Termocoppie: isolate o non isolate?



I termoregolatore SICEM possono lavorare indifferentemente con termocoppie isolate, non isolate o miste.
La maggioranza delle apparecchiature di termoregolazione (ma non quelle prodotte da SICEM, vedi in seguito) pretendono normalmente che vengano utilizzate termocoppie di due tipologie diverse: isolate o non isolate (per isolamento si intende l'assenza di conduzione elettrica fra i conduttori che costituiscono la termocoppia e il corpo della stessa).

Se viene chiesto l'uso di termocoppie isolate, significa che i circuiti interni all'apparecchiatura di termoregolazione adottano un unico morsetto di massa (normalmente connesso alla terra), al quale vengono connessi tutti i poli negativi (o talvolta positivi) delle termocoppie. L'isolamento delle termocoppie serve per evitare "giri di massa", che degraderebbero fortemente la qualità e la precisione delle misure: nel disegno a sinistra viene mostrato come due punti di mancato isolamento, indicati dalle linee tratteggiate di colore arancione, possono portare a una sorta di corto circuito fra le due termocoppie, cosa che renderebbe impossibile la corretta lettura di entrambe le temperatura.
Ovviamente questi problemi di "giri di massa" non si verificano se tutte le termocoppie sono perfettamente isolate. Purtroppo la perdita di isolamento è un pericolo sempre in agguato: prendiamo ad esempio le termocoppie capillari, che sono costituite da un tubo metallico sottile (anche solo 1 mm di diametro esterno), all'interno del quale trovano posto i due conduttori, isolati individualmente, con la giunzione isolata pure essa, all'estremità. Siamo certi che nel corso degli anni, in mezzo a sbalzi di temperatura, umidità condensante, invecchiamento, corrosione, le termocoppie rimarranno sempre isolate?
Se invece viene chiesto l'uso di termocoppie non isolate, vuol dire la centralina di termoregolazione adotta un circuito in cui vengono mantenute separate le connessioni di entrambi i poli di ciascuna termocoppia. I circuiti di misura non sono però del tutto indipendenti, ma condividono un unico circuito di alimentazione e un'unica massa comune. Soluzione sicuramente migliore (anche se più costosa) della precedente, non ammette però differenze di potenziale troppo elevate fra gli ingressi delle varie termocoppie: proprio per questo motivo viene chiesto l'uso di termocoppie non isolate, facendo affidamento sul fatto che il sistema di distribuzione tenga connessi a massa/terra tutti i dispositivi elettrici che vi sono installati.
Purtroppo neanche questa soluzione è esente da rischi, che per esempio si verificano con una certa frequenza nelle cartucce con termocoppia incorporata. In questi dispositivi è frequente la comparsa di correnti di dispersione fra riscaldatore e termocoppia (indicate dalla linea tratteggiata arancione nella parte destra del disegno). Se le cartucce hanno la termocoppia connessa all'involucro, tali correnti si dovrebbero disperdere a massa/terra attraverso il sistema di distribuzione; purtroppo però si possono verificare i seguenti due casi:
La connessione elettrica di massa/terra fra cartuccia e sistema di distribuzione si deteriora a causa di invecchiamento, sporcizia, ossidazione. A questo punto l'involucro della cartuccia, e di conseguenza la termocoppia, non è più connesso a massa/terra in modo affidabile, aumentando la probabilità che correnti di dispersione possano raggiungere il termoregolatore e inquinare le misure o, nei casi più gravi, danneggiarlo irreparabilmente.
In caso di guasto a una cartuccia, un operatore non accorto potrebbe sostituire quella guasta con una funzionante, ma dotata di termocoppia isolata: di nuovo, aumenterebbero i rischi legati alle correnti di dispersione.
La SICEM offre un'ampia serie di termoregolatori appositamente studiati per il controllo dei sistemi di distribuzione, adottando tre soluzioni diverse:
Nelle centraline modulari, ogni modulo ha il proprio circuito di misura galvanicamente isolato dal circuito di misura di ogni altro modulo. In teoria, alcune termocoppie possono essere collegate a massa/terra, altre direttamente alle fasi della rete di alimentazione: i moduli non solo non si guastano, ma portano avanti la regolazione della temperatura senza problemi.
Le centraline modulari prevedono anche moduli a doppio canale, con due circuiti di misura per le termocoppie. Anche in questo caso i circuiti sono galvanicamente isolati: le termocoppie dei due canali potrebbero essere connesse a due fasi diverse di alimentazione garantendo la corretta regolazione della temperatura.
Nelle centraline non modulari, che sono state studiate con lo scopo di ridurre i costi, i circuiti di misura non sono galvanicamente isolati; ma sono progettati per funzionare anche con correnti di dispersione (dai riscaldatori alle termocoppie) compatibili con quelle per cui sono tarati gli interruttori differenziali di protezione negli impianti elettrici. Detto in altre parole, l'interruttore differenziale che protegge l'impianto interviene prima che le centraline inizino a non poter più leggere la temperatura.
Ricapitolando, qualunque sia la famiglia SICEM di termoregolatori utilizzata, l'operatore non dovrà mai chiedersi quale tipo di termocoppia debba essere utilizzato. Le centraline SICEM possono infatti lavorare indifferentemente con termocoppie isolate, non isolate, o miste.