Cosa sono i guasti elettrici, quali sono le principali tipologie e le cause scatenanti

Nel gergo comune, noi tutti siamo abituati ad abusare del termine "cortocircuito" per giustificare una qualsiasi causa di blackout del proprio impianto di casa, ma nella realtà il cortocircuito non è l'unica tipologia di guasto elettrico. Capiamo innanzitutto cos'è un guasto elettrico per poi entrare nello specifico, classificando le diverse tipologie di guasto che possono verificarsi nel quotidiano.

Le raccomandazioni sono doverose: non improvvisatevi elettricisti se non lo siete, l’elettricità è un’entità subdola e invisibile che se non dominata con le dovute conoscenze e i dovuti strumenti può diventare molto pericolosa e fatale. Per qualsiasi dubbio o problema al proprio impianto di casa rivolgetevi sempre al vostro elettricista di fiducia.

Cos'è il guasto elettrico?

Tecnicamente con il termine guasto elettrico si intende una variazione anomala del valore della tensione applicata o della corrente circolante nell'impianto o in un apparecchio elettrico. Un impianto/apparecchio elettrico sano presenta valori di tensione e corrente contenuti in un intervallo considerato nominale: rimanendo all'interno di questo intervallo tutto funziona propriamente e in sicurezza. Viceversa, quando i valori non sono più nominali, si è in una condizione di guasto.

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Blackout elettrici, da cosa sono causati e quali sono le principali tipologie

L'alimentazione di un impianto o apparecchio guasto deve essere interrotta il prima possibile al fine di evitare danni e incidenti a cose, persone o animali. L'interruzione dell'alimentazione sotto guasto viene garantita principalmente dall'interruttore e dalle logiche di protezione ad esso connesse, che identificano la tipologia di guasto e lanciano il segnale di apertura all'interruttore.

Quali sono i valori nominali?

I valori nominali della tensione elettrica sono definiti dalla norma CEI EN 50160, dalla presente norma si evince per esempio che l'intervallo della bassa tensione monofase (tipica delle forniture domestiche) deve essere di 230V più o meno il 10%.

Il valore della corrente nominale invece non è univoco, dipende dal numero di apparecchi connessi all'impianto elettrico e quindi dalla potenza elettrica nominale di ognuno di essi; di conseguenza le linee e gli impianti devono essere dimensionati in maniera tale da poter trasportare il corretto valore di corrente, senza subire danni o surriscaldarsi.

Per capire meglio il concetto di corrente nominale lo si può paragonare alla portata d'acqua in un tubo: la portata è il volume di acqua che scorre nell'unità di tempo in una conduttura, affinchè tutti gli inquilini di un condominio abbiano il giusto apporto di acqua, la portata deve essere propriamente dimensionata in base al numero di abitanti e alle esigenze di ogni nucleo famigliare. Se la portata dovesse assumere valori superiori a quelli necessari al consumo ordinario, molto probabilmente si ha una dispersione e quindi una condizione di guasto.

Sovracorrenti

Come detto precedentemente una sovracorrente è un qualsiasi valore di corrente superiore alla soglia nominale per la quale il circuito o il dispositivo è stato dimensionato. Una sovracorrente può essere causata da un sovraccarico o dal famigerato cortocircuito.

Sovraccarico

Il sovraccarico è una condizione di sovracorrente che si verifica in un impianto sano, non danneggiato, causata tipicamente da un eccessivo inserimento di carichi elettrici in un punto dell'impianto. Un caso tipico sono le "ciabatte ad albero", come da foto sottostante; le multiprese sono dimensionate per distribuire un certo valore di potenza e quindi di corrente (tipicamente 1500W): il fatto di collegare deliberatamente una serie di carichi elettrici senza tener conto della loro potenza può dare luogo a un sovraccarico. Il cavo che alimenta la ciabatta in questa condizione si surriscalda con conseguente decadimento delle caratteristiche meccaniche dei conduttori metallici (deformazione per dilatazione) piuttosto che un decadimento delle proprietà dielettriche dei materiali isolanti che avvolgono il cavo stesso; se il sovraccarico non lo si interrompe per tempo può danneggiare il cavo o l'impianto in generale e sfociare nel cortocircuito.

Cortocircuito

Il cortocircuito è una condizione decisamente più gravosa, che si genera in un impianto che presenta dei danni oppure può scaturire da errore umano (errata manovra o errata connessione dei cavi). La corrente in questo caso assume valori anche decine di volte superiori alla corrente nominale. Il cortocircuito si ha quando due conduttori a tensioni differenti entrano in contatto diretto senza alcuna resistenza elettrica che ne limiti il valore della corrente. Idealmente, se non esistesse alcuna resistenza a limitare il valore della corrente, quest'ultima potrebbe assumere un valore infinito.

Gli effetti del cortocircuito sono due:

• effetto termico, il surriscaldamento dei conduttori per effetto Joule in questo caso è pressoché istantaneo e con effetto "esplosivo". I conduttori percorsi da correnti di cortocircuito posso raggiungere temperature anche di migliaia di gradi celsius in un intervallo di tempo brevissimo con conseguente innesco di incendi o flash di plasma incandescente (arco elettrico) in grado di creare ustioni e danni ingenti.
• Effetto elettrodinamico, le elevate correnti che si instaurano nei conduttori generano campi magnetici così forti da generare forze meccaniche molto violente in grado di spostare i conduttori stessi in maniera incontrollata, provocando urti e danni meccanici.

I dispositivi a protezione di questi due guasti sono i cosiddetti interruttori magnetotermici che troviamo installati nel quadro elettrico e sono necessari affinché l'impianto risulti realizzato a regola d'arte.

Sovratensioni

L'altra tipologia di guasto è causata dalle sovratensioni che, come dice la parola stessa, si verificano quando la tensione supera i livelli di riferimento. Le sovratensioni che tipicamente interessano gli impianti elettrici, sono solitamente originate dai LEMP (Lightning ElectroMagnetic Pulse) ovvero gli impulsi elettromagnetici generati dai fulmini .

Anche le sovratensioni come le sovracorrenti causano danni agli impianti e agli apparecchi: come sappiamo tutti gli apparecchi elettrici sono protetti da involucri isolanti, tipicamente plastiche o gomme (polimeri). Questi isolanti elettrici (dielettrici nel gergo tecnico) sono dimensionati per garantire una certa classe di isolamento ovvero il valore di tensione massimo che il materiale isolante è in grado di sopportare senza rompersi. Se la sovratensione causata da un LEMP supera il livello massimo di isolamento previsto dal dispositivo, l'isolamento verrebbe danneggiato da una scarica elettrica che lo attraverserebbe perforandolo. Inoltre, tali sovratensioni possono danneggiare i componenti elettronici delle schede in modo simile, distruggendo i componenti e le piste del circuito stampato.

Il dispositivo che viene impiegato per proteggere invece i guasti da sovratensione si chiama DPS (Dispositivo di Protezione dalle Sovratensioni) più comunemente noto come scaricatore; anch'essi vengono installati nel quadro elettrico dell'impianto e sono tipicamente di colore rosso. L'altro dispositivo che protegge gli edifici dalle fulminazioni atmosferiche è il parafulmine, composto principalmente da un'asta metallica, chiamata captatore, posta sulla parte più alta dell'edificio e collegata tramite un cavo di rame a un sistema di dispersione a terra.

Dispersione

La dispersione di corrente a terra è una condizione di guasto che si verifica quando una parte della corrente elettrica che in condizioni normali dovrebbe richiudersi attraverso il conduttore di neutro viene invece "dispersa" richiudendosi verso terra attraverso percorsi non ordinari (l'esempio classico usato in letteratura è la carcassa del lavatrice). Questo può accadere per diversi motivi come ad esempio: problemi all'impianto di messa a terra dell'edificio o rottura del dielettrico di un dispositivo con conseguente corrente di dispersione che si richiude a terra attraverso una parte metallica dell'elettrodomestico, come il telaio (o il cestello della lavatrice, per proseguire con l'esempio precedente).

La dispersione è una condizione di guasto molto pericolosa, non tanto per l'apparecchio in se quanto per le persone o gli animali che interagiscono con esso con conseguente pericolo di folgorazione. Anche in questo caso fortunatamente esiste la relativa protezione atta a proteggerci da questo questo insidioso guasto, il dispositivo si chiama interruttore differenziale, noto a tutti con il nome di "salvavita".