La legge di Ohm: sono 3 !

Tante volte si è parlato nel mondo dello svapo della legge di Ohm, in generale si pensa alla prima, qualche volta si parla della seconda, ma raramente si è parlato della TERZA .

Vediamo quindi lo sviluppo della terza legge di Ohm che è di importanza enorme per conoscere la sicurezza di boxes non circuitate e tubi meccanici in particolare.

Tante volte si è parlato nel mondo dello svapo della legge di Ohm, in generale si pensa alla prima, qualche volta si parla della seconda, ma raramente si è parlato della TERZA (chiedo scusa a chi conosce bene l'elettrotecnica ma questo piccolo articolo è destinato a chi si avvicina allo svapo e magari questi concetti non li ha mai esplorati).

Vediamo quindi lo sviluppo della legge di Ohm in quella che viene molto spesso definita la terza legge di Ohm che è di importanza enorme per conoscere la sicurezza di boxes non circuitate e tubi meccanici in particolare.

Cominciamo con un piccolo discorso sulle prime due per essere più completi:

PRIMA LEGGE DI OHM : V = RI ovvero I = V/R

con questa legge si comprende il legame tra la tensione (V) e la corrente (I) in funzione dell'utilizzatore (la coil), o resistenza (R) enunciato da questa legge. Oltre ad evincere il legame tra le grandezze fisiche si arriva a capire che la corrente richiesta (corrente di scarica della batteria che si misura in Ampere) dal sistema è funzione della resistenza e che per sicurezza nell'utilizzo dei PV non bisogna superare la corrente di scarica nominale della batteria. un esempio pratico:

batteria da 20A coil da 0,3 ohm, tensione della batteria 4 V: sono richiesti scrivendo la formula come I=V/R 13,33 A disponibili come minimo dalla batteria. In questo caso SE la batteria è in grado di erogare realmente gli Ampere indicati in specifica siamo nel range di utilizzo. batteria da 20A coil da 0,1 ohm, tensione della batteria 4 V: sono richiesti scrivendo la formula come I=V/R ben 40,0 A è evidente che siamo ampiamente all'esterno dei range di utilizzo della batteria ponendoci a rischio.

Direi che a questo punto è obbligatorio assicurarsi che le batterie che si acquistano siano di qualità tale da permetterci di considerare i dati di specifica reali e soprattutto utilizzarle nei loro limiti di erogazione. Attenzione alle batterie che indicano, per marketing spregiudicato, le correnti di spunto che sono della durata di poche frazioni di secondo invece delle correnti di esercizio ovvero di quelle che sono in grado di erogare nel funzionamento necessario per lo svapo.

SECONDA LEGGE DI OHM: R =ρ L/S

In questo caso andiamo a considerare le caratteristiche generali della coil. Questa legge ci spiega che la resistenza che andiamo a costruire dipende dalle caratteristiche fisiche del materiale utilizzato. La resistività ρ è infatti tipica dei solidi e nei metalli conduttori rappresenta la facilità con cui la corrente elettrica li percorre. La resistenza è ovviamente proporzionale alla lunghezza del conduttore ed è inversa della sezione. Banalmente, a parità di conduttore utilizzato più il conduttore è lungo e maggiore sarà la resistenza, più è grande il diametro e inversamente minore sarà la resistenza.

Solo un piccolo accenno: i sistemi cosiddetti a controllo di temperature non misurano la temperatura della coil, ma la resistività della stessa posto che la resistività è correlata linearmente e direttamente alla temperatura.

I sistemi a controllo di temperatura (TC) quindi possiedono in funzione del tipo di metallo selezionato un piccolo programma che in funzione del variare della resistività comprende quale sia la temperatura della coil. Questo il motivo per cui deve esssere settato tassativamente il metallo impiegato nel circuito per poter averne il suo corretto funzionamento. Aggiungerei che questo è anche il motivo per cui è complesso fare funzionare questi sistemi in dual coil, molto difficile infatti fare resistenze perfettamente identiche e tali da non ingannare il circuito che leggerebbe il valore risultante pur essendo costituito da coil con valori di resistenza diversi. Aspetto che di fatto farebbe operare il tutto in modo non coerente alla curva di calibrazione programmata.

Sono disponibili svariate applicazioni nel web che permettono inserendo pochi dati di progettare la resistenza che vogliamo e capire in buona sostanza se sarà idonea al sistema che abbiamo a disposizione.

..... ma veniamo al punto....

TERZA LEGGE DI OHM: P = V I ovvero sostituendo V con la prima legge di Ohm P = R I²

In questa equazione P è la potenza e vediamo che è il prodotto della tensione per la corrente, facciamo un esempio intuitivo per capire meglio. Immaginiamo di parlare della potenza di una caduta d'acqua: di una cascata per esempio. La potenza dell'acqua che cade è direttamente proporzionale all'altezza dalla quale cade (si chiama potenziale) e alla quantità di acqua che cade. Quindi una cascata "bassa" con tanta acqua può possedere la stessa potenza di una cascata "alta" con poca acqua. Il principio è lo stesso per la potenza elettrica: una tensione maggiore con una corrente minore ha la stessa potenza di un sistema che linearmente inverte i valori di tensione e corrente. Vale a dire, con una piccola forzatura matematica, che scambiando l'ordine dei fattori il prodotto non cambia :-) . Questa operazione di modifica della tensione viene svolta automaticamente dai dispositivi dotati di circuito, in questi infatti la costanza della potenza viene regolata man mano che le prestazioni disponibili della batteria si riducono e un piccolo survoltore gestisce la minor disponibilità di corrente aumentando in automatico la tensione. Nel caso dei "meccanici" queste variazioni comporteranno, con la scarica della batteria, la percezione di diverse tonalità aromatiche dei liquidi utilizzati. Infatti gli aromi per effetto di riscaldamento diverso rilasciano in modo differenziale tutti gli aromatizzanti contenuti. Questo il motivo per cui molti amano i meccanici sostenendo che percepiscono una gamma aromatica più ampia, cosa che comunque avviene utilizzando resistenze di diverso valore... in realtà basterebbe regolare la potenza della box nel tempo .. :-)

Il passaggio di corrente genera il riscaldamento del conduttore, si chiama effetto Joule, questo fenomeno fisico rappresenta appunto lo sviluppo di calore che si ottiene quando la corrente elettrica transita in un conduttore. L'intensità dell'effetto è funzione della capacità e resistenza termica del conduttore stesso, ovvero delle sue caratteristiche fisiche. Questo cosa significa per un sistema da svapo? Semplicemente che materiali e sezioni utilizzate per il passaggio della corrente (e non solo della coil) devono essere adeguati a consentire che il sistema non si scaldi eccessivamente per effetto Joule. Questo perché la resistenza elettrica può essere vista come l'attitudine di un conduttore a trasformare l'energia elettrica che lo percorre in calore. Nel caso dello svapo vogliamo che il calore si sviluppi tutto nella resistenza e non nell'atomizzatore ed i suoi collegamenti fisici alla batteria.

Pensiamo al perché nella distribuzione di corrente casalinga si usano le prese grandi per gli utilizzatori tipo forni o lavatrici e quelle piccole per usi meno "impegnativi". In questo caso conduttori e prese elettriche sono progettati e costruiti per consentire il passaggio di correnti fino a 16 o 10 Ampere rispettivamente. I "fili" sono di regola da 2,5 mm² per i 16 A e da 1,5 mm² per i 10 A proprio per evitare il loro riscaldamento per effetto Joule consentendo di trasferire la potenza prevista per gli specifici utilizzatori anche senza calo di tensione. Pensiamo anche al perché una parte della protezione nei quadretti di appartamento sia denominata magneto-termica e si attivi proprio per effetto del riscaldamento. Rimaniamo comunque nel campo della corrente continua per non complicare il discorso.

Il calore è quindi correlato direttamente all'intensità di corrente, nemmeno linearmente ma in forma quadratica ed in funzione del tempo infatti vale la relazione Q = R I² Δt nella quale Q è appunto il calore e Δt l'intervallo di tempo. Quindi il conduttore ovvero tutto il sistema deve essere in grado di non scaldarsi eccessivamente durante l'utilizzo per effetto Joule, fatto che ne comprometterebbe l'integrità.

In pratica che cosa dobbiamo verificare quando utilizziamo un tubo meccanico o una box non circuitata (non entro nel merito di questioni annose sul loro utilizzo sicuro, solo dico che preferisco usare i circuiti) ? Banalmente che la struttura del sistema consenta il passaggio di corrente in modo adeguato. Evitiamo quindi, ad esempio, contatti di attivazione puntiformi con lamine rettilinee che poggiano incrociate su elementi cilindrici, oppure pulsanti fire di potenza inadeguate (molto spesso ho visto utilizzare quelli omologati per le pulsantiere degli ascensori) che generalmente sono certificati fino a 5A. Vi ricordate che negli esempi fatti prima però, per effetto della prima legge di Ohm, le correnti che si utilizzano sono ben superiori andando in sub-Ohm? In queste condizioni quindi non usiamo dei sistemi sicuri, ma sistemi che hanno un punto critico proprio nel tasto o nel suo contatto e che andrebbero pertanto accoppiati con dei dispositivi elettronici di regolazione e controllo per potere funzionare in sicurezza.

Altro discorso è quello dei cosiddetti contatti ibridi, nei quali è il pin positivo dell'atomizzatore poggia direttamente sul pin positivo della batteria. In questo caso è tassativo verificare la perfetta planarità del pin positivo della batteria come anche la distanza che intercorre tra il contatto del pin stesso dell'atomizzatore con la restante parte della carcassa (negativo). Una loro eccessiva vicinanza, in caso di deformazione del polo positivo della batteria, porterebbe facilmente al corto circuito e non semplicemente al passaggio della corrente in una sezione inadeguata.

Ultimo elemento per il quale spendo due parole è il corto circuito, tecnicamente il corto circuito si ha quando la resistenza tra il polo positivo e negativo è nulla, in questo caso la corrente non ha limiti (tende all'infinito) e la batteria eroga potenza in modo incontrollato e ovviamente all'esterno dei limiti di utilizzo. Le resistenze in subohm estremo tendono a questa condizione e occorre considerare che in questi casi anche una imperfezione del montaggio o di un contatto portano ad una diminuzione della resistenza e quindi potenzialmente alla condizione più pericolosa del corto circuito.

La sicurezza: è un'argomento di cui si è discusso molto e con opinioni assolutamente disallineate, chi afferma che per usare certi sistemi bisogna sapere quello che si fa e che non sono per tutti. Personalmente preferisco parlare prima di idoneità dei sistemi con ovvietà che la componente umana sia fondamentale ma credo sia evidente che se il fattore umano porta per definizione all'errore il sistema debba essere intrinsecamente sicuro e che in tutti i dispositivi debbano essere indicati i limiti di utilizzo. Enjoy.... :-)