STEP #19 - Il momento torcente

Nella fisica meccanica il momento torcente o momento della forza (in inglese twisting moment) è una grandezza vettoriale inerente alla Dinamica rotazionale. Il momento torcente, rispetto ad un polo fissato, è definito dal prodotto vettoriale tra il braccio e la forza. 

Schema grandezze in gioco

Formula vettoriale

Facendo riferimento alla figura, chiamiamo polo (o fulcro) il punto O, mentre definiamo P il punto di applicazione della forza. Indichiamo con r il segmento OP. Per definizione il braccio è la distanza tra il polo e la retta di applicazione della forza. Il braccio coincide con r quando la forza applicata è ortogonalmente come in figura. Per determinare l'orientamento del vettore momento angolare nello spazio, si usa la regola della mano destra; nel caso rappresentato in figura risulta che il vettore è orientato verso l'alto lungo l'asse di rotazione, perciò causa una rotazione in senso antiorario. nel caso in cui la forza fosse diretta come in figura ma con verso opposto il vettore del momento angolare sarebbe orientato verso il basso e la rotazione avverrebbe in senso orario. 

In concreto immaginiamo che il momento torcente sia una grandezza fisica che misura l'effetto di una forza applicata su un corpo che ruota sul suo asse di rotazione (diretto lungo T in figura); l'unità di misura utilizzata è [Nm].

Animazione tridimensionale:

Bibliografia e fonti:

Fisica meccanica e termodinamica - C. Mencuccini, V. Silvestrini - Casa editrice Ambrosiana

immagine: wikipedia.org/wiki/Momento_torcente

STEP #18 - Il recupero di un torcitoio

Abbadia Lariana (LC) finanziato il recupero del torcitoio del Museo setificio.
LeccoNotizie.com - 18/07/2016

"Buone notizie per il Civico museo setificio Monti di Abbadia Lariana. Il progetto di manutenzione e recupero “Il torcitoio circolare gioiello dell’artigianato lombardo”, presentato al bando unico “Cultura 2016” della Regione Lombardia, ha ottenuto un finanziamento di 11.000 euro. Il torcitoio necessita in effetti di una manutenzione eseguita da mani esperte, affinché non vada perso un prezioso esempio di archeologia industriale che risale ai primi anni del 1800."

Vai alla notizia completa

Civico Museo Setificio Monti

Per saperne di più:
www.museoabbadia.it
www.fondoambiente.it/luoghi/civico-museo-setificio-monti

STEP #17 - Abecedario del "Torcere"

A ⇒ arcolaio                                 

B ⇒ bobina

C ⇒ conocchia

D ⇒ doppio ritorto

E ⇒ elica 

F ⇒ filo

G ⇒ girare

H ⇒ Hargraeves

I ⇒  incannatura

J ⇒ jenny

K ⇒ Kay

L ⇒ Lachesi

M⇒ matassa  

N ⇒ navetta

O ⇒ ordito

P ⇒ pettinatura

Q ⇒ qualità

R ⇒ rocchetto   

S ⇒ spola

T ⇒ torcitoio

U ⇒ uragano

V ⇒ volgere

W⇒ Watt

Z ⇒ Zephir

STEP #16 - James Hargreaves

Ricordiamo James Hargreaves, l’inventore della Spinning Jenny, uno dei dispositivi più importanti che ha portato il progresso nella produzione di tessuti durante la rivoluzione industriale.

James Hargreaves

Questo grande uomo nacque vicino a Blackburn nel 1720. Falegname e tessitore di professione, non ricevette mai alcuna istruzione formale ed era il tipo di inventore che non sapeva leggere o scrivere. Ma questa debolezza non ha mai oscurato il suo interesse per l'ingegneria.

Visse presso Blackburn, all'epoca una città con una popolazione di circa 5000 abitanti, conosciuta per la produzione dei cosiddetti "Blackburn greys", vestiti in lino e cotone, che venivano colorati a Londra.

In quel periodo la domanda di filati di cotone aveva superato l'offerta ed il tradizionale arcolaio non riusciva a tenere il passo.

Un giorno del 1760, sua figlia Jenny, che lavorava come filatrice (spinner in inglese) inavvertitamente urtò il filatoio. Il fuso ruotò incessantemente e questo gli diede l'idea che una linea di fusi potesse essere lavorata da una sola ruota.

Da questa osservazione accidentale, nell’arco di 4 anni ha costruito la Spinning Jenny (giannetta), il primo filatoio meccanico a 8 fusi a lavoro intermittente.

Pare che il nome Jenny sia stato coniato proprio dal nome di sua figlia che era stata in parte responsabile per l'idea di filatura meccanizzata. Altre versioni ritengono che in realtà, il nome “jenny” derivi dal termine usato nel nord dell'Inghilterra per “engine” (macchina).

Mantenne il segreto sulla nuova macchina, perché inizialmente era solo ad uso familiare; successivamente fu costretto per bisogno a venderne qualche modello.

Essendo aumentata notevolmente la produzione dei filati, destò allarme fra i vecchi artigiani che nel 1768 gli invasero la casa.

Deluso da questo atto compiuto dai filatori, James Hargreaves si trasferì poi a Nottingham dove fondò una piccola filatura insieme a Thomas James, il suo partner. Mentre era impegnato a lavorare lì, molti altri hanno apportato molti miglioramenti alla jenny. I fusi arrivarono a ottanta da soli otto. 

D'altra parte, la Spinning Jenny, creata da Hargreaves ricevette anche alcune critiche poichè il filo che produceva era ritenuto debole e poco resistente.

Hargreaves non era istruito, pertanto non fece subito domanda per un brevetto e ciò ha fatto sì che molte persone copiarono la sua idea senza che Hargreaves potesse trarne guadagno.

Chiese il brevetto della jenny solo nel 1770, ma il tribunale respinse la sua domanda poiché ne aveva già costruiti e venduti molti esemplari prima di presentare la richiesta di registrazione.

Nel 1769, Richard Arkwright brevettò il suo filatoio ad acqua. Nel 1777, il filatoio idraulico aveva completamente sostituito la jenny e divenne la filatura più popolare della Gran Bretagna.

Nonostante la sua importante invenzione, Hargreaves morì povero nel 1778.

Bibliografia e fonti:

www.famousinventors.org/james-hargreaves
www.treccani.it/enciclopedia/james-hargreaves_res-d9d9a791-8baf-11dc-8e9d-0016357eee51_%28Enciclopedia-Italiana%29/
it.wikipedia.org/wiki/James_Hargreaves

STEP #15 - La torcitura nel XX secolo

Durante il XX secolo il progresso tecnico comportò principalmente l'aumento della velocità delle macchine e la contemporanea riduzione dei difetti di lavorazione. Nella filatura, rimasta pressoché inalterata nella prima metà del XX secolo, si susseguirono il perfezionamento della filatura ad anello (o filatura ring), l'introduzione del più rapido sistema open-end, che riduceva le fasi che precedevano la filatura vera e propria e il filatoio ad autotorcitura. L'avvento dell'organizzazione industriale del settore tessile portava intanto i problemi concernenti le condizioni e i turni di lavoro, oltre che la questione del lavoro minorile.

Filatoio ad anello

Il filatoio ad anello, detto anche ring, è il filatoio continuo più diffuso in quanto compie contemporaneamente le azioni di stiro, torsione e incannatura del filato ad alta velocità.

Nel filatoio ad anello i fusi, su cui sono infilati tubetti di cartone o di legno, ruotano con grande rapidità. Ciascun fuso è circondato da una ghiera (anello) nella quale è inserito un anellino che può scorrere su di essa. Gli anelli sono portati da una traversa animata di moto di andata e ritorno verticale. Lo stoppino proveniente dal rocchetto, uscendo dal dispositivo di stiro già affinato, passa nel guidafili, nell’anello contenitore e nell’anellino, dopodiché viene attaccato al tubetto; la rotazione del fuso tende il filo che fa scorrere l’anellino, ma questo, per la resistenza dell’aria e d’attrito, si muove con ritardo rispetto al fuso stesso, provocando l’avvolgimento del filo e la necessaria torsione.

Nella lavorazione del cotone ad esempio, il filato viene contorto e assottigliato continuamente fino a quando i filamenti sono fibre di cotone molto sottili. Questo processo di torsione permette di ottenere un filato molto più forte. I principali vantaggi dell'utilizzo di questo tipo di cotone sono la forza e la morbidezza. Questo tipo di tessuto di cotone è in genere utilizzato per fare t-shirt. 

Sistema open end

Questo filatoio è da due a tre volte più veloce dei filatoi ad anello ed è un moderno sistema di filatura dell’industria tessile: le fibre, prelevate dal nastro d’alimentazione da un cilindro pettinatore, sono inviate mediante una corrente d’aria in un rotore a gola orizzontale, dove si forma il filato primitivo; questo viene estratto dal centro di rotazione del rotore da un gruppo di cilindri, ricevendo lo stiro e la torsione necessari per ottenere il filato definitivo. 

Nel filatoio open-end, impiegato per cotone e fibre corte, viene interrotta la continuità dello stoppino prima di convertirlo in filato, separando le fibre tra loro in modo da poter impartire torsione reale alle fibre che avanzano dopo la separazione, senza influenza da parte di quelle precedenti, con un rotore di piccole dimensioni rotante quindi ad altissima velocità. 

Filatoio ad autotorsione

Nel filatoio ad autotorsione, utilizzato per la lana e le fibre a taglio laniero, il filato prodotto è a due capi, ciascuno alternativamente con torsione S e Z, i quali accostati si storcono avvolgendosi l’un l’altro, formando così un filato autoritorto a due capi notevolmente compatto. Tale sistema aumenta la velocità di formazione del filo e nel contempo elimina la successiva operazione di accoppiamento che precede la tessitura.

Bibliografia e fonti:
www.antoniovasco.it/2017/12/17/lindustria-tessile/
www.sapere.it/enciclopedia/filatóio.html
bellomosalvatore.altervista.org/storia.htm
www.treccani.it/enciclopedia/industria-tessile_(Enciclopedia-Italiana)/

STEP #14 - La torcitura nel XIX secolo

Lo sviluppo tecnologico avvenuto nel XVIII secolo nel settore della produzione tessile sposta la produzione dalle abitazioni alle fabbriche. Le nuove tecniche di filatura e tessitura rimpiazzarono, malgrado iniziali resistenze, il lavoro a domicilio basato su tecniche manuali e portarono alla costruzione di fabbriche nelle quali i nuovi macchinari venivano messi in funzione e verso le quali converge la forza lavoro. Nasce così il capitalismo industriale.

Nel corso del XIX secolo il sistema di fabbrica nato in Inghilterra con la rivoluzione industriale progressivamente si espande in Europa, proseguendo lo sviluppo in ambito tessile e con esso anche l’organizzazione del lavoro. La rivoluzione industriale comportò un generale stravolgimento delle strutture economiche e sociali dell’epoca. Per quanto riguarda la società, la dislocazione delle fabbriche nelle città favorì una crescita tumultuosa della popolazione urbana.

Lavoro minorile in fabbrica

Nel 1800 le macchine Jenny contengono fino a 120 fusi e nel 1812  il filatoio meccanico ha una produttività di 200 volte quella di un filatore manuale.

In quell'anno sono in funzione in Inghilterra solo 2400 telai meccanici infatti nel 1820, dopo alcuni dubbi sulla convenienza della sua introduzione, si diffonde il telaio meccanico e nel 1830 crollano definitivamente le resistenze dei tessitori manuali di fronte al telaio meccanico.

In poco tempo vennero costruiti interi quartieri per i lavoratori che vivevano in condizioni drammatiche. Inoltre anche la condizione dei lavoratori nelle fabbriche era drammatica: gli operai lavoravano anche 16-18 ore al giorno in ambienti malsani, privi di qualsiasi tutela.

In Italia all’inizio del XIX secolo giunsero importanti innovazioni come una macchina per la trattura della seta (Ambrose Bruvin e John Heatheoat) che grazie ad un meccanismo da installare sui fornelletti già esistenti permetteva alle filatrici di attrarre a sé l’aspo per annodare i fili.
Gli impianti esistenti, costruiti in legno che ormai si era usurato, a partire dal 1845 vengono sostituiti da filatoi in ferro, come quelli progettati e costruiti dai fratelli Bormida. Gradualmente i vecchi torcitoi in legno vengono soppiantati e alcuni filatoi vengono ricostruiti per ospitare le nuove macchine. (Libro pag 228)
A metà secolo l’intervento dell’uomo nelle fasi produttive si limitava ormai al controllo delle macchine e alla risoluzione dei problemi, quali ad es. la rottura del filo, mentre la forza motrice per muovere i telai veniva generata dai motori a vapore.

Bibliografia e fonti:

Storia delle macchine - Vittorio Marchis - ed.Laterza
www.treccani.it/export/sites/default/scuola/lezioni/storia/ETA_INDUSTRIA_lezione.pdf
docplayer.it/17875792-Invenzioni-e-innovazioni-che-resero-possibile-la-rivoluzione-industriale.html

filbest.it/storia/

STEP #13 - La torcitura nel XVIII secolo

Il XVIII secolo ha rappresentato un periodo storico fondamentale per il mondo tecnologico e produttivo, grazie all'avvento della Prima Rivoluzione industriale, che ebbe origine in Inghilterra nel 1760, e che riguardò fino al 1830 il settore tessile in particolare.

Nell'ambito della produzione tessile, le innovazioni introdotte furono molteplici e sempre volte a rendere meno artigianale e più industriale l’intero processo produttivo.

Ripercorriamo le principali invenzioni che furono introdotte nel settore tessile.

Anno 1730 

Spola volante

La produttività del telaio manuale raddoppia grazie all'introduzione della “spola volante” di John Kay, brevettata 3 anni dopo l’invenzione. Consiste in una navetta, ovvero un piccolo attrezzo in legno di forma affusolata, che contiene una spoletta dove è avvolto il filato. Essa viene inserita sul telaio e veniva fatta scorrere da un lato all'altro dell'ordito da un apposito congegno posizionato sul portapettine. Scorrendo velocemente attraverso il varco aperto tra la serie dei fili di ordito pari e quelli dispari scivola sulla serie inferiore, srotolando il filato della trama collocandosi sull'altro lato del telaio nell'apposito alloggiamento da dove verrà spinta alla battuta successiva. Prima della sua invenzione il tessitore doveva svolgere questo procedimento completamente a mano.

Anno 1764

James Hargreaves Introduce il primo prototipo di Jenny a 8 fusi, un particolare telaio che fu introdotto nell'industria tessile e permise di ridurre fortemente la manodopera necessaria per la produzione di filati poiché era in grado di fornire ad un solo operaio la capacità di gestire otto fusi contemporaneamente.

L'introduzione di tale dispositivo fu la prima grande innovazione tecnica nel settore tessile e quella che aprì le porte alla rivoluzione industriale, divenendo così un simbolo dell'epoca. 

L'idea di base prevedeva una struttura metallica con otto fusi in legno ad una estremità. Un insieme di otto stoppini era attaccato ad un'asta sul telaio. I fasci di fibre, una volta tesi, passavano attraverso due barre orizzontali di legno che potevano essere incrociate. Queste barre potevano essere spostate dall'operatore, con la mano sinistra, lungo la parte superiore del telaio in modo da estendere il filo e ottenere lo spessore desiderato. L'operatore usava la mano destra per girare rapidamente una ruota che innescava la rotazione di tutti i fusi e di conseguenza torceva il filo.

Comunemente si ritiene che il nome sia un omaggio di Hargreaves alla figlia Jenny. In realtà, jenny era il termine usato nel nord dell'Inghilterra per engine ('macchina'). Nel 1770 James Hargreaves brevetta la Jenny a 16 fusi e, in seguito, nel 1784 si diffonde la Jenny 24 fusi.

Spinning Jenny

Anno 1779

Samuel Crompton unifica i principi della Jenny e del filatoio idraulico in un filatoio intermittente, detto mule Jenny.

La mule Jenny riproduce meccanicamente le azioni della filatura a mano ma su un numero multiplo di fusi, azionabili da una sola persona: di qui la produzione di grandi quantità di filato di alta qualità ad un prezzo enormemente minore. Non potendosi permettere il brevetto, tuttavia, Crompton dovrà assistere impotente alla diffusione della propria invenzione senza nemmeno riuscire a trarne un successo personale d’imprenditore.

Il 1785 fu un anno di svolta, poiché venne introdotta nelle fabbriche tessili la macchina a vapore di Matthew Boulton e James Watt. Il vapore si sostituiva all’acqua come forza motrice, consentendo di impiantare la produzione tessile anche laddove non vi erano corsi d’acqua nelle vicinanze

Anno 1787

Edmund Cartwright inventa il primo telaio meccanico, anche se ancora imperfetto, azionato dal motore a vapore. La macchina lavora intrecciando due fili perpendicolari: quello longitudinale è detto ordito, mentre quello trasversale è chiamato trama.

Negli anni seguenti furono apportate alcune migliorie cosicché, all'inizio del XIX secolo, era divenuto uno strumento di uso comune. Pur essendo simile al telaio a mano, quello meccanico presenta numerosi vantaggi: è dotato di due meccanismi, uno che blocca il funzionamento nel caso di rottura di un filo e l'altro che consente il cambio della navetta senza arrestare la tessitura; inoltre i rocchetti esauriti vengono sostituiti automaticamente. 

I primi telai meccanici permisero di produrre una quantità di tessuto dieci volte maggiore di quella ottenibile con i telai a mano.

Bibliografia e fonti:
Storia delle macchine - Vittorio Marchis - ed.Laterza

it.wikipedia.org/wiki/Spoletta_volante
cdn.thinglink.me/api/image/636945177365184514/1024/10/scaletowidth/0/0/1/1/false/true?wait=true
it.wikipedia.org/wiki/Giannetta

fineartamerica.com/featured/the-spinning-jenny-granger.html

www.ecodelnulla.it/samuel-crompton