#204 Conduttività termica

La capacità di un materiale di farsi attraversare dalla corrente è nota come conducibilità (o conduttività) elettrica e si misura in Siemens su metro (S/m). Se un materiale ha un basso valore di conduttività elettrica significa che la sua capacità di trasmettere corrente è limitata. E’ questo il caso dei materiali isolanti, si pensi ad esempio a vetro o plastica. Al contrario, i materiali con alto valore di conduttività elettrica, come i metalli (soprattutto argento, rame, oro e alluminio), permettono il passaggio agevole della corrente elettrica con una minima resistenza.

Questi valori devono essere sempre presi in considerazione con la massima attenzione quando si sviluppano progetti nuovi. In modo particolare se si parla di dispositivi di sicurezza termica.

Abbiamo visto che i metalli con la più alta conduttività elettrica sono prevalentemente i metalli preziosi e in modo particolare l’oro. In certe applicazioni l’oro è richiesto in quantità minime per garantire una protezione da eventuali ossidazioni e assicurare il passaggio di correnti di pochi milliampere, ad esempio per trasmettere un segnale.

Una seconda caratteristica che deve essere presa in considerazione nella scelta dei metalli è la conduttività termica. Vale a dire la capacità di un metallo di condurre calore. Questa è una peculiarità molto importante nei materiali che compongono i nostri dispositivi di sicurezza termica, perché trasmettere calore in tempi brevi significa poter intervenire con tempistiche ristrette e avere maggiori possibilità di proteggere una macchina. Tutto questo però deve confrontarsi e rispettare il rapporto qualità/prezzo. Deve inoltre trovare il giusto bilanciamento che renda la scelta sostenibile. Per questo motivo i principali materiali utilizzati per la produzione dei sensori sono quasi sempre rame, ottone o alluminio. Proviamo ad analizzare qualche esempio pratico:

– Termostati bimetallici: detti anche termostati a contatto, proprio perché rilevano la temperatura per contatto diretto con il punto preciso che sono chiamati a controllare. Il calore si propaga e la base del termostato si riscalda trasferendo poi il calore all’interno del corpo cilindrico dove è posizionato il bimetallo. La base più comune è in alluminio e il termostato è fissato con una flangia girevole, con una staffetta separata o con soluzioni sviluppate direttamente dai clienti. In alternativa, i termostati bimetallici possono venire predisposti per essere avvitati direttamente sull’applicazione. Per questo vengono generalmente dotati di una base esagonale con vite di fissaggio, normalmente un filetto M4 x 6 mm. La base e la vite sono costruite quasi sempre in ottone, con alcune eccezioni in cui viene utilizzato l’alluminio.

– Termostati a bulbo: questo dispositivo è composto da un corpo, un alberino, un capillare e un sensore, detto anche bulbo. Il bulbo viene prodotto in acciaio inox (soprattutto con temperature elevate) o alternativa in rame.

– Sonde di temperatura: indipendentemente che si tratti di NTC, PTC o PT, molte esecuzioni di queste sonde richiedono una protezione del sensore che deve essere sufficientemente resistente da evitare che venga danneggiato durante il suo utilizzo. Per questo motivo molto spesso i sensori vengono inseriti in un bulbo protettivo, a volte in rame, ma molto spesso in acciaio inox AISI 304 o AISI 316 in base all’applicazione finale.

In alcuni casi è richiesto un isolamento elettrico e quindi il bulbo viene protetto da una guaina isolante, in genere termorestringente. A volte vengono prodotti con materiali plastici, soprattutto se devono lavorare a basse temperature e immersi in liquidi. In questo caso però bisogna considerare che un isolamento termico porta a un ritardo nella lettura della temperatura. Per esempio, una sonda NTC con un grado di protezione IP68 avrà un ritardo nel riscontro della temperatura se paragonata a una sonda di costruzione simile e con identici valori di K e di Beta.

Sono molti i fattori che determinano il corretto funzionamento di un dispositivo termico. È molto importante saper scegliere tenendo in considerazione tutte le innumerevoli varianti e allo stesso tempo è fondamentale avere al proprio fianco partner qualificati. Come nel caso di R&D Components, del suo staff e dei numerosi partner.