Construcción de una maqueta de grúa romana de rueda de pedal: maquinaria de construcción antigua

Corte un mástil vertical de una varilla de madera dura de 6 mm, de aproximadamente 25 cm de altura. Encólelo verticalmente en un orificio taladrado en el centro de la tabla base, reforzándolo con dos riostras diagonales (varillas más cortas cortadas a aproximadamente 12 cm) encoladas desde el mástil hasta la base, a unos 45 grados en lados opuestos. Estas riostras corresponden a las vigas de sujeción que Vitruvio llama 'retinaculae': evitan que el mástil se vuelque bajo carga. El mástil debe estar perfectamente vertical (compruébelo con una pequeña plomada). En la parte superior del mástil, taladre un orificio horizontal a través de la varilla para alojar un pasador de pivote para la unión de la pluma (aguilón). El mástil de la grúa romana a escala real era normalmente una sola viga de 8 a 12 metros de altura, sostenida en posición vertical por cables tensores en tres o cuatro lados.

Corte la pluma (botavara) de una varilla de madera de 6 mm de diámetro, de aproximadamente 20 cm de largo. Fije un extremo a la parte superior del mástil con un pasador a través del orificio perforado, permitiendo que la pluma pivote hacia arriba y hacia abajo. En el extremo lejano (libre) de la pluma, monte un bloque de poleas compuesto: taladre orificios para el eje a través de dos pequeños discos de madera (2 cm de diámetro) y móntelos uno al lado del otro en un pasador corto, con el pasador unido a la punta de la pluma mediante un pequeño soporte de madera. Estos pares de poleas representan el trócleo (bloque de poleas) que describe Vitruvio. En el mástil, cerca de la parte superior, monte otro par de poleas. La cuerda se entrelazará entre estos dos conjuntos de poleas para crear una ventaja mecánica. En una polea compuesta real con cuatro roldanas, la ventaja mecánica es de 4:1, lo que significa que una unidad de fuerza de tracción levanta cuatro unidades de peso de carga (menos las pérdidas por fricción).

Corta un círculo de aproximadamente 12 a 15 cm de diámetro de la madera contrachapada fina: esto representa el tambor de la rueda de pedales. Haz un orificio central y móntalo en un eje horizontal (un clavo o pasador) sostenido por dos soportes verticales fijados a la tabla base detrás del mástil. La rueda de pedales debe girar libremente sobre su eje. Pega pequeños tacos o tiras de madera alrededor de la circunferencia interior para representar los escalones de pisada. En una rueda de pedales romana a escala real (diámetro aproximado de 4 a 5 metros), los trabajadores caminaban dentro de la rueda como en una rueda de hámster, y su peso corporal al girar la rueda enrollaba la cuerda en el tambor del eje. La ventaja mecánica de la propia rueda de pedales es la razón entre el radio de la rueda y el radio del tambor (eje): una rueda de 2,5 metros de radio con un tambor de 15 cm de radio proporciona una ventaja aproximada de 16:1, multiplicada por la relación de la polea.

Pase la cuerda por el sistema de poleas siguiendo la trayectoria estándar de polea compuesta: ate un extremo al soporte del bloque de poleas superior fijo, páselo hacia abajo y alrededor de la primera polea inferior (de la punta de la pluma), luego de vuelta hacia arriba a la segunda polea superior, hacia abajo a la segunda polea inferior, y después lleve el extremo libre hacia abajo al tambor de la rueda de pedales, donde se ata y se enrolla varias vueltas alrededor del eje. Fije un gancho pequeño o un lazo al bloque de poleas inferior para colgar cargas. La trayectoria de la cuerda debe discurrir limpiamente sin cruzarse ni enredarse. Cuando la rueda de pedales gira, enrolla la cuerda en el tambor, tirando de la cuerda a través de las poleas y elevando la carga. Con una polea compuesta de cuatro poleas, cada metro de cuerda enrollado en el tambor eleva la carga 25 centímetros: la compensación entre fuerza y distancia que define a todas las máquinas simples.

Cuelgue un peso pequeño (como una bolsa de monedas o una plomada de pesca) del gancho del bloque de poleas inferior. Gire lentamente la rueda de pedal girándola con un dedo: la carga debería subir con suavidad. Compare el esfuerzo necesario para levantar el mismo peso directamente y a través de la polea compuesta: el sistema de poleas debería hacer que la carga se sienta notablemente más ligera, aunque la cuerda deba tirarse a lo largo de una distancia mayor. Esto demuestra el principio fundamental de la ventaja mecánica que los ingenieros romanos explotaron a gran escala. El relieve de Haterii (un monumento funerario del siglo I en Roma) muestra una grúa romana de rueda de pedal en funcionamiento, lo que revela la escala y complejidad de estas máquinas. Vitruvio señala que una grúa con polea compuesta y rueda de pedal, operada por apenas unos pocos hombres, podía levantar cargas que requerirían decenas de trabajadores tirando directamente de una cuerda.