Set 282019
 

Si parla sempre più di mobilità, di sostenibilità, di rispetto dell’ambiente e anche le nazioni stanno agendo in questa direzione, soprattutto la Comunità Europea con una serie di interventi volti a limitare al massimo e nel modo più rapido possibile, fenomeni inquinanti.

Diverse sono le tecnologie in ballo per poter sostituire il motore endotermico a benzina o gasolio per intenderci. Ma quale tecnologia si affermerà sul mercato e quando questo cambiamento potrà realmente avvenire?

Le tecnologie in gara per sostituire il motore endotermico, sono due: quelle che utilizzano batterie elettriche e quelle che utilizzano celle a idrogeno. Ma riuscire a capire, qual è la migliore tra le due è piuttosto complesso e in ogni caso, questo, prevede analisi di lungo periodo, cioè proiettate nel tempo quando saranno disponibili non solo un numero sufficiente di autovetture in circolazione, ma anche sistemi di ricarica e rifornimento sufficienti a soddisfare la richiesta.

Gli analisti della società Horváth&Partners hanno tentato di rispondere a questa domanda attraverso la pubblicazione di uno studio intitolato “Automotive Industry 2035 Forecasts for the Future” nel quale si ipotizzano differenti scenari che potrebbero verificarsi nei prossimi anni in base ai dati raccolti che mostrano come l’industria dell’automobile si sta muovendo.

Nello studio, ciò che emerge è che esisteranno due differenti fasi temporali una che durerà fino al 2023 al massimo 2025, catalizzata dagli sforzi dei costruttori per realizzare autovetture a emissioni zero e rispettose dei rigidissimi standard di sicurezza e sostenibilità che, faranno lievitare evidentemente i costi. Una seconda fase, che si concluderà intorno al 2035 in cui le auto di nuova generazione sostituiranno quelle vecchie con motori endotermici per due motivi. Il primo è che queste ultime diverranno più care di quelle elettriche a causa dell’introduzione degli standard Euro7 e della tassazione della CO2 con incremento del costo dei combustibili fossili e dall’altro il progresso della tecnologia che renderà il prezzo delle macchine di nuova generazione molto più basso e competitivo.

Schema auto a motore elettrico

Un altro dei fattori che favoriranno lo sviluppo e la diffusione di queste autovetture, sono i costi in meno che ciascuno di noi dovrà affrontare non soltanto dal punto di vista del carburante la cui differenza è sensibile visto che si calcola un risparmio attuale tra i 40o e i 600 euro di carburante/anno, ma anche il risparmio di manutenzione perché questo tipo di autovettura non ha bisogno di sostituzioni di olii e filtri per cui è soggetta a minori interventi manutentivi.

Schema auto a celle di combustibile

I limiti all’attuale diffusione di queste auto rispetto a quelle attualmente in circolazione è dovuta ad una serie di fattori concatenati. La durata delle batterie, la mancanza di un numero sufficiente di colonnine di ricarica, i tempi di ricarica delle stesse. Inoltre la produzione dell’elettricità di queste auto, oggi, non si può dire assolutamente verde, ma essendo prodotta anche da fonti non rinnovabili è anch’essa fonte di inquinamento. Lo studio ha messo in evidenza che, un’auto elettrica oggi produce meno CO2 di un’auto endotermica solo dopo aver percorso 100.000 km, ma anche questo dato è soggetto a cambiare rapidamente nei prossimi anni.

Lo studio, infine, cerca di analizzare i dati per capire quale, tra le due tecnologie, è la migliore cioè quella che probabilmente avrà maggiore diffusione nell’immediato futuro. Le auto a batteria elettrica hanno una maggiore efficienza globale tra il 70 e l’80%, mentre quelle a idrogeno tra il 25 il 35%. Questo è dovuto ai costi di produzione e trasformazione, nonché nel trasporto dell’energia dalla fonte alle batterie. Si conclude che i vantaggi della cella combustibile vengono dall’autonomia e dalla velocità di rifornimento, ma sono meno efficienti e più costose quindi attualmente per percorrere circa 100 km di strada servono tra i 9 e i 12 euro per un’auto a celle e tra i 2 e i 7 euro per una elettrica. Tutto ovviamente potrà essere cambiato o sovvertito se nuove tecnologie e nuove scoperte modificheranno il panorama attuale da qui al prossimo decennio.

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Mag 052018
 

Quante volte ci ritroviamo in casa con multi-rese, fili sparsi ovunque per portare l’elettricità in quel punto nel quale non avevamo previsto la necessità di collegare un qualunque elettrodomestico? Le alternative possibili sono solo due: o chiamare gli operai, far fare gli scassi necessari e passare i fili elettrici o rassegnarci ad avere antiestetici fili che portano l’elettricità dove necessario dalla presa più vicina. Questo fino ad oggi. Grazie ad un sistema brevettato, chiamato Next Tape, dell’omonima società, è possibile intervenire e portare la corrente ovunque senza necessità di fare scassi sulle pareti e senza gli antiestetici fili che corrono lungo le stanze.

Si tratta di un sottilissimo nastro (tape) che si incolla sulla pareti e poi semplicemente con una pitturazione o rasatura del muro scompare alla vista di chiunque. Il sistema, assolutamente sicuro e certificato, è in grado di trasportare fino a 5Kw di potenza e connettere apparecchiature fino a 230 volt, quindi adatto a ogni tipo di elettrodomestico compresi quelli ad alto assorbimento come frigoriferi, condizionatori, forni elettrici.

Ristrutturare i propri ambienti, cambiare la disposizione dei mobili o la funzione di uno spazio, diventerà semplicissimo, senza più costi di muratura, danneggiamenti di parti dell’immobile, rumori di lavori che possono disturbare i vicini e noi stessi. Portare la corrente in ogni punto della casa sarà quindi un gioco da ragazzi e bisognerà solo prevedere la ri-pitturazione dello spazio in cui si è fatto l’intervento.

Il sistema, oltre che essere brevettato, ha superato tutti i test e le certificazioni di sicurezza richieste a livello europeo, come test di isolamento, test di resistenza al fuoco e prova di non propagazione della fiamma, test sulla tensione di esercizio e non da ultima la certificazione TÜV che dichiara la conformità alle più rigide norme di sicurezza.

Grazie a questa ingegnosa innovazione, sarà più semplice e sicuro, modificare, implementare, completare il nostro impianto casalingo intervenendo in modo del tutto indolore, senza sporcare e potendo anche risparmiare sui conseguenti costi di realizzazione. Il prodotto è già in vendita in tutti i paesi europei Italia inclusa.

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Ott 152017
 

L’elettricità è un fenomeno naturale descrivibile come un flusso di elettroni nella materia. Può essere considerata come una “forma di energia secondaria” (vedi Le Fonti e le Forme di Energia), in quanto ottenuta per trasformazione da altre “fonti primarie” quali sole, acqua, vento o altre.

In realtà l’elettricità, si manifesta anche in natura attraverso i fulmini, ma questi sono fenomeni estemporanei, non prevedibili, repentini e capaci di sviluppare una tale quantità di energia nell’unità di tempo, da non poter essere accumulata. Pur essendo una forma di energia infinita e pulita, i processi di trasformazione necessari per ottenere l’elettricità per la nostra società digitalizzata, sono complessi, costosi ed in molti casi inquinanti.

Ma cos’è realmente l’elettricità?

Per comprenderne il significato, dobbiamo scendere nel profondo della materia e capire come si comportano gli elementi che la compongono: gli atomi.

ATOMO, L’INDIVISIBILE

L’atomo è la più piccola parte della materia, non è visibile ad occhio nudo e il suo nome deriva dal greco e significa indivisibile. Ai tempi della dottrina greca, infatti, l’atomo era considerato la più piccola parte della materia e si supponeva fosse indivisibile, ma studi più recenti fecero comprendere agli scienziati che questo non era l’elemento più piccolo in natura e che in particolari condizioni lo si poteva anche dividere. Infatti, l’atomo, è costituito da particelle subatomiche (ossia più piccole di un atomo) chiamate protoni, neutroni ed elettroni. Protoni e neutroni costituiscono quello che viene definito il nucleo di un atomo, mentre in aree esterne chiamate orbitali, troviamo delle particelle chiamate elettroni.

Schemi di tutti i possibili orbitali

Approfondimento: gli orbitali, sono degli spazi tridimensionali dove è possibile trovare confinati gli elettroni. Infatti questi si spostano non lungo orbite ellittiche come si pensava, ma si allontanano e avvicinano al nucleo ad una velocità prossima alla velocità della luce, per cui è impossibile definire una loro posizione certa in un determinato istante, mentre è possibile individuare l’area (orbitale) nella quale è quasi certo questo si stia muovendo.

Gli elettroni rimangono legati al nucleo di un atomo perché rispondono ad un principio conosciuto come legge di Coulomb. Charles Augustin de Coulomb uno scienziato francese, infatti, dedusse che tra due corpi elettricamente carichi esiste una forza che è attrattiva nel caso in cui le loro cariche siano opposte o repulsiva nel caso in cui possiedano cariche uguali.

Questa differenza di carica spiega il perché gli elettroni rimangano legati al nucleo; infatti i protoni hanno carica positiva, mentre gli elettroni, esterni al nucleo, hanno carica negativa. I neutroni, come dice il loro nome, sono elettricamente neutri, ossia non hanno carica e si trovano nel nucleo legati ai protoni.

Cariche dello stesso segno si respingono

Cariche di segno opposto si attraggono

In condizioni normali, il numero dei protoni e quello degli elettroni è uguale per cui la carica elettrica di un atomo è neutra, ossia non ha carica elettrica.

Riprendendo dall’inizio, ossia da “un flusso di elettroni nella materia“, adesso può apparire più chiaro il significato di elettricità. In generale, gli atomi tendono a restare tali e in equilibrio, ma in alcuni casi, i legami tra gli elettroni e il nucleo sono meno forti. Questo condizione capita quando ci troviamo in un materiale detto conduttore.

I conduttori, ossia i materiali in grado di far passare l’elettricità in natura, sono i metalli e le soluzioni saline. Nei primi, gli elettroni sono liberi di passare da un atomo all’altro essendo gli unici elementi a potersi spostare, nelle seconde, invece, si spostano direttamente gli atomi che avendo acquisito o perso elettroni diventano delle entità elettricamente cariche che prendono il nome di ioni (positivi o negativi).

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Ago 302017
 

WALTY_Scroll

E’ un progetto avveniristico, fantastico e visionario, ma il suo creatore Marco Attisani, un italiano alla guida di un team di 35 ingegneri ci crede profondamente al punto di essere sicuro di passare alla storia. Ma cos’è Walty? E cosa c’entrano acqua, elettricità e internet?

Tutto nasce dalle considerazioni fatte dalla World Health Organization che afferma come nel prossimo futuro circa un miliardo di persone nel mondo non avranno accesso a fonti di acqua potabile e 33 nazioni dovranno fare i conti con stress idrico definito di livello estremamente alto.

Inoltre, due miliardi di persone non avranno accesso all’elettricità e peggio ancora 5 miliardi saranno tagliati completamente fuori dalla connessione alla rete internet.

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La World Health Organization ha inoltre emesso altri comunicati in merito alle necessità mondiali nel prossimo futuro con particolare riferimento ai beni primari. Il 70% della superficie terrestre è vero, è ricoperto di acqua, ma di questa ben il 97% è salata, quindi non potabile. Del restante 3%, il 2% è congelata nei ghiacciai ai poli e solo il restante 1% è dolce, quindi, potabile. Ma la cosa drammatica è che di questa residuale percentuale, necessaria a sfamare il mondo, circa il 70% subisce delle contaminazioni varie che la rendono pericolosa per la salute umana provocando nel mondo ogni anno la morte di migliaia di persone.

Gran parte della popolazione non ha accesso all’elettricità attraverso fonti pulite finendo per utilizzare legna, carbone e residui da colture che emettono sostanze nocive nell’atmosfera provocando altro inquinamento.

Infine, ci informa che la mancanza di connessione alla rete internet, significa per chi ne è sprovvisto, la mancanza di accesso al futuro.

Walty nasce da tutto questo. E’ un sistema in grado di purificare l’acqua da qualunque inquinante e nel far ciò, questo sistema, riesce a produrre elettricità e fornire connessione internet in quei luoghi ove questi beni non sono disponibili come nei paesi del terzo mondo.

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Watly, è una lunga macchina, circa 35 metri che pesa qualcosa come 10 tonnellate. E’ modulare, nel senso che differenti elementi possono essere collegati tra di loro formando una rete. Il costo è elevato, ma i risultati prodigiosi; si parla di 2 o 3 milioni di euro a seconda la configurazione scelta. Per produrla sono necessari circa nove mesi ma solo 5 giorni per installarla.

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Watly sfrutta un principio fisico chiamato distillazione a compressione di vapore, considerata attualmente come una delle più efficaci tecniche per la purificazione e desalinizzazione delle acque. Questo modulo, si alimenta ad energia solare tramite pannelli fotovoltaici, non richiede carburanti di alcun genere e riesce efficacemente a purificare l’acqua da qualunque tipo di contaminazione sia fisica, che chimica che batteriologica. Desalinizza l’acqua oceanica, elimina tutti i batteri patogeni e i microorganismi in essa presenti, parassiti, funghi, rimuove sostanze inorganiche e veleni come l’arsenico, piombo, mercurio, benzene, cloro ed altre sostanze ritenute le principali responsabili del suo inquinamento. Riesce anche purificare l’acqua con presenza di radioattività. L’acqua prodotta è acqua distillata debolmente mineralizzata, le cui proprietà possono essere modificate in base alle esigenze del paese di installazione.

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Watly riesce a purificare circa 10.000 litri di acqua al giorno generando come effetto di questo processo, circa 100 chilowatt di elettricità nello stesso tempo. Realizza in questo modo una sorta di batteria off-grid che può immettere sulla rete tutta l’energia prodotta; un insieme di questi moduli può consentire la realizzazione di una vera e propria centrale elettrica (un network) da utilizzare in quei luoghi dove non è possibile far giungere la normale rete di distribuzione.

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L’idea di Watly è venuta a Marco Attisani sulla spinta dei precedenti fallimenti. Aveva creato diverse start-up con l’idea di realizzare qualcosa di rivoluzionario, ma i progetti si erano arenati senza portare a grandi risultati. Allora, egli, ha rivolto le sue attenzioni ai sistemi per la depurazione delle acque marine senza l’uso di combustibili fossili e nel 2013 è nata la prima versione di Watly.

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Prima versione di Watly

Resosi conto che non esisteva un sistema simile al mondo ha contattato un ingegnere termodinamico su amico, Stefano Buiani, è hanno dato un’accelerazione a questo innovativo progetto.

La bontà del progetto, è stata subito comprovata dai  riconoscimenti raccolti, come il Premio Marzotto e il Search On Media Group al Web Marketing Festival di Rimini. Inoltre, sono stati stanziati fondi per 2 milioni di euro da Horizon 2020 e il progetto Watly è stato inserito nel programma dell’European Space Agency.

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Ago 012016
 

Il fenomeno dell’elettricità è sempre legato a quello del calore. Sappiamo benissimo che l’energia non si crea e non si distrugge ma si può solo trasformare, ossia passare da una forma ad un’altra. Per questo motivo, in presenza di elettricità è anche presente calore. Questo diventa un grosso problema, sia progettuale che costruttivo per la realizzazione dei nostri dispositivi elettronici. A chi non è mai capitato che il proprio smartphone si blocchi inviandoci il messaggio per cui la temperatura operativa è troppo alta e che quindi deve raffreddarsi; oppure basti pensare alle ventole incluse nei nostri computer il cui compito è mantenere la temperatura del processore e dei componenti entro determinati limiti operativi.

Progettare questi sistemi di raffreddamento o di dissipazione di calore non è assolutamente semplice e bisogna utilizzare materiali in grado di poterlo fare.

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Dal Georgia Institute of Technology e al genio del ricercatore Baraonde Cola, dobbiamo la realizzazione di un nuovo materiale, derivato dalla silice della sabbia che opportunamente modificata offre incredibili effetti dielettrici (isolante).

Ovviamente non si tratta della semplice sabbia che tutti conosciamo ma di particelle di diossido di silicio ricoperte con un polimero di glicol etilenico che fa da isolante.

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Questo polimero possiede una grande proprietà conduttiva, migliore di molti altri materiali utilizzati in campo elettrico, ma ha anche capacità dielettriche.

La scelta di questi materiali è stata effettuata dal gruppo di ricerca perché rappresentava un giusto compromesso tra risultato e costo. Il team aveva già provato con altri materiali, come ad esempio ricoprire il diossido di silicio con dell’acqua, ma il risultato non era stato altrettanto soddisfacente. Ricoprendo, invece, con il glicol etilenico si è aumentata enormemente la capacità di trasferire calore.

Il principio alla base di questa soluzione è un vecchio studio condotto anche con la collaborazione dall’Air Force Research Laboratory e dall’Aviazione Statunitense relativamente al comportamento dei polaritoni fotonici di superficie. Un polaritone, come descrive Wikipedia è “una quasiparticella risultante dall’accoppiamento di un eccitone con un fotone che si comporta come un bosone“. Quando la dimensione del materiale è inferiore ai 100 nanometri, le proprietà superficiali del materiale dominano su quelle generiche così che i fotoni di calore possono scorrere da una particella all’altra su di un substrato se stimolate da onde elettromagnetiche. Questo accade con l’uso delle onde elettromagnetiche della luce.

Questo complesso sistema di funzionamento delle particelle superficiali in alcuni materiali ha suggerito al team di ricercatori la possibilità di utilizzare questa proprietà per dissipare calore. Il team di Cola è riuscito a dimostrare che l’effetto dissipante si verifica anche quando si aggiunge calore (come avviene normalmente in un componente elettronico) senza utilizzare le radiazioni elettromagnetiche della luce.

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In pratica, si crea un campo elettrico attorno alle nanoparticelle partendo dalla radiazione termica. Utilizzando il glicol etilenico per ricoprire le nanoparticelle di diossido di silicio, si è accresciuto di ben 20 volte il potere dissipante ossia la capacità di trasferire il calore del materiale.

Il glicol etilenico potrebbe essere utilizzato, ricoprendo le parti elettriche scaldanti, per dissipare il calore dei circuiti elettronici, con l’ulteriore vantaggio di fornire un perfetto isolamento termico.

Le ricerche, però, sono ancora in corso perché questa soluzione non è esente da problemi. Ad esempio riempendo di questa resina un componente elettronico si avrebbe il problema per le eventuali manutenzioni, inoltre, il glicol etilenico col tempo tende ad evaporare.

Quindi gli studi procedono con l’intento di riprodurre gli effetti vantaggiosi sin qui dimostrati, ma avendo come obiettivo la sostituzione del glicol etilenico con qualche altro materiale.

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Mag 032015
 

IoSTUDIOAnche l’ACQUA può essere considerata una fonte di energia e come ogni altra fonte per il “principio di conservazione dell’energia“, può passare da una forma ad un’altra.

Approfondisco: il Principio di Conservazione dell’Energia afferma che “l’energia non si può creare ne distruggere, ma solo trasformare, ossia passare da una forma ad un’altra.

Approfondisco: una Fonte di Energia è l’elemento naturale a disposizione dell’uomo da cui trarre l’energia. Una Forma di Energia, è la modalità in cui l’energia si manifesta. Sono ad esempio fonti, l’acqua, il Sole, il petrolio, il carbone, i rifiuti. Queste possono manifestare l’energia che possiedono in diversi modi, come ad esempio: energia termica, chimica, meccanica, luminosa, sonora, ecc.

AcquaEnergiaL’ACQUA contiene in se una forma di energia chiamata potenziale che può essere sfruttata allo scopo di ottenere l’energia elettrica a noi necessaria. Questo passaggio non avviene direttamente, ma richiede una serie di trasformazioni.

Approfondisco: l’energia potenziale è quella che un corpo “potenzialmente” ha dentro di se ed è legata alla sua posizione e alle forze esterne come la gravità.

Per approfondire ulteriormente l’argomento clicca sul seguente link: energia potenziale.

STUDIA CON I VIDEO:

PASSAGGI DI STATO DELL’ENERGIA
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POTENZIALE CINETICA MECCANICA ELETTRICA

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La centrale idro-elettrica, è costituita da un insieme di strutture di grandi dimensioni fondamentali per la trasformazione dell’energia.

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Schema di una centrale idroelettrica

Queste sono: bacino, diga, condotta forzata, centrale (turbine), apparati elettrici (alternatore e trasformatore), opere di restituzione.

Chiamiamo bacino o serbatoio, un grande invaso contenente immense quantità d’acqua e  può essere naturale, come ad esempio un lago, o artificiale creato dall’uomo sbarrando un corso d’acqua con una diga.

Le dighe sono gli sbarramenti realizzati dall’uomo necessari a bloccare il corso di un fiume, realizzati in cemento armato, e possono essere costruiti in due modi: ad arco e a gravità.

Diga ad arco

Diga ad arco

Le dighe ad arco sono più piccole e hanno una forma convessa. La loro conformazione consente di trasferire la spinta dell’acqua alle pareti rocciose laterali che sostengono in questo modo tutto il peso.

Le dighe a gravità, invece, sono molto più grandi, massicce e hanno una forma lineare e sezione triangolare. Reggono la spinta dell’acqua proprio perché pesantissime. Questo richiede che il terreno su cui poggiano sia particolarmente resistente.

Diga a gravità

Diga a gravità

L’acqua raggiunge la centrale attraverso un sistema di tubature chiamate condotta forzata. Queste possono essere realizzate o all’interno della montagna (in galleria) o all’esterno sul crinale o sulla diga stessa. All’imbocco, sono munite di organi di chiusura e di sicurezza che servono a regolare la portata dell’acqua, e alla base di paratoie di intercettazione che hanno lo scopo di garantire il funzionamento delle turbine rallentando la spinta dell’acqua.

Condotta forzata

Foto di una condotta forzata

Approfondisco: portata e caduta sono i due fattori più importanti presi in considerazione per la realizzazione di una centrale idroelettrica. La portata è la quantità d’acqua che passa in un secondo all’interno di una certa sezione e dipende dalla dimensione del corso d’acqua, dalle precipitazioni stagionali, dalle dimensioni del bacino. La caduta è invece è la differenza di altezza tra il bacino e la centrale.

L’acqua giunge alla centrale e viene convogliata verso una grande ruota meccanica chiamata turbina. Questa è costituita da una parte fissa chiamata distributore e una parte mobile detta girante o rotore. L’acqua in movimento entra nella turbina, regolata mediante il distributore e agisce sulle pale del rotore mettendolo in movimento.

A seconda delle caratteristiche della centrale si realizzano tipi di turbine differenti, in grado di massimizzare la produzione di energia. I tipi più importanti sono:

Turbine Pelton, basse portate e alte cadute (50-1300 metri); sono costituite da un distributore a due o più ugelli da dove viene iniettata l’acqua (max 6) in relazione alla portata da inviare alla girante e da una ruota. Ogni ugello crea un getto, la cui portata è regolata da una valvola a spillo.

Turbine Francis, medie portate e medio/basse cadute (10-250 metri); l’acqua raggiunge la girante tramite un condotto a chiocciola, poi un distributore, ovvero dei palettamenti sulla parte fissa, indirizzano il flusso per investire le pale della girante.

Turbine Kaplangrandi portate e basse cadute (5-30 metri); nella Kaplan, le pale della ruota sono sempre regolabili, mentre quelle del distributore possono essere fisse o regolabili. Quando sia le pale della turbina sia quelle del distributore sono regolabili, la turbina è una vera Kaplan (o a doppia regolazione); se sono regolabili solo le pale della ruota, la turbina è una semi-Kaplan.

Per comprendere meglio il funzionamento e le differenze tra i tre tipi di turbine, guarda il video di seguito:

GUARDA I VIDEO:

ACQUA PRO E CONTRO

L’acqua è una fonte naturale presente sul nostro pianeta in grande quantità (circa i due terzi della sua superficie) e per questo in grado di fornire grandi quantità di energia.

PRO – L’acqua è una fonte inesauribile di energia proprio per la sua quantità, è pulita perché non provoca alcun tipo di inquinamento sul pianeta, è gratuita perché disponibile per tutti nei mari, laghi e fiumi o sotto forma di pioggia o neve senza dover pagare nulla per ottenerla.

CONTRO – l’acqua non presenta grandi aspetti negativi, ma possiamo ritenere negativa la portata estiva dei corsi d’acqua. Infatti, la carenza di precipitazioni abbassa di molto la quantità di acqua (portata) che il fiume fornisce al bacino di una centrale. Per ovviare a questo inconveniente, oggi si realizzano delle centrali chiamate a pompaggio (vedi più avanti per capire di cosa si tratta).

I PROBLEMI DI UNA CENTRALE IDROELETTRICA

La centrale idroelettrica pur utilizzando una fonte energetica pulita come l’acqua, genera inquinamento nel suo processo di trasformazione. Infatti, la costruzione di tutte le strutture che la compongono, modificano profondamente l’ambiente generando quello che si chiama Impatto Ambientale.

Approfondisco: l’Impatto Ambientale è un’alterazione dell’ambiente a causa della realizzazione di opere di grande dimensione.

MAPPA CONCETTUALE DELL’ARGOMENTO:

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Gen 242013
 

La casa, l’appartamento, un edificio, una costruzione in generale, debbono essere dotati di reti e impianti che ne garantiscono la funzionalità dopo la costruzione. Infatti, nessun edificio potrebbe essere utilizzabile in assenza di impianti. Possiamo paragonare gli impianti dell’edificio, al sistema di reti che attraversano il nostro corpo sistema sanguigno, sistema nervoso, sistema linfatico e così via dicendo. E’ anche vero che in un edificio, solo alcuni degli impianti sono indispensabili. Tra questi, quello elettrico, idrico, di scarico o fognario e, alle nostre latitudini, anche il quello di riscaldamento.

E’ ovvio che oggi in una realtà fortemente tecnologica, i sistemi di reti all’interno degli appartamenti o delle costruzioni sono in genere molti di più, come ad esempio la rete citofonica, la rete telefonica, il sistema di video-sorveglianza, il cablaggio internet (wi-fi o ethernet) e altri, ma solo quelli citati in precedenza sono necessari e la loro definizione è effettuata in fase di progettazione dell’edificio.


IMPIANTO ELETTRICO

L’impianto elettrico è quel sistema di fili conduttori, di cavi e di accessori che hanno la funzione  di portare l’elettricità all’interno delle nostre case. Questo presuppone l’esistenza di un ente fornitore (gestore elettrico) e di un utente (noi), che stipuliamo un contratto per la fornitura dell’elettricità. Oggi, la scelta è varia, perché siamo entrati nel regime del libero mercato, ossia l’elettricità non può più essere fornita dal gestore monopolista (ENEL), ma può essere erogata anche da altri soggetti non necessariamente italiani (questo ha consentito in alcuni casi, concorrenza e abbassamento dei costi).

Vediamo quindi di scoprire com’è realizzato un impianto elettrico e quali sono gli elementi essenziali che lo costituiscono seguendo il percorso che l’elettricità fa dalla centrale (gestore) alla nostra casa (utenza).

Per prima cosa bisogna dire che, l’impianto elettrico trasportando corrente, è potenzialmente una fonte di pericolo per le persone e le cose, quindi non può avvenire (questo trasporto) all’aperto o in modo che sia facilmente raggiungibile dagli individui. Per cui questo avviene o nel sottosuolo o molto in alto sui cavi dell’alta tensione sospesi su enormi tralicci metallici.

Dalla centrale, la corrente viaggia velocissima verso le nostre case. Una rete sotterranea di cavi attraversa le nostre città sotto le strade e da queste giunge ad ogni utenza servita.

IL CONTATORE ELETTRONICO

Il primo oggetto “elettrico” che troviamo nel nostro edificio (sia si tratti di un condominio che di una casa singola) è il cosiddetto “contatore“. E’ una scatola normalmente di colore bianco che ha lo scopo di registrare i consumi effettuati in modo da poter definire l’importo di spesa da addebitare. Il suo display, fornisce diverse informazioni che possono essere lette in tempo reale dall’utente. Ad esempio il numero di contratto, il consumo registrato, la potenza erogata, il funzionamento dell’impianto, ecc.

Questo oggetto, detto anche “contatore intelligente” è uno strumento che ha cambiato il rapporto che l’ente gestore ha con i suoi clienti, inserendo parametri di semplicità, trasparenza e rapidità. Il contatore, lavora in maniera bi-direzionale, aiutando l’utente a sviluppare maggiore consapevolezza sui propri consumi e a effettuare scelte più consapevoli tra le tariffe offerte e facilita il gestore nell’effettuare controlli e modifiche in remoto (ossia dalla sede) permettendo operazioni quali, nuovi allacci, cessazioni, subentri, senza intervento dell’operatore e senza disturbare l’utente.

Se il contatore rappresenta lo strumento di ingresso dell’elettricità nel nostro edificio, l’interruttore magneto-termico (salvavita) rappresenta il primo elemento elettrico dentro casa nostra.

IL SALVAVITA

L’interruttore magnetotermico differenziale, detto anche salvavita, è un dispositivo di sicurezza in grado di interrompere il flusso elettrico in un circuito in caso di contatti accidentali con parti in tensione o di guasto (cortocircuito o sovracorrente).

L’interruttore magnetotermico differenziale svolge, quindi, tre funzioni:

una magnetica proteggendoci in caso di cortocircuito;

una termica proteggendoci da un sovraccarico, cioè da un assorbimento di corrente superiore a quella del normale funzionamento dell’impianto;

una differenziale proteggendoci dai contatti accidentali con parti in tensione o dalle dispersioni di corrente.

Protezione dal cortocircuito (protezione magnetica)
Questo tipo di guasto si verifica quando due conduttori a differente potenziale entrano in diretto contatto tra loro, provocando un elevatissimo e istantaneo flusso di corrente.
La rilevazione di questo evento avviene per mezzo di un relè. L’elevato impulso di corrente crea un campo magnetico che attira una piccola ancora, la quale provoca l’apertura dell’interruttore. Il tempo di intervento è istantaneo, in modo da evitare sollecitazioni termiche e meccaniche dovute all’elevata corrente di corto circuito, dannose per le condutture e le apparecchiature elettriche.

Protezione dal sovraccarico (protezione termica)
Questo problema si verifica quando l’intensità di corrente supera un valore prefissato ad esempio per troppi apparecchi accesi contemporaneamente. La rilevazione avviene per mezzo di una “resistenza elettrica” costituita da una lamina realizzata con due metalli diversi. A causa della differenza nella dilatazione termica di due metalli accoppiati, la lamina si piega fino a provocare lo scatto dell’interruttore. Il tempo di intervento non è istantaneo ma dipende dai modelli di magnetotermici.

Protezione da dispersione o contatto (protezione differenziale)
Questo problema si verifica quando in un sistema monofase, la corrente che passa dalla fase e dal neutro è diversa, ciò significa che questa sta percorrendo una strada diversa. Ad esempio attraverso il corpo di una persona (scossa elettrica) ossia per contatto diretto o attraverso un elettrodomestico collegato all’impianto di terra per cedimento dell’isolante o difetto di fabbricazione. L’interruttore differenziale confronta continuamente la corrente nella fase con quella nel neutro e scatta quando avverte una differenza.

Per il principio di Kirchhoff, in un circuito, le correnti entranti e quelle uscenti debbono essere pari a zero. Se l’isolamento di un’apparecchiatura elettrica, ad esempio una lavatrice, si guasta, è possibile che si crei un collegamento molto pericoloso tra la carcassa della lavatrice e la linea elettrica. Questa connessione, può causare una folgorazione delle persone che toccano la carcassa o un incendio a causa dell’accumulo di calore per effetto Joule (per evitare che sia un essere umano a restare folgorato per contatto, ogni apparecchiatura elettrica deve essere collegata ad un adeguato impianto di messa a terra).

TUBI CORRUGATI

Attraverso una serie di condutture (tubi) annegate nel massetto sotto il pavimento o incassate nelle pareti, l’elettricità raggiunge ogni punto della casa in modo discreto e invisibile realizzando quello che viene chiamato impianto elettrico.

I tubi che contengono i conduttori devono essere di tipo semirigido corrugati e sono colorati in base a quanto stabilito dalla normativa CEI 64-100/2 che ne fissa i colori in funzione del loro utilizzo. Questa schematizzazione per colori, favorisce la differenziazione dell’impianto ed una più semplice progettazione da parte dell’installatore. Avremo così un utilizzo dei tubi corrugati secondo lo schema illustrato di seguito:

L’utilità del tubo è quella di garantire un percorso ottimale, una sicurezza contro le possibili folgorazioni e dispersioni elettriche e una garanzia contro eventuali incendi dell’impianto in quanto realizzato in polietilene ignifugo.

CONDUTTORI

All’interno dei tubi corrugati, passano i cavi elettrici. Questi, come un’autostrada per le automobili, consentono all’elettricità di raggiungere ogni punto desiderato della casa, individuato in fase progettuale. I cavi elettrici, sono avvolgimenti di fili metallici (conduttore) normalmente rame (ottimo compromesso tra costo e conducibilità elettrica) all’interno di guaine di gomma colorate (isolante). I colori delle guaine di gomma sono normalmente nero e/o marrone per il conduttore di fase, blu per il conduttore neutro e giallo verde per il conduttore di terra. Questi colori sono stabiliti dalla normativa e sono una condizione essenziale affinché l’impianto possa essere dichiarato conforme. Sono ammessi altri colori solo nel caso in cui tali colori siano espressamente indicati nella suddetta dichiarazione. Quindi se dovete adeguare l’impianto assicuratevi che l’installatore usi solo i colori a norma, in caso contrario richiedete uno schema elettrico dell’impianto con una descrizione del codice colori usato.

PUNTO LUCE

Ogni punto in cui la corrente è utilizzabile, ossia dove i conduttori fuoriescono dai loro percorsi all’interno delle murature, prende il nome di punto luce. Per cui un punto luce è ad esempio una presa elettrica, un interruttore, una scatola di derivazione, una lampada sul soffitto, ecc. Pertanto se in una camera abbiamo tre prese elettriche, due interruttori e un lampadario, avremo sei punti luce.

Ma quali sono gli elementi essenziali di cui è composto un punto luce classico?

Iniziamo dalla scatoletta, un guscio in plastica rigida normalmente di colore giallo o arancio che viene incassato nella parete li dove dobbiamo realizzare un punto luce. La scatoletta, diventa punto di smistamento (arrivo e partenza) dei cavi elettrici e dei tubi corrugati. La sua posa è affidata al muratore su indicazione dell’elettricista. Una volta che il cemento con cui è fissata la scatoletta è asciutto, l’elettricista può iniziare il suo lavoro.

Il frutto, è l’elemento in plastica su cui vengono fissati per incastro gli elementi dell’impianto elettrico. Questo viene avvitato alla scatoletta attraverso una coppia di viti poste agli estremi.
Ogni frutto, è dotato di uno spazio centrale per il fissaggio degli elementi elettrici pari a tre posizioni. Se le tre posizioni non vengono riempite tutte da elementi funzionanti dell’impianto, l’elettricista vi pone un elemento fisso che prende il nome di tappo la cui funzione è estetica, ma soprattutto di sicurezza evitando che restino scoperti elementi dell’impianto elettrico.
Elementi dell’impianto, sono tutte quelle terminazioni collegate al conduttore che ci consentono di sfruttare la corrente dell’impianto. Sono ad esempio gli interruttori, le prese, i pulsanti, i dimmer, ecc. A seconda della serie, possono riempire una, due o tutte e tre le posizioni del frutto.

Infine, la placchetta, è il riverstimento che si fissa per incastro o avvitamento al frutto ed ha molteplici funzioni, prima tra tutte quella di rifinire esteticamente il nostro punto luce. E’ l’unico elemento che coinvolge direttamente nella scelta l’utente che può optare tra una gamma di colori e materiali diversi che ne influenzano anche il prezzo.

ELEMENTI DELL’IMPIANTO
Approfondiamo adesso, per finire, alcuni degli elementi dell’impianto elettrico maggiormente diffusi e utilizzati. Partiamo dagli interruttori; sono dispositivi elettrici in grado di interrompere un circuito elettrico. Quando l’interruttore consente il passaggio della corrente si definisce chiuso, quando invece il passaggio della corrente è impedito, si definisce aperto.
Da non confondere l’interruttore con il pulsante deviatore; formalmente simili, sono profondamente diversi tra loro. Il pulsante, a differenza dell’interruttore ha una molla che, una volta premuto, lo riporta alla posizione di partenza appena viene rilasciato. Il deviatore, non interrompe il flusso di corrente di un cavo elettrico (come l’interruttore), ma devia questo flusso su di un altro cavo. Per cui, potremo comandare lo stesso punto luce da più punti diversi, oppure comandare diversi punti luce dallo stesso deviatore.
Le prese, invece, sono dei particolari elementi dell’impianto elettrico che consentono il collegamento di lampade o altre apparecchiature. Queste per funzionare debbono essere dotate di connettori meccanici detti spine. Esistono tantissime tipologie di prese che variano a seconda del paese in cui ci troviamo, ma alcuni tipi sono diventati standard grazie alla diffusione di apparecchiature elettriche che li sfruttano. Una tra queste è la presa detta Shuko, che in tedesco vuol dire messa a terra. E’ una presa simmetrica che presenta i contatti della messa a terra lateralmente anziché con un perno.
Esistono, infine, una quantità enorme di elementi elettrici che consentono le più disparate tipologie di connessioni. TV, telefono, ethernet, audio, dimmer, parti integranti del nostro sistema di vita, basato sempre più sul concetto di domotica, ossia la scienza che studia le tecnologie atte a migliorare tutti gli aspetti della vita all’interno della casa.
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