La Preindustrialización del Imperio Romano
Algún día os hablaré de Ctesibio un Leonardo de la época Ptolemaica Me lo apunto en Favs para que no se me olvide!
— Absolutexe (@Absolutexe) 18 de noviembre de 2014
Pues bien, ese día ha llegado. Aunque la historia prevista originalmente llegará en otra ocasión y tendrá el formato de historia en tuits, igual que la de «La Industrialización de US» que podéis leer aquí.
Ctesibio fue un matemático, ingeniero, inventor, un Leonardo del S. III a.C. (del 285 a.C. al 222 a.C) sin llegar al nivel de genialidad de su maestro Arquímedes, Ctesibio realizó grandes contribuciones a la física y la mecánica, se le considera el padre de la pneumática, se le atribuye el principio del sifón (cualquiera que haya robado gasolina con un tubo sabe a qué me refiero) y construyó un reloj de agua (clepsidra) con una precisión que no fue superada hasta 1656 con la incorporación de un péndulo por Huygens, (Sí, es ese Huygens el que da nombre a la sonda enviada a Titán, pues él también fue su descubridor) precisión que no sería superada de nuevo hasta 1920 con la invención del reloj de cuarzo por Marrison y Horton, y que se popularizaría a partir de 1930. (Aunque lo cierto es que desde 1656 a 1920 sí que se realizaron mejoras en la precisión de los relojes de péndulo, los más de 15 segundos diarios de error se fueron reduciendo a progresivamente a 5 o 6 segundos a la semana, principalmente gracias a las aportaciones de Richard Towneley, George Graham y John Harrison, pero como no todos fueron «saltos tecnológicos» es otra historia y deberá ser contada en otra ocasión).
En esta historia es importante prestar mucha atención a las fechas, observad que los saltos tecnológicos pasan del S. III a.C. a mediados del S. XVII y finalmente al S. XX.
La obra maestra Memorabilia donde Ctesibio recogía sus avances se perdió, no hay modo de saber si fue en el incendio de la Biblioteca de Alejandría del 48 a.C. causado por las tropas de Julio César, en el 273 d.C. cuando Aureliano saqueó la ciudad o en el 297 cuando el saqueó lo realizó Diocleciano, pero en cualquier caso es dudoso que pudieran haber sobrevivido al expolio del 391 cuando Teodosio el Grande ordeno la destrucción de los templos paganos de los Ptolomeos.
Conocemos su obra por tres vías:
La recopilación de uno de sus discípulos Filón de Bizancio, que dijo de él «Ctesibio había comprendido según los principios de la neumática, que el aire está dotado de una fuerza maravillosa de movilidad y elasticidad» haciendo referencia a su Cañón de Aire. Usar el aire para mover cosas, esa posiblemente fuese su mejor aportación.
Al arquitecto y gran recopilador de conocimientos de la antigüedad Marco Vitrubio Polión y al protagonista de nuestra historia:
Herón de Alejandría (10 d,C al 70 d.C.).
Herón, un Griego cuyo trabajo se desarrollo en Alejandría, en aquel entonces provincia romana tras la derrota de Cleopatra y Marco Antonio a manos de Octavio -más conocido por César Augusto su nombre de emperador-.
Herón inspirándose en no pocas ocasiones en los trabajos de Ctesibio y casi siempre mejorando sus avances, fue profesor en la Biblioteca de Alejandría, la mayor parte de sus escritos son como notas de clase para los cursos que impartía de matemáticas, mecánica, física y pneumática.
Pero veamos con más detalles sus innovaciones.
Herón fue el creador de la primera máquina expendedora, sí, sí, has leído bien; máquina expendedora, introducías una moneda y te daba una cantidad de agua bendita, la moneda caía sobre un plato que activaba una palanca, la palanca abría una válvula y ésta dejaba salir el agua, el plato con la moneda se seguía inclinando hasta que ésta caía, rompiendo así el contrapeso y la palanca volvía a su posición cerrando la válvula. (Recogido con detalle en su libro Mechanica).
Creo una serie de automatismos, sí, sí, habéis leído bien; automatismos, automatismos para una obra de teatro, con una duración de unos diez minutos contaba con múltiples máquinas operadas por ruedas dentadas y algo parecido a un sistema binario creado con cuerdas y nudos. También creó automatismos capaces de hacer que las puertas de los templos se abrieran solas y un largo etcétera.
La bomba de pistón, que no era sino una mejora sobre el sifón de Ctesibio. Invento muy útil que se propago deprisa por el Imperio Romano pues permitía apagar incendios en altura con mayor eficacia.
El primer robot programable, sí, sí, de nuevo has leído bien; Robot Programable. Una especie de triciclo que avanzaba según una programación creada con nudos y cuerdas (ceros y unos) al que se le dejaba caer un peso y éste iniciaba el movimiento, en función de la programación el triciclo se desplazaba de un modo u otro. Por si lo has olvidado te recuerdo que estamos en el S. I d.C.
Creó un molino de viento que ponía en marcha un Hydraulis (órgano de agua) a esto lo podríamos considerar la primera utilización de una maquina que encendía otra.
Dioptra
Perfeccionó la Dioptra, artefacto que permitía medir los ángulos horizontales y verticales con un funcionamientos muy similar a los actuales Teodolitos. (arquitectos, geógrafos e ingenieros de caminos sabéis bien de lo que hablo y lo fundamental que os resulta para vuestro trabajo) Os podéis imaginar la utilidad de este invento pues se usaba con profusión en la creación de acueductos y calzadas romanas, así como para medir la posición de las estrellas.
En Óptica fue el primero en formular (de modo rudimentario eso sí) que la Luz se propaga por el camino más corto, algo que no sería mejorado hasta 1662 por nada menos que Pierre de Fermat. (de nuevo atención a las fechas, del S. I saltamos al S XVII)
Y de modo muy rudimentario también formuló el principio de acción reacción que Newton convertiría en su «Tercera Ley» en 1684.
Generalizó el principio de palanca de Arquímedes y destacó como matemático, en su libro «La Métrica«, estudia las áreas de las superficies y los volúmenes de los cuerpos, perfeccionó el método babilónico de cálculo de raíces cuadradas por iteraciones, pero, sobre todo, es conocido por la llamada Fórmula de Herón para calcular el área de un triángulo conociendo las longitudes de sus lados. Imaginad la utilidad de esto, pues todo polígono puede descomponerse en triángulos.
Pero vamos al invento para mí más relevante: La Aeolipile
La Aeolipile (o Eolípila)
Aeolipile
Como podéis ver en la imagen es un mecanismo sencillo, se enciende fuego por debajo, la cubeta intermedia está llena de agua, ésta con el calor se evapora y ese vapor asciende por los tubos hasta la esfera superior, la presión hace que el vapor busque una vía de escape y la encuentra en los dos tubos con forma de «L» de la esfera. Momento en que la esfera empieza girar a toda velocidad emitiendo un zumbido.
Y sí, eso que estáis viendo es lo que podríamos considerar la primera máquina a vapor del mundo.
Si aplicamos la Tercera Ley de Clarke: “Cualquier tecnología suficientemente avanzada es indistinguible de la magia” no es de sorprender que a Herón de Alejandría también se le conociera como Herón El Mago, o simplemente El Mago.
Si os queréis entretener aquí tenéis un link al fabuloso «Herons von Alexandria Druckwerke und Automatentheater» de Wilhelm Schmidt publicado en 1899. (o este en Francés de 1858 «Extraits des manuscrits relatifs a la Géométrie Pratique des Grecs« de la versión árabe de Qostá Ibn Lûqâ.)
Pero dejemos a Herón y veamos que otros inventos «industriales» había durante el Imperio Romano:
De sobra era conocido el Tornillo de Arquímedes, un cilindro con una hélice en su interior que al girar iba desplazando agua hacía un nivel superior. Este video es mejor que cualquier explicación que yo os pueda dar.
Molino de Sangre
El Molino, los primeros de tracción animal (también llamados Molinos de Sangre) ya fueran asnos, bueyes o esclavos -lo que fuera más barato-. Empleados principalmente para moler cereales y obtener harina. (también se molían aceitunas y uvas) tenían el eje vertical y la rueda en horizontal.
De ahí se produce un salto cualitativo al reemplazar la «tracción animal» por el agua en movimiento, surge así el Molino Hidráulico, primero el denominado Molino Griego con el eje en vertical y más adelante el Molino Romano o de Vitrubio con el eje horizontal y la rueda o Noria en vertical, de éste había tres tipos:
Tipo 1: el agua corre por la parte inferior.
Tipo 2: el agua corre por la parte media.
Tipo 3: el más eficaz, el agua cae sobre las aspas, no solo se aprovecha el movimiento del agua, también su peso.
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- Molino Griego
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- Molino Griego
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- Molino Romano
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- Romano Tipo 1
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- Romano Tipo 2
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- Romano Tipo 3
Nota: las fotos solo muestran los tipos de molino, no se corresponden con molinos de esas épocas.
Como los Romanos también conocían las Poleas y Palancas, rápidamente encontraron nuevas aplicaciones a las Norias, la principal la Grúa Romana. Que casi siempre era lo que podríamos llamar una «Grúa de Sangre» pues no siempre se disponía de agua cerca de donde era necesario levantar las piedras. Generalmente los esclavos corrían dentro de la Noria como si fueran hamsters, o si la parte inferior estaba inundada -por ejemplo dentro de las minas- corrían por los cuartos superiores como si subieran peldaños o bien las movían con los brazos desde los lados.
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- Grúa Romana
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- Grúa Romana
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- Grúa Romana
Y os podría estar contando historias de Grúas y Molinos durante un buen rato, pero el objetivo del post es mostraros los pasos del Imperio Romano hacía su industrialización y no tanto que conozcáis los detalles de los ingenios con los que contaban. La mayor parte de lo aquí resumido lo podéis encontrar en los diez libros que forman «De Architectura» del ya mencionado Marco Vitrubio, en este enlace podéis echar un vistazo.
Para que os hagáis una idea de la revolución que supusieron estas máquinas nada mejor que os lo cuente alguien de la época, aquí tenéis los versos de Antípater de Tesalónica en el 85 a.C.
«Dejad de moler, oh mujeres que trabajáis en el molino; seguid durmiendo aunque el canto de los gallos anuncien el nuevo día. Porque Demeter ha ordenado a las ninfas que realicen el trabajo de vuestras manos y ellas saltando sobre el tope de la noria, hacen dar vueltas a su eje, el cual con sus gigantes rayos, mueven las pesadas y cóncavas nisirianas.» y lo mejor para el final «De nuevo tomamos los goces de la vida primitiva cogiendo los productos de Demeter sin trabajar». (Demeter era la Diosa griega de la agricultura que los romanos llamaron Ceres).
Con todos estos conocimientos técnicos y el control que tenían sobre las canalizaciones de agua, antes o después se les tenía que ocurrir colocar molinos en serie y crear un gran complejo «industrial».
Y así fue, el mayor que se conoce está en Barbegal, cerca de Arlés en el sur de Francia. Construido a finales del S. II d.C. funcionaba empleando un acueducto de once kilómetros de largo paralelo al Ródano que suministraba el agua a 16 molinos dispuestos en cascada. Se calcula que podría abastecer de harina a más de 50.000 habitantes.
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- Vista Aérea
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- Vista Aérea Flujo
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- Maqueta Barbegal
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- Maqueta Barbegal
Se han encontrado otras dos instalaciones similares aunque más pequeñas en El Chemtou (Túnez) y cerca de Cesarea (Israel)
Esta «alta tecnología» aplicada a la producción de alimentos, no tardó en aplicarse al otro sector de más relevancia en la época, la minería.
Niveles Rio Tinto
El Oro, la plata y el cobre fundamentales para el mantenimiento de la monstruosa máquina burocrática y militar romana, se extraía de minas que tenían dos grandes problemas, los derrumbes y las filtraciones de agua.
Los suelos de las minas solían estar inundados y para extraer el agua se empleaban Tornillos de Arquímedes, Bombas de Ctesibio, y Norias, Norias en cadena que elevaban el agua por medio de cangilones de un nivel hasta el siguiente.
El mejor ejemplo lo tenemos en España, en las Minas de Río Tinto, posiblemente las minas más importantes de Cobre y Plata de todo el Imperio Romano.
Como os podéis imaginar estas norias se movían gracias al esfuerzo de cientos de esclavos tal y como detalla Vitrubio «y a toda su circunferencia se añadirán una serie de cangilones cuadrados, que se embrearan con mezcla de pez y cera, así cuando los hombres giren la rueda, viniendo los cangilones llenos hasta lo más alto, al empezar a declinar vierten por si mismos en el artesón el agua que tomaron«.
Para que os hagáis a la idea, en Río Tinto elevaban el agua por este medio casi 30 metros (29,6 exactamente)
Restos de estas norias de Río Tinto tenéis hasta en el Museo Británico y aquí en el Museo Arqueológico de Madrid podéis encontrar una bomba de Ctesibio.
Este ejemplo de las minas es muy relevante, porque sería de nuevo la necesidad de sacar el agua de las minas cuando a finales del S. XVII y primeros del S. XVIII, los trabajos e inventos de Edward Somerset, Dionisio Papin, Samuel Morland, Thomas Savery y Thomas Newcomen, dieron paso a la primera utilización del carbón para realizar un trabajo mecánico por medio de una Máquina de Vapor. (Pero esa es otra historia y deberá ser contada en otra ocasión).
Un pequeño inciso por esto del orgullo patrio, en 1543 Blasco de Garay propuso a Carlos V «un ingenio para hacer andar las Nao y otras embarcaciones mayores, sin necesidad de remos o velas [ … ] dicho ingenio consistía en una gran caldera de agua hirviendo y unas ruedas de movimiento a ambos lados de la embarcación». Tal y como consta en los documentos del archivo de Simancas. La poca velocidad y la alta probabilidad de que la caldera explotase -algo nada recomendable en un barco de guerra- hizo que su invento no prosperase. (Pero esa es otra historia y también deberá ser contada en otra ocasión)
Hasta ahora hemos visto que los Romanos sabían aprovechar el movimiento circular creado por las Norias, pero no dejaban de ser movimientos simples y hasta ahora la mayor complejidad era transformar un movimiento circular con eje horizontal en un movimiento circular con eje vertical (el Molino). Pero … ¿sabrían los Romanos transformar un movimiento circular en un movimiento horizontal o vertical? ¿Sabrían aprovechar las ventajas mecánicas que esto suponía?
Pues sí, lo sabían.
Molino Hierapolis
Lo que tenéis en la imagen de la derecha es la Serrería de Hierapolis, diseñada para cortar piedras. Es un relieve que muestra una doble sierra conectada a una Noria de Agua por medio de un sistema «biela-manivela». Dicho relieve apareció en el sarcófago de Marco Aurelio Amiano (S. III d. C.)
Si bien esto prueba que los romanos al menos en el S. III d. C ya conocían y aplicaban el sistema mecánico de biela-manivela, hay indicios de que su uso es mucho anterior, pues existen textos que hacen referencias a los productos finales de este tipo de serrerías, principalmente el mármol cortado en láminas.
Molino Hierapolis Esquema
Tanto Vitrubio como Plinio El Viejo hacen referencia a las placas de mármol del palacio que el Rey Mausolos tenía en el Halikarnasos (actual Bodrum en Turquía), «Es posible cortar el mármol en placas [ … ] la casa de Mausolos tenía paredes de ladrillo revestidas en mármol» Mausolos murió en el 351 a.C.
En Roma aparecieron los peldaños de mármol en la casa de Quinto Lucacio Cátulo (hijo) que fue cónsul en el 78 a.C.
Las generosas recompensas de César a Mamurra por sus campañas en la Galia y Britania permitieron a éste último tener «una casa entera revestida de mármol en lo alto del Mons Caelius, donde incluso las columnas eran de mármol de una pieza» allá por el 60 a.C. (Si bien el poeta Valerius Catullus tenía otra versión sobre las recompensas de César a Mamurra, al que despectivamente llamaba «mentula» -que podríamos traducir como la polla o la cola– y es que estas recompensas no eran debidas su capacidad militar o ingeniera, si no a ser amante del César. Esto lo tenéis en sus poemas 29 y 57. (Pero esa es otra historia y deberá ser contada en otra ocasión).
En cualquier caso anterior a eso Decimus Magnus Ausonius en su poema escrito en el 371 a.C. dedicado al Río Mosella detalla:
ille praecipiti torquens cerealia saxa rotatu stridentesque trahens per levia marmora serras audit perpetuos ripa ex utraque tumultus
Y que se podría traducir como:
y por sus escarpadas rocas [el Mosella] hace girar los molinos de cereal y las sierras de mármol, cuyo chirrido perpetuo se escucha a ambos lados [del río].
(Si tenéis curiosidad, podéis acceder aquí al poema completo).
Columna Gerasa
En el templo de Artemisa en Gerasa, se encontraron restos de lo que podría ser un taller de cortar piedras, si bien es muy posterior (S. VI d.C.) la imagen os puede dar una idea sobre la técnica empleada y la innovación que este sistema representaba.
Pero más importante que comprender como era el producto final de estas sierras hidráulicas de mármol, es ver su funcionamiento, y para ello nada mejor que un GIF animado.
Biela Manivela
Ahora imaginad el agua cayendo contra la rueda y provocando su movimiento circular, y ese movimiento circular gracias a la biela (la rueda hace de manivela) se convierte en un movimiento rectilíneo.
Cualquiera que sepa un poco de motores de coche estará empezando a ver las similitudes pero que funciona al revés, pues en un motor de coche es el movimiento rectilíneo de los pistones lo que acaba transformándose en un movimiento circular en las ruedas.
Solo tenéis que recordad esas películas del oeste con trenes de enormes calderas, en el siguiente video, vais a ver una locomotora muy antigua, posiblemente sea una Invicta o una Rocker de 1829. (No hace falta verlo entero para comprender el funcionamiento, si bien el video está simpático, debe ser algún tipo de película muda de la que por desgracia no os puedo ofrecer más detalles).
En este punto os deberíais estar preguntando … si los romanos ya dominaban todos estos ingenios ¿cómo es que no fue hasta principios del S. XVIII cuando empiezan a producirse los grandes avances en ingenios industriales?
Pues por la sencilla razón de que el Imperio Romano desapareció y con ello su civilización, avances, valores y cultura siendo éstos reemplazados por los de los «bárbaros».
No voy a entrar en si la caída del Imperio Romano de Occidente se debió a las invasiones bárbaras, a la manipulación de la moneda, los desordenes internos o el auge del cristianismo, para mí fue la combinación de todas ellas lo que acabó con el Imperio, y -desde mi punto de vista- demoró nuestro desarrollo tecnológico-industrial en mil doscientos años.
Pensad por un momento en los avances de los últimos trescientos años, e imaginad dónde estaríamos si no hubiéramos perdido esos doce siglos.
Hace muchos años iba con mi abuelo en el camión, tendría yo diez u once años, ante unas vacas que estaban en la carretera de camino a Castro, paró y me hizo bajarme, entre los dos las metimos en el prado de al lado. Y no lo hizo por obligación, pues no lo era, ni siquiera por deber, tampoco lo era, ni por egoísmo, pues no esperaba nada a cambio, lo hizo porque siempre pensaba en cómo podía ayudar a los demás y no desaprovechaba la ocasión de hacerlo.
