Il problema dell’energia è antico quasi quanto l’uomo, o almeno da quando l’uomo si dotò delle proprie appendici tecnologiche. Da sempre l’uomo ha cercato una fonte di energia per evitare una fatica o per sopperire all’insufficienza della propria forza. L’acqua è stata ed è tuttora una delle più efficaci fonti di energia dalla quale l’uomo ha tratto supporto e profitto, ma prima dell’utilizzo a fini energetici, egli dovette risolvere il problema di attingere, distribuire e razionalizzare tale risorsa in modo da renderla utilizzabile.

Origini e Diffusione

In Medio Oriente, almeno dal I sec. a.C., fu utilizzato un sistema circolare che attraverso il ribaltamento ciclico di scodelle (il cosiddetto sistema “a norie”) permetteva il trasporto dell’acqua da un livello a un altro. Da allora, pur con l’apporto della tecnologia idrica dei Romani, gli avanzamenti furono pochi ma soprattutto, eccezion fatta per una crescente capacità di derivazione di canali da un corso d’acqua. La prima macchina che consentì di sfruttare l’energia cinetica di un corso d’acqua in energia fu il mulino. Si hanno testimonianze di mulini ad acqua sin dal I sec. a.C., in epoca romana, e la tecnologia dei mulini non cambiò di molto sino a tutto il Medioevo.

La storia del mulino ad acqua in India è poco chiara. Antichi testi indiani, risalenti al IV secolo a.C., si riferiscono a termini come cakkavattaka (ruote da tornitura) o arahatta-ghati-yanta (macchina con ruote e pentole allegate). Su questa base Joseph Needham ha suggerito che si trattasse della macchina noria. Terry S. Reynolds, tuttavia, sostiene che i termini “utilizzati nei testi indiani sono ambigui e non indicano chiaramente un macchinario attivato dalla forza dell’acqua”.

Gli ingegneri musulmani appresero la tecnologia della ruota ad acqua dalle civiltà del Vicino Oriente antico, dove era stata applicata per secoli prima della conquista musulmana. Lo scavo di un canale nella regione di Bàssora ha portato alla luce i resti di una ruota ad acqua databile intorno al VII secolo. Ad Hama, in Siria, è conservata ancora una delle grandi ruote che sfruttavano la corrente del fiume Oronte, anche se oggi non è più in uso. La più grande aveva un diametro di circa 20 metri ed era suddivisa in 120 comparti.

La ruota idraulica è stata utilizzata in Cina fin dai tempi della dinastia Han (202 a.C.-220 d.C.) per azionare magli, mantici per la fusione del ferro e, in un caso, per la rotazione meccanica di una sfera armillare per l’osservazione astronomica (vedi Zhang Heng).

Funzionamento

Il funzionamento era basato sul flusso continuo e unidirezionale di un corso d’acqua che con il suo scorrere metteva in rotazione le pale del mulino. La trasmissione del moto della ruota avveniva per mezzo di ruote dentate. In genere, l’acqua viene 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, unità all’effetto delle pale di una ruota o turbina, determina la rotazione dell’asse che aziona gli altri macchinari del mulino.

La logica di funzionamento si fonda su un meccanismo rotante, messo in moto dalla corrente di un fiume o canale. La ruota, dotata di recipienti distribuiti lungo il bordo, si immerge nell’acqua: i contenitori si riempiono nella parte bassa e, ruotando verso l’alto, la rilasciano in una vasca di raccolta. Il movimento perpetuo è garantito dalla forza della corrente, senza necessità di motori o alimentazione esterna.

Componenti di un Mulino ad Acqua:

  • Razze e bracci della ruota: Sono gli assi di collegamento e trasmissione della forza dalle corone delle pale all'albero fulcro della ruota.
  • Corone: Innestate nelle razze, sono la base di appoggio e sostegno delle pale.
  • Presa: E` l'opera muraria a monte di tutti manufatti costruiti per far funzionare il mulino, e serve ad innestare e ad alimentare la canaletta artificiale di trasporto dell'acqua verso le ruote.
  • Canale o canaletta (roggia): è il canale artificiale che trasporta l'acqua dalle prese al sistema di distribuzione verso le ruote.
  • Serranda: Altro tipo di valvola, con funzione di regolazione dell'acqua, ma in questo caso è posta sopra la doccia finale di alimentazione della singola ruota e tipicamente era azionata da un meccanismo a leva manovrabile direttamente dall'interno dell'opificio.
  • Ruote dentate, lanterna o lubecchio: E' un meccanismo a ruota, posto tipicamente sotto il palco, che permette la variazione del moto da verticale della ruota a pale ad orizzontale sugli assi delle macine.
  • Nottola: Lastra in ferro sagomato a farfalla, con in centro un foro che va ad incastrarsi sull'asse dell'albero proveniente dalla lanterna.
  • Macine: La macina è formata da due mole dette anche palmenti fatte di grosse pietre (originariamente monolitiche) di forma circolare, di notevole diametro e conseguentemente di grande peso.
  • Tramoggia: Cassetta quadrangolare in legno, che si restringe ad imbuto verso il basso, e racchiude il grano da macinare.
  • Pestello: Anziché lavorare con moto circolare e sfruttare il peso delle mole per schiacciare i chicchi, il pestello lavora per moto alterno dato da un albero a camme ed opera una specie di pestaggio del materiale posto sulla coppa della macina tramite la testa cilindrica in ferro del pestello, regolabile in altezza a seconda delle diverse necessità.
  • Maglio: Grosso martellone con il manico formato da un trave di legno e la testa in ferro.
  • Mantice: Aveva lo scopo di soffiare sul fuoco, prevalentemente di carbone, che serviva ad arroventare il ferro da battere.
  • Arganello: Paranco, tipicamente con sistema a vite, agganciato al soffitto dell'officina adatto a sollevare la parte superiore, mobile, delle macine.

Evoluzione e Applicazioni

Una prima forma di evoluzione, che non fosse solamente circoscritta a ottimizzare le prestazioni del mulino in sé, fu quella di mettere quasi in serie e in parallelo più mulini, l’uno in prossimità all’altro. Un esempio di quest’evoluzione sono certamente i mulini di Barbegal. Il complesso risale agli inizi del IV secolo d.C. Posto su di un pendio, era composto da due serie parallele di otto ruote alimentate da due canali derivati dall′acquedotto di Arles. Le ruote idrauliche avevano un diametro di 2,7 m. Un carrello che si muoveva su un piano inclinato consentiva di far salire e scendere i carichi attraverso un meccanismo idraulico. Quest′impianto consentiva una capacità di macinazione complessiva di 4 tonnellate di farina al giorno, sufficienti al fabbisogno di una popolazione di più di 10.000 abitanti, la popolazione di Arles a quel tempo.

Il primo campo nel quale fu impiegata la forza meccanica ottenuta dalla trasformazione dell’energia cinetica dell’acqua in lavoro fu la macinazione del grano. Man mano che l’evoluzione tecnica va avanti si trovano sempre nuove applicazioni per il mulino. La fucina dei metalli fu la seconda grande applicazione della forza dell’acqua. La ruota a pale fa girare l’albero principale sul quale sono infissi cavicchi di legno che nella rotazione si appoggiano sulla coda del braccio del maglio, sollevandolo. Quando il cavicchio continua la rotazione, l’asta e il maglio alla sua estremità cadono sopra l’incudine sul ferro incandescente. La velocità delle battute dipende dalla ruota a pale e dalla velocità dell’acqua che le colpisce.

Con l’aumentare degli ostacoli e delle esigenze, con l’accrescersi della volontà di rendere sempre migliori le prestazioni delle macchine alimentate dalla risorsa idrica, si verificò un ragguardevole sviluppo di due discipline: l’idraulica e la termodinamica, con la conseguente meccanica delle macchine a vapore.

La noria era, insieme alla vite di Archimede, uno strumento utilizzato dai Romani per i lavori di drenaggio. Esse, insieme con sistemi di pompaggio in bronzo, sono state descritte già da Erone e Vitruvio, ed erano ancora in uso nel XIX secolo. Tuttavia, il maggiore impegno nella tecnologia idrica (e i migliori risultati ottenuti) dei Romani si concentrò sui sistemi di mulini (come nel caso di quelli di Barbegal, presso Arles, in Francia).

La Noria di Alcantarilla: Un Esempio Significativo

Situata nella pittoresca cittadina di Alcantarilla, nella Regione di Murcia, Spagna, la Noria di Alcantarilla, conosciuta localmente come Rueda de Alcantarilla, rappresenta un notevole esempio dell'ingegnosità e del patrimonio della regione. Questo antico mulino ad acqua, con la sua imponente presenza e il suo design elaborato, è stato una parte vitale del paesaggio agricolo locale per secoli, offrendo ai visitatori curiosi un'affascinante finestra sul passato.

Le origini della Noria di Alcantarilla risalgono al XV secolo, quando venne costruita la prima versione di questo mulino ad acqua. Inizialmente più piccola, svolgeva un ruolo cruciale nell'irrigazione delle fertili terre di Alcantarilla, sollevando l'acqua dall'Acequia Mayor Alquibla o dal canale Barreras verso le alture della regione. Oggi, la Noria di Alcantarilla ha 72 cangilones, 36 su ciascun lato, che raccolgono l'acqua mentre la ruota gira, sollevandola a un livello superiore e permettendole di fluire nei canali di irrigazione, nutrendo così i campi circostanti.

Accanto alla Noria di Alcantarilla si trova il Museo Etnologico della Huerta, un gioiello culturale che ha aperto le sue porte nel 1967. Questo museo fornisce un contesto arricchente per il mulino ad acqua, mostrando l'etnologia, l'agricoltura, l'antropologia e la cultura dell'acqua della regione di Murcia. Il complesso museale include vari elementi come casali tradizionali (barracas), esposizioni di costumi locali, utensili, ceramiche e altri manufatti che riflettono la vita quotidiana e le tradizioni della Huerta de Murcia.

Per apprezzare appieno la Noria di Alcantarilla, bisogna considerare anche il vicino acquedotto, una struttura essenziale che canalizza l'acqua verso il mulino. Questo acquedotto, con la sua serie di 25 archi, alcuni dei quali purtroppo andati persi nel tempo, è una testimonianza dell'importanza storica della gestione dell'acqua nella regione. Insieme, la Noria e l'acquedotto formano un notevole esempio di antica ingegneria che è stato riconosciuto come Sito di Interesse Culturale dal 30 luglio 1982.

Noria: Definizione, Etimologia e Significato

Il termine Noria è un sostantivo femminile e si riferisce a una ruota idraulica di grandi dimensioni, utilizzata per sollevare l’acqua dai pozzi o dai fiumi per irrigare i campi o per altri usi. La Noria è una struttura meccanica composta da una grande ruota, azionata dalla forza dell’acqua o da animali, che solleva l’acqua tramite una serie di secchi o contenitori fissati alla sua circonferenza. Questo sistema è stato utilizzato fin dall’antichità in Medio Oriente e in altre parti del mondo per l’irrigazione e l’approvvigionamento idrico.

Il termine Noria deriva dall’arabo “na’ura“, che significa “ruota che gira”. Questo termine è stato adottato in spagnolo e in altre lingue durante il periodo della dominazione araba nella penisola iberica. Non si sa con certezza chi abbia inventato la Noria, ma si pensa che questo sistema sia stato utilizzato fin dall’antichità in Mesopotamia e in Egitto. La prima descrizione conosciuta di una Noria risale al III secolo a.C., ad opera dell’ingegnere greco Filone di Bisanzio.

Tabella Riassuntiva: Tipi di Ruote Idrauliche e Classificazione

Tipo di Ruota Descrizione Alimentazione Caratteristiche
Ruota orizzontale Forza dell'acqua colpisce una ruota a pale semplice posta orizzontalmente in linea con il flusso della corrente Corrente del fiume La pietra della macina è collegata direttamente all’asse di rotazione attraverso un ingranaggio.
Ruota verticale Il movimento della ruota attorno ad un asse orizzontale poteva essere utilizzato per sollevare martelli in una fucina, per la follatura Corrente del fiume La rotazione orizzontale poteva essere convertita in rotazione verticale per mezzo di ingranaggi.
Ruota inferiore (undershot) Immersa parzialmente nel fiume Flusso costante Ideale per corsi a bassa pendenza
Ruota superiore (overshot) L’acqua è convogliata in alto e sfrutta la gravità per far girare la ruota Gravità Richiede una struttura più complessa ma offre maggiore efficienza.

Usi Tradizionali e Moderni

La noria ha rappresentato un elemento essenziale nei sistemi irrigui di epoca preindustriale. Ancora oggi, in aree isolate o scarsamente elettrificate, può essere impiegata in modo efficiente. Molte norie restaurate sono diventate elementi di arredo urbano e attrazione culturale. Nei centri storici di Hama, Fez o Valencia, sono integrate in percorsi museali o ambienti ricreativi, fornendo una testimonianza tangibile dell’ingegno idraulico antico.

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