#226 IL POSIZIONAMENTO DEI TERMOFUSIBILI
Stabilire in quale punto alloggiare un dispositivo di sicurezza termica non significa solo sistemare un componente o fare ordine in un progetto, ma a seconda dell’applicazione e degli spazi disponibili questo può interferire con il risultato finale e salvare o compromettere una macchina.
Una regola che vale per tutti i dispositivi termici è che il punto in cui vengono posizionati è quello in cui leggono o rilevano la temperatura. Questo vale per tutti i modelli. Indipendentemente che si stia parlando dei termostati bimetallici a contatto, dei protettori termici (che non a caso hanno anche un lato più sensibile), dei termostati a bulbo (che rilevano la temperatura a distanza rispetto al corpo) e ovviamente lo stesso vale anche per i termofusibili.
Questi ultimi sono dispositivi monouso di sicurezza estrema, l’ultima chiamata prima che la situazione possa pericolosamente degenerare e chiaramente non possono fallire. Per questo motivo diventa molto importante scegliere il giusto alloggiamento e posizionare il dispositivo nel punto giusto.
Ma perché tutto questo? Partiamo dal presupposto che il termofusibile reagisce al calore e il calore si disperde nell’aria riducendosi di intensità con l’allontanarsi dalla fonte di calore.
Come possiamo vedere nell’immagine, abbiamo una fonte di calore e un calore che si espande partendo da essa, ma che progressivamente va a diminuire. Tutti i parametri sono stati inventati ad esclusivo uso esplicativo per questo articolo. Non possono quindi in nessun modo essere considerati veritieri né tantomeno un punto di partenza matematico per eventuali progetti.
Detto questo, possiamo osservare come il calore si propaghi e man mano che si allontana dalla fonte vada a diminuire. Passiamo da un ipotetico 200°C in prossimità della fonte, fino a 40°C nel punto individuato come il più lontano.
Queste temperature non sono state scelte casualmente. Nell’immagine sopra vediamo un termofusibile SW1 a 72°C posizionato in quattro punti diversi, cioè nell’orbita dei 200°C, dei 70°C, dei 55°C e infine dei 40°C. Queste sono le tre (più una) temperature che non possiamo mai sottovalutare nel funzionamento di questi dispositivi.
Cosa significa tutto questo? Semplicemente che in una ipotetica situazione come quella descritta, a seconda del punto in cui andiamo a posizionare il termofusibile, avremo una diversa reazione del nostro componente.
Partiamo da lontano, dai 40°C. Questa è una posizione in cui il termofusibile può lavorare senza nessun problema, senza intervenire o danneggiarsi e senza alcun invecchiamento, garantendo l’incolumità dell’apparecchio.
Spostandoci verso un punto più caldo arriviamo alla fascia dei 55°C. Qui comincia a diventare necessaria una consapevolezza. Il termofusibile potrà arrivare anche a 57°C e potrà rimanerci per 168 ore. Dopodiché inizierà un cosiddetto processo di invecchiamento, le sue performance andranno a diminuire e potrebbe intervenire prima della temperatura d’intervento, anche di molti gradi. Questa è una posizione nella quale può sostare temporaneamente, per un periodo transitorio e limitato: è quello che viene definito Th (Holding Temperature).
Lo step successivo è quello dei 70°C. Qui si ferma il gioco perché siamo in una zona che coincide con il Tf, la temperatura di fusione. Vale a dire quella temperatura in cui il Thermal pellet passa dallo stato solido allo stato liquido, facendo scattare la molla interna con la conseguente apertura dei contatti e l’interruzione del passaggio di corrente. A queste condizioni il termofusibile è intervenuto, il surriscaldamento della macchina non ha avuto la meglio e il peggio è stato evitato. Non si va oltre, non c’è più un continuo e la macchina è salva. Ma l’unica cosa che si può fare ora, se ne vale la pena, è di intervenire in assistenza e sostituire il termofusibile.
Quello che però si deve assolutamente evitare è che in qualsiasi modo questo componente raggiunga la posizione in prossimità della fonte di calore, dove troviamo i 200°C. Vale a dire il Tm, il Maximum Temperature Limit, la temperatura massima alla quale le proprietà meccaniche ed elettriche del termofusibile possono essere mantenute per 10 minuti senza rischiare il ripristino della conducibilità elettrica e il conseguente ritorno al funzionamento. Questa è una situazione molto pericolosa che va scongiurata a tutti i costi.
Nella realtà non è facile calcolare questi parametri e i relativi spazi di riferimento. Innanzitutto, quasi sempre il termofusibile è posizionato all’interno di un ambiente chiuso, che sia una macchina per caffè, un ferro da stiro, o una resistenza in mica per termoconvettori. Si parla sempre di un ambiente piccolo, che si scalderà in modo abbastanza uniforme. Ma resta valido il concetto che posizionarlo a contatto con il punto di riscaldamento piuttosto che a qualche centimetro di distanza può fare la differenza.
Inoltre, il termofusibile di sicurezza è quasi sempre affiancato a un termostato di lavoro. Per esempio, nel caso dei 72°C, molto spesso sono usati nel mondo della refrigerazione come estrema sicurezza, a “guardia” di un termostato che lavora a temperature molto più basse, tra i 10°C e i 15°C. Sono chiamati a intervenire solo nel caso in cui questo dovesse avere un’anomalia o dovesse arrivare alla fine dei suoi cicli. In una situazione come questa bisogna evitare che il punto in cui è posizionato il termofusibile sia sempre al di sotto dei 50°C e questo considerando gli ambienti interni e l’inerzia termica.
Progettare e disegnare è corretto. È fondamentale però eseguire tutti i test necessari e, se serve, confrontarsi con chi ha già visto situazioni simili nella sua esperienza.
