L'evoluzione della ruota idraulica nei mulini

Lo schema costruttivo standard utilizzato in epoca pre-industriale negli impianti di macinazione era frutto di un lungo percorso evolutivo.

1) Ruota ad asse verticale per di sotto: primitiva, di bassa potenza e con basso rendimento, necessitava di portate d'acqua costanti e in movimento veloce. Fra gli studiosi è nota anche come "norvegese" o "scandinava" poiché ne sono stati trovati esemplari funzionanti in quelle regioni nordeuropee. Le due pietre da macina (quella fissa e quella rotante) si trovavano sullo stesso asse della ruota e quindi giravano alla stessa velocità della ruota. L'acqua scorreva sotto l'edificio. Il suo rendimento energetico era assai basso. Il cosiddetto mulino greco o norvegese, interamente ad asse verticale, fu largamente usato in Europa durante il Medioevo e in alcune regioni fin quasi alla fine del diciannovesimo secolo. Aveva generalmente piccole dimensioni ed era piuttosto lento; la macina infatti ruotava alla stessa velocità della ruota. Era adatto a macinare solamente piccole quantità di grano.

2) Ruota ad asse orizzontale per di sotto: lo spostamento in orizzontale dell'asse di rotazione fu reso possibile da un'invenzione rivoluzionaria attribuita al romano Vitruvio.

Il rinvio lubecchio-rocchetto (ingranaggi dentati in legno) spostava infatti di 90° l'asse di rotazione consentendo così di azionare le pesanti pietre da macina, che lavoravano in orizzontale. La ruota si trovava quindi lateralmente all'edificio ma per funzionare aveva bisogno di un flusso d'acqua abbondante e perciò fu usata per lo più nelle segherie "veneziane".

3) Ruota ad asse orizzontale per di sopra: spostando l'alimentazione verso l'alto (e mantenendo il sistema di rinvio ad ingranaggi di Vitruvio) non si sfruttava più il movimento dell'acqua, ma il suo peso, cioè la energia potenziale dell'acqua raccolta nei"cassetti" della ruota. Ci si svincolò così dalla necessità di grosse masse d'acqua di portata costante.

Il mulino di tipo Vitruviano, per lo più nella sua versione "per di sopra", rimase in uso nelle zone di montagna fino a pochi decenni or sono. Più potente del primitivo modello norvegese, si accontentava di un filo d'acqua.

Nel suo terzo stadio evolutivo la ruota ad acqua si presenta come tecnologia matura. Lo schema costruttivo resiste a lungo, anche dopo l'introduzione della macchina a vapore. L'Ottocento industriale mantiene intatti i principi di funzionamento, migliorando solo i materiali con l'introduzione del ferro nelle ruote e negli ingranaggi, consentendo così la costruzione di impianti di maggiori dimensioni. Solo con l'avvento dell'elettricità diverranno definitivamente obsolete come motori primi ad acqua e saranno sostituite dalle turbine idrauliche contemporanee di tipo Francis, Kaplan o Pelton.