Il rifornimento d'aria nell'organo a canne

Durante il suo utilizzo l'organo a canne consuma una certa quantità di aria in pressione: tale consumo varia in continuazione durante l'esecuzione dei brani, in funzione del numero di tasti premuti e del numero di registri inseriti in un determinato momento.

Affinché la frequenza dell'onda acustica emessa da ogni canna rimanga costante nel tempo è assolutamente necessario che la pressione dell'aria all'interno dello strumento non subisca variazioni significative, né durante una sessione di utilizzo, né tantomeno nel corso degli anni.

Generalmente i valori di pressione di un organo a canne, che vengono fissati in fase di costruzione, oscillano tra i 45 e i 90 mmH₂O (millimetri in colonna d'acqua): molto però dipende dallo stile costruttivo scelto dall'organaro e dalle tradizioni che variano a seconda del luogo: ad esempio gli organi a canne di fabbricazione tedesca utilizzano generalmente pressioni di esercizio più elevate rispetto a quelli di fabbricazione italiana.

La pressione viene espressa in millimetri in colonna d'acqua perché lo strumento con il quale viene misurata è un tubo manometrico a U che viene riempito con una certa quantità di acqua, preferibilmente colorata per una più facile leggibilità del valore sulla scala.

Quello che vedete qui sotto è il tubo manometrico che ho costruito personalmente: il tubo è in plastica trasparente e l'acqua è stata colorata con un po' di inchiostro ciano (quello per stampanti ink-jet).

Una delle due estremità del tubo viene collegata al somiere dell'organo mentre l'altra estremità è libera. Quando lo strumento entra in pressione si crea un dislivello tra i due rami del tubo a U: la misura di tale dislivello, misurata ed espressa in millimetri, corrisponde alla (sovra)pressione raggiunta nel somiere.

 

L'organo a canne necessita pertanto di un sistema di rifornimento di aria a pressione costante e portata variabile: negli organi moderni questo sistema viene realizzato accoppiando un elettroventilatore ad un mantice stabilizzatore.

L'elettroventilatore deve essere "sovradimensionato" rispetto alle reali esigenze dell'organo: dovrebbe in teoria essere in grado di fornire una portata d'aria sufficiente a far suonare tutte le canne dello strumento contemporaneamente, alla pressione di esercizio fissata in fase di costruzione.

Il mantice stabilizzatore di pressione può essere costruito a cuneo, a lanterna o a vasca: io ho scelto la seconda opzione perché è quella consigliata da alcuni testi di arte organaria.

La base del mantice è stata costruita con tavole di legno lamellare di abete spesse 18 mm mentre le stecche tagliate ad angolo sono state realizzate con legno di multistrato di pioppo spesso 5 mm i cui bordi sono stati adeguatamente smussati con la sega circolare inclinabile. La tavola superiore, flottante, e' stata realizzata con multistrato in legno di pioppo di spessore adeguato. La tenuta d'aria è assicurata da pelle incollata al legno con colla vinilica.

Sopra al mantice vengono posizionate delle zavorre (mattoni, blocchi di metallo, ecc...) il cui peso totale, unito a quello della tavola superiore del mantice, determinerà la pressione di esercizio dello strumento: io ho utilizzato un set di dischi in ghisa (quelli che si utilizzano in palestra per fare sollevamento pesi).

Affinché il sistema elettroventilatore + mantice funzioni in modo adeguato è necessario interporre tra i due elementi una apposita valvola a tendina che effettui un controllo in retroazione (feedback) sulla quantità di aria che viene immessa all'interno del mantice: la tavola del mantice è collegata con un filo di nylon al meccanismo della valvola a tendina.

Grazie a questo meccanismo più il mantice si gonfia e più a valvola a tendina viene progressivamente abbassata, diminuendo a portata d'aria in ingresso al mantice stesso.

Il foro di ingresso dell'aria nel mantice inoltre è dotato di una valvola di non ritorno che può tornare utile nel momento in cui si decidesse di alimentare l'organo a canne con un mantice ausiliario azionato meccanicamente anziché utilizzare l'elettroventilatore:

Così facendo l'aria potrà solo entrare e mai uscire dal foro di alimentazione del mantice a lanterna. Qui di seguito propongo alcune immagini relative alla costruzione e al meccanismo di funzionamento della valvola regolatrice a tendina.

Per quanto riguarda l'elettroventilatore centrifugo si deve ricordare che un dispositivo professionale per organo a canne ha un costo che può partire dai 700 euro per strumenti di piccole dimensioni fino ad arrivare a cifre molto più importanti per i grandi organi da chiesa che consumano quantità d'aria molto elevate: il costo relativamente elevato è giustificato dal fatto che tali dispositivi sono dotati di modernissimi sistemi di insonorizzazione che garantiscono una silenziosità estrema, requisito fondamentale nel caso di uno strumento musicale.

Per il mio organo a canne al momento ho optato per una soluzione di gran lunga più economica e cioè ho acquistato un soffiatore centrifugo in polipropilene da 280 W di potenza e 2850 giri al minuto che si può acquistare con meno di 100 euro: ovviamente è molto rumoroso e anche inserendolo all'interno di una cassa insonorizzante (che ho appositamente costruito) genera una certa quantità di rumore indesiderato.

Come funziona un organo a canne?

Per rispondere in modo rapido a questa domanda non c'è niente di meglio che sfruttare la meravigliosa tavola grafica n. 52 del trattato enciclopedico L'Art du Facteur d'Orgues redatto dal monaco benedettino Dom Bedos de Celles verso la fine del 18° secolo, una vera e propria summa monumentale composta da due tomi e ricca di indicazioni teoriche e pratiche sulla fabbricazione degli organi a canne.

La copia di cui dispongo è la versione tradotta in italiano edita dalla Turris Editrice di Cremona che si intitola appunto L'arte del costruttore di organi.

La tavola in questione rappresenta un organo a canne sezionato dall'alto in basso e visto di lato: cliccando sull'immagine è possibile ingrandirla così da vedere bene i numeri che identificano le varie parti dell'esploso.

A sinistra sono visibili i mantici (13, 14, 15) che all'epoca venivano azionati a mano mentre oggi vengono gonfiati grazie ad un elettroventilatore.

La funzione dei mantici è quella di rifornire lo strumento di una riserva di aria a pressione costante il cui valore deve essere precisamente determinato e fissato in sede di collaudo dello strumento.

Generalmente la pressione dei mantici di un organo (misurata come sovrapressione ΔP rispetto a quella atmosferica esterna) va dai 45 ai 90 millimetri in colonna d'acqua (mmH₂O), cioè da 0,004 a 0,009 atm circa: si tratta di una sovra-pressione piuttosto bassa che però, se viene mantenuta costante durante il funzionamento dell'organo, riesce a garantire potenze sonore anche piuttosto elevate.

L'aria in pressione proveniente dai mantici raggiunge il somiere (19) che rappresenta il vero e proprio cuore dello strumento e la cui secreta viene costantemente tenuta in pressione: sopra al somiere sono appoggiate le file di canne (3) che compongono i vari registri.

Le canne rimangono silenziose fino a che l'organista non decida di premere uno o più tasti della tastiera (6) e/o della pedaliera (7).

In alto a sinistra nella tavola grafica è rappresentato nel dettaglio il funzionamento del somiere: quando l'organista preme un tasto (C) una leva (o un sistema di più leve) trasmette il movimento al corrispondente ventilabro presente all'interno della secreta (B), trascinandolo di qualche millimetro verso il basso: i ventilabri non sono altro che delle valvole che a seconda della posizione possono consentire o impedire il flusso dell'aria.

Nello stato di riposo ogni ventilabro chiude perfettamente il foro rettangolare del corrispondente canale grazie ad una molla in ottone crudo o in acciaio armonico.

Quando però il ventilabro viene trascinato verso il basso a seguito della pressione di un tasto della tastiera, l'aria in pressione presente all'interno della secreta riesce ad entrare nel corrispondente canale e da lì fino alla canna (o alle canne) e quindi avverrà la produzione di un suono.

Gli organi a canne possono essere monoregistro (soprattutto i più piccoli) oppure avere più registri (questa è solitamente la norma).

Azionando più registri contemporaneamente è possibile far suonare più canne su uno stesso tasto ottenendo variazioni del timbro emesso dallo strumento.