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I
TERMOSTATI COME DISPOSITIVI DI REGOLAZIONE E SICUREZZA:
COME SCEGLIERLI E INSTALLARLI
(Art. 129)
PARTE II
Pierfrancesco Fantoni
Individuare la tipologia di termostato che soddisfa le esigenze di conduzione dell’impianto frigorifero richiede l’analisi di alcuni problemi che suggeriscono direttamente quali devono essere le caratteristiche elettriche che il termostato deve possedere.
Infatti, data la sua funzione di comando di apparecchiature elettriche (compressore, elettroventilatori, valvole solenoidi, ecc.) un termostato si caratterizza per determinate peculiarità che vanno attentamente valutate in sede di scelta.
Il tempo di apertura/chiusura dei contatti è una di tale caratteristiche. Nei termostati di tipo elettromeccanico i contatti vengono azionati attraverso un sistema di leverismi che sono azionati da un soffietto grazie alle sue dilatazioni/contrazioni. Nella figura 1 (termostato Danfoss) si può notare come il soffietto sia in grado, attraverso il sistema formato dal bilancere e dall’asta di regolazione di agire sulla posizione dei contatti. Le deformazioni del soffietto vengono prodotte proprio dal fluido contenuto nell’elemento sensibile del termostato che, a seguito della variazione della sua temperatura, aumenta o diminuisce il proprio volume o la propria pressione, Ad esempio, nel caso di un termostato avente una carica di vapore l’aumento di temperatura provoca un aumento della pressione del vapore all’interno del sistema costituito dall’elemento sensibile e dal capillare, aumento che si ripercuote sul soffietto stesso che tende, così, a dilatarsi: in tal modo esso agisce sulla serie di leverismi a lui collegati con il risultato finale della variazione della posizione del contatto elettrico che comanda il funzionamento di un dato componente elettrico. La fase più delicata di questo processo dal punto di vista elettrico è proprio l’apertura/chiusura del contatto, in quanto è proprio durante tale istante che si producono degli scintillii tra le estremità del contatto, scintillii dovuti al superamento delle proprietà dielettriche dell’aria in seguito al campo elettrico sotto la tensione di funzionamento del termostato. Questo scintillio si produce proprio quando le due estremità del contatto si separano in seguito all’apertura del contatto stesso o immediatamente prima che le due estremità si uniscano nel caso della chiusura. Nel caso di funzionamento con tensione di rete (230 V) la quantità di calore che si produce con tale scintillio può essere notevole, soprattutto se la sua durata non è istantanea. Ciò può portare nel tempo al danneggiamento dell’estremità fissa o mobile del contatto o alla loro possibile incollatura, con conseguente fuori-uso del termostato stesso. Per tale ragione riveste importanza il tempo di scatto del contatto: più esso è breve minore è il rischio di danneggiamento dei contatti. Affinché ciò accada il movimento del soffietto interno che aziona i leverismi deve avvenire solo quando si è raggiunto il punto di scatto e deve essere il più rapido e istantaneo possibile, in modo da favorire un altrettanto rapido ed istantaneo movimento dei contatti elettrici. Per limitare la possibilità del verificarsi di tale fenomeno conviene sempre inserire il termostato all’interno di un circuito funzionante a bassa tensione (max 50 V) con comando indiretto dei componenti elettrici attraverso l’ausilio di un relè o di un contattore elettrico di potenza.
Piuttosto simile al precedente è il problema della portata dei contatti. Quando si sceglie un termostato va prestata attenzione non solo al campo di temperatura di lavoro dello stesso ma anche alle sue caratteristiche di tipo elettrico. Infatti, la possibilità del termostato di arrestare/avviare un certo componente elettrico dipende dalla sua capacità di interrompere un certo flusso di corrente senza subirne delle conseguenze distruttive. Per tale ragione va presa in considerazione la tensione di lavoro dei contatti del termostato, la portata di corrente che essi sono in grado di interrompere, la capacità di sopportare per brevi periodi correnti di intensità elevata (correnti di avviamento del compressore, per esempio), il tipo di corrente che sono in grado di gestire (corrente alternata o corrente continua). Comunque, quando la cosa è tecnicamente fattibile, è sempre buona norma inserire il termostato in un circuito di comando, piuttosto che in uno di potenza, in modo da evitare il possibile verificarsi di inconvenienti dovuto alla presenza di tensioni e correnti di lavoro elevate.
Ulteriori specifiche elettriche che vanno prese in considerazione in un termostato riguardano i collegamenti elettrici da eseguire.
Innanzitutto occorre accertarsi della posizione della morsettiera all’interno del corpo del termostato. Nei termostati di tipo commerciale essa può trovarsi collocata in posizioni non sempre uguali: sono da preferirsi quelle posizioni che consentono un collegamento/scollegamento dei cavi elettrici comodo una volta che il termostato è stato installato in maniera fissa. Non vi è una possibilità di scelta univoca: essa va fatta in funzione delle proprie esigenze, che dipendono da caso a caso. È comunque sempre bene ricordarsi che il posizionamento del corpo del termostato va fatto secondo determinati criteri di funzionalità (assenza di vibrazioni, temperatura ambiente in cui è collocato, facile accessibilità, distanza del corpo del termostato dal punto in cui si deve posizionare il bulbo , ecc.) e che sulla base di queste esigenze va finalizzata la scelta della tipologia di morsettiera in modo tale che i collegamenti elettrici da eseguire risultino essere agevoli. Non deve valere il viceversa.
Quando si deve scegliere un termostato generalmente ci si concentra immediatamente sul campo delle temperature di lavoro dello stesso. In funzione della tipologia di applicazione si possono avere termostati per basse temperature o per alte temperature con campi di lavoro più o meno ampi. Tale indicazione non è sufficiente, però, per scegliere in maniera ottimale il tipo di termostato di cui si necessita. A seconda del tipo di applicazione, infatti, va posta attenzione anche sul differenziale del termostato, ossia sulla differenza tra il valore della temperatura di stacco e quella di riattacco. Tale differenziale può essere di entità fissa oppure di entità variabile: in quest’ultimo caso esso dipende dalla temperatura di lavoro a cui viene impostato il termostato stesso.
Il differenziale da scegliere risulta essere funzione del tipo di applicazione che si deve gestire, della posizione dell’elemento sensibile e delle caratteristiche del fluido di cui si vuole regolare la temperatura. Se la regolazione deve essere di precisione, con piccole fluttuazioni della temperatura attorno ad un valore di riferimento, il differenziale del termostato deve essere limitato, in modo che gli scostamenti del valore della temperatura, in più o in meno, siano esigui rispetto al valore che si desidera mantenere costantemente. In tale caso, però, va tenuto presente che il compressore sarà soggetto a cicli di marcia/arresto piuttosto brevi e questo potrebbe comportare dei problemi, nel tempo, al suo funzionamento. Tale situazione critica è evitabile se si ricorre all’utilizzo di compressori con funzionamento ad inverter, cioè in grado di adattare il proprio regime di funzionamento al carico termico, in modo da avere con minore frequenza l’attacco/stacco con continuità del compressore.
Sempre per evitare cicli di funzionamento troppo frequenti, l’elemento sensibile del termostato non va mai collocato in posizioni soggette a repentini sbalzi di temperatura, come ad esempio può essere il condotto di mandata dell’aria fredda. Meglio che l’elemento sia posizionato in corrispondenza dell’aria di ripresa, le cui variazioni di temperatura risultano più omogenee nel tempo anche grazie all’azione di volano termico che funge l’intera massa di aria contenuta nel luogo raffreddato. In caso di impossibilità conviene senz’altro scegliere un termostato con differenziale elevato, in modo che le possibili repentine fluttuazioni di temperatura che si possono verificare non provochino indesiderati attacchi/stacchi del compressore.
