Il trasporto ferroviario

Il trasporto ferroviario (o su rotaia) utilizza come veicoli i treni passeggeri e i treni merci che circolano su una rete ferroviaria composta da linee a uno o più binari. È il sistema di trasporto terrestre più efficiente dal punto di vista energetico perché richiede dal 50 al 70% in meno di energia rispetto agli altri. In Italia la rete ferroviaria è molto estesa: per i collegamenti nazionali e internazionali è già possibile utilizzare i treni ad Alta Velocità/Alta Capacità che consentono di raggiungere una velocità di circa 300 km/h.

Il trasporto navale

Il porto navale è un insieme di infrastrutture destinate a regolare il movimento di merci e passeggeri. L’accesso ai porti da parte delle navi di grandi dimensioni avviene grazie ai rimorchiatori. Le gigantesche petroliere, invece, vengono ormeggiate al largo e poi scaricate con un sistema di tubazioni che arrivano fino al porto.Il trasporto navale è importante soprattutto nel trasporto merci, perché è molto economico. Le navi da trasporto sono di grandi dimensioni e in base al tipo di merce caricata si suddividono in diverse categorie. Per quanto riguarda il trasporto passeggeri, è importante il turismo di crociera, per il quale vengono costruite apposite navi, sempre più belle e lussuose. Altro settore del trasporto passeggeri è quello dei traghetti che operano su piccole distanze. 

Gli impianti

Sotto le strade cittadine ci sono i tubi degli impianti di distribuzione dell’acqua, del gas, dell’energia elettrica, del telefono e della fognatura. L’impianto elettrico comprende una rete di fili conduttori collegati con interruttori, prese per gli elettrodomestici, impianti di illuminazione.  L’impianto idrico-sanitario permette la distribuzione dell’acqua fredda e calda e i relativi scarichi. Le acque di scarico dei servizi igienici e le acque piovane finiscono prima nell’impianto fognario cittadino e poi nell’impianto di depurazione, dove vengono ripulite prima di essere disperse nell’ambiente. L’impianto termico può essere centralizzato (utilizzato in edifici con più alloggi), autonomo (serve, in genere, un solo appartamento) o collegato al teleriscaldamento (un’unica grande centrale termica che distribuisce calore a molti edifici contemporaneamente). Il sistema più comune di distribuzione del calore è quello a termosifoni o a pavimento radiante. L’impianto del gas, in linea di massima metano, è collegato a una rete unificata, costituita da tubazioni interrate. Sia il consumo di gas che il consumo di energia elettrica sono calcolati per mezzo di contatori. 

I veicoli su gomma

L'automobile è costituita da migliaia di pezzi, che si possono però ricondurre a 6 gruppi di organi che svolgono altrettante funzioni: telaio e carrozzeria; motore e organi ausiliari; organi della trasmissione; organi di direzione e ruote; freni; sospensioni e ammortizzatori. L'autocarro è il mezzo più utilizzato per il trasporto delle merci. Il termine scooter indica invece una serie di veicoli equipaggiati con motori di cilindrata fino a 50 cm3 . Grazie alla ruota, ai pedali e alla catena di trasmissione, con la bicicletta si può andare più veloci di 2, 3 e anche 4 volte rispetto al camminare.

Il territorio

Il territorio è un ambiente con caratteristiche simili: condizioni climatiche, attività e insediamenti. Gli interventi realizzati dall’uomo sul territorio prendono il nome di infrastrutture. La città è un insediamento esteso e stabile, diversa dai centri minori per dimensione, densità di popolazione e importanza. In molte città il nucleo centrale (centro storico) conserva ancora le forme che aveva nei tempi antichi. Il paese è un insediamento minore, che spesso dipende dalla città più vicina, anche se il funzionamento delle strutture indispensabili alla vita di tutti i giorni garantisce agli abitanti una certa autonomia. Il Piano Regolatore Generale è il complesso delle norme che regolano lo sviluppo edilizio dei centri abitati, a cura del Comune. È composto da tante mappe del territorio comunale.

Il trasporto aereo

Il trasporto aereo utilizza diversi tipi di veicoli detti aeromobili, che si spostano lungo le aerovie, le “autostrade” del cielo, tracciate e controllate da un complesso sistema di controllo del volo, gestito da personale specializzato. Le aerovie sono corridoi di determinata altezza e larghezza che si trovano a varie quote; lungo ogni corridoio può viaggiare solo un determinato tipo di aereo, per evitare il rischio di incidenti.  L'aeroporto è un’infrastruttura che offre tutti i servizi necessari per la partenza, l’arrivo, la sosta degli aerei e dei passeggeri, e per il controllo degli aerei durante il volo. L'elicottero è un velivolo particolare: può decollare e atterrare verticalmente, utilizzando anche spazi molto ristretti. Inoltre è in grado di rimanere sospeso immobile nell’aria, avanzare con il muso più o meno inclinato verso il basso e addirittura arretrare. L’elicottero, grazie a queste caratteristiche, può essere utilizzato in molti settori dove altri mezzi non potrebbero operare.

Il trasporto nello spazio

I primi lanci di oggetti nello spazio sono avvenuti verso la metà del secolo scorso; attualmente la maggior parte dei lanci spaziali ha lo scopo di mettere in orbita i satelliti artificiali, tra cui le stazioni spaziali, e le sonde spaziali.  I satelliti artificiali sono oggetti di diverse dimensioni che orbitano intorno alla Terra. Devono essere costruiti in modo da sopportare le condizioni estreme che incontrano durante il lancio e la permanenza nell’orbita prefissata. I compiti che i satelliti svolgono sono diversi: si utilizzano per le telecomunicazioni, per le previsioni del tempo, per la navigazione, per la ricerca scientifica. Le stazioni spaziali sono grandi satelliti artificiali che possono essere abitati da astronauti per effettuare esperimenti scientifici. Oggi è attiva la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Le sonde spaziali sono progettate per esplorare il sistema solare e permettere la conoscenza di pianeti, asteroidi e comete che non si potrebbero osservare neanche con i più potenti telescopi.

Il trasporto stradale

Le strade si suddividono in statali, provinciali e comunali. Queste strade hanno come caratteristica comune gli incroci a raso, regolati da segnaletica, rotatorie, semafori o semplici indicazioni. Le autostrade sono progettate per consentire grandi quantità di traffico e hanno caratteristiche particolari. Non hanno incroci. I due sensi di marcia sono separati da strutture che, in caso di incidente, impediscono l’invasione delle corsie di senso inverso. Sono previste infine numerose piazzole, aree di sosta e aree di servizio.

L'appartamento

L’appartamento è l’insieme dei locali di abitazione; gli ambienti principali sono le stanze; altri locali sono destinati alla cucina, al pranzo, al soggiorno e devono avere dimensioni adeguate rispetto al numero delle persone che vivono nell’alloggio.Infine ci sono i vani accessori: l’atrio o ingresso, il corridoio, i servizi igienici, i ripostigli. Un appartamento è considerato abitabile quando le dimensioni degli ambienti, le altezze dei locali, le caratteristiche di luce naturale e aria rispettano norme precise. Per arredamento si intende l’insieme dei mobili e delle attrezzature che servono a rendere confortevole l’uso dell’abitazione. Nella progettazione di arredi e impianti, negli ultimi anni si tiene sempre più conto di 3 discipline: l’ergonomia, che mette in relazione gli arredi al benessere della persona; l’antropometria, che mette in relazione le misure degli arredi con quelle umane; la domotica, che si occupa dell’automazione dell’abitazione allo scopo di migliorare la qualità e la sicurezza della vita domestica, e di diminuire i consumi. Sempre negli ultimi anni si è affermata la bioarchitettura: è un modo di concepire l’edificio che ha come obiettivo la costruzione di abitazioni completamente autonome dal punto di vista energetico, prive di emissioni nocive, in un rapporto equilibrato con l’ambiente. 

L’automazione

L’automazione rappresenta tutto quello che è necessario per far funzionare una macchina in modo automatico, cioè senza l’intervento dell’uomo. L’automazione industriale ha le funzioni di svolgere compiti ripetitivi, sostituire l’uomo in ambienti pericolosi, svolgere attività in condizioni ambientali estreme. Può essere: rigida, quando le macchine sono costruite per un solo scopo; flessibile, quando le macchine sono capaci di svolgere lavori diversi; programmabile, quando le macchine possono passare rapidamente da un compito all’altro con la semplice sostituzione di un software.Oggi l’automazione industriale fa largo uso di robot industriali. I sistemi automatici sono presenti: in molti edifici per permettere alle persone di vivere in case più sicure e confortevoli (impianto antifurto, impianti di riscaldamento e condizionamento); nei mezzi di trasporto come aiuto in caso di necessità (pilota automatico negli aeroplani, sistema ABS contro il bloccaggio delle ruote durante le frenate dei veicoli).

La casa

Il progetto di una casa è fondamentale e deve essere presentato al Comune per ottenere le autorizzazioni necessarie. La costruzione ha inizio con lo scavo e la realizzazione delle fondazioni. Si passa poi alla struttura della casa e alla sua copertura. Infine si installano gli impianti interni (riscaldamento, gas, idrico-sanitario, elettrico, telefonico), i serramenti esterni (porte e finestre) e si realizzano i lavori di finitura (tinteggiatura, posa dei pavimenti e di tutte le opere necessarie a completare gli appartamenti).L’orientamento ottimale di un edificio, stabilendo la sua posizione in base al percorso del sole, permette di risparmiare sul riscaldamento e l’illuminazione e migliora il benessere delle persone che abitano all’interno. Dal 1984 la legge prevede che, in caso di rischio di terremoto, lo scavo sia più profondo o che si inseriscano degli elementi isolanti tra la struttura e la fondazione.

La struttura dell’edificio

Le strutture di fondazione sono le basi dell’edificio e sostengono il peso della costruzione.  Le chiusure esterne separano l’interno dell’edificio dall’esterno. Possono essere i muri, le porte, le finestre, i solai, il tetto.  Le partizioni interne permettono di suddividere lo spazio dell’edificio in piani e ogni piano in tante stanze. Possono essere i soffitti, i pavimenti, le pareti, le porte.  Le strutture di collegamento permettono di spostarsi da un piano all’altro (scale) o da una stanza all’altra (corridoi).

Le macchine motrici

I mulini ad acqua e i mulini a vento sono state le prime macchine utilizzate dall’uomo per avere a disposizione l’energia ricavata direttamente dalla natura.Nei mulini ad acqua una ruota a pale è immersa nella corrente di un flusso d’acqua e viene messa in rotazione per far funzionare, ad esempio, una macina per il grano. Nei mulini a vento l’aria investe le pale e le fa ruotare per macinare il grano o per pompare l’acqua. La macchina a vapore fu inventata alla metà del XVIII secolo dall’inglese James Watt. Di importanza fondamentale per lo sviluppo industriale, era alimentata a carbone e poteva fornire energia in qualunque luogo e in qualsiasi periodo dell’anno. La macchina a vapore è un motore termico. Nei motori a scoppio, utilizzati soprattutto nelle automobili, il carburante, miscelato con l’aria, brucia nella camera di scoppio. I gas, incendiandosi, si espandono e spingono il pistone, che mette in movimento l’albero motore al quale sono collegate le ruote. Il motore a turbofan è un motore molto potente montato su tutti gli aeroplani moderni. È dotato di una grande ventola che aumenta la quantità d’aria che attraversa il motore per fornire una spinta maggiore. La turbina a vapore sfrutta l’energia termica, generata dalla pressione di una caldaia, convertendola in lavoro meccanico impresso a un organo rotante chiamato albero. Le turbine a vapore sono impiegate nelle centrali termoelettriche e nei motori navali. Le turbine idrauliche trasformano l’energia cinetica posseduta da una massa d’acqua che precipita da una certa altezza in energia meccanica. Nelle centrali idroelettriche le turbine mettono in moto un generatore elettrico (alternatore), che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica.

Le macchine semplici

La leva è formata da un’asta rigida che può ruotare intorno a un punto fisso detto fulcro (F). Il principio di funzionamento della leva consente di sollevare grandi carichi con una forza modesta. La forza applicata alla macchina è detta forza motrice (FM), la forza da equilibrare o da vincere è detta forza resistente (FR). Altre macchine semplici sono la carrucola, il verricello e l'argano. Il piano inclinato è una macchina semplice costituita da un piano che forma un angolo con il piano orizzontale. Permette di sollevare corpi pesanti applicando una forza più piccola. La ruota si comporta come una leva a 360° che gira intorno a un punto centrale fisso, chiamato perno: poiché la ruota è molto più grande del perno, in un giro essa compie una distanza maggiore. Il moto circolare del perno può essere trasformato in movimento rettilineo lineare per spostare dei carichi o per aumentare una forza, come nel caso del cacciavite.

Le tecniche di costruzione

Le tecniche di costruzione devono avere come obiettivo la resistenza delle strutture, che dipende dal tipo di pressione cui vengono sottoposte, dal materiale usato per costruirle e dalla forma. La storia delle tecniche di costruzione è legata al progredire delle conoscenze relative alla forma e al materiale della struttura, e al luogo in cui deve essere realizzata. La più antica tecnica di costruzione è il sistema trilitico, formato da tre pietre, due messe in verticale e una in orizzontale. L'arco, più difficile da costruire, fu utilizzato per la prima volta dai Romani nella costruzione di acquedotti, circhi e archi di trionfo. La capriata è una struttura in legno a forma di triangolo che serve a sostenere i tetti delle costruzioni. L'arco a sesto acuto e la volta a crociera sono strutture architettoniche nate nel Medioevo. Nell’Ottocento, la diffusione dell’uso dell’acciaio e della ghisa permette la realizzazione di grandi strutture, come stazioni e padiglioni, ponti o edifici simbolo come la Tour Eiffel.Negli Stati Uniti si costruiscono i primi grattacieli. Verso la fine dell’Ottocento, considerato l’alto costo delle strutture in acciaio, si sperimenta una tecnica di costruzione più economica: il calcestruzzo armato. Nel Novecento si sperimentano nuove soluzioni: la prefabbricazione, che utilizza elementi costruiti precedentemente, le strutture reticolari metalliche, e le tensostrutture, coperture leggere in materiale plastico sostenute da cavi in acciaio.

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