AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.L01: "Struttura della Campana in movimento" - Pagina 01

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2012, aggiornati il 01/11/2012, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Tipi di Ceppi - Battagli - Risonanza della Torre

  

 

INDICE:

 

 

Ceppo a barra (Movimento a slancio e derivati)

 

Figura 01: Albero dritto (ceppo) con battaglio volante

 

Il modo più semplice per osservare una campana in movimento è senza dubbio quello mostrato in Figura 01 a sinistra.

La campana è appesa a una trave di acciaio dritta o a una trave di legno (A), secondo quanto descritto a pag. K02.01 "La Sospensione della Campana".

Questa barra diritta è ancorata alle estremità di un albero di ferro B, che è alloggiato entro una coppia di cuscinetti a sfere che ne permettono la rotazione.

Pertanto è possibile far ruotare la campana avanti e indietro come il pendolo di un orologio.

Il suonatore aziona la corda C nel  momento giusto in modo che la campana ruoti in alto.

Un volano forte e dritto è sempre collegato al battaglio a volo. Ciò significa che il battaglio è sempre in leggero ritardo rispetto al movimento della campana.

Così, la campana, (a slancio) sarà colpita nella sua posizione estrema a 90° e più rispetto alla verticale, come mostrato nella figura 01.

Tuttavia è necessario che il volano D sia sufficientemente lungo e pesante (figura 02). Se così non fosse allora il batacchio non sarebbe in grado di colpire la campana nella posizione più alta.

 

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Il battaglio (materiale, peso, forma) - Energia della campana

Figura 02: Schema del battaglio

Il battaglio stesso è generalmente forgiato in acciaio. Talvolta si è scelto anche l’ottone al manganese. In tal caso il suono è più caldo, mentre nel primo caso è leggermente più brillante e talvolta ricco di armoniche.

Questo è il motivo per cui è generalmente preferibile realizzare batacchi in acciaio.

Il peso del batacchio è di solito il 4% del peso della campana, talvolta anche il 3 ½ %, secondo i gusti del produttore; (nel caso di campane a slancio; se fosse il caso di campane a battaglio cadente il valore del peso deve essere 1,5/2 % rispetto al peso della campana).

Occorre notare qui che questo peso viene suddiviso sul batacchio, con una concentrazione maggiore sulla sfera.

La forma del battente (per campane a slancio) è generalmente come mostrato nel disegno, sebbene si possano osservare alcune diversità a seconda del gusto personale.

Dovrebbe essere chiaro che una campana che oscilla accumula una gran quantità di energia. E in parte viene riflessa o assorbita dal campanile o dalla torre durante il suono.

Si potrebbe immaginare che la campana possa rompere la struttura per effetto della forza esercitata sui cuscinetti durante la rotazione. La forza risultante orizzontale è applicata lungo asse orizzontale ed arriva fino a 1,5 volte il peso della campana, perciò è necessario che anche i produttori ne tengano conto.

Questa forza non deve essere forte nella posizione estrema. Ciò che succede all’angolo di 90° deve accadere approssimativamente anche a 60°.

Se la forza orizzontale si verifica durante la suonata, è opportuno ridurla. Una soluzione è stata trovata nel tipo di ceppo descritto nella figura 03.

 

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Ceppo a gomito (Movimento a battaglio cadente e derivati)
   

Figura 03: Ceppo rialzato con asse di rotazione ribassato

e movimento del batacchio (cadente)

La logica di questi cosiddetti alberi a forte gomito è che più il punto di rotazione dell’albero è vicino al centro di gravità Z della campana e minore sarà la forza di reazione.

Questo centro di gravità si trova, a seconda del tipo di asse di rotazione, approssimativamente a 0,4 volte il diametro della campana al di sopra del piano (Z).

Se l’asse di rotazione passasse attraverso di esso, non si manifesterebbero le forze orizzontali.

Ma se una tale campana si potesse azionare, questa è una questione del tutto diversa.

Generalmente, in questi tipi di ceppi, si considera la distanza A (fig. 03 a sinistra) che è la distanza dell’asse del perno dalla parte inferiore della barra del ceppo.

Pertanto, maggiore è la distanza e minori saranno le forze di reazione. In pratica, per impostare un valore inferiore della reazione, occorre che A misuri tra 0,25 e 0,45 del diametro della campana.

Le forze massime orizzontali hanno un ordine di grandezza della metà del peso della campana o meno.

Un’ulteriore modifica della posizione più bassa dell’asse di rotazione è difficilmente possibile. Non si può aumentare la distanza senza avere conseguenze negative per l’avvio del battaglio.

 

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Il battaglio: cadente e volante - Tempo di percussione

 

Il fatto singolare della questione è che con un ceppo rialzato il battaglio non può più volare bensì è diventato cadente. Ciò significa che il battaglio ha un movimento relativamente piccolo e colpisce la campana in ogni caso quando essa ha raggiunto la sua posizione estrema.

Con questo cambiamento di tipo di suono, una campana con l’albero a gomiti (ceppo rialzato) di solito non è utilizzata per ottenere il massimo del volume sonoro, fatto che avviene solo con una campana con albero dritto (ceppo a slancio).

 

Il suono nel caso di campana a slancio è possibile solo con la campana a 90° e più, mentre con la campana a battaglio cadente il suono è prodotto già con un’inclinazione della campana variabile tra 50° e 70°.

Tale circostanza è molto evidente nel caso di un’inclinazione troppo grande. In questo caso il battaglio si arresta bruscamente da un lato e dall’altro sulla parete della campana dove permangono in condizione di riposo. Non vi è dubbio che in questo caso la campana non è detto che sia chiara e sonora.

 

Quando la forma del ceppo rialzato è così grande che l’asse di rotazione è troppo vicino al baricentro della campana, ci si pone una ricerca di valori numerici – che verranno ulteriormente sviluppati a pag. L01.05 "Tempo di attacco del suono"  – dei tempi di contatto tra la campana e il batacchio che raggiungono valori estremi.

Come regola, non si perderà di vista il tempo di contatto tra campana e battaglio. Non per nulla il volo di un pendolo a caduta è più leggero di quello volante.

Tuttavia, non sembra possibile che i tempi di contatto siano identici per i due assi di oscillazione; l’esperienza infatti ha dimostrato ripetutamente che il tempo di contatto tra la campana e un battaglio cadente è maggiore di quello di uno volante.

 

Tutto ciò che è stato scritto a pag. J02.13 "L'impatto del batacchio e influenza sul suono di una campana", è anche decisivo per valutare la differenza di suono tra una campana a battaglio cadente e una a slancio.

Nel primo caso cadente il suono sarà un po’ spento, rigido e statico, mentre il secondo è un po’ più chiaro e il suono nominale che si sente è ricco e dinamico.

 

Da quanto sopra esposto sarebbe consentito di trarre la conclusione che un battaglio volante è preferibile a uno cadente. Eppure, in pratica, le differenze sonore non dipendono dal sollevamento di masse pesanti, come ci si aspetterebbe davvero. D’altra parte sembra esistere un’inversione di tendenza.

Nei Paesi bassi e nel Belgio il suono a slancio non è quasi mai utilizzato, mentre in Germania tuttavia è la regola; in Italia lo slancio puro è tipico delle regioni centro-meridionali (con debite eccezioni anche al Nord, per es. il Duomo di Monza o le zone alpine della Val d'Aosta e del Trentino e del Friuli), mentre al nord le zone a "battaglio cadente" sono tipiche del sistema ambrosiano, veronese e ligure; sussistono poi forme ibride a mezzo-slancio; e forme speciali alla bolognese e ferrarese (con campane capovolte), ecc. Cfr. in proposito la seguente pag. L01.02 "Approfondimento: Ceppi Italiani".

 

Naturalmente, questa preferenza per l’albero a gomiti (ceppo rialzato) è stata favorita dalle basse forze di reazione, una caratteristica che attrae soprattutto gli ingegneri. Tuttavia c’è anche un altro argomento interessante per non far prevalere necessariamente i vantaggi dell’albero dritto.

Una campana con ceppo rialzato è più facile da modificare nel tempo di suonata che una con ceppo dritto. E come vedremo, anche un tempo di suonata corretto può contribuire a ottenere un piacevole complesso, in particolare nel caso di suonata tra più campane.

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Un pericolo esistente: La risonanza della torre

 

Un ultimo aspetto è la possibilità che durante lo squillo si abbia risonanza nella torre.

Ciò in realtà accade quando una forza orizzontale di grandi dimensioni coincide col periodo di oscillazione della torre. Inoltre, questa formulazione non è del tutto corretta poiché svolge un ruolo anche la frequenza del pendolo.

Nel caso di risonanza reale il fatto costituisce un pericolo per la torre che può anche distruggersi.

Per inciso, non occorre attendere passivamente l’insorgenza di questo fenomeno. Oggi il rischio di risonanza può essere calcolato in anticipo.

L'ing. Michele Cuzzoni è in grado di calcolare queste forze e valutare la staticità della torre in rapporto al numero di campane esistenti (o aggiunte) con qualsiasi tipo di suono in uso nella torre (sia manuale che elettrificato).

 

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Bibliografia


 
Bib-TS-000 - Testo di Ing. Michele Cuzzoni
Bib-TS-261 - André Lehr - Leerboek der Campanologie, 2007
Bib-TS-274 - André Lehr - Met losgemaakte ringkraag en in hevig zweet . Een oriënterende verkenning in oude beiaardtracturen. - In: Jaarboek van het Vlaams Centrum voor Oude Muziek , jg.1, 1985, blz.109-222
Bib-TS-275 - André Lehr - Trommelspeelwerken in het verleden (Asten, 1993)
Bib-TS-276 - André Lehr - Enkele wiskundige achtergronden van het broeksysteem (Asten, 2003)
 

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