Nel caso più frequente delle sorgenti, l’acquedotto iniziava con un serbatoio (castellum o caput aquæ), a cui le acque affluivano per mezzo di cunicoli di drenaggio, talvolta con due bacini successivi, l’uno per la raccolta e l’epurazione delle acque, l’altro per il loro avviamento.

L’acquedotto vero e proprio (specus o canalis) poteva essere o costruito in muratura o scavato direttamente nel tufo; erano, comunque, più frequenti gli specus in muratura, i tubuli fittili e le fistulæ di piombo. L’altezza degli specus variava di solito da m 1,30 a 2, la larghezza da m 0,50 a 1,20, il loro profilo poteva essere ellittico o rettangolare, la copertura era o a volta o triangolare o trapezoidale, in pietra o in cotto; il fondo e le pareti erano in opus signinum, rivestiti di uno stucco duro e grasso (maltha, bitumen cum oleo). Vitruvio raccomanda in modo particolare la copertura dello specus. Per la necessaria aerazione e per la pulitura, si apriva nella volta uno spiramen che, negli acquedotti sotterranei, costituiva un vero e proprio pozzo circolare il quale raggiungeva il cunicolo per una profondità anche di 30 metri. Tali aperture dovevano essere poste ogni due actus secondo Plinio, cioè ogni 240 piedi, ogni actus secondo Vitruvio. I primi acquedotti, anche quelli romani, erano di regola sotterranei; ma nelle regioni con forti dislivelli di terreno la necessaria continuità di pendenza del condotto non si poteva raggiungere solo con i cunicoli sotterranei ed occorreva alternarli con sostegni a muro pieno o ad arcate per tenere alto il canale sulle depressioni del suolo. Ecco i monumentali acquedotti che potevano raggiungere anche i 50 metri, per quanto i Romani conobbero anche il sistema delle condotte forzate a sifone rovescio, di cui troviamo i precetti nell’opera vitruviana.

Il sistema del sifone consisteva nel far acquistare all’acqua, all’interno di una torre posta all’estremità di una valle da attraversare, una pressione tale da scendere in condotta forzata e poi risalire all’estremità opposta della valle con una perdita minima di carico. La misura da dare alla pendenza dell’acquedotto preoccupò molto i costruttori romani perché, regolando la pendenza, essi regolavano anche la violenza dell’acqua; le minori pendenze (0,07 a 0,67 per km) sono quelle degli acquedotti di Nîmes e di Antibes, le maggiori sono quelle dell’acquedotto di Metz (3,47 per km) e dell’Anio Novus (1,45 per km).

Per regolare la pendenza intervenivano le grandi arcuazioni a uno, a due e anche a tre ordini sovrapposti che presentavano vantaggi di solidità, di economia, di leggerezza e di bellezza, testimonianza di profonda esperienza tecnica e di notevole senso di armonia della romanità.

I Romani costruivano anche acquedotti a caduta che conducevano l’acqua sulle arcate aggirando colline, perforando montagne, correndo su ponti, fossati, viadotti, terrapieni, per mantenere un deflusso regolare, anche se il percorso diventava molto lungo. Nella fase di esecuzione dei lavori il percorso veniva indicato sul terreno da una serie di pali allineati, mentre il condotto veniva livellato o con la livella ad acqua o con uno strumento più complesso, detto chorobates, formato da un cavalletto munito di filo a piombo e indici graduati.

Quando l’opera era completa il percorso era sempre accompagnato in superficie da cippi numerati posti alla distanza di circa 70 metri ed era sempre raggiungibile grazie a strade di servizio che rendevano più facile la manutenzione dell’intero apparato. Inoltre quando l’acquedotto era sotterraneo veniva accompagnato in superficie da tombini aperti sulla verticale dello speco.

Lo spurgo dello speco doveva essere piuttosto frequente tanto che le incrostazioni calcaree, rimosse e lasciate sul terreno, accumulandosi nel tempo, raggiunsero un volume tale da segnalare, per lunghi tratti, il percorso di un acquedotto fino al secolo scorso.

L’acquedotto terminava con un “castello terminale”, a forma di torre, al cui interno vi erano una o più camere di decantazione e la vasca dalla quale, per mezzo di apposite bocche, calibrate a seconda della quota prevista, l’acqua veniva ripartita e immessa nelle condutture urbane. Queste bocche erano costituite da tubi di bronzo con imboccatura a forma di calice.

I tubi

Le grandi fabbriche producevano tubi di grande diametro, gli artigiani tubi di piccolo diametro; fondevano il piombo in lastre, le piegavano e le saldavano longitudinalmente. La larghezza della lastra determinava il diametro del tubo; la lunghezza era sempre uguale, 10 piedi, circa 3 metri per il piano di carico dei carri, e il peso era inciso su ogni pezzo.

Quando il tubo lavorava a pressione atmosferica la forma era a pera; l’acqua riempiva solo la metà e fluiva nella parte larga del tubo. Ma quando la tubazione doveva accogliere acqua a pressione, allora la fusione e la saldatura erano accurate e resistenti, la forma era cilindrica e per pressioni maggiori si produceva in bronzo.

La produzione industriale dei tubi e delle valvole era grandiosa perché Roma doveva rispondere alle manutenzioni e alle richieste del mondo: se il Libano, la Britannia, la Gallia, la Sarmazia chiedevano, dovevano sapere che Roma era in grado di soddisfare le loro richieste.

I raccordi

I Romani usavano raccorderia solo nei piccoli impianti: curve, bocchelli, pezzi a T, manicotti, tappi, derivazioni (weldolets). La grande industria non produceva raccorderia; per acquedotti a grande portata a pressione atmosferica, che, pur di garantire un deflusso sicuro e continuo, aggiravano rilievi, perforavano montagne, creavano ponti e cavalcavia, qualunque tipo di raccordo era una perdita di carico.

Gli artigiani, invece, usavano tutta la raccorderia e la impiegavano, soprattutto costruendola in loco, per le esigenze dei singoli impianti. Il raccordo, invece, che ha trovato il massimo impiego, soprattutto nei grandi impianti, consisteva nelle derivazioni, quelle che oggi vengono chiamate weldolets e che venivano innestate per frodare l’acqua. Queste avevano tanto diminuito le portate che Nerva dovette dare l’incarico a Frontino, un altissimo magistrato, di recuperare l’acqua frodata, che risultò la metà del flusso.

Le valvole

Le valvole degli antichi Romani erano di bronzo normalizzate come dimensioni, materiale e disegno. Il bronzo era ad alto tenore di piombo antifrizione (tiene senza guarnizioni), anticorrosione e duttile per facile tornitura. La formula del bronzo è codificata oggi dagli USA, con la formula ASTM B. 67. Certamente i collegia fabrorum dovevano essere scuole industriali di alto livello. La valvola era di tre pezzi: il corpo, il maschio, il fondo. Il castello alloggiava una grossa leva per azionare il maschio che aveva una forte adesione al corpo. Le valvole di notevole diametro erano costruite dalla grande industria in serie normalizzate per le condotte a pressione progettate dai centri di ingegneria.

Valvole per 15 mila tonnellate di tubi erano state costruite per la grande condotta interrata di Ostia Antica. Le piccole valvole erano costruite da artigiani locali che avevano maggior libertà rispetto alle norme, in particolare nel disegno: come per le tre valvole rimaste a Rabat o le valvole di Djemila o di Istanbul o per alcuni pezzi domestici come il rubinetto di Avenches o il galletto di Augst, o il castello a cerchio di Napoli. Un ritrovato degli artigiani era la valvola ad angolo ricavata in fusione dalla valvola a via diritta, eliminando un tronchetto e lasciando aperto il fondo.

I miscelatori

Un’altra invenzione dei fonditori e degli idraulici era il miscelatore. Con gli stessi pezzi della valvola a via diritta, raddoppiando il tronchetto di arrivo, si aveva il miscelatore. Se ne sono trovati solo due: uno a Biel e uno a Rottwell. Quello di Biel manca del maschio, quello di Rottwell manca del bocchello ed ha un solo foro.

Si presenta la questione: con un solo foro, più che un miscelatore l’apparecchio è un alternatore: prima lascia passare solo acqua di una temperatura, poi l’altra: e va bene per vasche di una certa dimensione. Ma per i lavabi? La rivista “Petrolieri d’Italia” avanza un’ipotesi: sostituendo il maschio che ha un solo foro con un maschio uguale ma che ha due fori concentrici, l’apparecchio diventa un miscelatore rapido per lavabi.

Le pompe

Roma non disponeva di fonti di energia potenti e concentrate come noi oggi e quindi non ha mai pensato di usare le pompe per alzare 1’acqua per grandissime portate. E poiché è più facile far defluire l’acqua piuttosto che alzarla, tanto più per masse enormi di erogazione continua, gli ingegneri romani hanno scelto la forza di gravità con gli acquedotti a caduta. Le pompe dei Romani erano di bronzo simile a quello delle valvole. Il sistema era aspirante premente; il disegno era vario e le funzioni, quelle possibili.

Per le navi, dove la pompa era indispensabile, i Romani hanno realizzato produzioni di serie con manovra manuale. Per lo svuotamento sistematico delle sentine, le pompe erano tanto semplici quanto efficienti. Sulla Costa Azzurra, un naufragio ci ha reso le pompe delle sentine dei Romani: sono le pompe di Saint Raphaël, montate in batteria. Per il resto le pompe avevano impieghi limitati.

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Gli impianti

I grandi impianti dei Romani erano essenzialmente di due tipi: in muratura e in metallo. A noi sono rimasti molti più esempi di impianti di muratura che di metallo perché erano molto più grandi e perché hano potuto resistere ai saccheggi degli idraulici che, dagli impianti in metallo, molto più accessibili e facili da asportare, hanno trafugato tubi di piombo e valvole di bronzo. Hanno resistito solo gli impianti di Ostia perché erano interrati sotto la strada principale, protetti da grandi barre di ferro.

Esistono impianti di distribuzione dell’acqua interrati anche a Pompei, a Ercolano, a Roma, a Bath, a Timagad, a Dejemila, a El Djem, a Sarmizegetusa, a Nicopolis, a Buda. Tubi collegati con bocchettoni, con curve, con flange libere, con bocchelli, con tutta la raccorderia erano costruiti e messi in opera dai plumbarii (idraulici).

Gli impianti di metallo, cioè le condotte a pressione (di grande diametro, di portata e di percorsi notevoli) non esistono quasi più. Ci sono i ruderi in muratura dei punti di partenza e dei punti di arrivo dei grandissimi impianti, i castella, da cui si possono dedurre i diametri dei tubi, il numero delle condotte, la portata del sistema, la lunghezza del percorso, la pressione.

È il caso di Lione, dove nove pipelines affiancati di grande diametro (taluni studiosi dicono del diametro di un metro) servivano i quattro acquedotti della città con sifoni lunghi da 800 metri a quasi cinque kilometri, che superavano dislivelli di 60-120 metri e dove sono state messe in opera 15.000 tonnellate di tubi di piombo e di valvole di bronzo.

Comunque, condotte per grandi acquedotti o reti di distribuzione cittadine dimostrano l’esistenza di grandi industrie produttrici, di idraulici attivi in tutte le città, di centri di ingegneria con notevoli cognizioni idrauliche e metalmeccaniche.

L’ingegneria

Roma ha appreso tutto, in fatto di ingegneria, dalle generazioni precedenti di tutti i paesi; ha stimato e valorizzato gli ingegneri di tutte le nazionalità e soprattutto della Grecia. In tutto il mondo si può notare l’abilità degli ingegneri romani. Noi esaminiamo il loro lavoro in due opere: l’acquedotto di Nîmes, in muratura, e l’acquedotto di Lione in metallo.

Per portare acqua a Nîmes, gli ingegneri sono partiti da Usèz, che dista solo 20 chilometri da Nîmes, ma hanno fatto percorrere al loro acquedotto 50 chilometri per riuscire a garantire alla loro costruzione sia una pendenza su tutta la lunghezza per un deflusso costante, e sia il superamento del fiume Gard, che taglia il percorso in un punto distante dalla fonte un numero di chilometri tale da garantire un deflusso adatto a creare un ponte di altezza non superiore a 50 metri e con ancoraggi poderosi.

Il ponte c’è ancora, è una delle meraviglie del mondo. La pendenza, su tutto il percorso di 50 chilometri, è in totale di 17 metri, la pendenza dei primi 16 chilometri è di 67 centimetri, per i successivi 34 chilometri è di 18 centimetri con minimi di 7 centimetri per chilometro. All’arrivo a Nemausus, il castellum e i relativi problemi per la distribuzione alla città sono stati risolti con sistemi di paratie che evidentemente hanno funzionato benissimo per secoli e che ancora oggi sono oggetto di studio.

Per Lione gli ingegneri romani hanno messo in opera quattro acquedotti. L’ultimo, Adriano, lungo 70 chilometri, superava dislivelli di oltre 100 metri. E gli ingegneri romani hanno dovuto calcolare distanze, dislivelli, portate, per superare, con il sistema dei sifoni e quindi con acqua a pressione, valli e fiumi; è stato calcolato che qui le ingegnerie romane hanno progettato e fatto costruire linee affiancate di tubazioni di piombo, con tutte le valvole relative, per 15.000 tonnellate di metallo.

Questo vuol dire che gli ingegneri hanno calcolato quali e quante miniere di piombo e di rame potevano soddisfare la richiesta, come trasportare il materiale, quali industrie potevano lavorarlo, quanti trasportatori potevano convogliarlo a Lione e quante imprese di montaggio potevano operare in loco; tutto questo solo dopo aver realizzato il disegno e il programma del lavoro.

L’industria

Per rendersi conto di cosa fosse la grande industria ai tempi di Roma, basta vedere quella agricola, quella militare che garantiva a tutti gli eserciti sussistenza, vestiario, armamenti, mezzi di locomozione, tecnici della guerra, la cantieristica che garantiva navi militari e onerarie in tutti i mari, l’industria dei trasporti che garantiva collegamenti intercontinentali, l’industria edile e la tessile, l’industria della cultura che produceva e diffondeva pubblicazioni, l’industria dello sport che organizzava i ludi per tutti i popoli, l’industria della salute che si occupava dello svago e della cura nelle terme. Si aggiunga l’industria mineraria, che forniva i metalli, quella metalmeccanica che realizzava fusioni, lavorazioni e forniture in tutto il mondo, i centri di ingegneria molto attivi, le grandi compagnie di montaggi che costruivano impianti giganteschi.

A destra, l ’acquedotto di Terragona.
Sotto, una veduta aerea del Pont du Gard,
appartenente all ’acquedotto lungo 50 km
che collegava le località di Nîmes e Uzès

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