Le resistenze elettriche per il riscaldamento dell'acqua

L’utilizzo delle resistenze elettriche è fondamentale laddove si voglia sviluppare calore necessario per le applicazioni di interesse quali, ad esempio, i sistemi di riscaldamento dell’acqua all’interno degli impianti domestici. La progettazione corretta degli impianti passa anche per lo studio della configurazione più adatta per la disposizione delle resistenze utilizzate.

Innanzitutto, quando si parla di resistenza elettrica ci si riferisce ad una grandezza fisica di un corpo che riguarda la tendenza ad opporsi al passaggio di una corrente elettrica quando è applicata una differenza di potenziale. Da questa proprietà fisica prende il nome il componente di interesse per gli impianti di riscaldamento.
In particolare, l’effetto più importante che contribuisce allo sviluppo di calore è definito effetto Joule e può essere sintetizzato rapidamente dalla seguente formula:


dove P rappresenta la potenza dissipata sotto forma di calore in Watt [W], R è la resistenza del componente espressa in Ohm [Ω] e I è l’intensità di corrente espressa in Ampere [A].
Da tale relazione è possibile evincere facilmente che è presente una relazione lineare con la resistenza R: tanto maggiore sarà R e tanto maggiore sarà il calore sviluppato dal componente. Inoltre, è presente una relazione quadratica con l’intensità di corrente I.

Lo studio dei circuiti e della disposizione delle resistenze può risultare complicato e necessita approfondimenti specifici nel campo dell’elettrotecnica. È importante notare che le resistenze possono essere disposte secondo varie metodologie:
- In serie: il nodo finale di una resistenza corrisponde al nodo iniziale della successiva;
- In parallelo: il nodo iniziale e finale sono i medesimi per ogni resistenza;
- Misto: rappresenta una via di mezzo tra le due disposizioni.
Inoltre, nel circuito elettrico possono trovarsi altri componenti quali induttori e condensatori che vanno ulteriormente a complicare
lo studio e la messa in opera dei circuiti.
 

Talvoltaa, è possibile che le resistenze elettriche si trovino a lavorare a contatto con acque dure o particolarmente aggressive. In questi casi, risulta utile disporre di dispositivi necessari per la protezione galvanica: gli anodi sacrificali. Questi componenti sono necessari per spostare il potenziale elettrico e devono essere metalli con elettronegatività minore rispetto a quella della resistenza. In questo modo essi fungono da anodo mentre il resistore funge da catodo. Ad esempio, se si considera l’utilizzo del ferro, alcuni anodi comunemente utilizzati sono il magnesio, l’alluminio e lo zinco.
Questo accorgimento risulta fondamentale per garantire sia la sicurezza dell’impianto e di tutte le persone che si trovano nelle vicinanze, sia per aumentare la durata nel tempo riducendo le manutenzioni e i costi connessi all’usura nel tempo, a fronte di una progettazione iniziale migliore e dei costi di base leggermente superiori.

Le resistenze elettriche per il riscaldamento, come ampiamente spiegato in precedenza, sono un componente fondamentale all’interno dei circuiti deputati a scaldare l’acqua all’interno di impianti civili e domestici. Un aspetto fondamentale, essendo dei componenti di circuiti elettrici, è il passaggio di corrente al loro interno. Per far questo, è necessario utilizzare dei materiali ad alta conduttività che possano sfruttare al meglio e nel pieno dell’efficienza, tali componenti circuitali: tra questi, il principale è il rame.

Il rame è un materiale sensazionale per la realizzazione delle resistenze elettriche per il riscaldamento poiché presenta caratteristiche uniche e perfettamente idonee per l’applicazione:
- Conducibilità elettrica e termica elevata: il rame è secondo solo all’argento sotto questo punto di vista;
 Facilità di lavorazione: è un metallo duttile e malleabile, idoneo per le lavorazioni che consentono la realizzazione delle resistenze elettriche;
- Resistenza a corrosione: è una caratteristica fondamentale per l’applicazione in ambienti aggressivi e umidi che con il tempo possono portare al deterioramento di molti materiali.
Inoltre, il rame è utilizzato all’interno di molte leghe quali i bronzi e gli ottoni, rispettivamente con lo stagno e lo zinco, nelle quali le sue caratteristiche vanno a combinarsi con quelle di altri elementi permettendo di ottenere prestazioni importanti dal punto di vista meccanico, termico, chimico e fisico.

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