I mulini ad acqua rappresentano un esempio di architettura rurale che appartiene alla tradizione più antica dell’uomo. Prima dell’utilizzo dell’energia elettrica l’invenzione del mulino ha permesso di utilizzare l’energia meccanica prodotta dalla corrente di un corso d’acqua come fonte primaria per dare movimento ai meccanismi del mulino. A partire dal Medioevo, e per 17 secoli, la forza idraulica dei mulini rimase la forma di energia più utilizzata, fino a che nel 1782 venne inventata la macchina a vapore. I mulini erano macchine meravigliose che nei secoli bui del medioevo hanno rappresentato un elemento di innovazione tecnologica, rispetto ai primitivi metodi di macinazione. Erano impianti semplici ma perfetti, risultato di un lungo processo di perfezionamento. Sostituivano il lavoro animale e aiutavano l’uomo nell'eseguire lavori pesanti e ripetitivi.

Se pensiamo al Medioevo come all’epoca di una vera e propria rivoluzione energetica è soprattutto per il grande sviluppo dei mulini, e principalmente dei mulini ad acqua; non perché i tecnici medievali abbiano fatto in questo campo grandi invenzioni originali, ma perché applicarono l’invenzione dell’antichità classica alla costruzione di un tale numero di impianti, da provocare effetti profondamente innovatori, in campo economico, sociale, politico.

Mulino a Ruota Orizzontale: Un Approccio Elementare

Nella sua concezione si tratta di un mulino elementare e semplice: una piccola ruota provvista di palette perimetriche inserite o calettate verso l’estremità di un palo regolarizzato viene posta orizzontalmente entro una corrente d’acqua, mentre una macina corrente viene collegata con l’altra estremità del palo; l’acqua fa girare la ruota e con essa la macina corrente. Questa macchina molitoria “a trasmissione diretta del movimento” è di facile intuizione ed è assai probabile che proprio per questo abbia preceduto il mulino a ruota verticale (è stata rinvenuta infatti nello Jutland e in altre terre nordiche ancora in età preromana, nonché in Cina).

Tuttavia tale versione “primitiva” presentava vari difetti. La ruota doveva essere relativamente piccola e quindi era provvista di scarsa energia idraulica, finendo per essere incapace di far ruotare una macina di grandi proporzioni. Era poi troppo lenta perché a un giro della ruota corrispondeva un solo giro della macina. La stessa disposizione delle palette (in verticale od oblique) non garantiva una felice e sicura rotazione della ruota stessa. La sua verticalità obbligava poi ad una macinazione in verticale e sull’acqua, creando parecchi problemi di ordine statico e funzionale (grano e farina venivano a trovarsi “sopra” la ruota). In pratica l’unico vantaggio consisteva nel fatto che costituiva l’unico mulino possibile in zone aride o montuose, o comunque attraversate da corsi d’acqua a carattere torrentizio o di modesto volume, anche se per metterlo in opera era necessario ricorrere a opportune canalizzazioni o a riserve d’acqua che garantissero un’efficiente rotazione della ruota.

Il Mulino Vitruviano: Un'Evoluzione Sofisticata

Si tratta di un mulino, assai evoluto e “a trasmissione indiretta”, che Vitruvio chiama hydraleta (ma forse si tratta di una moderna restituzione testuale) e che descrive chiaramente nel suo celebre trattato De architectura (10,5,2), dando per certo che era ampiamente noto nel I secolo a.C.. In questo caso il meccanismo condizionante, che portava alla rotazione della macina, era costituito di due diversi elementi rotanti: una grande ruota con denti presso la sua circonferenza detta “lubecchio” e una piccola ruota cilindrica detta “rocchetto” o anche “lanterna” con tanti equidistanti fuselli perimetrici nel cui asse stava l’albero della macina rotante. Collegato e posto in rotazione attraverso un fuso assiale con la ruota d’acqua (situata in genere “fuori” dell’edificio molitorio), il lubecchio ad ogni giro imboccava con i suoi denti l’interspazio tra i fuselli, moltiplicando notevolmente le rotazioni del “rocchetto” e con esso quelle della macina corrente.

Struttura e Componenti

  • Ruote: Erano in genere costruite impiegando quasi sempre il legno, anche se questo, soprattutto negli ultimi due secoli, è stato frequentemente sostituito dal metallo (soprattutto dal ferro), oppure si è data alla ruota una struttura mista con parti di legno e parti di metallo (in particolare le pale sono spesso in lamine di ferro per lo più incurvate).
  • 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: Detto anche 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. Serve anche, a seconda del diametro e del numero di denti, alla variazione di velocità tra i vari elementi.
  • 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. La mola inferiore era fissa e poggiava sulla nottola del pavimento, quella superiore girava azionata dall'albero di forza, aveva inoltre un foro centrale attraverso il quale veniva fatto scendere il grano, regolato dalla tramoggia.
  • Tramoggia: Cassetta quadrangolare in legno, che si restringe ad imbuto verso il basso, e racchiude il grano da macinare. E' posizionata sopra la mola in corrispondenza del foro di alimentazione. La quantità da far scendere è regolata da una piccola valvola in legno.
  • 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. E' formato da un grosso otre, generalmente a soffietto in pelle, e da una boccola di uscita dell'aria puntata sul fuoco. Viene azionato dal movimento alternativo di una camma dell'albero motore, che permette la gonfiatura ed il rilascio forzato della parte mobile del macchinario.
  • Arganello: Paranco, tipicamente con sistema a vite, agganciato al soffitto dell'officina adatto a sollevare la parte superiore, mobile, delle macine. Con il lavoro le mole si usuravano rapidamente e non macivanano più con cura il grano, il mugnaio doveva periodicamente revisionarle, anche ogni paio di settimane nei periodi di intenso lavoro.

Mulini a Ruota Verticale

Nei mulini a ruota verticale la ruota o le ruote sono collocate all’esterno della struttura, su di un fianco. La ruota è fissata ad un albero orizzontale che trasmette il moto rotatorio all’interno dell’opificio. I mulini ad acqua a ruota verticale esistono grazie al meccanismo lubecchio - rocchetto invenzione di Vitruvio (I secolo a.C.) dal quale deriva la nomenclatura “mulino vitruviano”. Grazie a questo meccanismo è possibile moltiplicare il numero dei giri delle macine rispetto ai giri delle ruote e trasformare il moto verticale della ruota nel moto orizzontale utile al movimento delle macine.

Questa tipologia di mulino è comune nelle località di pianura dove i canali godono di una portata d’acqua elevata e costante e nelle località di alta montagna dove i corsi d’acqua hanno portate abbondanti e presentano notevoli dislivelli. I mulini a ruota verticale sono ampiamente diffusi nell’alta valle del Taro, nell’alta val d’Enza, nella val Parma e nella val Baganza. I raggi della ruota sono fissati all’estremità esterna dell’albero orizzontale. Questi sono collegati ad un tamburo racchiuso lateralmente da due dischi. All’interno dei dischi sono disposti dei divisori che formano una serie di cassette di uguali dimensioni.

Tipologie di Ruote Verticali

  • Per di sotto: Ruota detta 'a palette', dove l'acqua spinge le pale immerse nella corrente.
  • Per di sopra: Ruota detta 'a cassetta', viene sfruttato il peso dell'acqua e non la sua velocità o spinta. L'acqua viene temporaneamente immagazzinata in piccoli contenitori, le cassette per l'appunto, sulla parte superiore della ruota e svuotate al compimento del semigiro inferiore.
  • A metà: Detta anche 'di petto'. Rendimento intermedio rispetto alle precedenti, utilizzata quando il dislivello del salto d'acqua non era sufficiente per alimentare dal 'di sopra' la ruota. Si sfruttava quindi la velocità della piccola quantità d'acqua, dovuta al salto che veniva coperto negli ultimi metri prima di colpire le pale.

Ruote per di sopra: le ruote per muoversi sfruttano unicamente il peso dell’acqua fatta cadere da una doccia posta al di sopra della ruota. Le pale sono a forma di cassetta per contenere facilmente l’acqua e sfruttarne al meglio il suo peso. Lo squilibrio tra cassette piene discendenti e quelle vuote ascendenti produce il moto rotatorio. Le ruote verticali anticamente erano costruite interamente in legno, nel corso dei secoli si è iniziato a rinforzare le strutture lignee con inserti in ferro, fino a che non si è passato a costruire le ruote interamente in ferro. all’albero orizzontale sono fissati un numero di lubecchi uguale a quello delle macine da azionare. i denti del lubecchio sono fatti per inserirsi nelle scanalature dei rocchetti. ogni rocchetto è attraversato verticalmente da un albero di trasmissione che si dirige verso l’alto ed imprime il movimento rotatorio alla macina superiore. Nel locale di lavorazione di un mulino a ruota verticale sono frequentemente ubicate due o tre coppie di macine diversificate per dimensioni e composizione della pietra, questo è possibile perchè ogni ruota idraulica può muovere contemporaneamente un numero di palmenti variabili da due a tre.

Mulini a Marea e Natanti

I mulini a marea sono azionati dal movimento delle maree, particolarmente imponenti lungo le coste atlantiche. In pratica sono costruiti su una diga o “passonata” che chiude un’insenatura anche modesta formando un bacino con paratie presso il mulino. Si lascia entrare l’acqua portata dall’alta marea, badando a chiudere tutte le paratie quando la marea è massima. Si attende l’arrivo della bassa marea e, aperte le opportune paratie, si sfrutta il salto d’acqua tra il bacino e il mare, azionando così il mulino. Furono proposti ancora prima dell’anno Mille da un geografo arabo. Uno è ricordato a Dover in Inghilterra nell’anno 1086. Lungo le coste della Bretagna nel corso dei secoli ne furono messi in opera circa un centinaio (Madureri 1995).

I mulini natanti sono posti su galleggianti sia fissi che mobili dentro un fiume o su uno specchio d’acqua. Tra questi si distinguono quelli che sfruttano in vario modo l’energia idraulica creata dallo sbarramento di un ponte e dalla conseguente “corrente” che si forma tra due pile (proprio come a Roma aveva fatto Belisario nel 537 d.C.). Non esisteva infatti città medievale che non mettesse a frutto la presenza dei ponti urbani per ancorare almeno un mulino natante di solito a valle di una o più arcate.

I mulini natanti potevano essere costituiti di un solo barcone con due ruote laterali (mulino natante "a doppio ingranaggio"), soluzione un po' precaria, oppure, assai spesso, erano formati da due natanti affiancati e tenuti a congrua distanza l'uno dall'altro da un'opportuna travatura, tra la quale veniva sistemata la ruota d'acqua (mulino natante "a ingranaggio semplice").

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