Ottocento - Conferenza dei Presidi delle Facoltà di Ingegneria

Ottocento
Prof. Edoardo Rovida
Ottocento
•
•
•
•
•
•
Idee
Realizzazioni
Nascita della grande industria
Insegnamento istituzionalizzato
Nascita dell’editoria scientifico-tecnica
Sviluppo dell’associazionismo scientificotecnico
Idee
• Meccanica statistica(Maxwell(1831-1879),
Gibbs(1839-1902), Boltzmann(1844-1906)
• Fluidi viscosi: Reynolds(1842-1912)(scorrimento
dei fluidi – teoria della lubrificazione)
Stokes(1819-1903) Rayleigh(1842-1919),
Thomas Young (1773- 1829), Joseph Antonio
Ferdinando Plateau (1810-1833)
• Fluidi perfetti: Kelvin(1824-1907)
• Progresso nei calcoli
• Termodinamica
Reynolds mostra l’esistenza dei due regimi di moto
(1883)
Thomas Young
• Concetto di tensione superficiale(una
superficie liquida è come una membrana
in tensione)
• 1804: pubblica un lavoro sull’analogia fra
la superficie di un liquido ed una
membrana elastica
• Spiega il comportamento dei liquidi nei
capillari
Joseph Antonio Ferdinando
Plateau
• Osservazioni sulla formazione delle gocce:
• -sferiche in teoria(in assenza di influenze
esterne)
• -di fatto oblunghe, per effetto di gravità e
resistenza dell’aria
Progresso nei calcoli: studio della
fatica
• 1842: disastro ferroviario di Versailles:
rottura di un asse della locomotiva
• Rankine istituisce le prime ipotesi
• 1854: Braitwaite introduce il termine
“fatica”
Termodinamica
• Robert von Mayer(1814-1878): equivalente
meccanico del calore(1842)
• Hermann von Helmholtz(1821-1894): primo
principio della termodinamica
• James Joule(1818-1889): perfeziona il calcolo
dell’equivalente meccanico del calore
• Rudolf Clasius(1822-1888) e Sadi Carnot(17961832 e : secondo principio della termodinamica;
concetto di entropia
Primo principio della
termodinamica
• Ha vari “scopritori” (ci arrivano
indipendentemente e tutti attorno al 1840):
• -Julius Robert Mayer(1814-1878)
• -Herman von Helmholtz(1821 – 1894)
• James Joule (1812 – 1889)
• In particolare, Mayer e Joule(1842-43)
calcolano l’equivalente meccanico del
calore(4,184 J/cal)
Secondo principio della
termodinamica: Sadi Carnot(17961832)
• Scopre che non tutto il calore si trasforma in
lavoro: concezione del 2° principio(anteriore al
primo, il che dimostra il carattere intricato e
complesso dell’evoluzione scientifica)
• Ca nel 1820 enuncia il 2° principio
• Reazione francese agli sviluppi della macchina a
vapore in Inghilterra: riscossa francese in termini
di analisi astratta e rigorosa dei principi di
funzionamento della macchina a vapore
Moto perpetuo: la sua impossibilità
è dimostrata dalla Termodinamica
• 1° principio: gli attriti assorbono energia e non si
riesce ad assicurare un funzionamento ciclico
senza apporto continuo di energia
• 2° principio: “incompletezza” della
trasformazione del calore in lavoro(non potrà
mai venire completamente recuperato il lavoro
perso negli attriti e trasformato in calore)
• Molti tentativi di macchine(ancor oggi si trovano
dei sognatori)
• Nel ‘700: l’Accademia francese delle Scienze:
rende pubblica la decisione di non prendere più
in considerazione “invenzioni” sul moto perpetuo
Franz Reaulaux
• Precursore della scienza della
progettazione
• In due suoi libri(1875 e 1900) fa una
catalogazione degli organi di macchine in
modo sistematico
Entusiasmo per gli sviluppi della
meccanica e della tecnica
• Illusione che gli sviluppi tecnici possano
risolvere tutti i problemi
• Grandi Esposizioni(Londra, Parigi,
Vienna): celebrano questo entusiasmo
• Qualche voce discorde: Oscar
Wilde(1854-1900) teme che gli uomini
diventino simili a macchine
Realizzazioni
•
•
•
•
•
•
•
Diffusione macchina a vapore
Diffusione energia elettrica
Diffusione sistema metrico decimale
Aumento del numero di brevetti
Nasce la turbina a vapore
Sviluppo dei trasporti
Organizzazione del lavoro
Macchina a vapore
• Aumenta la potenza: dai 40 kW(macchina di Watt) agli
80 kW
• Tra ‘700 ed ‘800 si diffonde rapidamente e sostituisce
molti impianti ad acqua
• 1807: Fulton muove un battello con la macchina a
vapore
• 1827: nave Curaçao attraversa l’Atlantico senza bisogno
di vele
• 1835: a Birmingham: attive 169 macchine a vapore
• 1838: servizio regolare di navi a vapore attraverso
l’Atlantico
• 1860: iniziano i giocattoli “scientifici”: modelli funzionanti
di macchina a vapore
Potenze ricavate(1° metà
Ottocento)
• Ruota idraulica ca 5 cavalli
• Mulino a vento 10-12 cavalli
• Macchina a vapore 15-16 cavalli
Diffusione dell’energia elettrica
• 1799: pila di Volta
• Grazie agli studi di Colombo(rettore del
Politecnico di Milano)nasce la centrale elettrica
di via S.Radegonda(seconda al mondo dopo
quella di New York - 1883)
• Sviluppo impianti idroelettrici
• Elettrificazione industria e trasporti
• Indipendenza dell’Italia dalle fonti di energia
• Nascita dell’industria elettromeccanica
Azionamento elettrico delle
macchine operatrici
• Prima:macchina a vapore, albero di
trasmissione, pulegge e
cinghie(complicazione, ingombro, perdite
di energia, pericoli per le persone)
• Poi: azionamento elettrico(semplicità,
efficienza, compattezza, sicurezza)
Diffusione dei brevetti
• 1790 Prima legge americana sui brevetti
• 1791 Prima legge francese sui brevetti
• 1800-1882 Adozione di leggi sui brevetti
nella maggior parte di paesi europei
• 1883 Convenzione di Parigi sulla
protezione della proprietà industriale
Nascita della turbina a vapore
• Primi esperimenti nel XVIII secolo
• Parsons(1884) realizza una turbina
costituita da tante “piccole” turbine in
serie, frazionando la caduta totale di
pressione in tante “piccole” fasi per
ciascuna turbina
Sviluppo dei trasporti
•
•
•
•
•
Ferrovie
Navigazione
Bicicletta
Automobile
“Aereo”
Ferrovie
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1804 – Richard Trevithick monta una macchina a vapore su un carro su
rotaie(la locomozione stradale è ancora troppo difficoltosa per la resistenza
al moto alta e la potenza disponibile bassa)
1814 – George Stephenson perfeziona la locomotiva e costruisce la prima
ferrovia
1825 – prima ferrovia in Inghilterra
1839 –prima ferrovia italiana (Napoli-Portici) (2 locomotive di costruzione
inglese(Bayard e Vesuvio) progettate sul modello di Stephenson
1840- linea ferroviaria Milano-Monza
1860- rete ferroviaria europea: 50.000 km(15.000 in G.B)
1863 – prima metropolitana in Inghilterra
1882: rete ferroviaria europea: 165.000 km
Fine ‘800: le ferrovie sostituiscono in buona misura i trasporti su canali
navigabili, con aumento di velocità e di capacità di trasporto: il basso
coefficiente di aderenza ruota-rotaia impone basse pendenze e, quindi,
infrastrutture molto estese
Macchina a vapore di Richard
Trevithick(1800)
•
•
•
•
•
•
vapore entra nel cilindro
chiusa la valvola di immissione,
il pistone viene spinto dal
vapore in espansione
quando raggiunge il punto morto
infariore si apre la valvola
equilibratrice che fa passare il
vapore nella parte del cilindro
sotto il pistone riequilibrando la
pressione
pistone, spinto dal vapore,
risale
apertura valvola di scarico
apertura valvola di immissione:
tutto ricomincia da capo
Locomotiva a vapore di Richard
Trevithick(1804)
macchina a due cilindri; il vapore,
dopo aver lavorato nel primo
cilindro alla pressione di 3-4
kg/cm², non viene scaricato ma
inviato in un secondo cilindro, più
grande, dove continua a lavorare
espandendosi fino a valori di poco
inferiori alla pressione atmosferica
Locomotiva a vapore di Richard
Trevithick(1804)
•
•
Trevithick installò su un carro il
motore di Watt per trasportare 25
tonnellate di materiali a una
velocità di 6 km/h
Con la sua invenzione, Trevithick
dimostrò che tra le ruote lisce e
le rotaie c'era sufficiente
aderenza per trasmettere la
forza di trazione
•
•
I lavori di Trevithick indirizzarono i
costruttori verso le macchine ad
alta pressione ad espansione
multipla
La sua macchina fu più usata in
Francia che in Inghilterra
Locomotiva a vapore di George
Stephenson(1825)
-
George Stephenson e suo figlio
fecero muovere il primo treno
viaggiatori della storia, costituito
da una locomotiva rinnovata e da
sei piccoli vagoni nei quali presero
posto i viaggiatori, tra le città di
Stockton e Darlington, nel
Newcastle, ad una velocità per
quei tempi eccezionale di 25
Km/h
Locomotiva a vapore di George
Stephenson(1825)
•
•
•
•
•
nel focolare (1) brucia carbone  calore per
riscaldamento acqua
nei tubi a fumo (4) scorrono i fumi provenienti dal
focolare
trasformazione acqua-vap. in (2)
indicatore di livello (3): valutazione quantità acqua
in caldaia (il liquido deve coprire la volta superiore
del focolare)
fumi: dalla camera a fumo (5) al camino
Il vapore prodotto si accumula nella parte più alta della locomotiva, detta
duomo (6), quindi giunge alla camera di distribuzione (7)
in questa scorre il cassetto di distribuzione: regola entrata e uscita del
vapore dal cilindro
attraverso le due luci spinge lo stantuffo (8) ora a destra e poi a sinistra e fa così muovere biella e manovella (9) e di conseguenza le ruote
Locomotiva(1854)
•
•
Inizio del superamento della
trazione animale
Aumentano le richieste di
carbone: l'Inghilterra, grazie ai
suoi grandi giacimenti e alla
facilità di trasporto, consolida le
posizioni di avanguardia delle
sue industrie e vende carbone a
mezza Europa
Industria italiana delle ferrovie
•
•
•
•
•
•
•
1862: rete ferroviaria 3000 km
1880: rete ferroviaria 9290 km
Fino al 1885: macchinari ferroviari importati
1886: Breda
1887: Costruzioni Meccaniche di Saronno
1900: Officine Meccaniche di Milano
Fine ‘800: inizia l’elettrificazione(grande
importanza del Tecnomasio)
Tender per locomotiva (Ansaldo
1858)
Trazione ferroviaria a vento
• Vettura con propulsione a vela, in servizio
fra Sesto Calende e Tornavento fra il 1858
ed il 1865
Funicolari
• 1842: Inghilterra: prima
funicolare(convoglio su binario trainato da
una fune)
• 1862: Lione: prima funicolare europea a
servizio pubblico(collega il centro città con
la terrazza della Croce Rossa)
• 1880: funicolare del Vesuvio: prima
italiana
Navigazione
-
Robert Fulton realizza il primo
battello a vapore, nel 1807, con
una ruota a pale mossa da un
motore costruito dallo stesso
Watt; con questa imbarcazione
vengono percorse 150 miglia in
32 ore (sei volte meno del
tempo di navigazione a vela).
Navigazione
•
1837: Ericson applica al suo
battello un’elica sommersa
sott'acqua.
•
1840: Isambard Brunel utilizza
questo nuovo sistema di
propulsione a elica; costruisce
un transatlantico e lo modifica
applicandovi un motore a vapore
che fa girare delle eliche
sommerse
Bicicletta
• 1820: “draisina”(trave su ruote per avanzare
seduti, con la spinta dei piedi a terra)
• 1853: Philipp Moritz Fisher: bicicletta a cui
applica cuscinetti a sfere
• 1877: biciclo da corsa(Renard)(i pedali azionano
direttamente la ruota motrice, che deve quindi
avere un grande diametro)
• 1880: si “riscopre”la moltiplica(già disegnata da
Leonardo) e diminuisce il diametro della ruota
motrice
Draisienne(1818)
ruote in legno – azionamento mediante spinta dei piedi a terra
Hobbyhorse(1818)
versione in ferro ed evoluzione della draisina(compaiono i pedali)
Michaudina 1(1855)
pedali applicati alla ruota anteriore
Michaudina 2(1855)
pedivelle a lunghezza regolabile – ruote a raggi di filo metallico –
rivestimento dei cerchi in gomma piena
Michaudina 3 (1861)
freno posteriore
Monociclo(1869)
ruota con diametro di 2 m – scarso utilizzo
Biciclo Ariel (1870)
pedali sulla ruota – notevole instabilità
Bicicletta a catena(1870-80)
compare la trasmissione
“Bicicletto” (1876)
gomme piene – molleggio forcella anteriore
Bicicletta(industria)
• 1885: Bianchi
• Prinetti & Stucchi
Automobile
• Motore
• Componenti
• Autoveicoli
Motore: i precursori
1678 - L’abate Jean d’Hautefuille costruisce una macchina che sfrutta l’esplosione della
polvere da sparo per generare una rarefazione al fine di aspirare le acque della
Senna nei giardini di Luigi XIV
1682 - L’olandese Christian Huygens costruisce una macchina a polvere pirica nella
quale un’esplosione solleva uno stantuffo che, discendendo poi sotto l’azione della
pressione atmosferica, solleva dei pesi
1791 - L’inglese John Barber propone e brevetta una specie di motore a turbina a gas
dove due getti, uno di aria e l’altro di gas, bruciano in una camera; il getto dei gas
combusti avrebbe dovuto investire e mettere in moto una ruota a palette. Non si
hanno notizie di realizzazioni
1794 - L’inglese Robert Street descrive una macchina a combustione interna con
stantuffo e manovellismi
1801 - Il francese Philippe Lebon d’Humbersine introduce l’uso del gas
illuminante per l’utilizzo con continuità in macchine motrici, inoltre propone
la precompressione della carica prima della combustione
Motore: i precursori
1820 - L’inglese W. Cecil, in una memoria presentata alla
Società Filosofica di Cambridge, dichiara di aver
costruito e sperimentato una macchina atmosferica,
funzionante a 16 giri al minuto e con un consumo di 0.48
mc di idrogeno all’ora.
1824 - Il francese Sadi Carnot pubblica il documento
“Riflessioni sul potere del calore di indurre il movimento”
1833 - L’inglese Wellman Wright deposita un brevetto di un
motore in cui per la prima volta si menziona l’accensione
al punto morto superiore
Motore: Barsanti e Matteucci
1843 - padre Eugenio Barsanti effettua le prime
esperienze durante le sue lezioni di fisica al
collegio S. Michele di Volterra sulla pistola di
Volta
1853 - 5 giugno - Eugenio Barsanti e Felice
Matteucci
depositano
alla
segreteria
dell’accademia dei Georgofili di Firenze un plico
sigillato contenente un rapporto su alcuni nuovi
esperimenti dei suddetti, il quale descriveva
dettagliatamente il loro motore
Il motore di Barsanti e Matteucci
: Una miscela di aria e idrogeno veniva
introdotta nel cilindro, tramite alcune valvole
a cassettino, veniva accesa da una scintilla
prodotta da un apparato elettromagnetico di
Ruhmkorff, e la sua combustione provocava
l'improvviso innalzamento dello stantuffo. In
questa fase non si produceva lavoro utile,
cioè lo stantuffo era libero di muoversi lungo
la sua corsa ascendente e si impegnava con
l'albero motore solo nella fase discendente,
essendo il suo moto collegato tramite
cremagliera e ruota matta. Una volta che lo
stantuffo di trovava nella sua massima
quota, si verificava che il prodotto della
combustione condensasse rapidamente
provocando una forte depressione nel
cilindro. Quindi lo stantuffo veniva
richiamato intensamente verso il basso, sia
dalla differenza di pressione tra l'interno e
l'esterno del cilindro, sia dal suo peso
Il motore di Barsanti e Matteucci:
sviluppi
• 1854 – Barsanti e Matteucci ottennero il primo brevetto
inglese (n. 1072
• 1856 - costruiscono un motore bicilindrico conforme al
certificato inglese del 1854
• - Usato per trasmettere il movimento ad una forbice e ad
un trapano (primo esempio di applicazione per
l’azionamento di macchine utensili)
• 1857 - scadenza del primo brevetto inglese e
certificazione di un secondo (n. 1655) contenente due
soluzioni costruttive:
• - Motore a stantuffo ausiliario
• - Motore senza stantuffo ausiliario
Il motore di Barsanti e Matteucci:
sviluppi
1858 - ottengono lo stesso brevetto inglese anche in Francia
• costruito dalla fonderia di Vincenzo Calegari di Livorno un
• motore ad un solo cilindro dotato di due stantuffi principali contrapposti.
•
cilindro orizzontale
•
potenza 20 cv
•
mai usato effettivamente
• La ditta Pietro Benini costruisce un altro motore a stantuffi contrapposti, avente però
due cilindri
•
il motore soddisfece Barsanti e Matteucci
1859 - costituzione della “Società Anonima del Nuovo Motore Barsanti e Matteucci”
Il motore: sviluppi
1860 - il francese Jean Etienne Lenoir presenta a Parigi un motore a
gas a doppio effetto con accensione elettrica con un rendimento del
4% (1/3 del motore B&M) Motore già costruito in precedenza da
B&M ma scartato per il basso rendimento
1863 - Barsanti e Matteucci fanno togliere i sigilli al plico depositato 10
anni primi con lo scopo di rivendicare la paternità dell’invenzione
Prova totalmente ignorata dal governo francese:
“non si deve
guardare all’inventore, bensì all’invenzione”
1864 - 19 Aprile - morte di Eugenio Barsanti e fine del nuovo motore
B&M poco prima della produzione in serie presso la Società
Anonima Cockerill di Searing in Belgio
1860 - il francese Beau de Rochas inventa il ciclo
a 4 tempi (aspirazione, compressione, accensione,
scarico)
1867 - i tedeschi Eugen
Langen e Nikolaus
August Otto
realizzano un motore
uguale a quello di
B&M con un
rendimento del 12 %
Motore B&M del 1856 secondo il brevetto inglese del 185
Motore Otto e Langen del 1867
Il Motore: gli sviluppi
1873 - l’inglese George Brayton realizza un
motore che permetteva la completa
espansione dei gas fino alla pressione
atmosferica
1876 - Otto e Langen realizzano un motore
basato sul ciclo termodinamico a 4 tempi
studiato da De Rochas e ne costruiscono
35.000 esemplari
Enrico Bernardi
1882 - inventa il carburatore e realizza
un motore alimentato a benzina:
1885 - costruisce un motore a 4 tempi
denominato “Lauro”
monocilindro orizzontale
alesaggio e corsa 85 x 110
mm
cilindrata 624,195 cc
potenza 2,5 cv a 800 g/min
distribuzione a valvole in testa
comandate da una’asta con bilanciere
doppio
valvola d’aspirazione ad
alzata variabile
dotato di filtro per benzina,
aria
silenziatore allo scarico
regolatore centrifugo della
velocità di rotazione
Daimler e Maybach
1883 - Il tedesco Gottlied Daimler sostituisce
la benzina al gas utilizzato nel motore Otto
e Langen
1884 - Il tedesco Wilhelm Maybach inventa il
primo radiatore con celle a nido d’ape
1884 - Il tedesco Wilhelm Maybach inventa il
primo radiatore con celle a nido d’ape
Applicazione di Daimler (1886)
• prima automobile
sperimentale di
Daimler
• Motore a benzina:
• 1 cilindro verticale
•
potenza 1,5 cv
•
velocità max 18
km/h
Applicazione di Benz(1886)
• Prima vettura di
Benz(motore con
cilindro orizzontale da
3 HP)
•
velocità max 13
km/h
Motore: altri sviluppi
1893 - Rudolf Diesel realizza il motore ad accensione spontanea(per effetto della
compressione) che porta il suo nome
•
- utilizzo di polvere di carbone
•
(facilità di iniezione)
1894: nasce “La locomotion automobile”, prima rivista automobilistica, che contribuisce
allo sviluppo dell’auto
1896 - prima automobile di Henry Ford
1898 - Robert Bosch introduce il sistema rotante d’accensione elettrica
1900 - Maybach realizza il primo motore con 4 cilindri in linea da 35 cv che verrà montato
sulla prima Mercedes
1927 - Bosh realizza la pompa meccanica che, impiegata nei motori Diesel, consente un
rendimento del 24%
Motori
• L’approvvigionamento di gas è complicato,
perciò nascono motori a petrolio, motori
Diesel, motori a benzina
Componenti
• Molle
• Cuscinetti
• Ruote
Molle
• 1804: Obdiah Elliot: balestre
ellittiche(eliminano la cinghia di
sospensione della cassa delle carrozze)
Cuscinetti
• 1802 Cardinet brevetta cuscinetti a sfere a
rulli conici
• 1856: procedimento Bessemer per la
produzione di acciaio: materiale
economico e resistente per cuscinetti
• 1869: ampia diffusione di cuscinetti ,
particolarmente per velocipedi(Suriray è
un costruttore ed innovatore)
Piattaforma a rulli del
Cardinet(1802)
Cuscinetto a sfere del
Suriray(1869)
Ruote
• Dall’antichità: ruote di legno, con o senza
rivestimento di ferro
• XIX secolo: tentativi di rivestimento
deformabile
W. Thompson (Stonehaven 1822-Edinburgh 1873)
•
brevetta uno pneumatico con
copertone in cuoio rinforzato da
un battistrada in gomma
vulcanizzata e camera d’aria in
tela gommata suddivisa in settori
per salvaguardare il manufatto in
caso di foratura.
•
Il copertone era chiuso lungo la
linea centrale da ribattini metallici.
L’invenzione nota come “ruota
aerea” non ebbe successo e lo
pneumatico venne riscoperto solo
nel 1888.
•
1882  T. B. Jeffery
ideò (e brevettò nel 1882) un
modello di pneumatico prevedeva la
presenza di un cavo metallico
annegato nella gomma, trazionato
dopo l’installazione sul cerchione.
In realtà tale invenzione è
impropriamente chiamata
pneumatico poiché non prevedeva
alcun gonfiaggio, ma si ritiene
importante in quanto è il primo
esempio di rinforzo metallico ad
una matrice di gomma, alla base dei
pneumatici odierni.
1888  J. B. Dunlop
Il veterinario scozzese John Boyd
Dunlop nel 1887, applicando alle
ruote di legno del triciclo del figlio
una camera d’aria al posto delle
comuni strisce di gomma piena,
reinventò lo pneumatico. Il modello
di Dunlop era costituito da una
camera d’aria in gomma di forma
toroidale chiusa mediante
saldatura, una copertura in tela (B)
sormontata da uno spesso strato di
gomma (A) incollato al cerchione
(C) mediante adesivo e una valvola
per il gonfiaggio (vengono
comunemente paragonati a “garden
hoses”, cioè tubi di gomma per
l’orto).
1889  pneumatico smontabile
(Michelin)
• Infatti prima i
pneumatici venivano
incollati o comunque
uniti in modo definitivo
col cerchione
• perciò spesso si
preferivano gomme
piene ai pneumatici, per
motivi di affidabilità.
1890  brevetto Bartlett
(“Clincher”)
Il brevetto di William Bartlett (UK) per
l’industria Dunlop prevede l’impiego di
copertoni con sezione ad U montati su
cerchi metallici ribordati. Vengono così
introdotti i talloni (privi di rinforzi metallici)
per garantire l’aggancio dello pneumatico
al cerchio tramite accoppiamento di forma
(assicurato dal gonfiaggio).
1890  pneumatico “Welch”
Charles Welch (UK) introduce i cerchietti in
filo di acciaio alle estremità del copertone.
Successivamente anche A.T. Brown & G.F.
Stillman (negli USA) svilupperanno la
stessa idea.
1891-92  evoluzione del “Single
Tube”
• T. B. Jeffery rielabora lo pneumatico a
tubo unico, cioè con camera e copertone
integrati (odierno TUBELESS), inventato
da Pardon Tillinghast negli USA e da I.W.
Boothroyd in Gran Bretagna, con
l’approvazione del Col. Albert Pope della
Columbia Bicycles, per cerchi “Clincker”.
1892  “Dunlop-Welch”
La Dunlop acquisisce il brevetto del
pneumatico a cerchietti “Welch” e avvia la
lo commercializzazione: la configurazione
rimarrà quasi inalterata sino ai giorni
nostri.
Autoveicoli
• 1897 a Surenes(F) la Darracq,
progenitrice dell’ALFA, poi Alfa Romeo,
costruisce già 1000 vetture/anno
• 1899: Fiat + altre dieci aziende minori(fra
cui la Società Anonima Officine
meccaniche(OM))
Aerei
• 1877: Forlanini realizza l’elicottero a
vapore(prima macchina volante più
pesante dell’aria)
Enrico Forlanini(1848-1930)
• 1875: laurea in Ingegneria al Politecnico di
Milano
• 1877 : elicottero a 2 pale controrotanti(la
maggiore con diamtro 2.80 m) si alza di 13
m
• 1897: sviluppo di due progetti con Cesare
Dal Fabbro
Elicottero di Forlanini
Agosto 1877: il professor Giuseppe Colombo, del
Politecnico di Milano, organizzò una
conferenza presso i Giardini Pubblici di Milano
sugli aspetti teorici e pratici del problema della
navigazione aerea. In questa occasione invitò
Enrico Forlanini, un suo allievo, a una prova
pratica di un suo “apparecchietto” a eliche
mosso da una piccola e leggera macchina a
vapore, il PRIMO ELICOTTERO, che si alzò
fino a 13 metri con un volo di circa 20
secondi
Elicottero di Forlanini
Progetti di Forlanini con Dal
Fabbro(1897)
• Idroplano (“antenato” dell’aliscafo)(prime
sperimentazioni nel 1903)
• Dirigibile semirigido Leonardo da
Vinci(volerà nel 1909 e sarà seguito da
altri sette)
Pompe (2° metà ‘800)
• Pompe prementi
• Pompe centrifughe
• Pompe a getto
Fontana a pompa(ca 1885)
•
•
E’ costituita da un tubo d'aspirazione che
pesca in un serbatoio. All'interno della
tromba si trova uno stantuffo sulla cui
asta è applicata la forza motrice. La
risalita dello stantuffo crea una
depressione, causando l'apertura della
valvola alla base della tromba, che si
riempie d'acqua.
Durante la discesa dello stantuffo, la
prima valvola si chiude e si apre quella
ad esso collegata, consentendo il
passaggio dell'acqua aspirata nella zona
soprastante. Da tale zona, con il ripetersi
delle azioni descritte, l 'acqua viene
aspirata in un tubo, dotato di un
deviatore che permette di incanalarla
verso uno dei due imbuti di vetro, posti
ad altezza differente, da cui ritorna
successivamente nel serbatoio.
Pompa centrifuga(2° metà ‘800)
Macchine di sollevamento
• Ascensore Fraser
(1800)
Ascensore elettrico a
due motori e un
sistema di carrucole
Sistema di sicurezza montato su
ascensore a vapore
• Ascensore Otis
(1852)
Ascensore ad acqua, modello
Edoux, 1867
Sistema a pistone
idraulico e
contrappesi per
ridurre la forza del
pistone
alza fino a 21 m
Strumenti da disegno
• Matita del XIX secolo
Strumenti da disegno
• Matita del XIX secolo
con punta tracciante
scorrevole
telescopicamente
• Firmata Robert
Linzeler
Strumenti da disegno
• Matita del XIX secolo
Strumenti da disegno
• Compassi francesi del
XIX secolo
Strumenti da disegno
• Balaustrino(compass
o per tracciare cerchi
di raggio molto
piccolo) del XIX
secolo
Strumenti da disegno
• Compassi italiani del
XIX secolo
• Realizzazione di
grande accuratezze
ed eleganza
Strumenti da disegno
• Compasso di piccole
dimensioni con tre tipi
di punta
intercambiabili(XIX
secolo)
Strumenti da disegno
• Coppia di compassi a
punte fisse
• Ciascun compasso ha
le punte a sezione
semicircolare;
sull’insieme delle due,
a compasso chiuso, è
ricavata una filettatura
sulla quale si avvita il
cappuccio
Strumenti da disegno
• Completo da
disegnatore dell’inizio
del XIX secolo
• Contiene 11 pezzi, fra
i quali, tiralinee,
compassi, riga e
compasso geometrico
• Custodia rivestita in
pelle di pesce(molto
in uso all’epoca)
Strumenti da disegno
• Goniometro del XIX
secolo
Strumenti da disegno
• Goniometro della fine
del XIX secolo
Nascita della grande industria
• Caratteri generali
• esempi
Caratteri generali
• Nascono e crescono rapidamente
numerose industrie
• Crescono gli investimenti
• Crescono gli utili
• Materiali più resistenti
• Macchine più efficienti
• Importazione di idee dall’estero
Caratteri generali
• In passato: era centrale l’uomo
• Ora: è centrale il sistema(complesso di
parti(macchine)) in grado di operare
insieme(fra i primi: fabbriche, impianti
minerari, reti stradali, canali navigabili,
telegrafo)
Sviluppo dei sistemi
• Fra ‘800 e ‘900: sviluppo dei sistemi di
produzione(fabbriche), di trasporto(rete
ferroviaria), di comunicazione(telegrafo)
• Due strutture fondamentali:
• A) linea: flusso continuo(processo
produttivo industriale)
• B) rete (trasporti e comunicazioni)
Passaggio da produzione su
commessa a produzione in serie
• Prima metà ‘800: miglioramento della precisione
basato soprattutto sull’abilità personale di un
piccolo numero di operai molto specializzati, con
macchine utensili generali(lavorazione su
commessa)
• Poi(soprattutto in USA): introduzione del
concetto di intercambiabilità dei pezzi nel
montaggio(inizialmente nell’industria delle armi):
produzione di grandi numeri di pochi prodotti
standard assemblati in linea
Importazione di idee dall’estero
• Molti imprenditori compiono viaggi di
studio in Francia, Belgio, Germania, Gran
Bretagna, Stati Uniti (soprat. fra il 1880 e il
1890)
• Contatti con la realtà industriale di quei
Paesi(metodi produttivi, organizzazione
del lavoro, realizzazioni)
• Queste esperienze, portate in Italia,
contribuiscono allo sviluppo industriale
Importazione di idee
dall’estero(esempi)
• G.B.Pirelli: viaggia in Germania, Belgio,
Francia a studiare l’industria della
gomma(su spinta dei suoi professori
Brioschi e Colombo che, nel 1872, lo
aiutano a fondare la Pirelli)
• Alberto Riva: subito dopo la laurea(1870)
compie un tirocinio nello stabilimento
Caspar Honegger in Svizzera: l’esperienza
lo porta alla fondazione della Riva
Viaggio di G.B.Pirelli
• Giuseppe Colombo gli scrive ”di vedere e
di imparare il più possibile in ogni ramo di
industrie e, in particolare, di soffermarsi
sulla produzione della gomma, per
trasferire in Italia le esperienze fatte
all’estero”
Esempi di industrie
•
•
•
•
•
•
•
•
Badoni(fine XVIII secolo)
Breda, Falck (1840)
Riva Calzoni(1861)
Tecnomasio Italiano Brown Boveri(1863)
Filotecnica Salmoiraghi(1875)
Franco Tosi(1876)
Pomini(1886)
Borletti(1895)
Esempio di disegno dell’industria
Badoni (fine XVIII secolo)
costruzioni metalliche
• teleferica trasporto persone(Esposizione Int. di
Torino-1911-), monorotaia alla Mostra MarinaraGenova-1914, tettoie primo edificio multipiano a
struttura metallica(Palazzo Feltrinelli)(1935)
• Stazione Centrale di Milano-1928-30,
• impianto siderurgico dell’Orinoco, copertura
aeroporto di Fiumicino, strutture stazione di
Porta Garibaldi a Milano)
• [- “Cenni storici” Antonio Badoni s.d.]
Breda(1840) costruzioni meccaniche
generali e mezzi di trasporto
• Criteri innovativi di organizzazione del lavoro(dal 1890 )(cottimo
industriale, selezione del personale, controllo scientifico delle
lavorazioni)
• Riorganizzazione(1899) sulla base di un viaggio in America di alcuni
tecnici
• Nascita Istituto Scientifico Ernesto Breda(1917) per la ricerca
applicata all’industria
• Elettrotreno aerodinamico(1936)
• Locomotive elettriche, macchine movimento terra, impianti termici e
petroliferi, armi leggere, macchine agricole, frigoriferi(anni ’50-’60)
• [aa.vv. “La Breda 1886-1986” A.Pizzi 1986]
Riva Calzoni(1861) turbine idrauliche e
pompe
• 1885 – prima turbina prodotta
• 1903 – millesima turbina prodotta
• Turbine Pelton(deviatore a getto-1908-, introduttore
rettilineo-1947-riflettore idraulico-1960-)
• Turbine Francis(rendimenti del 94%-1948)
• Turbine Kaplan (introdotte in Italia-1925-, sistema di
regolazione delle pale-1957-,gruppi idroelettrici a bulbo
di grandi dimensioni-1961-prima turbina da 103.000 kW1965)
• Primi robot azionati da computer(1975)
• [G.Ucelli “La Riva in cento anni di lavoro 1861-1961”
1961], C.Sicola “125 anni per l’energia” 1986]
Filotecnica Salmoiraghi (1875)
meccanica di precisione e strumenti
topografici
• Strumentazione per aeronautica per volo
strumentale (o “scientifico”)(anni Venti)
• Innovazione dalla collaborazione con
gruppi tedeschi americani e giapponesi
• [A.Selvini “La Filotecnica Salmoiraghi:
centovent’anni di storia” Boll. Soc. It.
Topogr. e Fotogramm. 2(1986)]
Franco Tosi (1876) energia
• Motori Diesel(1907) progettati con metodi
innovativi(consulenza di Stephen Timoshenko) (studio
vibrazioni torsionali)
• Pompa di iniezione innovativa(insufflazione di aria e
nafta polverizzata mediante compressore)
• Turbine industriali (anni Trenta-Quaranta)
• Propulsione navale con Diesel a turbina a gas in
parallelo)
• Giunto invertitore(per la retromarcia delle navi)
• [G.Alvarez “Quelli della Tosi. Storia di un’azienda”
Scheiwiller 1985, P. Macchione “L’oro ed il ferro. Quelli
della Tosi” Franco Angeli1987]
Pomini(1886) trasmissioni
meccaniche
• Sistema di smorzamento delle vibrazioni sui
sommergibili(1922)(riconoscimento dal Governo
inglese)
• Giunti disinnestabili Pomini “Intrepido” sui
sommergibili italiani
• Due figli del fondatore svolgono esperienze
all’estero, uno in Germania e l’altro, Ottorino, in
Inghilterra: questo diventerà professore di
Costruzioni meccaniche al Politecnico di Milano
• [L.Pomini “Gli ottant’anni di vita di un’Azienda”
XV Congresso dell’Associazione Nazionale di
Meccanica 1968]
Borletti
(1895) meccanica di precisione e
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
strumentazione
Sveglie automatiche(1895)
Valvole metalliche per pneumatici(1921)
Tachigrafi magnetici(1933)
Motori a molla per fonografi(1935)
Anemometri per aeronautica e marina(1937)
Centrali di puntamento e tiro(1939)
Macchine per cucire(1947)
“Tachimedium”, strumento per la misura della velocità media dei
veicoli(1950)
Tachimetro luminoso(1951)
Sveglia da polso(1965)
Condizionatori d’aria per veicoli(1966)
Registratori di cassa (1977)
Insegnamento
• 1794 : Conservatoire National des Arts et Metiers: museo in cui le
macchine erano dimostrate praticamente (dal 1819 corsi rivolti a
tecnici ed operai)
• 1811: Napoli: prima facoltà italiana di ingegneria
• 1821 Politecnico di Berlino
• 1825 Politecnico di Kralsruhe
• 1829 Politecnici di Monaco e Stoccarda, Ecole National des Arts et
Manifactures (Parigi)
• 1831 Politecnico di Hannover
• 1838 Società di Incoraggiamento Arti e Mestieri di Milano
• 1857 Università di Pavia “Scienza della costruzione delle macchine”
• 1863 Politecnico di Milano
• 1871 la Società di Incoraggiamento fonda la Scuola di Disegno di
Macchine
Istruzione scientifico-tecnica
• Vista come una delle maggiori fonti di
progresso dagli intellettuali e dagli
imprenditori
• Viaggi di istruzione all’estero
• Trasmissione di informazioni mediante
riviste tecniche
• Attuazione dei progetti mediante istituzioni
Riviste tecniche
• Ape delle cognizioni utili
• Il Politecnico
• Il Giornale dell’ingegnere, architetto ed
agronomo
Istituzioni attive nell’attuazione di
progetti
• Società di Incoraggiamento Arti e Mestieri
• Istituto Lombardo Accademia di Scienze e
Lettere
Fermento intellettuale(ca 1830)
• Porta gli intellettuali ad essere più attenti a
ciò che avviene in Europa ed a
considerare l’ingegno un fattore
economico pari ai capitali , al lavoro, alle
infrastrutture
Politecnici
• I Politecnici sorgono autonomamente, come
risposta “polemica” al pregiudizio della
supremazia della scienza pura sulle scienze
applicate
• Fondato da docenti ed imprenditori, sulla base di
analoghe scuole europee
• La struttura dei Politecnici, inoltre, consente un
più immediato scambio con il mondo produttivo
• Scambi immediati fra Politecnico ed imprese
Legge Casati(1859)
• Cultura classica(art. 188): “ammaestrare i
giovani in quegli studi mediante i quali si
acquista una cultura letteraria e filosofica che
apre l’adito agli studi speciali che menano al
conseguimento dei gradi accademici nelle
Università dello Stato”
• Cultura tecnica(art. 272): “dare ai giovani che
intendono dedicarsi a determinate carriere del
pubblico servizio, alle industrie e alle condotte
delle cose agrarie, la conveniente cultura
generale e speciale”
Legge Casati(1859)
• Contempla l’istituzione a Milano del “Regio
Istituto Tecnico Superiore”
• Nel dibattito che ne segue emerge la
necessità che, accanto all’ingegnere civile,
siano presenti figure di ingegnere
industriale
Politecnico di Milano
• Nasce il 29.11.1863 per opera di
Francesco Brioschi(uomo politico,
matematico e già Rettore dell’Università di
Pavia)
• Si ispira ai modelli di Politecnici di area
svizzero-tedesca
• Mira alla promozione di una cultura
scientifico-tecnica volta allo sviluppo del
Paese
Scambi fra Politecnico ed imprese
• I laureati vanno a lavorare nelle imprese:
portano cultura, progettualità e ne fondano di
nuove
• Molti docenti collaborano con la imprese
• Molti ingegneri collaborano alla didattica del
Politecnico, apportano competenze professionali
• Molte imprese finanziano laboratori del
Politecnico
• Molti laboratori del Politecnico compiono
verifiche, prove, tarature per conto di aziende
Elaborato di allievi del XIX secolo
Finanziamenti al Politecnico da
parte delle imprese
• Eugenio Cantoni(cotoniere): donazione
per un corso di economia industriale
• Carlo Erba (1886): dona 400.000£ per
l’Istituzione Elettrotecnica Carlo Erba
• Gruppo di industriali lombardi(1893):
fondano il Laboratorio di Meccanica
Industriale, sul modello di quelli americani
Laureati illustri: Gian Battista Pirelli
• Laurea 1870
• Fondatore dell’industria omonima
• Nel 1870, preoccupato per l’importanza che
andava prendendo la recente industria per la
fabbricazione degli oggetti di caoutchouc, non
ancora praticata in Italia, formai il pensiero di
dedicarmi allo studio di essa e di ricercare i
mezzi onde stabilirla a Milano
• (dalla domanda per il concorso al premio
Brambilla, 1876)
Laureati illustri: Alberto Riva
• Laurea 1870
• Fondatore, con Ernesto Galimberti e Rodolfo
Rusca, della Riva Calzoni
• Per avviare l’Officina alla costruzione di una
specialità, data la ricchezza delle forze
idrauliche del Paese, si prescelse come più
indicata quella di motori idraulici e in modo
particolare delle turbine
• (dalla domanda per il concorso al premio
Brambilla, 1893)
Laureati illustri: Angelo Salmoiraghi
• Laurea 1870
• Fondatore dell’azienda omonima
• E’ soltanto opera del genio l’intuire la
verità, sentirne l’esistenza; è opera di tutta
la scienza l’affermarla
• (dalla relazione alla Deputazione
provinciale di Milano, per l’Esposizione
universale di Vienna sull’industria
meccanica di precisione e sull’ottica 1875)
Laureati illustri: Enrico Forlanini
• Laurea 1875
• Progettista di dirigibili e dell’elicottero che porta il
suo nome(primo “più pesante dell’aria” a
sollevarsi)
• Si direbbe che il Creatore, facendoci dono
dell’atmosfera terrestre, abbia voluto prepararci
una scala per salire al Cielo degli astri
• (dalla relazione al Congresso aeronautico di
Roma, 1927)
Laureati illustri: Ottorino Pomini
• Laurea 1886
• Figlio del fondatore dell’azienda omonima,
progettista ed inventore nel campo degli
organi di trasmissione
• Docente al Politecnico di Milano
Laureati illustri: Augusto Stigler
• Laurea 1884
• Dirigente dell’industria omonima di ascensori
• Per incoraggiare i giovani operai a frequentare
le lezioni della Scuola d’Incoraggiamento, ho
istituito dei premi di varia gradazione in denaro
per [coloro i quali] a quella scuola ottengono
distinzioni
• (dalla domanda presentata per il concrso al
premio Brambilla, 1895)
Laureati illustri: Gino Turrinelli
• Laurea 1897
• Fondatore e dirigente dell’azienda
omonima, costruttrice di autoveicoli
elettrici
Politecnico di Milano
• U.Allegretti “L’opera degli ex-Allievi del Politecnico di
Milano” 1914
• F.Lori “Storia del R.Politecnico” Cordani 1941
• aa.vv. “Il Centenario del Politecnico di Milano 1963
• aa.vv. “Il Politecnico di Milano 1863-1914 “ Catalogo
della Mostra, Electa 1981
• Aa.vv. “125.mo del Politecnico di Milano2 catalogo della
Mostra CLUP 1988
• Aa.vv. “Annuario dell’Associazione Laureati del
Politecnico di Milano” 1992
• Aa.vv. “Dal Politecnico di Milano protagonisti e grandi
progetti” Associazione Laureati 2002
Nascita dell’editoria scientificotecnica
• Ulrico Hoepli(1847-1945) svizzero, nel
1870 si stabilisce a Milano dove apre una
libreria e la casa editrice omonima,
specializzata nella manualistica e nelle
edizioni scientifico-tecniche
• Vallardi, Bernardini, Treves:altri editori
attivi nella manualistica
Sviluppo dell’associazionismo
scientifico-tecnico: primi passi
• Mondo greco e romano: associazioni di
artisti e poeti
• Rinascimento. Conversazioni fra dotti
• Collegio degli Ingegneri di Milano: 1563
• Secoli XVI-XVII: altri Collegi, ispirati a
quello di Milano
• 1690: Arcadia(accademia letteraria)
• 1797: Istituto Lombardo Accademia di
Scienze e Lettere
Associazionismo come corrente
filosofica
• “Associazionisti”: affermano che tutti i
fondamenti della scienza, come pure le
idee possono essere “composti”, cioè
risultanti dalla combinazione di più idee
semplici
• Base empirica: anche i principi del
ragionamento derivano da aggregazioni
precedenti, formatesi in seguito
all’esperienza
Sviluppo dell’associazionismo
scientifico-tecnico:la FAST
• FAST(Federazione delle Associazioni
Scientifiche e Tecniche) nasce nel 1897
• In quell’anno avvengono importanti avvenimenti:
• Thompson e Wien scoprono l’elettrone libero
• Maria Curie individua il radio partendo
dall’uranio
• Marconi realizza la prima trasmissione senza fili
Sviluppo dell’associazionismo
scientifico-tecnico:la FAST
• Fondatori della FAST: Giovanni Battista
Pirelli, Giuseppe Colombo, Cesare Saldini
• Prima sede: Palazzo Spinola – via S.Paolo
• Società fondatrici: Collegio Ingegneri e
Architetti(1563), Società Chimica(18959,
Associazione Elettrotecnica(1896), Reale
Società di Igiene(1878)
Motto della FAST
• Concordia parvae res crescunt
• Secondo Sallustio, così dice il re di
Mauretania lasciando il regno in eredità ai
figli ed ai figliastri
• Può essere assunto come concetto base
dell’associazionismo