Museo nazionale ferroviario di Pietrarsa - guida fotografica

La sala delle locomotrici a vapore - Museo nazionale ferroviario di Pietrarsa

Non è semplice descrivere la maestosità delle vecchie signore delle ferrovie italiane esposte all'interno del museo nazionale ferroviario di Pietrarsa, uno dei più grandi del genere, al confine fra la zona orientale della città di Napoli, Portici e San Giorgio a Cremano: locomotive a vapore saturo, locomotive a vapore surriscaldato, locomotori elettrici a corrente alternata, locomotori elettrici a corrente continua, treni diesel. Post pubblicato anche su laboratorionapoletano.com. Alcune fotografie sono state pubblicate anche su fotografiareale.blogspot.com

La stretta via cieca che porta alla stazione ferroviaria di San Giorgio a Cremano - Pietrarsa non deve trarre in inganno: una volta superati i binari della linea ferroviaria passando sotto grazie al sottopassaggio, l'area una volta occupata da quell'opificio di Pietrarsa che sfornò numerose fra le più belle locomotrici a vapore che avrebbero attraversato le strade ferrate del Regno delle Due Sicilie prima e del regno d'Italia poi, è smisuratamente enorme, composta da diversi padiglioni fra il mare e la ferrovia.

Il Reale Opificio Borbonico di Pietrarsa fu per anni il primo e principale nucleo industriale dell'Italia pre unitaria ed è qui che fu assemblato il primo treno che avrebbe percorso la tratta Napoli - Portici dal 1839, con la locomotiva Bayard una cui fedele riproduzione realizzata nel 1939 per i 100 anni della prima ferrovia italiana è esposta all'interno del museo.

Rimandando alla pagina presente su wikipedia sia per quanto riguarda i cenni storici di una delle fabbriche che hanno contribuito a costruire la storia dell'Italia e per un elenco esauriente di locomotrici ed automotrici presenti all'interno del museo,  in questo post si vuole semplicemente provare a realizzare una breve guida fotografica del museo, suggerendo un percorso di massima da seguire.

Superata la stazione di Pietrarsa - San Giorgio a Cremano, che si può raggiungere da Napoli percorrendo corso san Giovanni in direzione Portici e svoltando a destra non appena appare il cartello che indica la fine del territorio cittadino di Napoli e quello - un po' meno visibile - che indica la presenza del museo, ci si trova in una vasta area occupata da vasti piazzali ed aiuole e da alcuni grossi capannoni. Muniti di biglietto fatto nella biglietteria posta sulla destra (adulti 5 euro, ridotto 3.5, bambini piccoli e dopo lavoro ferroviario non pagano - aperto dal lunedì al venerdì di mattina - il sabato solo su prenotazione) sulla sinistra si trova il grande padiglione A, il capannone una volta adibito al "montaggio", oggi la grande sala dedicata in massima parte alle locomotrici a vapore.

Riproduzione (1939) della locomotiva Bayard

 Volendo cercare di dare un senso cronologico alla visita, è giusto partire da questo padiglione, entrando dalla prima porta sulla sinistra per incontrare la copia della celeberrima locomotiva Bayard, la prima a sfrecciare su territorio italiano in quel breve tratto che serviva ai Borboni ed ai loro amici per spostarsi da Napoli a Portici, sede di uno dei palazzi reali dei sovrani napoletani. Nella sala che sembra immensa non sono ospitate solo locomotive a vapore ma anche i primi treni elettrici, quelli a corrente alternata trifase, in una disposizione che, pur non cronologica come sequenza, di fatto fa sì che la storia delle ferrovie italiane fino ai primi anni '20 sia racchiusa sotto il tetto di quella che un tempo era l'area dedicata al montaggio dei treni.

locomotrice a vapore 640 (locomotiva  a vapore surriscaldato ed a semplice espansione)

Questo blog è CO2 neutral, a impatto zero

Quelli di ingegneria meccanica, come gli altri blog di Fabrizio Reale (Laboratorio di cinema, recensioni ed altro, laboratorionapoletano.com e Fabrizio Reale's photo blog), aderisce all'iniziativa ecologica "Il mio blog è CO2-neutral", iniziativa che ha come scopo la riduzione delle emissioni di CO2 in atmosfera, principale causa dell'effetto serra, compensando le emissioni in atmosfera legate al funzionamento ed all'essere on line di un blog con un albero in più piantato. Un blog diventa in tal modo "a impatto zero" per quanto riguarda le emissioni di anidride carbonica in atmosfera.

Quanta anidride carbonica produce un blog?  Analogamente a quanto è stato tempo fa calcolato per quanto riguarda le singole ricerche sul motore di ricerca google,  il Dr. Alexander Wissner-Gross, attivista ambientale e fisico di Harvard,  ha stimato che un sito web produce una media di circa 0,02 g di CO2 per ogni visita. Assumendo 15.000 pagine visite al mese, questo si traduce in 3,6 kg di CO2 l'anno, produzione legata soprattutto al funzionamento dei server che ospitano il sito.  

Quanta anidride carbonica assorbe in un anno un solo, singolo, albero?  Dipende da diversi fattori, ma la Convenzione delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC) calcola che un albero assorba ogni anno in media circa 10kg di CO2. Assumendo un valore prudente di 5 kg di CO2 assorbita per albero,  appare evidente che un singolo albero piantato possa compensare l'emissione di anidride carbonica legata al funzionamento di un blog. 

Con queste premesse appare evidente quanto sia interessante e valida l'iniziativa ecologica promossa da  Doveconviene.it, società che si occupa di digitalizzare tutti i volantini delle principali catene commerciali e di pubblicarli online per evitare lo spreco di carta ( Leclerc, Carrefour, Bricoman solo per citarne alcune), la quale,  in collaborazione con iplantatree.org, si impegna a piantare un albero in una zona interessata da un progetto di riforestazione per ogni blog che aderisce.  

 

Come funziona un motore alternativo? video di cosa accade all'interno del cilindro

Come funziona un motore alternativo a combustione interna ad accensione comandata? Questo interessante video, presente su youtube da diverso tempo mostra, attraverso l'ausilio di una microcamera, cosa accade all'interno della camera di combustione di un motore a quattro tempi durante l'intero ciclo, passando per tutte le fasi di funzionamento del motore: aspirazione, compressione, espansione e scarico.  E' possibile pertanto notare come la miscela fluisce all'interno del cilindro dalla valvola di aspirazione, il moto del cilindro nella fase di compressione, come si propaga successivamente allo scoccare della scintilla della candela la combustione, l'uscita dei gas esausti attraverso la valvola di scarico.

Cosa è il knock / battito in testa e un metodo per determinarne le oscillazioni di pressione

Curve di pressione con e senza knock - fonte

Uno dei principali fenomeni che limitano i progettisti dei motori alternativi a combustione interna ad accensione comandata è quello comunemente noto con il termine anglosassone knock o con l’equivalente italiano battito in testa o, più impropriamente, con il termine denotazione:  l'effetto di  una combustione anomala che può avvenire all'interno dei motori alternativi ad accensione comandata e che, qualora non controllato, può portare a seri danni al motore fino alla rottura di alcune parti fondamentali. La definizione più propria di knock (battito in testa) è presente nel testo Internal Combustion Engine (ICE) di Heywood a pag. 450 e può essere riassunta con la frase: "knock" è il rumore metallico trasmesso attraverso la struttura di un motore quando una porzione di miscela aria-combustibile brucia improvvisamente. Cosa possa effettivamente causare il fenomeno della detonazione nei motori non è stato scientificamente accertato ma la teoria maggiormente accreditata in letteratura afferma che il battito in testa nei motori "Spark Ignition", a bassa velocità, è causato dall'autoaccensione di una porzione di "end-gas" prima che questi siano raggiunti dal fronte di fiamma.  Il fenomeno tende ad avvenire nelle zone periferiche della camera di combustione di un motore alternativo ad accensione comandata, qualora le reazioni di pre-knock negli end-gas siano più rapide della propagazione del fronte di fiamma. Quando questo processo di combustione anomala ha luogo, c’è un rilascio estremamente rapido di energia nella zona degli end gas che causa pressioni localmente molto alte e la propagazione di onde di pressione all’interno della camera di combustione. La detonazione si presenta quando il tempo di induzione per l'autoaccensione degli end-gas è minore di quello richiesto dalla carica per bruciare attraverso un fronte di fiamma che si è propagato partendo dalla scintilla scoccata agli elettrodi della candela. Se si verifica in condizioni di funzionamento a velocità elevata, il battito in testa (knock) è maggiormente dannoso, anche perchè meno facilmente individuabile attraverso i sensori tradizionali e può causare gravi danni al motore fino alla rottura. L'incremento di velocità, infatti, se da un lato ha un effetto positivo sulla velocità della propagazione della fiamma, dall'altra ha un effetto negativo sull'inizio dei fenomeni di autoaccensione.
Qualunque sia la causa che può essere attribuita al fenomeno, quel che è certo è che il knock nel motore ha la sua origine da una rapida combustione locale. Il rapido rilascio di energia che ne consegue innesca fenomeni di risonanza acustica (che si manifestano con il caratteristico rumore martellante) che danno origine a componenti in alta frequenza nei segnali forniti dal sensore di pressione e/o da quello di corrente di ionizzazione affacciato nella camera di combustione. Già nel 1933 Draper fornì una descrizione matematica delle oscillazioni di pressione basate sulla teoria delle onde acustiche, derivando la soluzione generale dell'equazione delle onde per onde cilindriche in uno spazio fissato. Tale approccio costituì un semplice ed utile metodo analitico per calcolare le frequenze di risonanza ed i modi vibrazionali all'interno del cilindro motore. Questo approccio bidimensionale applicato ad un volume cilindrico fissato potrebbe sembrare limitativo ma trova giustificazione grazie ad alcuni buoni argomenti:

1.  il knock avviene in prossimità del punto morto superiore (PMS, TDC l'acronimo anglosassone) quando la velocità del pistone è molto bassa e la dimensione prevalente è la “bore” del motore. 
2. La velocità del suono è dell'ordine dei 1000 m/s e pertanto è ragionevole considerare che le onde stazionarie avvengono principalmente in direzione radiale, mentre in quella assiale la propagazione del disturbo è così rapida da far sì che le onde stazionarie possano essere trascurate. 

Esistono approcci innovativi in grado di fornire una simulazione realistica delle oscillazioni di pressioni basata su un approccio quasi dimensionale. Nel modello cui si fa riferimento nel link in fondo al post,  le oscillazioni di pressione sono predette mediante l'integrazione esplicita della PDWE (Partial differential Wave Equation), equazione delle onde alle derivate parziali, simile, nella struttura, a quella che comunemente è nota come equazione del telegrafo. L'equazione differisce dalla classica formulazione dell'equazione delle onde a causa della presenza di un termine di smorzamento.

Con questo modello è stato possibile simulare le oscillazioni di pressione smorzate legate al knock in camera di combustione, assunta di geometria cilindrica, ponendo che l’eccitazione avvenga in un punto o in un volume finito di essa. Pur demandando per quanto riguarda una completa visione della descrizione del modello e dei risultati ottenuti all'articolo pubblicato nel circuito SAE di seguito riportato, si può anticipare che una delle indicazioni concrete di questo studio è che è preferibile una collocazione laterale del sensore, in modo da fornire informazioni abbastanza complete sulla presenza del knock. Qualora invece la posizione centrale fosse l’unica consentita, sarebbe consigliabile amplificare e filtrare il segnale nell’intervallo di frequenze tra i 12 ed i 25 (kHz), altrimenti si rischia di non "vedere" le oscillazioni legate alla detonazione.

Per maggiori informazioni su questa parte di attività svolta si rimanda alla consultazione del SAE Paper num. 2010-01-2185:

DI GAETA A, GIGLIO V, POLICE G, REALE F., RISPOLI N (2010). ModelingPressure Oscillations under Knocking Conditions: A Partial Differential Wave Equation Approach. SAE TECHNICAL PAPER, ISSN: 0148-7191

Come gli uomini di scienza "vedono" colleghi, collaboratori e superiori

How people in science see each other, questo il titolo della vignetta satirica pubblicata su un blog in lingua inglese che in poche settimane sta facendo il giro del mondo nei laboratori di ricerca e nelle università.  Come una persona di ricerca guarda ai propri colleghi, superiori o "inferiori" dipende sicuramente, come ricorda anche l'autore della divertente immagine, da università ad università, da ente ricerca o dipartimento ed è chiaro sia l'intento satirico che quello di prendere in giro i professori piuttosto che i loro sottoposti, così come è evidente che nessuno debba ritenersi offeso... quel che è certo è che a ben guardare lo schema riportato in molti casi raramente si può dar torto all'autore, anche se il punto di vista sembra soprattutto quello di un tecnico o tecnologo...  

Risulta così che un "postdoc" guarda ai laureandi come a dei poppanti, ai dottorandi di ricerca come a dei bambini, a sè stesso ed ai propri pari come a un mulo da soma, al professore o dirigente di ricerca come all'occhio di Sauron de il Signore degli Anelli ed al tecnico come colui che svela i segreti più nascosti. Se sono piuttosto inoffensivi i "pareri" di studenti e dottorandi di ricerca, la satira si abbatte soprattutto sui "capi": è così che un professore o dirigente di ricerca guarda alle laureande come a delle belle ragazze e basta ed i dottorandi diventano schiavi mentre i postdoc non sono altro che operai a basso costo; al contrario i prof. vedono i propri colleghi come dei veri e propri premi Nobel ed i tecnici come quei geni che risolvono tutti i problemi.

Complimenti all'autore per aver realizzato con fantasia e la creatività una satira sul mondo della ricerca che travalica i confini internazionali.