COSTITUITA CON ROGITO QUERCI 10 GENNAIO 1907 OMOLOGATO CON DECRETO TRIBUNALE DI FIRENZE 17 GENNAIO 1907

L’idraulica è la scienza che studia l’utilizzazione dei liquidi, in particolare dell’acqua. La meccanica dei fluidi ne costituisce la base teorica. La parola “idraulica” deriva dalla parola greca ὑδραυλικός (hydraulikos) composta da ὕδωρ (hydor) che significa acqua e αὐλός (aulos) che significa condotta.
Branche fondamentali dell’idraulica sono lo studio delle condotte in pressione, canali a pelo libero e foronomia.
La principale fonte “inanimata” di energia dell’antichità fu il cosiddetto mulino greco, costituito da un asse di legno verticale nella cui parte bassa vi era una serie di palette immerse nell’acqua. Tale tipo di mulino venne usato principalmente per macinare il grano: l’asse passava attraverso la macina inferiore e faceva ruotare quella superiore, a cui era solidale. Mulini di questa specie richiedevano una corrente di acqua rapida ed avevano avuto origine nelle regioni collinose del Vicino Oriente. Tali mulini avevano in genere dimensioni contenute ed erano piuttosto lenti; la macina infatti girava alla stessa velocità della ruota, essi erano quindi adatti a macinare piccole quantità di grano ed il loro uso era puramente locale. Tuttavia essi possono essere considerati i precursori della turbina idraulica ed il loro uso si è protratto per più di tremila anni.
Un tipo di mulino idraulico ad asse orizzontale e ruota verticale fu progettato nel I secolo a.C. dall’ingegnere militare Vitruvio. L’ispirazione può essergli venuta dalla ruota persiana (o saqìya), un congegno per sollevare l’acqua consistente in una serie di recipienti disposti lungo la circonferenza di una ruota, fatta girare da forza umana o animale. Questa ruota era usata in Egitto nel IV secolo a.C. e Vitruvio ne descrisse una più efficiente modificazione, conosciuta come ruota a tazze; la ruota idraulica vitruviana è sostanzialmente una ruota a tazze funzionante in modo contrario.
Progettata per la macinazione del grano, la ruota era collegata alla macina mobile per mezzo di ingranaggi lignei, che davano una riduzione di circa 5:1. I primi mulini di questo tipo erano del tipo “con l’acqua che passa sotto”.
Più tardi si provò che una ruota alimentata dall’alto era più efficiente, in quanto sfruttava anche la differenza di peso tra le tazze piene e quelle vuote. Tali ruote, benché più efficienti, richiedevano un considerevole impianto aggiuntivo per assicurare il regolare rifornimento idrico: comunemente si arginava il corso d’acqua in modo da formare un bacino, dal quale un canale di scarico portava un flusso regolare alla ruota.
Questo tipo di mulino fornì una sorgente di energia maggiore di quelle disponibili in precedenza, e non solo rivoluzionò la macinazione, ma aprì la via alla meccanizzazione di molte altre operazioni industriali. Un mulino romano a Venafro del tipo di quelli alimentati di sotto, con ruota di circa 2 metri di diametro, poteva macinare circa 180 kg di grano in un’ora, il che corrisponderebbe ad una potenza di circa tre cavalli vapore; un mulino azionato da un asino o da due uomini poteva invece macinare 4,5 kg all’ora.
Dal IV secolo d.C. nell’Impero Romano furono installati mulini di notevoli dimensioni. A Barbegal, vicino ad Arles, nel 310 venivano usate per la macinazione del grano 16 ruote alimentate per disopra, che avevano un diametro fino a 2,7 metri; ciascuna di esse azionava, attraverso ingranaggi lignei, due macine: la capacità di macinazione complessiva era di 3 tonnellate all’ora, sufficienti al fabbisogno di una popolazione di 80.000 abitanti (e la popolazione di Arles a quel tempo non superava i 10.000 abitanti); il mulino serviva quindi una vasta zona.
È sorprendente che il mulino di Vitruvio non venisse comunemente usato nell’Impero Romano fino al III e IV secolo. Essendo disponibili gli schiavi ed altra mano d’opera a basso prezzo, vi era uno scarso incentivo a impegnare del capitale; si dice poi che l’imperatore Vespasiano (69-79 d.C.) si sia opposto all’uso dell’energia idraulica, perché questa avrebbe recato disoccupazione.

Nel Medioevo la ruota idraulica fu largamente usata in Europa per una grande varietà di usi industriali. Il Domesday book, il catasto inglese compilato nel 1086, ad esempio cita 5624 mulini ad acqua quasi tutti del tipo vitruviano. Tali mulini vennero usati per azionare segherie, follatoi, frantoi di minerali oltre che di cereali, mulini a pestelli per la lavorazione dei metalli, per alimentare i mantici delle fornaci e per una varietà di altri congegni. Ebbero in questo modo una grande importanza anche sulla ridistribuzione geografica delle attività industriali.
Un’altra fonte di energia sviluppatasi nel Medioevo fu il mulino a vento. Sviluppatosi in Persia nel VII secolo, pare che sia derivato dalle più antiche ruote di preghiere azionate dal vento usate nell’Asia centrale. Un’altra congettura, plausibile, ma non dimostrata, è che il mulino a vento derivi dalle vele delle navi. Durante il X secolo esso era largamente usato in Persia per pompare acqua e macinare frumento.
I mulini persiani erano costituiti da un edificio a due piani: nel piano inferiore si trovava una ruota orizzontale azionata da sei o dodici ali atte a prendere il vento, collegate ad un asse verticale, che trasmetteva il movimento alle macine situate al piano superiore, con una disposizione che ricorda quella dei mulini greci ad acqua. I mulini a vento ad asse orizzontale si svilupparono in Europa settentrionale attorno al XIII secolo.