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Archive for the ‘Tecnica’ Category

Pubblicato il 9 febbraio 2019

Nelle puntate precedenti abbiamo parlato di motori asincroni (trifase), a corrente continua e a corrente alternata, e ci siamo occupati di trasformatori, indebolimento di campo, collegamenti serie e parallelo, diodi, tiristori (detti anche SCR), gate e chopper. Abbiamo visto come si regolava la velocità di marcia in una motrice elettrica “tradizionale’ (ovvero pre-elettronica) e discusso il primo impatto dell’elettronica sulla trazione ferroviaria (in Italia) esaminando il caso delle tre E.444 sperimentali.

Questa volta ci poniamo l’obiettivo di arrivare a comprendere – almeno a grandi linee- come siano strutturate e come si “pilotino” le motrici moderne.

Una moderna locomotiva policorrente: E.474.101 di RailOne nel 2012, Foto © Lorenzo Banfi da railcolor.net

Passeremo attraverso una spiegazione di base di altri oggetti misteriosi (raddrizzatori, GTO, IGBT, Inverter), ma anticipiamo che senza entrare in dettaglio è sufficiente comprendere che vi sono alcune funzionalità di base che ci servono.

Sostanzialmente avremo delle componenti in grado di fare le seguenti cose:

  • usare energia elettrica per generare un movimento rotatorio (motore)
  • usare un movimento rotatorio per generare energia elettrica (alternatore)
  • aprire e chiudere un “rubinetto”, ovvero far passare o meno una corrente (tiristori, GTO, IGBT)
  • regolare la tensione e il flusso di corrente she lasciamo passare, aprendo e chiudendo i rubinetti menzionati (chopper: ne abbiamo già parlato trattando le Tartarughe elettroniche)
  • cambiare le tensione di una corrente alternata (trasformatore)
  • trasformare una corrente alternata in corrente continua (raddrizzatore)
  • trasformare una corrente continua in corrente alternata (inverter)
  • regolare la frequenza della corrente alternata  generata (controller)

Aver compreso queste funzionalità è il minimo necessario per capire come siano strutturati i locomotori moderni: si può anche passare alla sezione sotto riportata Impatto degli elementi di elettronica discussi sull’architettura delle motrici moderne” saltando i vari dettagli nei quali, seppur superficialmente, stiamo per tuffarci.

Quella che segue, e che come detto può anche essere saltata, è sezione un pochino più tecnica, nella quale useremo comunque un linguaggio volutamente colloquiale per cercare di descrivere intuitivamente i concetti che stanno dietro alle formule: di queste ultime non ne mostreremo alcuna.


Tiristori, GTO e IGBT

Ricordiamo che il tiristore (SCR) è un dispositivo che si comporta in modo simile ad un diodo, ma offre un controllo maggiore. Un diodo lascia passare la corrente in un solo verso: invertendo la polarità della corrente (ad esempio scambiando il filo + con il – ) la corrente smette di fluire, ma riprende immediatamente se si torna al “verso giusto”. Un tiristore fa lo stesso, ma una volta che la corrente ha smesso di fluire, non basta ripristinare il “verso giusto”: occorre anche “dare il via” dando un impulso sul gate (il terzo “filo” oltre all’entrata e all’uscita di corrente). Si ha dunque pieno controllo sull’avvio del passaggio di corrente, mentre l’interdizione si ha solo quando le condizioni diventano sfavorevoli (“verso sbagliato”).

Un GTO (Gate Turn Off) è una ulteriore variante: è come un tiristore, ma in esso anche la condizione di interdizione può essere pilotata tramite gate: se il verso della corrente è quello “giusto” e sul gate c’è un segnale, il GTO va in conduzione. Se il segnale sul gate cessa, il GTO va in interdizione, anche se il verso della corrente non è cambiato. Sostanzialmente è una specie di diodo per grandi potenze completamente controllabile tramite un segnale di bassa potenza, e funziona come un rubinetto che può essere aperto o chiuso. Possiamo quindi realizzare un chopper usando dei GTO invece che dei tiristori. (Ricordiamo nuovamente che la spiegazione di cos’è un chopper l’abbiamo data altrove).

Simbolo del GTO

Da un punto di vista funzionale, gli IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor bipolare a gate isolato) sono come i GTO:  sono come dei diodi il cui stato di conduzione o inibizione è controllabile tramite il gate. Rispetto ai GTO sono più veloci nell’effettuare la commutazione.

simbolo dell’IGBT

Tiristori, GTO e IGBT sono tutti realizzati “allo stato solido”, espressione che li distingue dalle vecchie “valvole” che erano a vuoto o a gas: appartengono alla grande famiglia dei transistor.

La seguente immagine, tratta da una interessante presentazione del CIFI,  mostra gli intervalli di applicabilità di tiristori, GTO, IGBT e MOSFET (dei particolari transitor che svolgono sostanzialmente la stessa funzione).

confronto tra Tiristori, GTO, IBGT e MOSFET

Come si può vedere, i tiristori funzionano con alti voltaggi e correnti (quindi grandissime potenze) ma hanno una frequenza di commutazione limitata a 100 Hz (possono cambiare i loro stato fino a 100 volte al secondo). I GTO sono limitati in tensione (6kV) e corrente (2kA), e quindi a potenze massime (12 MW), e gli IGBT sopportano tensioni fino a 3 kV e correnti fino a 1 kA (potenze da 3 MW), ma funzionano a frequenze molto più alte (rispettivamente 1 kHz e 100 kHz). Ricordiamo che sotto la classica catenaria italiana abbiamo tensioni da 3 kV e le motrici assorbono correnti fino a 1,8 kA, quindi siamo già fuori dal range degli IGBT: usandone in parallelo però riusciamo a “starci dentro”.

A frequenze ancora maggiori avremmo particolari transistor detti MOSFET che hanno sostanzialmente la stessa funzione di tiristori, GTO e IGBT ma che sono limitati a potenze molto basse, e quindi sono fuori dall’ambito delle potenze interessanti in ambito ferroviario.

Raddrizzatori e Inverter

Un raddrizzatore ha lo scopo di trasformare una corrente alternata in continua. Un diodo è di per se già una prima approssimazione: non fa passare le correnti “negative” tenendo solo quelle positive, generando una corrente a impulsi positivi. Facendo così però “butta via” metà della corrente. Una opportuna combinazione di diodi detta “ponte di diodi” o “Ponte di Graetz” recupera anche l’altra metà, rovesciandone la polarità.

Un trasformatore alimenta un ponte di diodi. In ingresso la corrente A (vedi sotto), in uscita la C.

L’aggiunta di un condensatore a valle “spiana” le oscillazioni, generando una corrente avente una tensione abbastanza stabile.

Un trasformatore alimenta un ponte di diodi, con un condensatore a valle. In ingresso la corrente A (vedi sotto), in uscita la D.

La figura seguente mostra l’effetto: In alto, (A) la corrente alternata. Scendendo, (B) la corrente filtrata da un diodo, con le sole semionde positive. Al terzo posto, (C) la corrente raddrizzata da un ponte di diodi, con le semionde negative che vengono “rovesciate” (si noti che in questo passaggio la frequenza viene di fatto raddoppiata!). In fondo, (D) la corrente raddrizzata da un ponte di diodi e “spianata” da un condensatore.

Raddrizzamento di corrente

Un inverter si occupa della trasformazione inversa: data una corrente continua genera una corrente alternata.

Simbolo di Inverter (a sinistra: da continua ad alternata) e Raddrizzatore (a destra: da alternata a continua)

In linea di principio è un dispositivo molto semplice, realizzabile con degli interruttori come mostrato nella prossima figura,il “ponte H“. Vi è un generatore di corrente continua (es. una pila), quattro interruttori S1…S4 e una resistenza R ai capi della quale genereremo una corrente alternata:

Schema logico elementare di un inverter

Vediamo come: per un certo tempo (fase A) teniamo chiusi gli interruttori S1 e S2. La resistenza R (che simula in nostro carico) si troverà ad avere a sinistra il polo positivo e a destra quello negativo. Al termine del tempo dato, apriamo S1 e S2 e chiudiamo S3 e S4 (fase B). La resistenza R si troverà ora ad avere a sinistra il polo negativo e a destra quello positivo.

Schema di funzionamento di un inverter: in alto la fase “A”, in basso la fase “B”

Tornando ad eseguire ciclicamente le due fasi, otterremo una corrente alternata ad onda quadra.

Onda quadra

Come possiamo realizzare in pratica lo schema logico elementare mostrato? Semplice: al posto degli interruttori possiamo usare dei tiristori (SCR), o dei GTO, o degli IGBT.

Schema logico di un inverter basato su tiristori

Il circuito vero basato sui tiristori (SCR) è un pochino più complesso (aggiunge condensatori [C] e induttanze [L] per migliorare la forma d’onda, e dei diodi [D]), ma possiamo ignorarne i dettagli senza perdere una intuizione di base dei meccanismi di funzionamento dell’Inverter.

Ponte H a tiristori realistico

Controllo della frequenza e corrente trifase

Eccoci alla questione più complessa: in linea di principio sappiamo come produrre una corrente alternata basata su una onda quadra. La frequenza della corrente è quella con cui apriamo e chiudiamo “le porte”. Ma di fatto , come facciamo a farlo con la frequenza voluta (magari cambiandola secondo l’estro del momento)?

Chiamiamo in soccorso una disciplina che abbiamo fin ora lasciato da parte: dopo la Fisica e sua figlia Elettronica, ci serve anche la nipote, lnformatica! Già, il sistema di controllo che regola il tutto, e in particolare il pilotaggio dei “rubinetti”, è delegato a un microprocessore. E’ “lui” che decide – sulla base di un programma – in quale istante aprire e chiudere i rubinetti giusti. E noi possiamo, tramite l’interfaccia di quel programma, cambiarne i parametri, e così con il mouse o la tastiera possiamo variare il comportamento del programma e quindi le caratteristiche (frequenza, e con un meccanismo come quello del chopper di cui abbiamo parlato disquisendo della tartaruga elettronica, anche voltaggio e corrente). Inoltre, se fin qui pensavamo di poter generare solo onde quadre, possiamo ora avere anche onde di forma diversa. Ad esempio, una sinusoide può essere approssimata con meccanismi del tipo “Pulse Width Modulation” (PWM: anche a questa abbiamo accennato parlando di tartarughe), nel quale facciamo variare anche il tempo in cui il rubinetto è aperto o chiuso.

Approssimazione di una sinusoide tramite PWM: in rosso gli impulsi dati, in blu un’approssimazione della media: la prima armonica nello sviluppo di Fourier

Possiamo quindi avere impulsi di durata variabile, in modo che la tensione effettiva (quella media generata dai “pieni” e “vuoti”) si avvicini alla sinusoide desiderata. A valle poi, i soliti filtraggi con condensatori e induttanze contribuiscono a “ripulire” il risultato.

Quanto detto e fatto finora ci è servito a produrre una tensione alternata monofase: non è però difficile generare una trifase. Basta usare tre componenti base invece di due, e azionare ciascuna di esse con ritardi opportuni.

Inverter a tiristori per generare corrente trifase

Corrente trifase


Impatto degli elementi di elettronica discussi sull’architettura delle motrici moderne

Terminata la sezione più tecnica, arriviamo a raccogliere i frutti del lavoro fatto. Il risultato ottenuto è molto interessante, perché ora, utilizzando le componenti descritte, siamo in grado di svincolare la scelta del motore da quella del trasporto di corrente, poiché sappiamo trasformate correnti alternate in continue e viceversa, e siamo anche in grado di trasformare correnti continue in trifase. Ci svincoliamo anche dalla frequenza di rete, perché possiamo decidere noi la frequenza di esercizio tramite l’inverter (e il suo controller).

Possiamo allora tornare alle origini e scegliere il motore trifase asincrono. La decisione si basa sulla semplicità costruttiva dello stesso, e sulla sostanziale assenza di manutenzione richiesta: quelli moderni poi, i cosiddetti “a gabbia di scoiattolo“, sono ancor più semplici di quelli delle origini delle ferrovie!

Ricordiamo quali erano state le principali controindicazioni che avevamo all’epoca del trifase italiano: un problema di distribuzione (serviva la linea aerea bifilare, con tutte le sue complicazioni) ed uno legato alla regolazione di velocità. Quest’ultimo era un problema di impossibile soluzione, e solo con qualche trucco (complicato) si riusciva ad avere quattro velocità di esercizio. Il problema era che la regolazione di velocità del motore richiedeva di variare la frequenza di alimentazione: ma la frequenza era immutabile: era quella di rete!

Ora però l’alimentazione può essere quella che vogliamo (unifilare va benissimo, sia in continua che in alternata monofase), perché sappiamo come trasformare una corrente data in una di tipo diverso (grazie a raddrizzatori, inverter e chopper), e la frequenza può essere regolata dal controllore dell’inverter.

Problema risolto! Unico inconveniente, i disturbi elettromagnetici alle comunicazioni dati dalle frequenze usate: questi però possono esser limitati o risolti con schermature.

Possiamo allora finalmente disegnare lo schema di una locomotiva elettrica moderna, ricordando prima il significato dei simboli usati.

Legenda dei simboli usati

Eccoci dunque allo schema:

Schema di una Locomotive Elettrica Moderna

Sulla sinistra, abbiamo un pantografo che preleva corrente alternata dalla linea aerea e la fornisce a un trasformatore. Questo alimenta un raddrizzatore che trasforma la corrente alternata in continua. Il raddrizzatore a sua volta fornisce la corrente (continua) a un inverter che produce corrente trifase, che viene data in pasto a un motore asincrono (trifase). Il controller permette di variare la frequenza della corrente prodotta dall’inverter, e di conseguenza regolare la velocità di rotazione del motore, e quindi quella della motrice.

In alternativa, se la linea aerea fornisce corrente continua, la possiamo prelevare con il secondo pantografo, e con essa alimentare direttamente l’inverter (ignorando trasformatore e raddrizzatore).

Abbiamo ancora un’opzione: a pantografi abbassati (magari perché la linea aerea non c’è) possiamo accendere un motore diesel, che girando a velocità costante aziona un generatore di corrente trifase (alternatore). A valle di questo un raddrizzatore trasforma la corrente in continua necessaria per l’inverter che genera nuovamente una trifase. Può apparire curioso questo passaggio da trifase a continua e poi nuovamente a trifase, ma è indispensabile per poterne variare la frequenza con il controller, passo necessario per poter regolare la velocità.

Ecco quindi che abbiamo riunito in una singola motrice tante possibilità: può essere alimentata in continua o in alternata, o persino procedere in assenza di corrente di rete (last mile o motrice ibrida).

Quel che abbiamo così definito è una “piattaforma“.  SI tratta di un progetto dal quale possiamo levare o aggiungere i pezzi che non ci interessano. Potremmo aggiungere un altro trasformatore e pantografo per permettere l’esercizio sotto catenaria ad un secondo voltaggio in alternata (es. 15 kV e 25 kV). Se invece ad esempio leviamo la parte a corrente alternata e quella termica, otteniamo una motrice a sola corrente continua: meno versatile ma più economica e leggera.

Schema della motrice con la sola alimentazione in continua.

Così l’acquirente può scegliere a la carte le funzionalità che gli servono (e il relativo prezzo): tutto è in un unico progetto. Ecco perché possiamo vedere ad esempio delle TRAXX di Bombardier con quattro, o solo con due pantografi, o addirittura senza.

TRAXX DB Br 185.001 bicorrente, con 4 pantografi. Foto © Albert Nagy da http://www.albertbahn.hu

La TRAXX DB Br 185.057, certificata per Austria e Germania (15 kV ~), con una sola coppia di pantografi. Foto © Jens Bieber da railcolor.net

TRAXX DB E.183 a due pantografi, ma a sola corrente continua a 3 kV sotto catenaria italiana – Foto © Giovanni Grasso da bahnbilder.de

Profilo della TRAXX Br 245.001 di DB, senza pantografi: è una diesel elettrica – Foto © Christian Klotz da railcolor.net

La personalizzazione dovrà includere anche altri fattori: ad esempio per la circolazione in Germania e Svizzera non servono modifiche all’impianto elettrico perché l’alimentazione è la stessa (15 kV ~ 16,7 Hz) , ma i pantografi devono essere di tipo differente per via delle diverse regole sulla poligonazione della linea aerea (più ampia in Germania) e sulla larghezza massima dello strisciante, per via degli ingombri in galleria (Svizzera). Le macchine devono avere a bordo i sistemi di sicurezza previsti per la circolazione sulle diverse reti nazionali, ed essere lì omologate (e questo potrà essere un futuro argomento di discussione). Non abbiamo, nel nostro schema illustrativo, incluso i dispositivi per la frenatura elettrica (rigenerativa o meno), ma tanto come questa funzioni lo abbiamo visto nelle precedenti note (quella sulle macchine elettromeccaniche e quella sulle tartarughe elettroniche). Su tante cose abbiamo sorvolato, ma lo scopo era di avere almeno un quadro generale relativamente alla trazione, e speriamo di esserci riusciti.

Ci resta da discutere un punto: come si pilotano queste macchine? Diamo un occhiata a un banco di manovra di un BR 185.

Banco di manovra di una Br 185. Foto © Albert Nagy da http://www.albertbahn.hu

Quel che salta all’occhio è la presenza di schermi digitali, come quelli di un computer, tasti, leve e persino un joystick. Tutto questo permette di monitorare lo stato della macchina, e azionare dispositivi (apertura porte del convoglio, accensione luci, innalzamento pantografi ecc.). La velocità viene variata  con continuità via software (che come abbiamo visto regola l’inverter tramite un controller), e non più come nelle motrici elettromeccaniche per passi discreti.

Come un tempo, serve un addestramento specifico per ciascun tipo di macchina: il compito del macchinista è oggi un lavoro ad altissimo grado di specializzazione, ma non è più un'”arte” come era con le vecchie motrici elettromeccaniche.

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Pubblicato il 13 ottobre 2018, ultima modifica 14 novembre 2018

Un mio amico, quando ero ragazzino, aveva dei trenini Märklin. Non che mi entusiasmassero (la presa di corrente centrale mi pareva proprio brutta), ma alcune cose avevano un fascino particolare. Aveva un SBB Ae 6/6 (che ho sempre trovato essere una motrice di eleganza rara), e due belle carrozze passeggeri svizzere che avevano una particolarità: gli aeratori sul tetto erano in realtà dei perni rotabili che aprivano le porte delle carrozze. Mi pareva una meraviglia. Aveva poi un’altra cosa piuttosto curiosa: un vagone-trasformatore.

Märklin 4617, Tiefladewagen mit Trafo

Pur essendo molto diverso, richiamava alla mente un vagone trasformatore verde che si poteva vedere lungo le linee ferroviarie, in genere fermo su un tronchino all’interno di una zona recintata, e collegato alla linea aerea. C’e n’era uno anche vicino a Bolzano, e mi era capitato spesso di vederlo. Oggi so che quello che vedevo sul tronchino era una sottostazione elettrica ambulante.

Sottostazione Ansaldo-B, da UnFerroviereMacchinista.it

In questa nota parliamo proprio di questi particolari rotabili.
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Pubblicato il 24 febbraio 2018

L’attribuzione ad un rotabile di una sigla identificativa del tipo è una questione complessa, perché spesso si vorrebbero includere nella sigla stessa il maggior numero di informazioni possibile. Questo però conduce spesso a problemi e contraddizioni. In questa nota parliamo della notazione usata per la descrizione delle locomotive a vapore, con particolare attenzione a quelle FS.

Parlando di locomotive a vapore, tra le informazioni importanti vi è il numero di assi e la loro disposizione, l’identificazione di quelli motori, il numero e il tipo dei cilindri, l’eventuale surriscaldamento del vapore, la presenza o meno di un tender.

La prima parte, riguardante gli assi, è facile: è la descrizione del rodiggio. Per questo vi sono almeno tre standard. Quello americano conta le ruote (sistema Whyte). Così una locomotiva come la FS Gr.691 verrebbe , secondo la convenzione di oltreoceano, classificata come 4-6-2: quattro ruote nel carrello anteriore, 6 ruote motrici, e 2 ruote nel carrello posteriore.

La FS Gr.691, con rodiggio (UIC) 2C1

In Europa invece delle ruote si contano gli assi, cosicché la classificazione per la stessa locomotiva diviene 2-3-1 (notazione francese). La UIC ha poi stabilito, per maggior chiarezza, che il numero di ruote motrici vada rappresentato con una lettera maiuscola, con A che indica 1, B 2, C 3 e così via. Il rodiggio della 691 perciò viene indicato come 2C1, o più propriamente 2’C1′. L’apice che segue un simbolo sta ad indicare che gli assi specificati si trovano su un carrello o il telaio secondario che può ruotare rispetto all’asse longitudinale della macchina: poichè per la Gr.691 sia il bissel anteriore che quello posteriore sono liberi di ruotare, le relative cifre sono seguite dall’apice.
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Pubblicato il 27 gennaio 2018

Qualche tempo fa, parlando di ponti trasbordatori, accennammo a quello della Minitrix con piattaforma girevole “Dreh-Schiebebuhne” fuori produzione ma assai ambita sul mercato dell’usato.

La “Dreh-Schiebebuhne” di Minitrix

Si tratta di un “giocattolo” davvero curioso: la funzione di ponte trasbordatore, con 7 binari per lato, è associata alla possibilità di ruotare il ponte stesso (solo quando questo è in posizione centrale): si hanno quindi simultaneamente una piattaforma girevole ed un ponte trasbordatore, con la possibilità di limitare l’occupazione di prezioso spazio sul plastico. Un filmato rende bene l’idea.

Minitrix ne aveva a catalogo anche una versione senza la possibilità di rotazione. Dopo anni di assenza, quest’ultima è stata ripresentata di recente, al prezzo di 350 Euro (art. 66540).

Schiebebühne Minitrix (non rotante)

Quelle girevoli (“Dreh-Schiebebuhne”, art. 66526-13 o 56 6513 00) non sono state (ancora) riproposte, e si trovano solo sul mercato dell’usato, nel quale con facilità si aggirano attorno ai 200 Euro, arrivando anche a 300 se quasi nuove. Ad occhi è facile distinguere i due modelli, peraltro quasi identici: quelli con il ponte rotante hanno ovviamente un ampio e visibile cerchio al centro (come si vede nella prima foto di questa nota), mentre il ponte trasbordatore “semplice” non lo ha.

Ma qual’è il realismo di questi modelli? I ponti trasbordatori “semplici” sono decisamente realistici, e piuttosto comuni al vero: ne abbiamo parlato altrove. L’idea di un ponte rotante è sicuramente suggestiva, e utile su un plastico ove può ridurre gli ingombri,  ma al vero esiste? Sono certo che moltissimi sono pronti a scommettere di no. Anche noi fino a pochi giorni fa la pensavamo così, ma poi abbiamo scoperto qualcosa di interessante…

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Pubblicato il 4 novembre 2017

In una delle prime note pubblicate su questo blog nel lontano 2009 citammo l’iniziativa di ASN  che organizzava “seminari” sul “come si fa a…” in ambito modellistico, e l’opera di Giorgio Donzello che aveva raccolto sul suo nel sito rotaie.it  la documentazione sui “Master” organizzati dalla ASN tra il 2002 e il 2006 in occasione dell’evento “Giornate Fiorentine”. Vi erano link anche ad altre risorse utili a chi volesse avvicinarsi al ferromodellismo.

I Master erano terminati con la fine delle “Giornate Fiorentine” che coincise con la trasformazione della Leopolda (che come sappiamo, da allora ha avuto la ribalta della cronaca per altre ragioni).

Torniamo ora sull’argomento, perché da qualche anno ASN ha ripreso la meritoria tradizione in occasione delle principali fiere di settore: lo Hobby Model di Novegro e di Verona. Ora si chiamano “Clinics & Workshops“. Chi frequenta ASN sa che sul sito sono archiviati i materiali relativi a tali eventi. Il formato è quello della copia, in pdf, delle slides di PowerPoint usate dai relatori. Interessante, ma parziale.

Ne riparliamo ora per segnalare che a Novegro 2017 c’é stata un importante discontinuità. Non ci sono più le slides, ma i video caricati su youtube! Quindi ora anche chi non era presente, o alla fiera era troppo occupato a fare altro, può godere appieno delle interessantissime presentazioni.

Riportiamo i link ai video anche qui, suddividendoli in sezioni tematiche, per aiutare a dare diffusione a questa meritoria iniziativa. Buona visione!

 

Tecniche modellistiche di base

“Una montagna di polistirolo” a cura di Antonio Rampini – ASN

“Costruiamoci il binario” a cura di Antonio Rampini – ASN

“Lavorare il Forex” a cura di Max Icardi – Ich Models

“Costruiamo i ponti in Forex” a cura di Max Icardi – Ich Models

“La saldatura” a cura di Giorgio Di Modica – FIMF

 

Ferromodelismo digitale

“DCC: scegliere la giusta centrale” a cura di Nuccio Ranieri – DCC World

 

Le nuove tecnologie

“Laser cutter” a cura di Danilo Verderi – Nscalecars

“Fermodellisti e Marker” a cura di Antonello Lato – FIMF

 

Esempi di ferromodellismo

“Il diorama in una scatola” a cura di Andrea Sottile – FIMF

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Pubblicato il 15 aprile 2017, ultima modifica 26 giugno 2017

Poco distante dalla galleria dei Giovi sulla linea storica Torino-Alessandria-Genova, sul passo del Pertuso, si trova il Santuario di Nostra Signora della Vittoria. Come molti santuari, è ricco di ex-voto, ringraziamenti per eventi miracolosi quali guarigioni o pericoli scampati. Essendo così prossimo alla ferrovia, non sorprende che questa sia rappresentata in questa forma di arte popolare. Tra gli ex voto a carattere ferroviario, uno è particolarmente interessante, perché raffigura, con un discreto livello di precisione, una motrice che ha fatto la storia: il Mastodonte dei Giovi.

Ex-voto raffigurante il mastodonte dei Giovi presso il Santuario di Nostra Signora della Vittoria al passo del Pertuso.

Proprio di questa vogliamo occuparci oggi, raccontandone storia e caratteristiche tecniche. Si tratta di informazioni raccolte su vari testi, che in parte si contraddicono: sono dati di oltre 150 anni fa, e la letteratura in proposito è scarsa e incerta. Ne tenteremo una sintesi.
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Pubblicato il 4 marzo 2017

Ci occupiamo questa volta della parte motrice della locomotiva a vapore: lo faremo in termini semplificati, ignorando molti dettagli tecnici, ma in modo sufficiente a conoscerne meccanismi fondamentali e nomenclatura e ruolo delle componenti di base.

I cilindri del motore endotermico (sia esso un Otto a benzina o un Diesel) li conosciamo tutti. Quelli delle locomotive a vapore non sono poi tanto differenti: anche qui abbiamo un pistone che si muove a causa dell’espansione di un gas. La causa dell’espansione è assai diversa: nel motore endotermico una miscela di gas combustibile esplode ed il suo aumento di volume spinge il pistone, in quello a vapore dell’acqua è fatta bollire ed il suo vapore, condotto nel cilindro, spinge un pistone. In qualche senso però il motore a vapore è più “intelligente” perché, grazie a un ingegnoso meccanismo di distribuzione, il pistone, dopo essere giunto a fondo corsa, viene spinto anche nella direzione opposta (facendo fluire il vapore una volta da un lato del pistone ed una volta da quello opposto). Nel motore a benzina monocilindrico invece occorre contare sull’inerzia per riportare il cilindro in posizione iniziale, mentre in quello a due o più cilindri un pistone in fase “passiva” (espansione, compressione, scarico) si muove grazie alla collaborazione degli altri cilindri che sono in fase attiva (scoppio).

I seguenti video mostrano bene come vadano le cose nella macchina a vapore.

Il vapore che esce dopo aver effettuato il suo lavoro viene immesso nella camera da fumo, dove si mescola con i gas prodotti dalla combustione del carbone ed esce dal camino. Un motore di questo tipo è detto a “espansione semplice“. Il meccanismo di distribuzione (quello che decide da che parte deve spingere il vapore) può essere realizzati in modi diversi: in origine ebbero successo quelli ideati da Stephenson e da Gooch. In seguito  Allan li unificò, semplificandoli.

Meccanismo di distribuzione di Allan su una vecchia locomotiva austriaca.

Meccanismo di distribuzione di Allan su una vecchia locomotiva austriaca.

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Ago e contrago

Pubblicato l’11 febbraio 2017

Come spesso avviene sul web, sono inciampato per caso su una (bella) cosa: un altro blog, dal titolo evocativo di “Ago e contrago“, con un sottotitolo che ne chiarisce la mission: “i treni, le stazioni, i binari spiegate a i ragazzi di ogni età“, vocazione esplicitata in uno dei primi post: “ho pensato che un blog su questo argomento sarebbe servito a svelare, almeno in parte, con un linguaggio semplice, comprensibile, un mondo che resta quasi sempre sconosciuto e inaccessibile.

ago

Come tutti i piccoli misteri, anche questo affascina, ed ecco allora che si prova a scoprirne qualcosa in più. Chi è l’autore? In realtà è un piccolo gruppo, che si definisce “piuttosto eterogeneo, composto da ferrovieri, ex ferrovieri e semplici appassionati che, attraverso questo spazio virtuale, intende illustrare, in modo accessibile, i meccanismi che regolano la circolazione ferroviaria, e raccogliere tutto ciò che contribuisce ad accrescere la popolarità di questo straordinario mezzo di trasporto che da circa due secoli avvicina luoghi, popoli e culture.”
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Pubblicato il 4 febbraio 2017

L’orografia italiana ha fatto sì che strade e ferrovie fossero soggette a notevoli tortuosità, almeno fino a quando in epoca recente si è iniziato a fare uso massiccio di (costosissimi) sbancamenti, trincee, gallerie e viadotti.

Direttissima Firenze-Roma con la vecchia linea, da nick86235.smugmug.com

Direttissima Firenze-Roma su viadotto mentre la vecchia linea é a terra – da nick86235.smugmug.com

In ambito ferroviario, per le difficoltà costruttive, questo ha limitato l’estensione della rete e la robustezza dell’armamento, cosicché, rispetto alle ferrovie tedesche o francesi, le nostre hanno sempre dovuto limitare il peso dei rotabili, e conseguentemente anche la potenza, come abbiamo discusso ad esempio nel caso della Gr. 690/691.

E’ stato necessario ingegnarsi per trovare soluzioni di compromesso che riuscissero a risolvere il busillis generato dalle condizioni dette: come conciliare le esigenze di potenza, peso e agilità delle motrici? Fu proprio un colpo di ingegno che sul finire dell’800 permise all’ing. Giuseppe Zara della Rete Adriatica  di ideare una soluzione tecnica che sarebbe stata fondamentale nello sviluppo della trazione ferroviaria in Italia: il carrello sterzante ad aderenza parziale detto “carrello Zara” e più noto col nome di “carrello italiano“, in contrapposizione con il cosiddetto “carrello americano” a due assi portanti (come quello usato ad esempio sulle nostre “Pacific” 690/691.

Il "carrello italiano" in mostra la Museo della Scienza e della Tecnica di Milano.

Il “carrello italiano” in mostra la Museo della Scienza e della Tecnica di Milano.

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Pubblicato il 3 settembre 2016

La scrittura di queste note è almeno in parte motivata da vari ricordi più o meno di infanzia a carattere ferroviario. Tra questi c’e n’è uno con una curiosa dinamica: sul ponte che traversa l’Isarco, e che è parte integrante della stazione di Bolzano, si vedeva frequentemente una 245 da manovra andare avanti e dietro con un convoglio merci che si accorciava progressivamente. Quando tornava verso la stazione si poteva sentire il motore andare rapidamente su di giri: accelerava violentemente per poi rallentare, e a questo punto uno o più carri si staccavano dal convoglio e procedevano autonomamente per inerzia, fino a cozzare, a volte piuttosto violentemente, con carri fermi su uno dei”binari di direzione” del fascio merci che si snodava a fianco di quello di corsa con le pensiline.

Dei carri si muovono a gruppi durante una fase di smistamento effettuato a spinta.

Dei carri si muovono a gruppi durante una fase di smistamento, immagine da un filmato Luce

In questi casi si sentiva un gran botto metallico di respingenti che attutivano l’urto. Nella maggior parte dei casi però l’accostamento dei carri avveniva con meno violenza, e meno fragore.

Imparai presto che si chiamava “manovra a spinta”, e che era un modo efficiente per smistare i carri riorganizzando i convogli per prepararli per le nuove destinazioni.

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