{"id":18757,"date":"2015-11-16T07:29:21","date_gmt":"2015-11-16T06:29:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18757"},"modified":"2015-11-16T07:30:44","modified_gmt":"2015-11-16T06:30:44","slug":"quanti-cavalli-di-potenza-ha-una-lattina","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/?p=18757","title":{"rendered":"Quanti cavalli di potenza ha una lattina?"},"content":{"rendered":"

\"Stirling<\/a><\/p>\n

Le alte ciminiere delle fabbriche di Londra, un ricordo ormai lontano, sorsero nel giro di appena due generazioni. Da quelle alte strutture sgorg\u00f2 presto il fumo nero dell’inquinamento, ovvero scorie derivanti dalla combustione del carbone, la polvere nerastra che anneriva i sentimenti ed i polmoni. Eppure nel contempo, nelle occulte, incomprensibili fornaci, prendeva forma il nocciolo della questione. La\u00a0preziosa gemma del progresso, dalle molte e assai proficue derivazioni, che venivano applicate\u00a0di volta in volta a produzioni\u00a0differenti: tessuti, metallo lavorato, sostanze chimiche, cemento. Persino gli alimenti, nonostante i presupposti. Pi\u00f9 il cielo andava perdendo la sua naturale lucentezza, maggiormente dilagava il metodo di trar profitto dalle cose. Mentre l’umanit\u00e0 scopriva, in fin dei conti, cosa volesse dire veramente, imbrigliare la natura ai suoi bisogni.\u00a0L’energia non \u00e8 di per se buona ne cattiva, ma segue un sentiero che trova composizione da questi due estremi, li rimescola e ne trae\u00a0un lavoro. Che in quanto tale, non pu\u00f2 non comportare un sacrificio. L’energia pu\u00f2 tuttavia essere, se prodotta dalle cose di poco valore, divertente. Il che significa finalizzata all’assoluto nulla, procurata sulla base di una metodologia che non sar\u00e0 efficiente. N\u00e9 pratica. N\u00e9 scalabile. N\u00e9 ragionevolmente opportuna. Ma pu\u00f2 far girare il fondo di un barattolo di vernice, opportunamente installato su di un mozzo rotativo, al ritmo notevole di 860 rpm! Con un suono di stantuffo reiterato, rilassante e regolare, tale da rivaleggiare il canto di un astruso pappagallo d’alluminio. Ci\u00a0sono modi peggiori, ritengo, di passare la giornata…
\nTutto trov\u00f2 inizio assai probabilmente in piena estate, quando il consumo di bibite analcoliche (checch\u00e9 ne dicano Babbo Natale e gli orsi) tende a ritrovarsi estremamente incrementato. Cos\u00ec\u00a0entrano preponderanti nelle nostre case tutti quei brillanti recipienti, tratti da un sottile strato di alluminio ribattuto in forma di cilindro. Con il suo contenuto di Pep! Co\/Co! Spr…Ed altrettanti famosi nomi, ciascuno il frutto egualmente complesso di un processo di lavorazione che trov\u00f2\u00a0la sua\u00a0origine nel 1767, quando\u00a0Joseph Priestley, ecclesiastico, filosofo e scienziato dello Yorkshire, scopr\u00ec il segreto per dissolvere l’anidride carbonica nelle sostanze dissetanti, creando cos\u00ec la prima acqua frizzante della storia. Proprio cos\u00ec: anche per quella, dobbiamo ringraziare gli Industriali. Del resto,\u00a0gi\u00e0 diceva il quell’insigne predecessore, Isaac Newton: “Nessuna forza pu\u00f2 cessare di esistere, senza lasciare traccia. Tutte quante devono riuscire a trasformarsi!” (Uno dei fondamenti della termodinamica, aha!) Resta dunque\u00a0indubbio, che nel contenuto della bibita, tutto quello zucchero, e\/o sciroppo e gli altri contenuti cristallini, finiscano per essere diffusi\u00a0con il\u00a0sangue, irrorando ogni membrana cellulare che gli capiti dinnanzi. Le calorie, in parole povere, si notano nell’incremento di peso di chi espleta\u00a0un consumo reiterato del sovrano succo con le bollicine. Ma che dire dell’ingegno costruttivo e l’inventiva, che attraverso i secoli, ci ha permesso di creare una filiera tanto pratica, da permetterci di prendere quell’alluminio dopo l’uso… E poi gettarlo, come niente fosse, nella spazzatura?! L’industria, in quanto tale, si basa su un rapporto delicato tra le forze in gioco. Pur non essendo, essa stessa, una Forza soggetta a leggi chiaramente definite. A meno che tra noi e il cestino, all’improvviso, non si frapponga\u00a0il naturale desiderio d’inventare, ma purtroppo… Ehi, aspetta un attimo! Lo senti? Questo \u00e8 il suono\u00a0del premiato “Congegno per indurre un moto rotativo in un volano tramite l’impiego di una fiamma viva” gi\u00e0 costruito in innumerevoli\u00a0forme, negli anni pi\u00f9 recenti, grazie all’applicazione di un metodo immediato, quanto estremamente funzionale. La versione qui orgogliosamente dimostrata, in particolare, \u00e8 il frutto del lavoro dell’utente Approtechie, che dopo averlo caricato come “suo primo video di YouTube” ne ha ottenuto\u00a0oltre un milione di visualizzazioni del profilo. Ma ce ne sono molti, molti altri…<\/p>\n

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\"Stirling<\/a>
Il motore realizzato in questo tutorial \u00e8 piuttosto simile a quello di apertura. L’unica differenza significativa \u00e8 nel metodo di raccordo tra la camera stagna (lattina inferiore) e il diaframma a stantuffo, qui effettuato mediante un tubicino invece che un tubo a gomito in PVC.<\/figcaption><\/figure>\n

Cerchiamo,\u00a0come primo passaggio, di dare il nome corretto alle cose. Quella che avete osservato in funzione, nel video di apertura o in questo pratico tutorial costruttivo dell’utente Specallez, non \u00e8 affatto una macchina a vapore. Di certo non basta il caldo di una mera candelina, o persino quello di un fornelletto a gas, per raggiungere i fatidici 100 gradi dell’ebollizione dell’acqua. N\u00e9 del resto, la vagheggiante serie di scarti, pezzi di plastica e gomma, residui vari impiegati nella costruzione della macchina, potrebbero mai contenere quel principio di generazione controllata di potenza. Ci\u00f2 che questi inventori internettiani ci stanno mostrando, nei fatti, \u00e8 un semplice motore ad aria calda, che incorpora, per lo meno in parte, alcuni dei principi alla base di un’altra grande invenzione della Gran Bretagna (per essere precisi, proveniente dalla Scozia). Il motore “con economizzatore di calore” di Robert Stirling, anche lui un ministro della chiesa, che nel 1816 aveva brevettato un singolare metodo per incrementare la diffusione di un approccio alternativo alla messa in moto di apparecchi e motorini vari. Il fatto \u00e8 che ancora a quell’epoca, nonostante i grandi progressi compiuti in ambito metallurgico, i bollitori usati nelle macchine a vapore erano tutt’altro che privi di difetti. E nel caso in cui ci fossero difetti di fabbricazione, avevano la scomoda abitudine di saltare in aria, scagliando schegge di metallo incandescente\u00a0all’indirizzo dei presenti. Cos\u00ec appariva tanto pi\u00f9 attraente, questo concetto di un motore che potesse essere fatto funzionare senza difficolt\u00e0 o preoccupazioni, da chiunque fosse in grado di gestire un fuoco. Ma vediamo in che maniera quel condivisibile\u00a0progetto di esattamente due secoli a questa parte, nei fatti, trovi reinterpretazione in chiave moderna nella lattina con candela e diaframma gommoso, fino a qui soltanto accennata.<\/p>\n

\"Alpha-Stirling\"<\/a>
Un’immagine vale mille parole. Grazie, Wikipedia<\/a>!<\/figcaption><\/figure>\n

Il motore di Stirling \u00e8 del tipo a combustione esterna, il che significa che le parti riscaldate non sono le stesse che vengono sottoposte al movimento, con una notevole riduzione dell’usura e delle forze che quest’ultime dovranno sopportare. Inoltre, nella sua descrizione teorica, trova tre configurazioni distinte: alfa, beta e gamma. Nella prima, che poi fu anche quella originaria, prevede l’impiego di due pistoni a tenuta stagna collegati da un condotto, l’uno riscaldato con la fiamma, l’altro raffreddato, almeno parzialmente, tramite l’applicazione di un dissipatore a induzione (pensate alle lamelle di metallo sovrapposte di una ventola da CPU). L’aria, o in alternativa\u00a0un gas scelto appositamente per lo scopo, vengono\u00a0riscaldati\u00a0nel primo di\u00a0questi due ambienti, espandendosi. Quindi il primo pistone, sollevandosi, muove una ruota che spinge innanzi il secondo,\u00a0il quale a sua volta\u00a0vede un drastico ridursi della sua pressione. Il fluido scelto quindi torna indietro, anche assistito dalla ruota che agisce come un volano, immagazzinando e sviluppando l’energia in base alla necessit\u00e0. Cos\u00ec, il movimento continua. Questo funzionamento concettuale, contrariamente all’opinione pi\u00f9 diffusa, non fu inventato direttamente da Stirling, che ebbe l’unico metodo di migliorarlo tramite quello che oggi viene definito il recuperatore, ovvero un’intercapedine a induzione, posta in corrispondenza del cilindro caldo, che era in grado d’immagazzinare una parte del calore dissipato, liberandolo automaticamente al ritorno dell’aria dalla parte fredda.\u00a0Ci\u00f2 aumentava notevolmente la resa di questi apparati ad aria, rendendoli per la prima volta concorrenziali con\u00a0quelli a vapore. Ma il motore a lattina, nelle versioni viste fino ad ora, nasce da una successiva\u00a0reinterpretazione del sistema, ovvero la sua configurazione beta, decisamente pi\u00f9 semplice da costruire.<\/p>\n

\"Rider-Ericsson\"<\/a>
Un motore Stirling versione beta nello stile della compagnia americana Rider-Ericsson, risalente alla seconda met\u00e0 del XIX secolo. Il suo metodo di funzionamento, fatte le dovute proporzioni, non \u00e8 poi cos\u00ec diverso da quello della lattina.<\/figcaption><\/figure>\n

Nel motore Stirling a configurazione beta, c’\u00e8 un solo cilindro verticale, sempre a tenuta stagna (la lattina inferiore) con all’interno una versione mobile dell’economizzatore o recuperatore. Quest’ultima, come si pu\u00f2 facilmente desumere dai tutorial, dovr\u00e0 essere costituita da una sorta di stantuffo in materiale poroso e termicamente conduttivo, ovvero in grado di immagazzinare una parte dell’energia immessa nel sistema dalla fiamma sottostante. Nella versione fai-da-te dell’apparato, il metodo migliore per costruirlo sar\u00e0 l’impiego di una certa quantit\u00e0 della tipica lana di acciaio per pulire i piatti, arrotolata attorno ad un cilindro collegato con un filo da pesca all’albero del volano, collocato in posizione soprastante. \u00c8 importante notare come, anche nel modellino casalingo, tale ruota non abbia l’unico scopo di mostrare il funzionamento del motore, ma sia effettivamente necessaria per la sua corretta implementazione. Potrebbe quindi rendersi necessario fare diverse prove, per trovare un componente che abbia il peso e l’ampiezza adatte allo scopo, da sovrapporre ad una seconda lattina, nella quale generalmente viene praticata un’ampia finestra aperta. Questa non ha nessuno scopo funzionale al motore in quanto tale, ma serve pi\u00f9 che altro a lavorare liberamente\u00a0al suo interno, oltre che per mostrare al pubblico il funzionamento del meccanismo. Un componente invece primario \u00e8 il diaframma a stantuffo, collocato negli esperimenti pi\u00f9 semplici, come quelli qui mostrati, in parallelo al primo cilindro, ma in corrispondenza della\u00a0sua parte superiore. Sar\u00e0 proprio quest’ultimo, di norma, a produrre il tipico suono “PUT-PUT-PUT” che potrebbe facilmente dirsi la caratteristica pi\u00f9 riconoscibile dei migliori Striling fatti in casa. Per la sua costruzione, il metodo pi\u00f9 gettonato \u00e8 quello dell’impiego di una membrana di gomma, come un palloncino o una camera d’aria, tenuta chiusa con un tappo di bottiglia in plastica forata, attraverso cui viene fatto passare il filo che collega il tutto al marchingegno soprastante. E se pure la tenuta stagna di un simile sistema non sar\u00e0, inerentemente, perfetta, poco importa. Una certa perdita d’aria \u00e8 anzi desiderabile nei motori Stirling, che altrimenti non potrebbero affatto muoversi, ma agirebbero semplicemente come dei barometri passivi. Nonostante questo componente sia affine ad una sorta di secondo cilindro corto, il motore non pu\u00f2 essere definito del tipo gamma, poich\u00e9 in quel caso il movimento dello stantuffo dovrebbe essere perpendicolare invece che parallelo. Ora, quest’ultimo passaggio \u00e8 facoltativo, ma indubbiamente consigliato: in corrispondenza della\u00a0parte superiore della lattina-pistone, si pu\u00f2 applicare una sorta di recipiente, nel quale versare del liquido, per cos\u00ec dire, refrigerante. Ad esempio, Specallez usa il contenuto di un’ulteriore lattina, appena estratta dal frigo. \u00c8 facile osservare come a seguito del suo versamento, e del conseguente aumento del differenziale di temperatura, il ritmo del motore aumenti in modo alquanto significativo. Anche questo, se vogliamo, \u00e8 un grande merito delle bibite analcoliche frizzanti.
\nViene quindi, inevitabilmente, l’attimo della valutazione finale. Qual’\u00e8 effettivamente la POTENZA di queste lattine? Potrebbero tenere accesa una LAMPADINA? Um, purtroppo, no. Pi\u00f9 che in cavalli-vapore, qui si dovrebbe effettuare la misurazione in semplici criceti.\u00a0Ci\u00f2 significa che applicando il progetto di una lattina, si avr\u00e0 un sistema che pu\u00f2 essere adeguato al peso di diversi volani, ma l’aggiunta di un generatore basterebbe a frenarlo senza speranza di ripresa.\u00a0Tutti i motori Stirling inoltre, per loro stessa natura, sono ingegnerizzati\u00a0per lavorare a uno specifico regime, risultando\u00a0per questo inadatti ad applicazioni veicolari. Nell’epoca moderna, fecero un ritorno agli albori dell’aviazione strumentale, quando i radiofari posti in posizioni remote, precedenti all’invenzione dei transistor, richiesero brevemente\u00a0una fonte d’energia duratura e relativamente significativa, di certo superiore alla capienza delle batterie di allora. Oggi, gli unici campi in cui se ne valuti ancora l’utilizzo sono quelli in cui sussista un inerente spostamento\u00a0di calore, che pu\u00f2 trovare in simili dispositivi il valido reimpiego funzionale. Uno degli ambiti in cui lo Stirling risulta pi\u00f9 efficace, dunque, resta\u00a0quello relativo alla refrigerazione ed al riscaldamento.\u00a0Ad esempio nel 2008, presso la scuola del comune\u00a0Castel d’Aiano in provincia di Bologna, \u00e8 stata costruita una moderna pompa di calore\u00a0che impiega il cippato come combustibile di partenza. Simili approcci ingegneristici, che guardano con un occhio di riguardo al passato, potrebbero\u00a0presto condurre\u00a0a nuovi presupposti\u00a0per la\u00a0produzione di energia pulita.<\/p>\n

\"Stirling-Beta\"<\/a>
Motore a configurazione beta – Via<\/a><\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Le alte ciminiere delle fabbriche di Londra, un ricordo ormai lontano, sorsero nel giro di appena due generazioni. Da quelle alte strutture sgorg\u00f2 presto il fumo nero dell’inquinamento, ovvero scorie derivanti dalla combustione del carbone, la polvere nerastra che anneriva i sentimenti ed i polmoni. Eppure nel contempo, nelle occulte, incomprensibili fornaci, prendeva forma il … Leggi tutto<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[231,132,136,1327,137,1326,1103,239,1325,71,97],"class_list":["post-18757","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news","tag-esperimento","tag-inghilterra","tag-invenzioni","tag-lattine","tag-motori","tag-motori-a-vapore","tag-rivoluzione-industriale","tag-scozia","tag-stirling","tag-storia","tag-tecnologia"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18757","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=18757"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18757\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":18765,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/18757\/revisions\/18765"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=18757"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=18757"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.jacoporanieri.com\/blog\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=18757"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}