La costruzione della pedaliera

Non tutti gli organi a canne dispongono di una pedaliera oppure, se ce l'hanno, non sempre ha dimensioni e proporzioni tali da consentire l'esecuzione di tutta una serie di brani per organo del repertorio barocco.

La pedaliera del mio organo a canne è composta da 30 tasti ed ha una estensione di 2 ottave e ½ (dal Do1 al Fa3) ed è della tipologia diritta piana con tasti paralleli (la più utilizzata nella tradizione organaria tedesca e relativamente semplice da costruire).

Quando si preme un tasto della pedaliera un meccanismo di trasmissione fa sì che venga tirato il corrispondente tasto della tastiera: questo significa che nel mio organo a canne il pedale non è collegato ad un proprio corpo d'organo ma comanda quello del manuale.

Le leve dei tasti sono state ricavate da listelli in legno di abete massello successivamente lavorati con la sega a nastro nelle loro parti terminali nel caso delle leve dei diatonici, mentre le coperture dei tasti cromatici sono parallelepipedi in legno di mogano sapelli adeguatamente smussati.

Il telaio della pedaliera è stato costruito con listelli in abete massello lavorati prima alla sega circolare e poi alla sega a nastro per le decorazioni. Dei tondini in legno di faggio servono a mantenere le code dei tasti nella loro posizione consentendo però il movimento verticale durante l'esecuzione dei brani.

Da una lastra di lamiera in acciaio di recupero ho ricavato delle lamine metalliche che, una volta forate, servono a bloccare il fronte dei tasti in posizione. Il collegamento tra il telaio, le lamine e i tasti è realizzato con dadi e bulloni in acciaio.

Qui di seguito riporto un paio di foto della pedaliera pronta per essere verniciata.

Infine la pedaliera è stata verniciata in tutte le sue parti con apposito impregnante trasparente color ciliegio scuro per le parti in abete e impregnante trasparente incolore per le parti in mogano.

Anche per la pedaliera ho programmato un foglio di calcolo per determinare le posizioni dei punti di foratura del telaio e il controllo delle distanze inter-tasto. Qui di seguito l'immagine dei risultati dei calcoli che ho poi utilizzato in fase di costruzione:

La costruzione della tastiera

Le leve dei tasti sono state ottenute tagliando con la sega a nastro delle tavole in abete lamellare dello spessore di 18 mm, sulle quali ho preventivamente incollato le copertine in noce chiaro: dopo aver riportato il disegno CAD (si veda il post precedente) con la matita sulla tavola lamellare, ho eseguito i tagli lungo le linee disegnate.

Tagliando un listello in mogano sapelli di adeguate dimensioni ho ricavato i 22 tasti cromatici che ho poi incollato, sempre con colla vinilica, sulle rispettive leve dei tasti.

I modiglioni del telaio della tastiera sono stati ottenuti da due blocchi di mogano sapelli lavorati con la sega a nastro nelle parti frontali, a scopo decorativo.

Le code (cioè le porzioni posteriori delle leve dei tasti) devono rimanere bloccate mentre la parte frontale deve essere libera di muoversi ma solo verticalmente e comunque in misura limitata (pochi millimetri) all'atto della pressione del tasto da parte del musicista.

Ogni movimento orizzontale deve essere evitato, eccetto il minimo gioco essenziale al buon funzionamento di qualsiasi apparato meccanico.

Per fare ciò è necessario utilizzare dei perni metallici che mantengano i tasti nella loro posizione: il listello copricoda in legno farà poi in modo che le code dei tasti non possano muoversi nemmeno verticalmente.

Sempre all'insegna del risparmio per realizzare i perni ho utilizzato dei semplici... chiodi di ferro 😆.

I perni (cioè i chiodi) passano attraverso le asole cioè dei fori di forma oblunga ricavati all'interno delle leve dei tasti. Ogni tasto è attraversato da due perni: uno in prossimità della coda e uno a circa metà della sua lunghezza.

La foto che segue illustra la tastiera montata ma non ancora meccanicamente collegata alla meccanica di trasmissione.

Per motivi estetici il fronte della tastiera è coperto parzialmente dalla cosiddetta serranda che in questo caso è un listello in legno di noce scuro fissato con delle piccole viti in ottone al telaio della tastiera. Tutte le parti visibili dei tasti e del telaio della tastiera sono state prima levigate in modo accurato con carta abrasiva e poi protette con un impregnante trasparente per legno.

In quest'altra immagine è possibile vedere i tasti della tastiera collegati alla meccanica del somiere.

Tale collegamento è possibile grazie a degli occhielli filettati in acciaio zincato avvitati sulle leve dei tasti. Premendo i tasti questi scendono verso il basso e, tramite gli occhielli filettati, tirano i corrispondenti catenacci che nel caso del mio organo a canne sono in legno di koto:

Si tratta di una cosiddetta meccanica sospesa in quanto i tasti sono "sospesi" in aria proprio grazie ai catenacci che li tirano verso l'alto.

I collegamenti tra i vari elementi mobili in legno sono effettuati con del filo di ferro dolce appositamente piegato con delle pinze da elettricista: questa soluzione economica è all'origine di una certa rumorosità della tastiera durante l'esecuzione dei brani.

La progettazione della tastiera

Una delle prime cose da fare nella progettazione di un strumento musicale a tastiera è di determinarne l'estensione cioè fissare il numero di tasti che dovranno essere presenti nello strumento finito.

In genere l'estensione di un organo a canne oscilla tra 4 e 6 ottave a seconda del periodo e del luogo di costruzione.

È bene ricordare che per ogni tasto che si decide di aggiungere si deve mettere in conto la costruzione di un numero di canne pari al numero di registri presenti: ecco perché fare tastiere con un numero di tasti eccessivo può essere antieconomico.

La mia scelta è stata quella di dotare l'organo a canne di una tastiera a 4 ottave e ½ con partenza dal Do1 (nota più grave) fino al Fa5 (nota più acuta), scelta che dovrebbe costituire un buon compromesso tra funzionalità ed economia costruttiva.

Una tastiera di questo tipo conta un totale di 54 tasti il che significa che ogni registro completo dell'organo è composto da 54 canne, una più piccola dell'altra.

Per aumentare il numero di possibili combinazioni foniche durante l'esecuzione dei brani musicali è utile dividere ogni registro in due sotto - registri bassi e soprani in modo da poter attivare o disattivare in modo indipendente alcuni timbri, piuttosto che altri, nelle due parti "alta" e "bassa" della tastiera.

L'immagine che propongo qui sopra rappresenta in modo schematico la tastiera che ho costruito: i primi 30 tasti sono colorati in blu appartenendo alla zona dei bassi mentre i restanti 24 tasti sono colorati in violetto e definiscono la zona dei soprani.

Ricordo inoltre che i tasti diatonici sono quelli che corrispondono ai tasti bianchi della tastiera del pianoforte (Do - Re - Mi - Fa - Sol - La - Si) mentre i tasti cromatici sono quelli che corrispondono ai tasti neri e cioè alle note alterate nella scala di Do Maggiore (note con diesis o bemolle): la tastiera del mio organo a canne di legno possiede quindi 32 tasti diatonici e 22 tasti cromatici

Per quanto riguarda il dimensionamento dei tasti la scelta che ho effettuato a suo tempo è stata quella di copiare le misure di una tastiera elettronica che possedevo in quanto non avevo a disposizione nessun tipo di informazione sulle misure delle tastiere di un vero organo a canne meccanico.

Il progetto CAD 2D che vedete qui sopra rappresenta le misure delle leve dei tasti di una ottava del mio strumento. Scendiamo quindi nel dettaglio delle geometrie dei singoli tasti.

Tasti diatonici

Sono composti da una leva in legno di abete della lunghezza di 30 cm e da una copertura in noce chiaro (juglans regia) di circa 14 cm. Ogni tasto diatonico ha uno spessore massimo finale di 23 mm (18 mm abete + 5 mm noce chiaro) e una larghezza massima di 20 mm. La parte visibile al musicista, a lavoro ultimato, è quella con la copertura in noce.

L'unico tasto diatonico senza incavature laterali è l'ultimo tasto della tastiera cioè il Fa5 in quanto non "confina" con nessun tasto cromatico.

Do(x),  Re(x),  Mi(x)

Fa(x),  Sol(x),  La(x)

Si(x),  Fa(5)

x va da 1 a 5 a seconda dell'ottava cui appartiene il tasto considerato

Tasti cromatici

Sono composti da una leva di abete della lunghezza di 24,5 cm e da una copertura in mogano sapelli (entandrophragma cylindricum) di 8 cm di lunghezza. Ogni tasto cromatico ha uno spessore finale di 32 mm (14 mm abete + 18 mm mogano) e una larghezza di 12 mm. La parte visibile a lavoro ultimato è quella con la copertura in mogano.

Telaio della tastiera

I tasti dell'organo a canne a trasmissione meccanica non sono altro che leve che comandano l'apertura dei ventilabri ai quali sono collegati. Nel caso particolare del mio organo a canne sono delle leve di secondo genere per le quali cioè il fulcro è ad una estremità e la forza motrice è all'estremità opposta.

Il buon Archimede ci ricorda che con una leva si può anche sollevare il mondo ma ci servirà sempre un punto d'appoggio: il telaio della tastiera serve anche a questo ed è composto tra le altre cose da un battente, un bilanciere e un paio di modiglioni laterali che hanno sia funzione decorativa che strutturale.

Per la costruzione dei modiglioni ho usato il mogano sapelli mentre per gli altri elementi è stato sufficiente il più economico abete. Nell'immagine pseudo-CAD che segue (ho usato Paint... 😅) sono riportate le misure del telaio della tastiera assieme ad alcuni dettagli costruttivi.

In quest'altra immagine invece rappresento i risultati del calcolo della posizione dei perni per i tasti diatonici, che ho ottenuto programmando un foglio di calcolo e che mi sono serviti per sapere in quali punti forare il battente e il bilanciere del telaio per il giusto posizionamento dei chiodi di ferro.

NOTA  Una volta costruita la tastiera mi sono reso conto che sarebbe stato più opportuno avere a disposizione tasti più larghi (2-3 mm in più) per poter suonare più agevolmente lo strumento. I problemi maggiori riguardano lo spazio esiguo tra due tasti cromatici contigui: non escludo quindi in futuro una riprogettazione della tastiera con misure più affini a quelle degli organi storici. Pertanto se qualcuno volesse cimentarsi nella costruzione di una tastiera gli consiglio vivamente di prelevare le misure di larghezza dei tasti e distanza inter-tasto da uno strumento (storico o meno) del quale sia prima stata verificata l'effettiva ergonomicità o comunque di riadattare le misure da me proposte in questo post nel senso di una maggiore larghezza (in caso di dubbi contattatemi).

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.

Quale tipo di legno per le canne?

Una volta verificata la possibilità di costruire una canna d'organo prototipale funzionante decisi che ero pronto per passare alla successiva fase di progettazione e costruzione dell'organo a canne completo.

Per la costruzione delle canne di legno a sezione quadrata (o rettangolare) è necessario disporre listelli di legno piallati sui quattro lati e aventi spessore adeguato ma all'epoca avevo a disposizione esclusivamente una sega circolare da banco e una piccola sega a nastro.

La mancanza di una pialla filo-spessore e delle competenze tecniche necessarie a manovrarla mi spinse pertanto ad acquistare solo listelli piallati in legno di abete già pronti, facilmente reperibili presso il negozio di fai da te della città ad un prezzo tutto sommato contenuto.

Non saprei dire se si trattasse di abete rosso (picea abies) o bianco (abies alba), ma una cosa della quale sono sicuro è che non c'era la possibilità di scegliere tra spessori diversi: l'unico spessore disponibile era quello di 10 millimetri nominali (lo spessore effettivo era un po' più basso, tra 8 e 9 mm a seconda del lotto), un numero che può andar bene per un certo numero di canne dei bassi e dei soprani, non per tutte.

In particolar modo per le canne più piccole (cioè quelle che emettono le note più acute) lo spessore deve essere assolutamente ridotto: in un registro d'organo ideale lo spessore della lastra nel caso delle tradizionali canne in metallo (o, equivalentemente, lo spessore dei listelli nel caso di canne in legno) dovrebbe scalare in modo preciso con la dimensione della canna: al diminuire del diametro della canna deve diminuire anche lo spessore del materiale costruttivo, in modo proporzionale (logaritmica più che proporzionale).

Per questo motivo per la costruzione delle canne più piccole decisi di acquistare gli unici listelli di spessore ridotto che fossero commercialmente disponibili (4 - 5 millimetri) che però non erano di abete bensì di una diversa essenza legnosa: il koto (pterygota macrocarpa).

Uno dei vantaggi del koto è che è molto più duro e compatto del legno di abete e quindi si presta molto bene alla costruzione delle canne più piccole: il prezzo è comunque più elevato e inoltre pare che stia diventando una specie a rischio quindi, per il futuro, sarà meglio orientarsi su altre essenze.

La foto qui sopra immortala alcune canne del registro di Ottava 4': le quattro più a destra sono di koto, le altre di abete.

Il prototipo di canna d'organo in balsa

Quando decisi di iniziare la costruzione dell'organo a canne non avevo alcun tipo di esperienza nella lavorazione del legno e non avevo gli strumenti da falegname necessari ma, cosa ancora più grave, non ero nemmeno in possesso di alcun tipo di indicazione sulla costruzione di canne d'organo in legno.

Di libri in lingua italiana dedicati all'argomento tecnico della costruzione... nemmeno l'ombra. Non mi risulta che, a tutt'oggi, esista una monografia al riguardo.

Per fortuna c'era Internet: dopo ricerche matte e disperatissime (cit.) finalmente mi imbattetti nel sito web fonema.se del professor Johan Liljencrants, dell'Istituto Reale di Tecnologia di Stoccolma (Kungliga Tekniska Högskolan, KTH) in Svezia.

Il prof. Liljencrants si era cimentato nella costruzione di un organo da fiera e aveva deciso di mettere a disposizione della collettività i dettagli tecnici del suo JoLi, addirittura dedicando una intera pagina al metodo di costruzione delle canne in legno dal titolo: recipe for wooden organ flue pipes.

Grazie a tali informazioni sono riuscito a costruire la mia prima canna d'organo in legno utilizzando listelli in legno di balsa, un taglierino e colla vinilica (Giovanni Muciaccia docet 😆).

L'anima e il labbro inferiore sono invece stati ricavati da un listello in multistrato di pioppo.

Ecco qui di seguito le foto del prototipo in balsa che ancora oggi conservo gelosamente, assieme ad un file audio per ascoltarne il suono.

canna in legno di balsa

fondo della canna con il foro per l'ingresso dell'aria

estremità superiore della canna

bocca della canna

suono della canna in balsa