Nel passato l'unico modo conosciuto per macinare il grano era quello di farlo cadere in mezzo a due pietre di cui la superiore potesse girare in modo che il cicco venisse spezzato (aperto) per farne uscire la farina, Che le macine fossero coniche con cuneo di contrasto e macina cava (principalmente di epoca romana) o semplicemente piane si trattava pur sempre di moto orizzontale. Per gli ingegneri del tempo non serviva trovare un sistema di macinazione più efficiente ma solamente di renderlo automatico con la forza dell'acqua.
Chi viene in Valle per la prima volta si aspetta di trovare i classici mulini a ruota verticale (tipo mulino bianco per intenderci). E per molti é una sorpresa sapere invece che si tratta di mulini a ruota orizzontale. Allo stesso tempo nasce la curiosità di conoscerne le modalità di funzionamento.
Quasi tutti non ne avevano mai sentito parlare, sembra strano che potessero esistere Mulini a Ruota Orizzontale, risulta difficile credere che una ruota idraulica posta in orizzontale potesse sviluppare una energia tale da farle girare con la forza dell'acqua macine di almeno un quintale e mezzo. Prima di illustrare il funzionamento del mulino ricordo la storiella del calabrone che per stazza, peso e dimensioni delle ali, non dovrebbe volare, ma lui non lo sa e vola lo stesso. Nel disegno laterale si capisce bene che la forza per far girare le macine è data dalla pressione che si sviluppa alla base di questo pozzo fuori terra dove c'erano mediamente 85 tonnellate d'acqua. L'acqua uscendo ad alta velocità dall'ugello in basso aveva una forza di impatto contro le alette della ruota idraulica tale da generare il movimento rotatorio della macina superiore.
Nel caso invece dei mulini a ruota verticale il sistema di funzionamento è più semplice (disegno laterale). Non c'é bisogno di enormi pozzi, di canali a pendenza controllata e richiede anche meno acqua. Inoltre la ruota verticale non ha limiti dimensionali e questo consente di muovere anche grandi macine, più grande é la ruota maggiore e la forza generata.
Il mulino a ruota verticale, a differenza di quello a ruota orizzontale, non ha una trasmissione diretta, dove ad ogni giro di ruota corrisponde un giro della mola superiore, ma attraverso l'utilizzo dell'ingranaggio detto "ruota dentata - lanterna", vi è la moltiplicazione dei giri, oltre alla trasformazione del movimento di rotazione verticale della ruota, in orizzontale della macina.
Viene lecito chiedersi: ma allora per quale motivo nella Valle dei mulini di Gragnano furono costruiti mulini a ruota orizzontale e non a ruota verticale ?.
La risposta anche se tecnica non é difficile da comprendere. Va detto subito che i mulini a ruota orizzontale sono antecedenti di quelli a ruota verticale.
In entrambi i disegni precedenti c'è una ruota idraulica, un palo di trasmissione, una macina inferiore e una superiore.
Nel secondo disegno però c'è anche un altro pezzo "GIUNTO" (disegno a sinistra).
Si tratta di un "marchingegno" (ruota dentata - lanterna) riscoperto solo nel 1545 dal matematico italiano Gerolamo Cardano, da cui prese il nome si chiama infatti "giunto Cardanico". Pur essendo un oggetto "passivo" che aumentava l'attrito nel suo insieme rendeva più efficiente l'intero sistema e come detto prima semplificava la costruzione dei mulini in quanto trasformava il movimento circolare verticale (più facilmente ottenibile sui corsi d'acqua) in senso circolare orizzontale necessario nella macinazione del grano.
Questo "giunto cardanico" semplificò la costruzione dei mulini con edifici più leggeri e l'utilizzo di varie tipologie di ruote idrauliche (che si adattarono a diverse aree), ne favorì la diffusione, con ricadute positivo sulle popolazioni del passato.
Perché i mulini di Gragnano sono a ruota orizzontale ?.
Perché furono costruiti prima dell'invenzione del giunto Cardanico.
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