9.3: Agua - El combustible para la revolución industrial medieval

A pesar de que el mayor complejo industrial del Imperio Romano era el molino imperial de granos en Barbegal cerca de Arles en lo que hoy es el sur de Francia (Figura\(\PageIndex{1}\)), y el conocimiento de los engranajes utilizados para el molino, la rueda hidráulica (la fuente de energía del poder de Barbegal) era poco utilizada en el mundo antiguo. Esto probablemente se debió a la alta población de esclavos obviando la necesidad de dispositivos de ahorro de mano de obra. Sin embargo, también puede ser que debido a que el Imperio Romano estaba muy centralizado, pudieran proporcionar harina a gran escala desde unos pocos lugares altamente mecanizados. A la caída del Imperio Romano, el conocimiento del poder hídrico se habría perdido de no ser por los departamentos de escritura de iglesias y monasterios que continuaron operando a través de la posterior Edad Oscura.

Figura\(\PageIndex{1}\): El molino Barbegal tal como está hoy.

El molino Barbegal es probablemente el primer ejemplo de producción industrial en masa. Consistía en ocho pares de ruedas hidráulicas posicionadas en una pendiente de 65 pies (Figura\(\PageIndex{2}\)). Las ruedas fueron giradas por agua que cayó de un embalse, que a su vez fue alimentada por un magnífico acueducto. Las dieciséis ruedas accionaron cada una dos muelas utilizando un conjunto de engranajes que permitieron que el eje horizontal de la rueda girara un eje vertical sobre el que se colocaron las muelas. El grano para el molino fue importado de hasta Egipto, y la producción de harina fue ocho veces mayor que la requerida para la población local de 10 mil, resultando en un negocio de exportación. Desafortunadamente, a la caída de Roma la tecnología de la energía hídrica casi cesó ya que las pequeñas ciudades-estado establecidas no necesitaban complejos industriales.

Figura\(\PageIndex{2}\): Una representación artística de las ruedas hidrográficas sobrepasadas que se cree que impulsaron los 16 molinos de Barbegal.

Hay dos diseños generales de rueda hidráulica. El primero es impulsado por el agua que cae desde arriba de la rueda y se llama rueda de sobrepaso (Figura\(\PageIndex{3}\)). El diseño alternativo, la rueda inferior, se basó en el agua que fluía en un río o estanque de tal manera que la corriente movía las paletas en la parte inferior de la rueda (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): Diagrama esquemático de una rueda de agua sobrepasada idealizada.

Figura\(\PageIndex{4}\): Diagrama esquemático de una rueda hidráulica idealizada.

A pesar de su caída del uso, no se olvidó la rueda hidráulica. Debido a los escritos de ingenieros del ^siglo XIV a.C., como Vitruvio (Figura\(\PageIndex{5}\)), cuyos textos se habían conservado en las bibliotecas de iglesias y monasterios de toda Europa, los molinos de rueda hidráulica hicieron resurgir entre el siglo V y el siglo X. En la mayoría de los casos los molinos eran propiedad de la iglesia, ya que tenían el conocimiento (de textos antiguos) para construir los molinos y, posiblemente igual de importante, la alfabetización para desarrollar el sistema contable para su uso rentable. La iglesia arrendaría molinos a los agricultores en un uso del tiempo, y ellos tomarían el pago en harina. Los dueños de ruedas hidráulicas y sus molinos fueron los primeros barones de la industria después de la Edad Oscura. De hecho, el hecho de que la palabra sajona para aristócrata sea Señor, que significa dador de pan, sugiere la importancia de la rueda hidráulica. A finales del siglo X la rueda hidráulica estaba en uso generalizado en toda Europa. El Domesday Book (el censo nacional realizado por los normandos tras la invasión de Inglaterra) enumeró cerca de seis mil molinos de grano en 1089.

Figura\(\PageIndex{5}\): Una representación de Vitruvio (derecha) presentando De Architectura al emperador Augusto.

A pesar de la gran cantidad de ruedas hidráulicas, el engranaje utilizado hasta el siglo IX fue poco diferente al descrito por Vitruvio y utilizado en Barbegal. Después alrededor del 890 dC el monasterio de St Gall se conectó un nuevo dispositivo a la rueda hidráulica. En lugar de engranar para transferir potencia de rotación horizontal a vertical, se colocó una pieza de madera en el eje impulsado por la rueda hidráulica (Figura\(\PageIndex{6}\)). Lo que se había creado era una leva, ya que a medida que el eje gira la pieza de madera que sobresale todo lo que se interponga en su camino. Por ejemplo, el primer uso registrado, por los monjes en St Gall, fue triturar malta para cerveza. Sin embargo, la leva podría hacerse para disparar un martillo con cada rotación (golpeteo), o para actuar sobre una manivela para convertir un movimiento giratorio en un movimiento horizontal hacia atrás y hacia adelante (corte), o para empujar hacia abajo un nivel y activar una bomba de succión (elevar el agua de un pozo), u operar un fuelle (para una forja de metal). La gama de movimientos significó que la energía del agua ahora podría usarse para una amplia gama de industrias. A finales del siglo X había ruedas de agua que impulsaban martillos de forja, molinos de petróleo y seda, trituradoras de caña de azúcar, molinos de curtido golpeando cuero, piedras de molienda, molinos de trituración de mineral (Figura\(\PageIndex{7}\)), y como bataneras para la industria textil transeuropea en rápida expansión.

Figura\(\PageIndex{6}\): La representación esquemática de la transformación del movimiento giratorio en movimiento lineal se puede lograr al tener una leva en el eje de la rueda

Figura\(\PageIndex{7}\): El principio de leva aplicado a un molino triturador de rocas ilustrado por Georgius Agricola en su libro De Re Metallica (1556).

Como consecuencia de la rueda hidráulica y la leva, el periodo comprendido entre los siglos X y XIV ha llegado a conocerse como la Revolución Industrial Medieval. Es interesante señalar que el agua jugó un papel clave en la fuerza impulsora durante la próxima Revolución Industrial cuatrocientos años después: la máquina de vapor.