AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.P01: "Principi di Restauro" - Pagina 03

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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Esempio di Analisi della Durabilità di una Campana

 

INDICE:

 

 

Suono delle Campane - Valutazione della durabilità delle Campane da Chiesa

 

Monografia di Andreas Rupp, Università di Scienze Applicate di Kempten, in Germania (Cfr. Bibliografia)

Traduzione a cura di Ing. Michele Cuzzoni

 

 

 

INDICE

 

 

01. Danni alle campane

 

 

Le campane da chiesa sono strumenti musicali, fortemente legati alla cultura europea, nonché strutture tecniche esposte a severe condizioni di carico durante il suono. Ci sono molte campane famose in servizio da secoli e appartengono al patrimonio culturale delle nazioni europee.

A causa del suono continuo si sono verificati numerosi danni alle campane. I casi di ornamenti e iscrizione distrutti su campane danneggiate portano a una grave perdita di prezioso patrimonio culturale. I possibili restauri richiedono tecniche all'avanguardia e costi elevati.

 

Fig. 01: La campana "Gloriosa" con estensimetri, Erfurt, fusa nel 1497

Ad esempio, alcuni anni fa si è incrinata la famosa campana tedesca "Gloriosa" situata nel duomo di Erfurt.

La fessura è stata saldata sopportando un costo estremamente elevato, dopo aver adattato la torre a laboratorio per effettuare i lavori necessari.

Nel 2004, dopo indagini accurate sulle sollecitazioni e sul suono della campana, si è constatato che la Gloriosa (Fig. 01 a sinistra) era nuovamente incrinata e necessitava di urgenti riparazioni.

Questa volta, la campana - di 12 tonnellate - è stata calata dalla torre e trasferita in un laboratorio specializzato, con un nuovo notevole esborso economico, da cui è stata riportata in torre nel 2005.

I danni che si sono osservati derivano dall'usura (Cfr. pag. O01.03 "Fenomeni di Usura di Metalli e Leghe" - pag. O01.05 "Comportamento ad usura e usura-corrosione dei materiali metallici" e pag. O01.06 "Analisi di fessura superficiale obliqua con carichi ciclici") a causa dell'installazione di un nuovo battaglio di acciaio da 50 a 80 anni fa.  L'usura analizzata è decisamente maggiore rispetto a quella di secoli osservata prima del cambio del battaglio.

Si può quindi prevedere che nei prossimi anni si verificheranno gravi danni su un gran numero di campane storiche importanti.

Spesso sono state rifuse copie di campane originali - con relativo grave esborso di denaro per le parrocchie - come ad esempio in una chiesa del Tirolo in Austria, dove una campana è stata rifatta 6 volte a causa di danni ripetuti nell'arco di tempo da 4 a 7 anni.

 

Sono estremamente difficili gli studi e le analisi riguardo la responsabilità oggettiva delle cause che hanno portato al danneggiamento di campane. Di recente si sono rilevati danni a causa del movimento più o meno buono della ruota; anche il caso di battenti nuovi - troppo duri o pesanti - possono esporre la campana a condizioni di stress gravi che portano alla frattura (della campana e/o del battaglio) con conseguente caduta pericolosa di pesanti pezzi di acciaio o di bronzo, come è accaduto - per esempio - nell'estate del 2003 nel campanile di Speyer in Germania o a Capodanno 2005/06 nella cattedrale di Donauwörth.

 

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02. Analisi ingegneristica del suono delle campane

 

I danni alle campane possono verificarsi a causa di vari motivi, quali per esempio:

  • Usura dei materiali.

  • Carico di fatica.

  • Materiali insufficienti.

  • Dimensionamento del batacchio, suo peso, materiale e forma.

  • Caratteristiche del campanile, per esempio, raggio a croce, montaggio, asimmetrie...

  • Condizioni di suonata, per esempio, ad angolo troppo elevato...

Il sistema campana - batacchio - campanile, è in servizio con modalità diverse di suono da regione a regione, ed è stato sviluppato nel corso dei secoli basandosi principalmente sull'intuizione e sulla tradizione.

 

I meccanismi tecnologici e i motivi per cui si verificano danni e fratture sono ampiamente sconosciuti. Non è stata capita l'influenza dei principali parametri analizzati.

 

Fig. 02: Campane in fase di preparazione per i test di suono in laboratorio

 E' di notevole importanza notare che il modo di suonare le campane è estremamente differente nei paesi europei, per esempio, l'angolo di inclinazione della campana in oscillazione è di 50° in Germania, piuttosto piccolo rispetto ai 120° dell'Austria o ai quasi 180° dell'Italia (suono ambrosiano / veronese, bolognese, ferrarese, ecc.) e della Spagna, dove le campane addirittura si muovono a 360°. In Inghilterra è nota la tradizione del "change ringing", dove molte persone suonano le campane secondo un'armonia ormai ben nota.

Negli ultimi anni sono stati effettuati numerosi progetti sulla vita delle campane, tuttavia, a causa dei molteplici problemi tecnici e dell'elevato numero di parametri, nessuna delle piccole imprese impegnate in questi studi è stata in grado di determinare risultati adeguati partendo da piccole indagini individuali.

Pertanto è stato avviato un progetto congiunto con: 8 fonderie di campane,  produttori di battagli, la Chiesa, il TÜV e 3 Università.

Scopo del progetto è studiare i meccanismi di danno per le campane, determinare i principali parametri che influenzano - per esempio - il battaglio, le condizioni di suono, la dinamica, ecc., ed elaborare le procedure specifiche coi rispettivi dati per ottenere un suono di campane armonioso con un'alta qualità musicale.

 

 

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03. Indagine sui materiali di una campana di bronzo

 

Una campana da suono è una struttura sottoposta a carico a fatica, la valutazione della sua vita può essere eseguita con gli stessi procedimenti utilizzati per valutare la durata a fatica di altre strutture, per esempio, come nel caso di componenti per autoveicoli.

Nel progetto di ricerca finanziato dall'Associazione Tedesca di Ricerca Industriale (AIBF) effettuata al LBF Fraunhofer Institute di Darmstadt [1], sono state effettuate varie prove di fatica su campioni ricavati da una campana rotta.

Il bronzo per Campane è una lega composta circa per l'80% di rame (Cu) e 20% di stagno (Sn) fin dal XV secolo. La lega è difficile da armonizzare. Un contenuto di stagno del 13% dà buoni risultati di riduzione di forza e duttilità, mentre aumenta la durezza. Le campane del Medio Evo hanno un contenuto molto variabile di stagno [10]. Poiché le proprietà di resistenza di una lega non possono essere semplicemente derivate dal contenuto dei suoi componenti, le indagini su campioni di bronzo standard attuali non possono quindi essere trasferite su vecchie campane. Tali risultati di prove a fatica sono validi esclusivamente per la lega in esame, caratterizzata dal suo specifico raffreddamento, solo in tempi storici recenti.

 

 

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Il bronzo per campane ha peso specifico: ρ = 8,4 kg / dm ³ circa.

 

Prove di trazione realizzate su campioni asportati da una campana esistente, forniscono i seguenti parametri:

Modulo di Young: E = 98.600 ± 720 MPa

Resistenza a trazione: Rm = 126 ± 18 MPa.

 

Il peso specifico e il Modulo di Young evidenziano che la resistenza alla trazione è decisamente inferiore rispetto ai dati forniti dalla letteratura. L'alta dispersione e la bassa resistenza possono derivare dal raffreddamento specifico dopo la fusione e la sua particolare porosità [1].

 

La durezza Brinell del bronzo è stata misurata pari a 179 ± 18 HB, corrispondente alle informazioni fornite in letteratura.

 

La durezza Vickers è misurata da bassi carichi, come mostrano le diverse parti della struttura microcristallina del bronzo.

Per la fase primaria α si ha una durezza Vickers pari a 107 ± 3,6 HV 0,3.

Per la fase α-interdentritica + δ-Eutettoide ha una durezza media pari a 321 ± 46 HV 0,3.

La fase δ è la principale responsabile della durezza del bronzo.

 

In un'analisi chimica del materiale in esame si sono ottenuti i seguenti risultati:

Cu = 78,4 %

Sn = 20,6 %

Ni = 0,11 %

Pb < 0,22 %

Il contenuto della lega non varia nello spessore della campana di circa 15 cm.

Nei pori del bronzo, osservati con un diametro medio di circa 0,2 mm - pur con valori limite variabili da 0,5 a 1 mm -, ottenuti dal processo di colata, si è ritrovata la presenza del 4% di azoto (Si).


 

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L'impatto altamente dinamico del battaglio in acciaio sulla campana di bronzo, porta a deformazioni elasto-plastiche e a micro cambiamenti strutturali sulle superfici di entrambi i componenti (DIN 50320). L'usura della superficie comporta l'insorgenza e la propagazione di cricche e micro fratture.

Inoltre i cristalli dei materiali possono interrompersi mentre l'adesione si verifica a causa di connessioni atomiche dei due componenti a contatto (micro saldatura).

La disgiunzione spesso non si verifica nel piano di contatto iniziale, bensì all'interno della campana, dove una piccola parte di bronzo si collega alla superficie del battaglio.

La rugosità delle superfici può aumentare e si può verificare il trasferimento di materiale attraverso i piccoli fori [1 a 3 e 8].

Non sono noti i risultati di nessuna ricerca sistematica sul parametri principali che determinano l'usura di una campana.

Le indagini pianificate si concentrano quindi sulla forma del battaglio (clapet), sulla sua durezza e direzione, essendo il diretto responsabile della dimensione dell'area di contatto.

 

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Il battaglio colpisce la campana continuamente in due posizioni, in cui la campana si deforma.

Il suono della campana, caratterizzato dalle varie frequenze degli armonici che lo compongono, è il risultato di ampiezze di deformazione dei materiali che hanno tali frequenze. Così la campana è una struttura caricata a fatica in uno spettro di suono specifico dipendente dalla pesantezza dell'impatto del battaglio e dalle deformazioni derivanti, nonché dallo smorzamento del suono che porta ad ampiezze di stress decrescenti.

La resistenza a fatica del materiale determina la lunghezza della vita della campana, che può essere esposta alle condizioni di stress che si verificano. Sono state eseguite prove di fatica sotto carico di trazione e flessione su campioni asportati da una campana. Oltre alla elevata dispersione della resistenza del provino, la resistenza a fatica che si ottiene è piuttosto bassa, rispetto ai dati di letteratura che si hanno da prove su campioni di materiali appositamente preparati.

 


 
Fig. 03: Risultati delle prove di fatica su provini ricavati da una campana [1]

 

Dalla prova risulta che è stata determinatauna curva Woehler per un rapporto di carico R = -1 e una probabilità di sopravvivenza del 50% con una pendenza di K = 6 e la resistenza a fatica in un numero di cicli N = 106 per σa = 50 MPa  xon una dispersione di TN (10% , 90%) = 1:25.

Non è stata trovata nessuna differenza significativa di resistenza a fatica su campioni prelevati dall'interno della campana, al centro o sulla superficie esterna della campana.

Il carico di trazione e di flessione hanno provocato la stessa risposta della forza di fatica.

Non è stata rilevata alcuna influenza della temperatura nell'intervallo - 20 °C ¸ + 20 °C.

Per investigare l'influenza dell'usura sulla resistenza a fatica del materiale della campana, è stato introdotta una situazione di pre - danno per un numero selezionato di campioni: si è premuta una sfera di acciaio di diametro 10 mm sulla superficie del campione fino a procurare una rientranza di a,5 mm di diametro e 0,12 mm di profondità. Altri campioni sono stati pre-caricati da una prova a martello ripetuta con un peso variabile del martello fino ad ottenere una rientranza simile a quella delle prove statiche [4].

L'influenza del martello sul materiale, portato a usura e quindi a rottura, non è stata ancora controllata, ma può essere di grande importanza per capire i danni alle campane.

La durezza di un martello di acciaio per questa prova deve essere simile alla durezza dei battagli reali. I nuovi battagli usati per le misure (cfr. par. 03) a forma di palla o ellissoidali, hanno mostrato una durezza iniziale compresa nell'intervallo: 115 ¸ 135 HB, quindi inferiore alla durezza del bronzo di circa 179 HB.


 

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04. Misure su campane


 

 

04.01. Le tensioni residue

 

Le tensioni residue sono state misurate su una campana di 800 kg [1] con il metodo del foro di bucatura dentro e fuori al punto di percussione. Sono state identificate tensioni di trazione residue sul lato interno che, tuttavia, sono verificate soltanto sulla superficie e diminuiscono rapidamente all'interno del materiale.

Queste sollecitazioni di trazione residua si possono spiegare con la forma di fusione: il lato esterno della campana è realizzato in modo che si raffreddi per primo rispetto al lato interno;  quindi sul lato interno si hanno sollecitazioni di trazione a causa del restringimento limitato del materiale già ritiratosi all'esterno.

Le sollecitazioni di trazione osservate sono considerate positive per la resistenza della campana, poiché il battaglio induce compressione nella zona di impatto, compensando in parte le sollecitazioni di trazione residue.

Le misure sono state effettuate solo su una campana. Le tensioni residue identificate con il metodo del foro, hanno mostrato un'elevata dispersione. Quindi le condizioni per cui le tensioni residue possono essere trattate come un unico risultato, devono essere dimostrate da ulteriori indagini su altre campane e probabilmente con altre tecnologie di misurazione.

 

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04.02. Analisi dello stress della campana, accelerazione e misurazioni audio

 

 

Durante la suonata le campane sono colpite ripetutamente dal batacchio. Ogni batacchio imprime una deformazione locale della campana e successivi cicli di sollecitazioni alle diverse frequenze sovrapposte della campana. Oltre all'armonia dei suoi toni, un'altra delle qualità di una campana è determinata dallo smorzamento dei toni singoli e quindi dalla diminuzione delle ampiezze di stress dopo il suono.

Sono state effettuate misure di tensione con estensimetri su un numero ampio di campane sia nei laboratori che nelle torri, per misurare le sollecitazioni locali durante la suonata in condizioni diverse. Gli estensimetri sono stati applicati sulla posizione di origine del suono in direzione circonferenziale, sulla direzione delle sollecitazioni del primo tipo e soprattutto sulla sezione trasversale delle superfici di contatto, interne ed esterne, nonché intorno alla circonferenza dell'anello di battuta. (Fig. 4a).


 

Fig. 4a. Gli estensimetri su una campana

Fig. 4b. Microfono per la misura del suono obiettivo

Fig. 4c e 4d: accelerometro su un batacchio



 

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05. Analisi del batacchio, accelerazione e misurazioni audio


Il parametro più importante, che determina il caricamento (azione del ceppo sul movimento) della campana è l'impatto del battaglio, che è stato analizzato sotto l'aspetto dell'accelerazione del battaglio durante l'oscillazione della campana.

Una campana in servizio viene ripetutamente colpita dal batacchio.

L'intensità dell'impatto del battaglio è determinata da una serie di parametri del sistema dinamico, ma al tempo stesso è un parametro variabile statisticamente.

Per svolgere l'analisi sono stati incollati ai batacchi alcuni accelerometri, per identificare l'intensità delle singole partizioni del batacchio (Cfr. fig. 4c).
Le campane però sono strumenti musicali, che, più sono caricati nel ceppo e meno forte suonano.

Pertanto anche la pressione del suono della campana viene registrata durante le misurazioni, in modo da analizzare il suo suono caratteristico (Fig. 4b).

Il suono caratteristico della campana dipende dal tipo, forma e materiale del battaglio e dall'intensità d'impatto del batacchio.

La Fig. 5 sottostante mostra la deformazione e l'accelerazione del battaglio appena prima e dopo la corsa per 20 msec da un lato (0°, Accelerazione positiva) e dall'altro lato (180°, Accelerazione negativa), per mezzo di estensimetri all'esterno aull'anello di battuta e di fronte alla zona di impatto del batacchio.

Si possono verificare punti di trazione di fronte alla zona di impatto del battaglio e, dopo un certo tempo, dopo che l'onda d'urto ha fatto un giro intorno alla campana, lo sforzo di trazione si può osservare anche sull'altro lato.

L'impatto del battaglio sta nell'intervallo di 500 g e si verifica in uno spazio di tempo di circa 0,5 msec.
 


Fig. 5. Movimento della campana nel tempo e accelerazione del batacchio
 

Le sollecitazioni dell'intensità della campana e l'impatto, considerati nei vari parametri di indagine, tuttavia, sono sottoposti ad analisi statistica, poiché ogni corsa è diversa dalle altre anche per gli stessi parametri di suono, si vedano per esempio le accelerazione del battaglio durante la suonata di 150 sec. in Fig. 6.




Fig. 6: accelerazione del battaglio durante una suonata di 150 sec.
 

E' stato definito un suono di riferimento di 1 min, per confrontare l'influenza dei singoli parametri sulle accelerazioni di deformazione del battaglio in modo statistico. Le misurazioni sono state effettuate su diversi tipi di battaglio con ogni possibile variazione dei seguenti parametri:

Altri parametri importanti sono in corso di valutazione:

Poi è stata calcolata l'influenza sulla durata a fatica in base al conteggio "Rainflow" (Fig. 7) nel tempo di deformazione durante il suono di riferimento di 1 min. Quinsi si è proceduto a un calcolo dell'accumulo del danno prendendo a riferimento gli spettri dell'ampiezza di deformazione determinati dalla curva Woehler (Fig. 3) realizzata con prove di fatica su campioni ricavati da una campana (Fig. 8).

 

Fig. 7: matrice Rainflow di sforzo dei suoni esterni sull'anello di battuta opposto all'impatto battaglio, 1 min

Come risultato di questi esami in [1, 2, 3], si possono trarre le seguenti conclusioni:

            - L'influenza della forma del batacchio (a palla o ellissoide) non ha determinato in modo significativo diverse condizioni di stress.

            - Cambiamenti del peso della coda del batacchio di 80 kg, con aggiunta di peso supplementare fino a 4 kg, non ha mostrato alcuna influenza sulle sollecitazioni.

            - Le condizioni di stress sui due lati delle campane, durante le indagini con ceppi diversi (vedere Fig. 6 e Fig. 10), sono state attentamente analizzate, ma si potrebbero uguagliare regolando il ceppo delle campane.

            - Un aumento dell'angolo di oscillazione fino a ± 90 ° , determina un aumento significativo delle sollecitazioni, e quindi una riduzione della durata a fatica prevista, e dal calcolo si ottiene una riduzione del 14% per ogni grado di oscillazione superiore (Fig. 8).

 

Fig. 8: Influenza dei parametri selezionati sul danneggiamento a fatica calcolata (suono di 1  min) con parametri diversi in diverse sezioni trasversali di una campana [1]

 

Fig. 9: danno calcolato (suono di  1min) sulla circonferenza della campana e la sua riduzione a causa della possibile giratura della campana [1]

 

Queste analisi mostrano che il danno ad accumulo di fatica nelle campane è massimo nella sezione traversale delle aree al di sotto del punto di impatto del battaglio, e quasi uguale per oscillazioni di ampiezza < 90°.

Un danno minimo calcolato è stato ottenuto sull'anello di battuta per angoli di oscillazione compresi tra 30° e 60° (Fig. 9,curva 0).

Si può concludere che ruotando la campana di 30° di volta in volta, si giunge a una zona di impatto cambiata i cui danni a fatica sono massimi per la zona di impatto del batacchio e ridotti in altre posizioni della circonferenza. Questa misura può aumentare la durata totale di vita di una campana di almeno un fattore 3.

Queste analisi tengono conto solo del danno a fatica causato dalle ampiezze di stress, ma non considerano l'influenza dell'usura. Tuttavia le prove di fatica sotto l'influenza dell'usura per il calcolo della durata della vita della campana, non sono state identificate con queste condizioni scelte.

La pressione sonora è analizzata rispetto al suono di riferimento per valutare la composizione del suono rispetto alle singole note, la loro energia nello spettro e il loro smorzamento. Per l'analisi della pressione sonora è possibile fare riferimento all'energia di impatto derivata dall'accelerazione del batacchio - Fig. 10.

 

Fig. 10: Correlazione tra pressione sonora e l'accelerazione batacchio

 

Le campane sono affaticate di meno se non si suonano. Tuttavia, le campane sono strumenti musicali e devono suonare con un volume adeguato e con un suono di alta qualità.

Pertanto, il suono è stato misurato e analizzato con microfoni. In Fig. 11 si mostra come esempio la densità spettrale di potenza, da cui si possono derivare le singole note di una campana e la loro intensità. Tuttavia, un aspetto come il suono può essere misurato e analizzato con prove ripetute, poiché l'intensità dei diversi toni e il loro smorzamento sono più difficili da studiare poiché ogni corsa di suonata è diversa. Inoltre, l'emissione sonora in ciascuna sezione trasversale di una campana può essere differente a causa di piccole difformità di spessore e forma.

Per le misurazioni del suono, l'ambiente gioca un ruolo importante, in particolare la cella campanaria della torre. Egualmente, anche la posizione del microfono, sia stazionario situato all'interno della cella campanaria con una campana oscillante, sia collocato sulla campana, sia collocato su specifiche sezioni della campana, porterà a risultati molto diversi del suono misurato fisicamente.

Si devono perciò elaborare metodi standardizzati per ottenere una misura coerente e poter poi presentare e valutare il suono di una campana.

 

Fig. 11: Diagramma a cascata: la densità spettrale di potenza della pressione sonora per circa 20 secondi dopo il colpo del batacchio

 

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06. Simulazione al Computer

 

I dati misurati di stress, l'accelerazione e il suono, sono utilizzati oltre che per le loro analisi, anche come dati di ingresso per la verifica di modelli informatici. In un modello al computer i parametri possono essere facilmente modificati per lo studio della loro influenza. Ogni calcolo può essere eseguito in condizioni esattamente ripetibili. Tuttavia questi modelli devono essere verificati adeguatamente.

Si possono utilizzare calcoli agli elementi finiti per valutare le condizioni di stress. Nel seguente esempio, si valuta l'influenza di uno spessore ridotto dell'anello di battuta per effetto dell'usura. Il primo modello è stato verificato da un'analisi modale che doveva riprodurre il suono della campana con una ragionevole accuratezza, Fig. 12.

 

 

Fig. 12: Analisi modale di una campana per la verifica del modello [1]

 

 

Il modello verificato è stato successivamente utilizzato per calcolare la storia temporale delle sollecitazioni sull'anello di battuta esterno durante una suonata con un batacchio dotato di accelerazione massima di 500 g, nello spazio di 0,5 msec. I dati misurati sperimentalmente e calcolati davano risultati coerenti nel tempo della sollecitazione.

Nel modello quindi, il suono di battuta è stato ricondotto alla zona di impatto del battaglio, con condizioni di usura simili all'osservazione di un caso reale ridotto del 10 % in spessore.

 

Fig. 13: Principio delle sollecitazioni del suono di battuta durante l'impatto del battaglio su una campana nuova ed una usurata.

La Fig. 13 presenta le sollecitazioni del suono di battuta in una campana nuova e in una con usura del 10% dello spessore dell'anello di battuta. I risultati delle prove di fatica non indicano una diminuzione significativa della resistenza a fatica del materiale locale sottoposto a un ciclo di impatto con carico elevato.

Il calcolo delle condizione di stress non mostra un aumento significativo di sollecitazioni locali dovute ad una riduzione di spessore da usura pari al 10%. Pertanto, la durata della vita della campana non è ridotta per condizioni di lavoro a fatica anche con usura al 10%, come invece ci si aspetterebbe. Tuttavia, si dovrebbero realizzare ulteriori indagini sull'influenza dell'usura sulla resistenza del materiale.

 

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07. Conclusioni

 

Le campane sono strumenti musicali, le cui strutture sono esposte a un grande carico durante la suonata. I maggiori danni alle campane si verificano a causa di carichi a fatica e per l'usura dell'anello di battuta causata dall'impatto del batacchio.

Studi, metodologie e strumenti di ingegneria, come ad esempio, l'analisi sperimentale delle sollecitazioni e le misure di grandezze dinamiche, sono utili in combinazione con le misure del suono e le valutazioni del modo di suonare per studiare una campana con condizioni di carico variabile e dotata di un'alta qualità musicale.

I metodi elaborati e i dati forniti consentono di valutare la durata a fatica delle campane, sulla base di sollecitazioni misurate sull'anello di battuta.

Ruotando una campana di volta in volta, in modo che il batacchio cada in una sezione trasversale spostata di circa 30° dalla  precedente, porterà ad una conservazione dell'anello di battuta e ad na durata più lunga della vita della campana.

Un aumento dell'angolo di oscillazione del moto della campana porterà ad un impatto più duro del batacchio. Questo fatto comporta maggiori sollecitazioni e quindi una riduzione della vita della campana.

Prove di fatica su campioni nuovi e pre-danneggiati, tolti da una campana esistente, non hanno mostrato differenze significative nella durata a fatica.

Una riduzione di spessore del 10% a causa dell'usura non comporta un aumento delle sollecitazioni rispetto ad una campana nuova. Questi risultati indicano che per spessori ridotti fino al 10% non ci sono rischi di danni per la campana.

L'impatto del battaglio e il livello di intensità sonora sono correlati. Tutte le campane in esame hanno mostrato un chiaro squilibrio dell'impatto del battaglio sui due lati, portando ad un alto carico di fatica su un solo lato. La disposizione corretta del ceppo della campana porta ad un effetto equilibrato del colpo del battaglio e ad una riduzione del carico di fatica.

L'influenza dei parametri del danno a fatica e dell'usura sulla resistenza del materiale sono sotto indagine nel progetto di ricerca europeo "ProBell" dal 01 ottobre 2005 ( www.probell.net - sito non più attivo nel 2015 ).

 

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08. Riconoscimenti

 

Le indagini fondamentali sulla vita delle campane [1], da cui vengono dedotti i risultati di questo documento, sono stati finanziati dal Ministero Tedesco della Ricerca e della Tecnologia, dalla Comunità delle Associazioni di Ricerca Industriale "Otto von Guericke" (AIF), dall'Associazione dei Fonditori Esperti (VDG). Misurazionie  prove sono state effettuate su campane fornite dalla Fonderia Eifeler Glockengiesserei Augusto Marco e dalla Fonderia Rincker Glockengiesserei, Sinn.

 

 

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Bibliografia


Bib-TS-271 - Traduzione di Ing. Michele Cuzzoni
Bib-TS-337 - Monografia di Andreas Rupp, Università di Scienze Applicate di Kempten, in Germania in: Development and Evaluation, LAVEK - Ljubljana, Slovenjia, March, 3, 2006
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