente, i cotonifici della finedel Settecento non furono gli unici opificia sostituire il lavoro manuale con macchi-ne azionate dall'energia idraulica, né fu-rono gli unici a concentrare grandi quanti-tà di energia in una singola fabbrica. Lamaggior parte dei primi cotonifici mecca-nizzati disponeva di una potenza compre-sa forse fra 10 e 20 cavalli vapore. Ancoranel 1835 il cotonificio meccanizzato me-dio non disponeva di più di 35 cavallivapore. Concentrazioni di una tale quan-tità di energia non erano affatto scono-sciute in mulini idraulici fra il IX secolo ela metà del XVIII secolo.

Non esistono dati precisi sull'energiafornita da ruote idrauliche prima del

1700. Per il periodo compreso fra il 1700e il 1800, però, prima che la ruota di legnotradizionale fosse sostituita da ruote di

ferro, da turbine idrauliche e dalla mac-china a vapore, varie fonti ci danno in-formazioni sufficienti per consentire uncalcolo approssimativo dell'energia forni-ta da alcune delle ruote tradizionali. Io horaccolto dati su 40 ruote verticali, sia apalette sia a cassette, da vari manuali suimulini, testi di ingegneria, enciclopedie ealtre fonti. Questi dati indicano che laproduzione media di energia all'alberodella ruota era compresa fra cinque e set-te cavalli vapore. Così la concentrazionedi tre o quattro ruote di dimensioni mediein un singolo sito rappresentava una con-centrazione di potenza meccanica press'apoco uguale a quella dei cotonifici mec-canizzati inglesi.

Concentrazioni del genere, benchénon comuni, senza dubbio esistevano.Alcuni esempi in proposito ci sono for-niti da monasteri. Per esempio, già nelIX secolo l'abbazia di Corbie, nei pressidi Amiens, aveva mulini idraulici conben sei ruote. Il monastero di Royau-mont, nei pressi di Parigi, aveva una gal-leria lunga 32 metri e del diametro didue metri e mezzo in cui erano montateruote idrauliche separate per la macina-zione di cereali, per la concia, per la fol-latura e per la lavorazione del ferro. Nel1136 l'abbazia di Clairvaux, nei pressi diTroyes, aveva ruote per la macinazionedi cereali, per la follatura dei panni eper la concia delle pelli.

Concentrazioni di energia così elevateesistevano anche altrove. Nel Trecento imugnai di Parigi disponevano di 13 muli-ni idraulici sotto il Grand Pont. Ancor

prima, verso la fine del XII secolo, i mu-gnai di Tolosa costruirono tre dighe sullaGaronna, la più grande delle quali, la digaBazacle, era lunga 400 metri. Queste di-ghe regolavano il flusso d'acqua a 43 mu-lini idraulici con ruote orizzontali. NelDuecento, a Tolosa, era stata adottatauna divisione fra capitale e manodoperasimile a quella dei primi cotonifici britan-nici: i mulini erano di proprietà di coloroche ne avevano finanziato la costruzione,e i mugnai erano loro dipendenti.

Complessi impianti per lo sfruttamen-to dell'energia idraulica si trovano ancheagli inizi dell'Europa moderna. Fra il1680 e il 1690, per esempio, un ingegne-re fiammingo, Rennequin Sualem, pro-gettò e costruì per Luigi XIV un com-plesso impianto a Marly-le-Roi sullaSenna. Ivi una diga deviava una partedell'acqua della Senna convogliandolaverso una serie di 14 ruote a pale, cia-scuna delle quali aveva un diametro di 11metri e una larghezza di 2,3 metri. Leruote azionavano 221 pompe a tre livelliper mezzo di una serie di manovelle, asteoscillanti e bielle collegate in modo com-plesso, e sollevavano l'acqua del fiume di153 metri, facendola salire a un acque-dotto distante un chilometro. Il sistemadi trasmissione era però così ingombran-te e inefficiente che le 14 ruote fornivanosolo 150 cavalli vapore.

Press'a poco contemporaneo all'im-pianto di Marly fu il mulino di GrandRive, una cartiera nella regione dell'Au-vergne con sette ruote idrauliche e 38serie di martelli. Fra il 1720 e il 1730 fu

costruita in Russia, a Ekaterinburg (oggiSverdlovsk), negli Urali, una grande diga,dalla quale dipese un complesso indu-striale a energia idraulica con 50 ruoteche azionavano 22 martelli, 107 mantici e10 trafilerie. Nel 1760 la British RoyalGunpowder Factory a Faversham, nelKent, comprendeva 11 ruote idrauliche.Circa nello stesso periodo in Cornovagliafu costruito quello che divenne noto cometower engine (motore a torre); esso aveva10 ruote colpite al vertice, sovrappostel'una all'altra e connesse da bielle a duegrandi pompe per miniera.

Acune concentrazioni di impianti per

lo sfruttamento di energia idraulicaanteriori al 1800 furono regionali anzi-ché confinate a una singola località. Peresempio, intorno al 1550, nella regionemontuosa dello Harz, in Germania, al-cuni ingegneri minerari cominciarono acostruire una rete complessa di dighe,bacini e canali per far girare le ruote cheazionavano pompe per miniere, macchi-ne per trafilatura, impianti per il lavag-gio e la frantumazione di minerali emantici di forni e fucine. Nel 1800 que-sto sistema comprendeva 60 dighe ebacini, tutti entro una distanza di quat-tro chilometri da Clausthal, il centro deldistretto minerario. La diga più grandedel sistema, la diga in muratura di Oder-teich, costruita fra il 1714 e il 1721, eralunga 145 metri, alta 18 metri e avevaalla base una profondità di 47 metri. Ledighe fornivano infine acqua a 225 ruo-te, attraverso una rete di 190 chilometridi canali. La potenza complessiva delsistema era certamente superiore a 1000cavalli vapore.

L'utilizzazione dell'energia idraulica sidiffuse anche nel Nuovo Mondo. Neipressi di Potosí, nelle Ande boliviane, gliingegneri spagnoli che sfruttavano ricchigiacimenti d'argento cominciarono a co-struire nel 1573 un sistema di dighe, baci-ni e canali per portare acqua a impiantiper la frantumazione dei minerali. Nel1621 il sistema comprendeva 32 dighe.Un canale principale lungo cinque chilo-metri trasportava acqua a 132 mulini perla frantumazione dei minerali nei dintornidella città. Il sistema generava una poten-za di più di 600 cavalli vapore.

È chiaro da quanto si è detto finorache i cotonifici meccanizzati della finedel Settecento e dell'inizio dell'Ottocen-to in Gran Bretagna non rappresentaro-no una rottura radicale con il passato néper quanto concerne la sostituzione dellavoro manuale con macchine né per laconcentrazione di grandi quantità dienergia. La sostituzione di macchineazionate da energia idraulica a manodo-pera e la concentrazione di impiantiindustriali che sfruttavano l'energiaidraulica erano tendenze esistenti già daparecchio tempo. Le industrie tessili in-glesi che sfruttavano l'energia idraulicasegnarono semplicemente il culmine diun processo evolutivo che aveva le sueorigini nell'Europa medioevale e addi-rittura nella regione mediterranea inepoca classica.

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