Acqua e componenti elettrici: nemici giurati o no?

Acqua e componenti elettrici: nemici giurati o no?

3 Ottobre 2019 Off Di Facto Edizioni

/ di Aldo Avancini /

Una lezione di fisica dai risvolti pratici.

Ing. Aldo Avancini / Proposta Srl

Mi piace il concetto de “il diavolo e l’acqua santa” che dà il nome a un ristorante italiano molto conosciuto per l’ottima cucina e la cordiale accoglienza (ma mai vi dirò dov’è). Mi piace soprattutto perché permette di evidenziare come concetti a prima vista non comparabili, siano in realtà oggetto di una carente, errata e spesso comune cattiva o distorta informazione. Tipico esempio è la coppia acqua ed energia elettrica, entità che vengono considerate antitetiche, spesso a priori. Vorrei quindi proporre alcune considerazioni su questo tema che spero riconducano quest’aspetto a un approccio più tecnico. 

Un flusso di cariche elettriche (elettroni) fra due elementi a diverso potenziale ma collegati da adeguato materiale conduttore (il tutto chiamato ‘circuito’) è finalizzato a ripristinare l’equilibrio fra i due elementi, arrestandosi al raggiungimento dello stesso o all’interruzione del contatto. Quindi in presenza di una differenza di potenziale, entità cariche elettricamente (elettroni) saranno soggette ad una forza che ne provocherà lo spostamento secondo le leggi della dinamica; lo spostamento ordinato di questi elementi caricati elettricamente è quello che si indica come “corrente elettrica” e misurato come “intensità”. Con una prima precisazione, ovvero che essendo i citati elementi (gli elettroni nei materiali metallici) caricati negativamente, essi verranno rilasciati da un qualcosa caricato negativamente e migreranno attratti verso un qualcos’altro caricato positivamente, che è poi l’esatto contrario di quanto comunemente accettato.

Comunque questa precisazione nell’accettazione normale ha poca influenza, anzi si ritiene comunemente accettata la convenzione +>- (dal livello energetico più elevato a quello meno elevato). Ben più importante è invece il concetto della numerosità di questi elementi caricati negativamente che sono liberi di muoversi, e quindi si ritorna a parlare di acqua come bestia nera da tenere assolutamente separata da componenti elettrici. 

Ma per trasportare energia, l’acqua ha bisogno dei prima citati “elementi caricati elettricamente” (gli elettroni, anche se in questo caso è più opportuno chiamarli ioni); quindi più ioni sono presenti nell’acqua (nel liquido in generale) maggiore sarà la quantità di elettricità (energia) trasportata! Qualcuno si ricorda delle vecchie attrazioni (catenelle in primis) dove l’operatore variava la velocità variando l’immersione di una lastra di rame in un contenitore contenente una soluzione salina? E si ricorda che la profondità di immersione della lastra e la quantità di sale sciolto nell’acqua erano elementi che controllavano la velocità dell’attrazione? Quest’empirica gestione evidenzia comunque una seconda importante considerazione, ovvero che se la quantità di ioni definisce la corrente trasportata, ci deve essere una presenza di ioni! La conduttività dell’acqua non raggiunge valori pari a quelli generalmente ritenuti (molto alti), proprio in quanto essa dipende dalla quantità di ioni in sospensione nella stessa, ioni che sono poi quelli preposti a trasportare l’elettricità; basti pensare che la conducibilità dell’acqua potabile è da 100 a 1000 volte inferiore alla conducibilità dell’acqua marina (il range è giustificato dal fatto che i concetti di potabile e marina non sono univocamente definiti). E ancora meno nel caso dell’acqua distillata.

Cosa significa tutto questo? Significa che è possibile l’utilizzo in sommerso di apparecchiature elettriche, purché si applichino precauzioni tali da impedire accadimenti negativi sia per gli impianti che per la salute delle persone/degli utenti. Il concetto (applicato con una certa frequenza) “metto la pompa lontano dalla vasca” non risolve però il problema, anzi aggiunge perdite, legate alle perdite di carico che possono essere importanti con conseguente aumento anche della potenza che si rende necessaria. Vengono quindi ad aumentare i costi sia dell’impianto che quelli dell’energia necessaria alla movimentazione dell’acqua a causa di strizioni dinamiche, ovvero di quei raccordi o modifiche del flusso dovute a giunzioni/collegamenti a T, inserimento di elementi di misura, percorsi in tubazioni di scarso diametro magari ad alta velocità, ecc. magari sottovalutando quanto perso in energia da pareti o sezioni bagnate di rilevante rugosità, cambi di sezione e quant’altro.

Chiudo dicendo che oggi i più comuni elementi elettrici (pompe, motori, ecc.) sono disponibili in configurazione di immersione continua. Operano in assoluta sicurezza ed affidabilità, purché posizionati e soprattutto alimentati correttamente (conduttori protetti elettricamente e meccanicamente).

Articolo estratto da Games&Parks Industry Ottobre 2019, pagina 100

Ing. Aldo Avancini /  Proposta Srl / proposta_design@yahoo.it