AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.J02: "Suono e Tono della Campana Individuale" - Pagina 10

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2012, aggiornati il 21/04/2016, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Accordatura della Campana

  

 

INDICE:

 

 

La campana reale non è mai uguale a quella progettata

Uno dei problemi principali nel formare una campana è che essa sia identica in ogni dettaglio con il disegno della campana. infatti nella realtà è difficilmente concepibile che la fusione della campana - anche tenendo conto della contrazione del bronzo - ricalchi esattamente il modello. La tecnica non è precisa a sufficienza. Solo con grandi difficoltà si sarebbe in grado di fondere una campana molto vicina a quella pensata.

Schema 01: Posizione dei principali parziali nella campana

(Campana Fa3 di S. Antonino Martire a Torrazza Coste - PV)

 

INDICE

 

L'accordatura post fusione

 

Figura 01: Spostamento delle parziali nello spessore di 1/2 - 1/1 - 2/1

Per campane normali è certamente sufficiente, ma non lo è per campane da carillon che devono avere parziali inequivocabili senza dissonanze inquietanti per il fatto che devono suonare insieme.

Ciò è ancora più chiaro se si tiene conto che quando la campana è fusa avrà l’1% di parete più sottile di quanto previsto, la sua altezza media sarà di 15 centesimi troppo bassa.

Per evitare questo problema, si deve pensare il corretto profilo come formato di pochi punti percentuali.

Allora succede che durante la modellazione e la colata la parete sia calcolata leggermente più spessa di ciò che sarà in realtà a causa del ritiro del bronzo durante il raffreddamento. Questo aspetto è chiamato “riserva”. Ciò implica che anche la preparazione del tono sarà leggermente più alta. E così la campana sarà accordata.

L’accordatura è formulata come un cambio di profilo dopo la colata sotto forma di assottigliamenti locale delle pareti.

Poiché alla campana sono state aggiunte decorazioni e scritte, l’unica superficie liscia su cui si può intervenire, è all’interno.

Inoltre, un assottigliamento casuale è del tutto fuori questione. A dire il vero, facendo così si abbassa la tonalità della campana, ma la figura 01 a sinistra, mostra chiaramente che qualsiasi altro parziale cambia a seguito di un assottigliamento.

Qualcosa di simile vale per gli altri punti in cui viene rimosso il bronzo.

Figura 02: Settori della campana all'interno e all'esterno. 

Gli effetti della rimozione sono diversi se si agisce su una circonferenza di percussione o sulla spalla della campana.

L’ottava I-4 per esempio, è modificata da un’azione sugli anelli di percussione, ma non è influenzata dalla scarificazione della spalla.

Il tono di Prima II-2, sarà meno influenzato da un’azione sull’anello di battuta che non dalla spalla.

E’ pertanto necessario che l’operatore che agisce sulla superficie, abbia, in ogni grafico del parziale, una voce in cui possa leggere la diminuzione del numero di centesimi man mano che opera per modificare un tono rilevante in un dato settore dell’intera circonferenza.

La pratica ha anche insegnato che quando un tecnico della campana conosce i valori del relativo settore, questo è sufficiente, e pertanto c’è solo bisogno di conoscere in quale misura un’armonica cambierà rispetto a un’altra quando si agisce con una modifica locale.

Qui si considerano solo i valori assoluti. Si vedano i grafici seguenti nelle figure da 03 a 07.

In figura 02 a sinistra, si può vedere una campana in sezione trasversale: in questo caso si vedono i 42 settori in cui è divisa la sezione della campana, sia all’interno che all’esterno. La numerazione dei settori è la stessa per entrambi i lati.

Schema 02: Controllo tonalità con un diapason a cursore mobile

 

Nei grafici da fig. 03 a fig. 07 si vede il numero di centesimi che è possibile aumentare o diminuire per ciascun parziale quando ogni settore è alleggerito di 1 mm; l’esempio è per una campana di diametro 925 mm e 451 kg di peso.

 

 

Figura 03 – Grafico dell’accordatura del tono di Subbasso I-2 rispetto ai settori della campana (fig. 02)

Osservando il grafico della nota nominale fondamentale (fig. 03), si vede che se si toglie metallo dal settore 1 al 3, il parziale crescerà. Dal 4 al 26 settore, il parziale si abbasserà, mentre dopo il 26° la nota non sarà più influenzata. Occorre anche osservare che la percentuale di variazione è differente per ciascun settore. Ad esempio tra 8 e 12 è molto elevata che non tra 20 e 26.


 

 

Figura 04 – Grafico dell’accordatura del tono di Prima II-2 rispetto ai settori della campana (fig. 02)

Il grafico della Prima (fig.04) ha qualche somiglianza con quello della fondamentale (Subbasso) (fig.03), ma le eccezioni sono comunque notevoli. La più eclatante è la forte diminuzione quando la campana è scarificata nelle aree dopo il 24° settore.

E così ogni parziale ha le sue particolarità.


 

Figura 05 – Grafico dell’accordatura del tono di Terza minore I-3 rispetto ai settori della campana (fig. 02)

 


 

Figura 06 – Grafico dell’accordatura del tono di Quinta II-3 rispetto ai settori della campana (fig. 02)

La quinta, in figura 06, non può mai aumentare in nessun settore della campana.

 


 

 

Figura 07 – Grafico dell’accordatura del tono di Ottava I-4 rispetto ai settori della campana (fig. 02)

 


 

Gli altri parziali si accordano sempre nei settori 1 e 2. Ma di ciò si discuterà più avanti. A poco a poco diventa chiaro l’uso dei grafici.

Schema 03: Fonogramma tipico di una campana

Consideriamo una campana in cui il parziale di Prima è troppo alto. Una soluzione può essere offerta dalla scarificazione del settore 30.  I risultati di un’azione sul settore 10 sarebbero nettamente inferiori perché si influenzerebbero anche gli altri parziali. In secondo luogo si può agire sui settori da 15 a 22 dove peraltro si avrebbe anche una diminuzione del parziale fondamentale.

 

Figura 08: Correttore di intonazione per le campane.

Quando si opera su un parziale, si deve tener conto che l’azione di scarificazione agisce anche sul comportamento degli altri parziali.

Quindi l’accordatura è un gioco di dare e avere.

Tuttavia illustreremo questo fatto attraverso alcuni esempi. In figura 08 a sinistra, è mostrata l’attrezzatura di lavoro che compie le scarificazioni sui bordi interni della campana al fine di modellare i parziali per l’accordatura.

Per campane oltre un peso approssimativo di 40 kg, si capovolgono e si applicano ad un tornio.

A è un disco di ferro, cosiddetto piatto ad artiglio, che per mezzo di un motore ruota nel piano orizzontale.

B è l’artiglio che blocca la campana capovolta, che gira nel mandrino attorno ad A.

C è un braccio di ferro regolabile che collega la macchina allo scalpello.

D è uno scalpello a punta che può muoversi su tutta la superficie della campana.

E è la macchina che comanda lo scalpello, può muoversi su e giù e a destra e sinistra.

La macchina opera continuamente, per cui lo scalpello agisce sul bronzo e rimuove lo spessore desiderato.

 

Settori

Spessore (mm)

Sib2

Sib3

Reb4

Fa4

Sib4

Cents iniziali

 

110

109

112

103

104

5 - 32

2,0

47

63

63

27

62

5 - 8

3,5

19

45

18

18

11

8 - 12

1,5

-1

32

5

6

1

31 - 32

3,0

-1

22

4

3

1

28 - 32

2,5

-1

-1

1

-4

0

 

La tabella sopra è un esempio normale dei dati del processo di intonazione e accordatura. Questa è una campana di prova con un diametro massimo di 873 mm e un peso non conforme di 424 kg.

Nella prima linea ci sono i primi cinque parziali registrati. Nella seconda riga, le deviazioni in centesimi dalla nota corretta, che si presentavano così dopo che la campana è stata rimossa dallo stampo di cottura.

La campana è da accordare. Ciò che si nota è che le parziali sono fortemente alterate, e che in caso di accordatura errata, la campana sarebbe perduta.

E’ necessario operare ripetutamente i passaggi di accordatura. Quindi si tratta di un processo iterativo.

E’ subito chiaro che la campana è eccessivamente crescente, e andrebbe lavorata tutta internamente, ad eccezione dei settori 1-3, dove la maggior parte dei parziali è in aumento. Il settore 4 è stato ignorato.

Dopo aver eliminato uno strato di 2 millimetri da tutta la campana, si deve ora procedere con cautela.

Colpisce il fatto che il primo parziale è più basso degli altri, ma questo non è un problema, poiché un’azione troppo elevata potrebbe causare il rischio di perforazione del manto soprattutto nella testa della campana.

Il risultato della procedura di accordatura ha comportato la perdita di 8 kg di peso, e il risultato è nell’ultima riga.

Si vede che la terza minore è 1 cent troppo alto e la quinta 4 cent troppo basso. Questa precisione è eccellente. L’accordatura è leggermente crescente di alcuni centesimi. Qual è il limite di accordatura? Eventuali scordature di una campana singola non possono essere superate? Si apprezzerà che il limite del parziale dell’ottava è raggiunto prima dei parziali di prima, terza, quinta e per i toni sopra l’ottava. In pratica, quindi, le seguenti regole sono quelle da osservare per accordare gli strumenti musicali che hanno armoniche. I requisiti sono i seguenti:

 

1) Gli intervalli tra la fondamentale (subbasso), la prima e l’ottava non devono essere diversi tra loro più di 5 centesimi (in più o in meno).

Per esempio se la fondamentale è 5 centesimi troppo bassa, la prima e l’ottava non possono essere più basse, oppure essere tali da completarsi a vicenda. Se la fondamentale è 2 centesimi troppo alta, la prima non può superare 3 centesimi e l’ottava non può essere meno di 7 centesimi. In questo esempio non è necessario che la prima e l’ottava formino tra loro una forma corretta di intervallo di ottava. Questo intervallo può essere più piccolo o più grande di 5 centesimi.

 

2) Per gli intervalli formati dalle parziali di terza, quinta, dodicesima, in ottava tra loro, è generalmente vero che possono variare tra loro non più di 15 centesimi.

Variazioni maggiori non sono sintomo di ragionevole purezza, poiché anche la forma del corretto profilo che forma il timbro della campana può essere uno svantaggio. In particolare, ciò vale per la quinta troppo bassa.

 

3) Per gli altri intervalli di parziali che sono in relazione di oltre ottava con le precedenti parziali, la regola non è quella di determinare con certezza gli intervalli per un’accordatura corretta, bensì se la loro posizione nello spettro sonoro possa dar luogo a picchi fastidiosi.

E’ importante, pertanto, non se l’undicesima è in forma pura di ottava con la quarta, bensì che questo parziale sia sufficiente distante dalla decima maggiore e dalla ventunesima per evitare dissonanze inquietanti.

 

Queste regole, va esplicitamente ripetuto, valgono solo per una campana individuale, o quella di un orologio per esempio.

Tuttavia una volta che la campana suona insieme ad altre, come in un carillon, ci sono regole di accordatura più sofisticate. In tali situazioni le più piccole variazioni sono vissute come sgradevoli. Tali aspetti sono approfonditi a pag. J04.03 - L'Accordatura dei Suoni" e a pag. K01.03 - Campane musicali e Sistemi di Intonazione.

Analogamente verrà dimostrato comunque che, in particolare, la terza minore potrà essere elevata a 20 centesimi, che ha a che fare con le attuali campane antiche per le quali valgono i vecchi schemi di accordatura e il suono naturale.

Naturalmente ci si può chiedere quali sono le armoniche più alte da accordare. L’esperienza dimostra in generale che la loro relazione originaria permane all’interno del gruppo di appartenenza, ma con l’eccezione delle parziali utilizzate nella periferia dei 4 modi di vibrare   (I-2, II-2, III-2, IV-2, ecc.).

 

Figura 09: Scanalature di accordatura errate nell’anello di impatto.

Tutto questo per dire che quando la campana pronta ha una dodicesima corretta rispetto alla propria ottava, fatto che è normale in una campana accordata in tale intervallo, allora viene mantenuta inalterata.

Le eccezioni si verificano soltanto quando l’accordatura si esegue su una campana che ha un solco profondo nell’anello

Inoltre, un effetto negativo su un profilo comporta per lo più effetti negativi sul timbro.

Per i motivi di cui sopra anche l’accordatura di una campana è un’operazione pericolosa. Le possibilità di riuscita sono infatti troppo basse.

 L’accordatura deve essere limitata nei settori 1-3. Qui infatti non si produce alcun effetto e la quantità di bronzo da eliminare sarebbe troppo grande.

Se si vuole evitare questo, vuol dire che la fondamentale non deve superare i 10 centesimi per essere messa a punto. E in più si ottiene una scarificazione come quella mostrata in figura 09 a sinistra.

Per il labbro stesso non si deve agire fino all’accordatura perfetta della fondamentale (subbasso); qualcosa in più si può fare per la terza e l’ottava perché non dovrebbero essere presenti nella regione della fondamentale (subbasso).

 

 Naturalmente  è un po’ meglio il caso in cui fosse troppo bassa l’ottava o la terza minore. Come mostrano i grafici di accordatura, le possibilità sono maggiori, fino a un massimo di 20 centesimi.

Quanto sopra dimostra quanto sia importante che la campana dopo la fusione completa sia sufficientemente elevata di tono, sia nella sua totalità e separatamente per ogni parziale.

Altrettanto importante è una posizione abbastanza precisa delle armoniche più alte rispetto a quelle inferiori.

Nell’accordatura, non solo la struttura di intervalli all’interno dello stesso gruppo si mostra molto vicina a questo proposito, ma anche l’accordatore ha a disposizione 5 elementi di accordatura diversi per realizzare il risultato desiderato.

 

Inoltre a partire dagli anni 90 del secolo scorso, il discorso è cambiato. Qual è il cambiamento?

Finora, si supponeva che sulla base delle campane prodotte i grafici di accordatura erano quelli da cui si partiva per l’intonazione delle campane. Ma ora si può anche usare una figura per un metodo di computer messa a punto dal campanologo Dr. A. Lehr nel 1995.

Con l’aiuto della tecnica matematica di ottimizzazione lineare, si cerca il corrispondente programma per la migliore accordatura. In linea di principio è un processo iterativo. Dopo tutto, il computer può indicare esattamente le posizioni di accordatura.

 

La fase finale viene affidata all’operazione manuale. Infatti, le operazioni di accordatura possono essere completamente automatizzate su un tornio controllato da un computer (banca dati CNC). Diversi fonditori di campane ora lavorano in questa direzione.

Infine un’ultima domanda. In che misura i grafici di accordatura dipendono dal profilo? Sono grafici universali? Limitandoci ai tipi abituali di campane, è possibile dare una risposta affermativa.

Ciò significa che non solo le campane, con profili ben diversi (leggermente) hanno grafici di accordatura diversi, ma ciò vale anche con campane con pareti più spesse o più sottili.

La sensibilità alla variazione di spessore diminuisce in quanto la parete è relativamente spessa. Si apprezzerà che i grafici di accordatura possono essere utilizzati anche nella progettazione della campana. Naturalmente, è una necessità quindi che tali grafici non siano limitati a quello della parte interna della campana. Altri grafici con funzioni simili possono essere utilizzati per la parete esterna durante la fase di modellazione della campana; e questi svolgono un servizio prezioso. Inoltre si possono utilizzare grafici anche per modellare solo una porzione localmente più spessa.

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La banda psicoacustica

Infine torniamo alle nostre riflessioni sulla precisione desiderata con cui accordare una campana rispetto agli standard che sono stati ottenuti dagli studi sugli strumenti con armoniche, come l’organo, per esempio.

Questo fatto non è discutibile, ma riduce le possibilità musicali della campana. Sembra così ovvio che le altre ottave debbano essere pure, mentre la fondamentale (subbasso), la prima e l’ottava devono formare solo intervalli di ottava puri con gli altri parziali. Ma perché? Tale questione diventa chiara quando ci sono due canne da ascoltare, ad esempio do3 e do4. Quando suonano simultaneamente, il do4 della prima armonica del tubo inferiore deve coincidere con il tono fondamentale della canna maggiore do4. In caso contrario di sentiranno dei battimenti. Ma la Fondamentale (Subbasso) e la Prima, entrambe senza sfumature, non possono coincidere. Lo stesso vale per la Prima e l’Ottava. E’ qui che deve intervenire il concetto di banda psico-acustica.

Se un suono ha due singole emissioni, che si dimostrano senza sfumature, quando coincidono si sente un unisono perfetto. Ma li si aumenti gradualmente. Si sentono allora alcuni battimenti lenti e poi veloci che si trasformano in un suono dissonante, o meglio ruvido. A un certo intervallo, che rappresenta una rugosità massima, tornano a diminuire finché si raggiunge la perfetta consonanza.

Di solito in un intervallo che è più grande di una terza minore, l’area di unisono che porta a una perfetta consonanza, si chiama banda critica.

Al di fuori di essa due toni singoli non sono più dissonanti. Nel caso di una campana, poi si trova che finché le sfumature di una terza minore sono più o meno marcate, non potrà esserci più di una dissonanza.

Per questo motivo le campane con la Prima bassa non devono essere viste come dissonanti ma semplicemente come devianti. Ed è per questo che molte campane storiche non sono conformi all’ideale rigoroso di un’armonica così bella.

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Bibliografia


 
Bib-TS-000 - Testo di Ing. Michele Cuzzoni
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Bib-TS-260 - André Lehr - Geschiedenis van de campanologie (Asten, 2001)
Bib-TS-261 - André Lehr - Leerboek der Campanologie, 2007
 

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