Tehnologii avansate ale Romei antice: instalații sanitare, supape și standarde înaintea timpului lor

Când vine vorba de inginerii romani, oamenii se gândesc de obicei la drumuri pietruite care au durat milenii și la apeducte mărețe ale căror arcade încă domină peisajele europene. Dar adevărata minune a fost ascunsă sub pământ și în interiorul zidurilor orașului. Era un sistem de distribuție a apei extrem de complex, controlat de dispozitive aproape deloc diferite de cele care pot fi cumpărate astăzi din orice magazin de instalații sanitare. A fost nevoie de peste o mie de ani omenirii pentru a reinventa ceea ce era deja standard în Imperiul Roman.

Sistemul circulator al imperiului

Accesul la cantități mari de apă dulce a fost unul dintre factorii succesului enorm, fără precedent, al Imperiului Roman. Principalele orașe romane erau situate, parțial, în imediata apropiere a izvoarelor bune. Abundența apei a îmbunătățit starea de sănătate a populației și a permis vieții orașului să furnizeze forță de muncă și să susțină afacerile, construind economia romană.

Mai multe progrese tehnologice ale inginerilor romani au făcut apa accesibilă centrelor urbane. Printre aceste progrese s-au numărat proiectarea apeductelor, topografia, construcția de tuneluri, conductele de plumb, sifoanele inversate, rezervoarele de stocare și, bineînțeles, supapele. Chiar dacă apa era din abundență, comisarii de apă din Roma au implementat controale pentru a restricționa robinetele ilegale și pentru a regla debitul pentru utilizatori.

Dacă un roman bogat locuia într-o domus, o casă unifamilială și era suficient de bogat, își putea permite să plătească pentru o racordare la apă. Romanii foloseau conducte de plumb pentru a distribui apa în orașele și orașele din întregul imperiu. Utilizarea supapelor pentru controlul debitului de apă în aceste sisteme a fost, de asemenea, răspândită. Această utilizare universală a supapelor și conductelor a necesitat un nivel de standardizare care este familiar inginerilor moderni.

Cum a intrat apa in casa?

Apa era obținută, adesea pe distanțe mari, prin apeducte care o livrau în cisterne mari centralizate. De aici, comunicațiile prin conducte l-au livrat în diferite zone prin conducte de plumb și de la acestea către case private. Debitul apei de la alimentarea cu apă a orașului în casă a fost reglat cu ajutorul unui robinet. Dimensiunea acestui robinet și, prin urmare, debitul maxim potențial, a determinat cât a plătit proprietarul orașului pentru acest lux. Casele cu instalații sanitare, cum ar fi fântâni, căzi și piscine aveau și supape suplimentare instalate, astfel încât debitul să poată fi oprit sau ajustat.

Acele robinete, din alamă și uneori chiar din aur, arată remarcabil de asemănătoare cu cele moderne. Civilizația noastră „avansată” a avut nevoie de mai mult de o mie de ani pentru a „inventa” ceea ce a fost deja inventat în Roma Antică.

Supapa care a fost înainte de timp

Designul supapelor de apă romane antice este remarcabil de similar cu designul modern al supapei cu piston. Corpurile supapelor au fost realizate din bronz cu o configurație tipică în linie. Corpul supapei are o cameră cilindrică în care a fost introdus un dop cilindric. Corpul supapei a fost sudat la fiecare capăt la o țeavă de plumb. Lipirea cu plumb topit a fost apoi folosită pentru a suda inserția pe fiecare parte a supapei. Deși romanii cunoșteau țevile filetate, nu s-au folosit îmbinări filetate cunoscute pe conexiunile țevilor sau supapelor. Diametrul țevii corpului supapei sa îngustat în camera dopului, rezultând o viteză crescută a apei și un control mai precis al debitului.

Inserția pistonului supapei era, de asemenea, realizată din bronz și era o inserție cilindrică goală, cu un orificiu oval pe fiecare parte a cilindrului pentru a permite trecerea apei. Ca și în cazul supapelor moderne, o inserție de piston se rotește în corpul supapei fie pentru a controla debitul, fie pentru a asigura închiderea.

Corpul supapei avea un mic orificiu lângă baza corpului care se alinia cu orificiul spânzuratorului din jurul inserției dopului. Odată ce dopul a fost introdus în corpul supapei, s-a aplicat o lovitură pentru a crea o umflătură pe suprafața interioară a corpului care a permis dopului de inserție să se rotească, dar a împiedicat îndepărtarea acestuia de sus. Acest design a împiedicat, de asemenea, căderea dopului de inserție din corpul supapei atunci când presiunea apei a fluctuat.

În mod remarcabil, aceste supape vechi de două mii de ani sunt foarte asemănătoare cu supapele de apă pe care le puteți cumpăra astăzi de la magazinul local de hardware.

Standardizare mai roman

Mare parte din ceea ce se știe despre ingineria apei romane este transmisă în două cărți remarcabile ale lui Sextus Julius Frontinus, De Aquis Urbinae Romae (Alimentarea cu apă a orașului Roma), scrisă în jurul anului 97 d.Hr. Frontin a fost curatorul acvariului – Comisarul de apă din Roma. În scrierile sale, el standardizează cincisprezece dimensiuni de țeavă în diametru, circumferință și capacitate. Aceste standarde au fost folosite în tot Imperiul Roman, iar standardele se aplicau și supapelor.

Cercetările independente au arătat că, într-adevăr, supapele și conductele realizate de romani erau similare ca dimensiune relativă; au fost standardizate. Se pare că „De Aquis” a fost precursorul standardelor ASTM și ASA de astăzi.

Un aliaj construit pentru a rezista

Supapele erau foarte asemănătoare în compoziția materialului. Cuprul, plumbul și staniul au fost cele mai importante materiale din industria metalurgică romană. Acestea au oferit rezistență la coroziune și frecare, precum și ductilitatea necesară pentru o fabricație ușoară. Pe baza studiilor metalurgice, materialele folosite la turnarea supapelor romane au fost: 73% cupru, 19% plumb și 8% staniu. Mai multe supape antice care au fost testate au dat rezultate foarte în concordanță cu aceste procente. Romanii aveau un amestec standard de aliaje metalice pentru supape și erau fabricate la un standard înalt de control al calității.

Această compoziție metalică se potrivește îndeaproape cu standardul actual ASTM B67 pentru rulmenții de rulmenți utilizați în automobile și vagoane de cale ferată.

Moștenire sub presiune

Designul supapei de apă romană se potrivește bine cu designul conductei de plumb de apă sub presiune. Conducta de plumb a fost proiectată pentru aplicații cu presiune scăzută a apei. Cercetătorii au studiat sistemul de distribuție a apei din Pompei. Apa era furnizată printr-un sistem de turnuri de apă, care mențineau presiunea apei la aproximativ 0,55–0,62 atmosfere. Deși această presiune este mult mai mică decât presiunea modernă, a fost suficientă pentru a distribui apa în orașele și orașele romane.

Debitul de apă în sistemul de distribuție a fost controlat prin îngustarea conductei sau prin utilizarea supapelor. Aceasta a fost cheia pentru menținerea și utilizarea corectă a consumabilelor.

În Pompei, apa era livrată prin conducte de plumb către fântâni publice, băi publice, întreprinderi și case private. Livrarea apei către casă era considerată un lux și indica statutul social al proprietarilor. Doar un mic procent din casele particulare din Pompei au primit apă. În case, apa era expusă pe deplin folosind elemente distinctive și artistice ale apei.

Supapele din fiecare casă individuală controlau debitul de apă către fiecare dintre elementele de apă. Supapele care controlau debitul către aceste locații au fost fabricate pe un colector de conducte de plumb. Întregul ansamblu a fost amplasat la poalele elementului de apă. Acesta este un exemplu minunat de know-how al inginerilor din acea epocă.

Istoria aprovizionării cu apă în Roma Antică este lungă. Transportul și controlul hidraulic al cantităților mari de apă dulce a fost un factor al succesului enorm al imperiului. Și astăzi, când o persoană modernă deschide robinetul din baie, folosește o tehnologie veche de două mii de ani. Progresul nu merge întotdeauna înainte. Uneori se întoarce la ceva ce a fost deja descoperit, dar uitat de un mileniu. Iar supapele romane, aflate acum în muzee, sunt cea mai bună dovadă în acest sens. Ei mărturisesc în tăcere că lumea antică nu a fost un predecesor primitiv, ci, în unele aspecte, un partener complet egal în dialogul cu modernitatea. Și întrebarea ce alte cunoștințe s-au pierdut și așteaptă să fie redescoperite rămâne deschisă.