Nacido en Cremona hacia 1500, apenas se conocen datos de sus primeros años de vida. Llegó a España en el año 1556 llamado por Carlos I, y ya como Juanelo Turriano, fue nombrado Relojero de Corte y construyó para este rey dos famosos relojes astronómicos, el Mocrocosmo y el Cristalino que le hizo ser conocido en su época, porque eran capaz de indicar la posición de los astros en cada momento, con objeto de interpretaciones astrológicas.
Al final de la vida de Carlos I, construyó parte del palacio del rey en Yuste. Uno de los estanques construidos por Torriani o Turriano produjo una acumulación de aguas estancadas que generaron la proliferación de mosquitos, que picaron al rey y le produjeron su muerte tras un mes de agonías y fiebres por paludismo.
Felipe II le nombró Matemático Mayor. Reclamado por el papa Gregorio XIII, participó en la reforma del calendario. Vuelto a España, Juan de Herrera le encarga el diseño de las campanas del Monasterio de El Escorial.
Trabajó y vivió en Toledo desde 1534, donde murió el 13 de junio de 1585 en la indigencia. Es fama que allí construyó un autómata de madera, llamado el Hombre de palo: una calle de la ciudad lo recuerda por este hecho. Además inventó una especie de ametralladora rudimentaria y algunas máquinas voladoras, diseñadas y también construidas por él.
Por lo que es más conocido es por la máquina hidráulica que construyó para subir el agua a Toledo desde el río, conocida como el Ingenio de Toledo o Artificio de Juanelo. Sobre su funcionamiento hay aún controversias, más o menos aclaradas desde el clásico trabajo del ingeniero Luis de la Escosura Morrogh (1888), hasta el más reciente Modelo con escaleras de Valturio(2009) (siendo incluso recreado en la Exposición Universal de Sevilla en 1992 con el objetivo de hacer funcionar un reloj y durante la cual se mantuvo en funcionamiento). Lo cierto es que la máquina conseguía llevar el agua del río Tajo hasta el Alcázar, situado a casi 100 metros por encima del cauce del río. Basado en el uso de la propia energía hidráulica del río Tajo, constaba de gran cantidad de «cucharas» o «brazos de madera», engranados de modo ingenioso, que se iban pasando el agua los unos a los otros, en altura creciente, de tal manera que podía elevar gran cantidad de agua salvando el desnivel. Al parecer se mantuvo en funcionamiento, con un rendimiento cada vez menor a medida que envejecía y se deterioraba, hasta el año 1639. Se ha calculado que en su mejor momento podía ascender en torno a 16-17 metros cúbicos al día (16-17 mil litros).
Según las fuentes escritas, se construyeron dos artificios semejantes: el primero, encargado por el Ayuntamiento, debía llevar el agua hasta el Alcázar como cota más alta de la ciudad, pero el ejército, propietario del Alcázar, se negó a repartir estas aguas con la ciudad. Así, el ayuntamiento encargó otro, que Juanelo ejecutó.
El problema de Juanelo, que prácticamente le llevó a la tumba, era que nadie quería pagar el primero de los artificios: el Ayuntamiento porque no recibía las aguas y el ejército porque no había firmado ningún contrato. Entre unos y otros, Juanelo se arruinó y fue enterrado modestamente en un convento toledano.
A Juanelo se la atribuyó ser el autor de los Veintiún Libros de los Ingenios y Máquinas, obra editada en su integridad por la Fundación Juanelo. El léxico ha descartado su atribución al ingeniero cremonés. Al parecer también escribió otros muchos libros y tratados, aunque como eran de temas militares se consideraron secretos en la época en la que vivió y no llegaron a ver la luz en su momento, siendo publicados muchos años después.
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