Il metodo Bassoli-Biglieri: l’acquerugiola si può ridurre

Il metodo Bassoli-Biglieri: l’acquerugiola si può ridurre

Su gentile richiesta del gruppo facebook “Pipe & Mozziconi Di Sigari” pubblico nuovamente l’articolo di Gianrico Castello in cui si tirano le somme in merito al metodo Bassoli-Biglieri utilizzato per ridurre l’acquerugiola nelle pipe. L’articolo originale è pubblicato sulla rivista Il Club della Pipa.

Premessa

Il prof. Gianrico Castello che i nostri lettori ben conoscono, soprattutto per gli articoli pubblicati sui numeri 5 e 6 del 1968 in cui illustrava l’esito delle sue ricerche sull’ossido di carbonio contenuto nei polmoni di fumatori di sigarette, fumatori di pipa e non fumatori, ha sperimentato su basi scientifiche il metodo per ridurre l’acquerugiola facendo un po’ il punto dopo gli scritti di numerosi altri fumatori esperti. Il prof. Castello è professore incaricato del corso di Radiochimica Industriale dell’Università di Genova, membro dei Centro Nazionale di Chimica delle Macromolecole del C.N.R., del laboratorio di Chimica delle radiazioni a Genova e del Reparto Analisi Gascromatografiche; è inoltre membro del Gruppo di Studio per la Spettrografia e ia Cromatografia della Società Chimica Italiana. Inutile aggiungere che è anche un fumatore di pipa convinto. In questa ricerca di cui pubblichiamo i risultati ha quindi unito la sua passione per quello che lui definisce «il più innocuo strumento da fumo» alla sua capacità professionale.

L’acquerugiola si può ridurre

Numerosi insigni pipologi hanno in questi ultimi tempi dedicato una vasta mole di lavoro alla soluzione od almeno alla spiegazione del «problema dell’acquerugiola». L’argomento è stato affrontato in diversi articoli apparsi su «Il Club della Pipa», ed un suggerimento pratico è stato avanzato da due eminenti ricercatori: il Bassoli (marzo 1968) ed il Biglieri (novembre 1969). Pur rimandando ai lavori originali per una completa descrizione del metodo, si ricorda che esso consiste essenzialmente nel creare un allargamento del foro del cannello, e nello smussare in forma conica il lato del foro del bocchino laddove esso si innesta nel cannello. Più recentemente (febbraio 1970) il Peroni ha pubblicato una estesa ricerca sull’argomento, elencando i mezzi «commerciali» escogitati per risolvere l’annoso problema, e discutendo il metodo Bassoli-Biglieri senza tuttavia giungere ad una conclusione definitiva.

Un certo numero di pipatori che hanno adottato il sistema lo hanno trovato soddisfacente (sia per pipe nuove che per pipe vecchie e «ribelli») mentre altri non lo ritengono efficace. Allo scopo di dare un ulteriore contributo a questo problema che (lo sappiamo per certo) priva del sonno una schiera di appassionati, si è cercato di affrontarlo da un punto di vista teorico, applicando le leggi della termodinamica e della meccanica dei fluidi al sistema costituito dalla pipa e dai suoi indispensabili accessori: tabacco e fumatore. Tale sistema può essere schematizzato come segue: un certo volume d’aria, sotto l’effetto dell’energia fornita dal fumatore mediante ritmiche aspirazioni, è forzato ad attraversare un percorso a sezione variabile ed in genere decrescente. All’inizio del percorso l’aria passa per una zona ad alta temperatura in cui si ha: espansione, consumo di ossigeno, produzione di anidride carbonica, di acqua e di altri innumerevoli prodotti di combustione. Successivamente si verifica una diminuzione di temperatura, di pressione, ed una variazione di velocità in funzione della sezione. Le variabili da considerare per una analisi completa del fenomeno sono assai numerose. Elenchiamo le principali.

Le variabili in gioco ed il tipo d’approccio

Variabili dipendenti dalla pipa: diametri e lunghezze dei vari tratti (fornello, cannello, eventuali camere di espansione, bocchino); angoli di raccordo tra i vari diametri; natura e stato delle superfici interne (lisce, rugose, solcate); conducibilità termica dei vari materiali componenti, e loro spessore.

Variabili dipendenti dal tabacco: tipo, pezzatura, grado di umidità, stratificazione, compressione ed orientamento delle fibre nel fornello, potere calorifico ed aria teoricamente richiesta per una combustione completa.

Variabili ambientali e dipendenti dal fumatore: temperatura, pressione ed umidità dell’aria; forza e frequenza delle aspirazioni; intervalli di non aspirazione od eventualmente di «soffiaggio».

Come si vede, in una pipata sono coinvolte dalle venticinque alle quaranta variabili, alcune delle quali di difficile misura e soggette a cambiare durante la pipata stessa. L’impostazione puramente matematica del problema è possibile ma la soluzione, oltre a scomodare un certo numero di importanti signori (Reynolds, Weber ed altri) richiede una mole di calcoli che solo mediante l’impiego di un elaboratore elettronico possono essere portati a termine in tempo utile (diciamo prima d’aver finito tutto il barattolo di tabacco da un chilo) e non possono quindi servire al fumatore medio per regolare il ritmo di una pipata. Si può rivolgere preghiera ai fabbricanti di pipe di preparare versioni «computerizzate» delle pipe più pregiate: tanto, non sarà qualche chilo di transistors ad elevarne sensibilmente il prezzo: con quello che costano…

L’approccio sperimentale è parimenti difficile: poiché ogni pipata modifica irreversibilmente le condizioni della pipa, non è possibile effettuare prove successive con due diversi sistemi, ad esempio con e senza svasatura: i risultati non sarebbero confrontabili che in prima approssimazione. Analogamente, pensare di partire con due pipe «identiche» è una idea che, per quanto costituisca la base di ogni metodo sperimentale, appare chiaramente assurda a chiunque sappia come le pipe abbiano una «personalità» assolutamente irripetibile. Solamente un metodo statistico su lunghi periodi potrebbe dare risultati probanti: effettuando le modifiche suggerite dal metodo Bassoli-Biglieri su pipe ampiamente collaudate e refrattarie ad ogni tentativo precedente di interromperne la produzione di acquerugiola, un netto miglioramento delle prestazioni a parità di tabacco e di fumatore dimostrerebbe la bontà del metodo stesso.

Infine, un terzo metodo, non altrettanto preciso ma sufficientemente attendibile, è applicabile allo studio del problema: si possono considerare in modo semi-quantitativo gli effetti derivanti da cambiamenti delle variabili principali, mantenendo immutate tutte le altre. Inoltre si possono applicare dei criteri di similarità con sistemi ampiamente studiati, in tutto od in parte corrispondenti alle varie sezioni del sistema pipa: fornelli, camini, condensatori, purificatori di gas, ecc. I risultati di questa analisi sembrano essere abbastanza soddisfacenti: essi permettono di spiegare un certo numero dei fatti finora osservati, e sembrano confermare come, nella maggior parte dei casi, il metodo Bassoli-Biglieri sia efficace.

La pipa teorica

Consideriamo dapprima una pipa «teorica» costituita da un fornello e da un cannello-bocchino di diametro uniforme e senza discontinuità. L’unica variazione di diametro si ha soltanto nel passaggio dal fornello al cannello. Ammettiamo di caricare questa pipa e di effettuare una aspirazione costante pari alla forza media di una boccata (qualche centesimo di atmosfera). Lungo la pipa la pressione decresce quindi da quella atmosferica esistente al fornello, a quella di aspirazione. Il decremento è graduale e dipende dalla resistenza dello strato di tabacco e dall’attrito contro le pareti. Anche la temperatura, dopo essere bruscamente salita al livello di combustione del tabacco, decresce in seguito allo scambio termico con le pareti. Ad un certo punto, quando la temperatura scende al disotto del punto critico, il vapore d’acqua contenuto nell’aria aspirata e proveniente dalla combustione si trova in condizioni di saturazione e poi di sovra-saturazione; esso tende a condensare sulle pareti o sulle particelle di fumo che costituiscono nuclei di condensazione, formando una nebbia di goccioline, od aerosol.

Se la quantità di acqua che condensa sulle pareti è elevata, si ha la formazione dell’acquerugiola, sotto forma di un film, dapprima sottile, che poi aumenta, si riunisce in gocce che tendono ad ostruire il tiraggio, e viene aspirato in bocca. Se invece la maggior parte di goccioline è trascinata dal flusso d’aria, si avrà un fumo più umido, a causa dell’aerosol contenuto, ma l’acquerugiola non costituirà un problema. Il punto di condensazione tende a spostarsi verso la bocca man mano che la pipa si riscalda. Con tabacchi molto secchi può avvenire che la condensazione non si abbia nella pipa, e questo produce sì una fumata senza acquerugiola, ma anche un fumo molto caldo e sgradevole. La velocità del fumo nel nostro sistema sale da zero ad un livello medio nel fornello, per poi aumentare bruscamente nel cannello. In seguito alla diminuzione di temperatura, il volume del gas diminuisce, e quindi la velocità tende a decrescere verso la fine. Questo favorisce la precipitazione della nebbia sulle pareti.

Quanto detto sopra si riferisce a condizioni stazionarie di aspirazione. Poiché normalmente la depressione ha un andamento pulsante, anche le altre grandezze seguiranno lo stesso andamento. Ciò costituisce una ulteriore causa di condensazione: allorché, durante gli intervalli tra una boccata e l’altra, la pressione nel cannello risale al livello della pressione atmosferica, il vapore che si trovava al punto di saturazione od al di sotto di esso, può diventare sovra-saturo; esso tende pertanto ad ingrossare le goccioline già esistenti od a formarne altre. L’arresto del flusso facilita inoltre la precipitazione delle goccioline sulle pareti.

La pipa reale

Vediamo ora cosa accade nella maggior parte delle pipe reali. In esse il percorso del fumo, oltre ad essere disseminato di scabrosità (imperfezioni delle pareti, depositi di catrame, gocce d’acqua precedentemente depositate, ecc.) incontra l’allargamento dovuto all’innesto del bocchino nel cannello, che costituisce una specie di piccola camera. In questa zona si ha una brusca diminuzione di velocità, la formazione di vortici causa la centrifugazione delle goccioline sulle pareti. Inoltre, se l’inizio del bocchino è a spigoli vivi, e costituisce uno scalino, si verifica un altro fenomeno: la precipitazione delle goccioline per urto contro una superficie. Questo modo di precipitazione è particolarmente efficiente, in quanto elimina anche le particelle troppo piccole per precipitare spontaneamente: chi va in auto nella nebbia si rende immediatamente conto dell’importanza di questo fenomeno, osservando la rapidità con cui sul parabrezza si forma uno strato di acqua, a spese di goccioline che in condizioni normali richiederebbero ore o giorni per cadere al suolo. Ogni cambiamento di direzione del fumo produce lo stesso effetto; come è noto le pipe curve sono generalmente più umide delle diritte.

Il metodo Bassoli-Biglieri

Possiamo ora esaminare nel suo insieme il metodo Bassoli-Biglieri e gli altri sistemi commerciali: l’allargamento del foro del cannello produce una diminuzione di velocità del fumo che facilita la condensazione ed il raffreddamento. Poiché però il rapporto volume della camera/superficie delle pareti aumenta con l’aumento del raggio, ed inoltre aumenta la distanza che le goccioline devono percorrere prima di raggiungere le pareti, sarà maggiore la quantità d’acqua che rimane sotto forma di aerosol.

La presenza della svasatura all’inizio del cannello impedisce che le goccioline sospese siano abbattute per urto, e se l’angolo è scelto accuratamente, si ha un flusso laminare senza praticamente vortici. In tal modo tutto o quasi il vapore condensato arriva nel tratto finale del cannello. A questo punto si potrebbe avere la precipitazione che non è avvenuta finora, ma due effetti tendono ad impedirlo: innanzi tutto la velocità aumenta e quindi il trascinamento è maggiore; inoltre (contrariamente a quanto si potrebbe pensare) un aumento di velocità a causa di una strozzatura produce una diminuzione di pressione (effetto Venturi). Pertanto l’acqua condensata tende nuovamente ad evaporare e le dimensioni delle goccioline si riducono. In quanto all’effetto delle pulsazioni di pressione, il maggior volume della camera di espansione funziona da «polmone», attenuandolo sensibilmente. L’allargamento del cannello, unito alla svasatura del bocchino e ad una accurata eliminazione di tutte le sporgenze sul percorso del fumo, impedisce in buona parte la formazione dell’acquerugiola, dando un fumo più freddo anche se più umido, a parità beninteso di tabacco e di altre condizioni.

Per confermare l’ipotesi, è stato costruito un piccolo dispositivo sperimentale trasparente, simulante le due possibili forme: camera di condensazione a spigoli vivi, e ad uscita svasata. Osservando durante una fumata il comportamento del vapore, si è visto che ad ogni fine di boccata la nebbia condensava nella camera, offuscandola. La successiva aspirazione, nel caso della camera svasata, convogliava questa nebbia verso l’uscita assai rapidamente e senza vortici. Al contrario, lo snebbiamento della camera a spigoli vivi era più lento e sul diaframma anulare intorno al foro di uscita si formavano assai rapidamente goccioline di circa un millimetro di diametro, che poi aderivano insieme, scendendo nella camera. In conclusione, la sola camera di espansione raffredda ed asciuga il fumo, ma favorisce la formazione della famigerata acquerugiola.

La domanda finale sul metodo Bassoli-Biglieri

Dopo aver abusato finora della pazienza dei lettori, voglio porre a quei quattro coraggiosi che sono arrivati a leggere fin qui una domanda, a cui ognuno potrà rispondere a seconda dei suoi gusti. Il problema è il seguente: uno dei vantaggi della pipa è che il fumo, oltre a raffreddarsi, perde gran parte dei suoi componenti dannosi, che si fermano nella pipa invece di arrivare in bocca e nei polmoni; buona parte di questo effetto filtrante è dovuto alla presenza del velo liquido sulle pareti interne della pipa, che partecipa attivamente agli scambi con la fase gassosa. Fino a che punto la ricerca di un fumo asciutto e di una pipa facile da pulire è in contrasto con i criteri di relativa innocuità del fumo della pipa? Ritengo, personalmente, che l’acquerugiola sia da aborrire ed eliminare soltanto quando interferisce con la corretta esecuzione della pipata, causando gorgoglii, spegnimenti o, peggio, l’arrivo di boccate di liquido pestilenziale. Comunque, ognuno si regoli secondo i suoi gusti.

Disegni di riepilogo (a cura della redazione)

FIGURA 1 - Il metodo Bassoli-Biglieri: l'acquerugiola si può ridurre
FIGURA 1 – Il metodo Bassoli-Biglieri: l’acquerugiola si può ridurre

Cerchiamo ora di riassumere con l’ausilio di disegni come si forma l’acquerugiola e come la si può ridurre. Nel disegno qui sopra vediamo illustrato il motivo per cui l’acquerugiola si forma. Il fumo, aspirato dal fumatore, passa dai fornello nello stretto condotto (A) dove naturalmente è molto compresso. Dal condotto A il fumo passa quindi nella camera di condensazione dove si espande bruscamente, cosa che per una nota legge fisica determina il formarsi di acquerugiola; l’umidità si forma anche quando il fumo batte sulle pareti (B) e soprattutto contro il perno del bocchino (C). L’eventuale presenza del filtro concorre ad aumentare l’umidità, soprattutto se il filtro è molto complicato.

FIGURA 2 - Il metodo Bassoli-Biglieri: l'acquerugiola si può ridurre
FIGURA 2 – Il metodo Bassoli-Biglieri: l’acquerugiola si può ridurre

Nel secondo disegno qui sopra vediamo come si può risolvere il problema con l’ausilio di una piccola lima a sezione tonda e pochi minuti di lavoro (metodo Bassoli-Biglieri). Allargando il condotto A il fumo che vi passa è meno «forzato» per cui si espande meno bruscamente quando entra nella camera di condensazione. Eliminando gli spigoli del perno del bocchino (C) il fumo non batte contro sporgenze e «scivola» nel bocchino. Gli esperimenti pratici fatti sia dalla nostra redazione che dai lettori hanno dato esito positivo. 

In teoria la pipa ideale ai fini di una scarsa acquerugiola dovrebbe essere però come nel terzo disegno qui sotto che conclude il nostro articolo: tutte le sporgenze della camera di condensazione sono state eliminate ed il fumo non si allarga più bruscamente ma «scivola» costantemente e direttamente dal fornello al cannello. Il guaio è però che il fumo arriverebbe in bocca troppo caldo (come avviene ad esempio nelle pipe di gesso dove cannello e bocchino sono tutt’uno). 

FIGURA 3 - Il metodo Bassoli-Biglieri: l'acquerugiola si può ridurre
FIGURA 3 – Il metodo Bassoli-Biglieri: l’acquerugiola si può ridurre

In fondo la camera di condensazione è stata fatta apposta per raffreddare il fumo. Ciò comporta il disagio dell’acquerugiola che se in molte pipe è tollerabile in altre è eccessivo. Consigliamo quindi di modificare solo quelle pipe che all’atto pratico risultassero troppo umide lasciando le altre così come sono.

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