Come controllare lo stato di efficienza delle prese di corrente
Non molti giorni fa una collega aveva buttato nel cestino della spazzatura una ciabatta in ottime condizioni, anzi… sembrava proprio nuova! Ho chiesto il motivo per cui era stata messa in disparte e mi è stato risposto che ogni volta che si inseriva una spina faceva le scintille e dopo l’ultima, poderosa, scintilla, si è deciso di buttarla perchè ritenuta pericolosa. A questo punto ho detto che la ciabatta era davvero troppo nuova per essere liquidata così, per cui l’ho presa per darci un occhio, l’ho aperta ed ho scoperto che all’interno aveva alcuni batuffoli di polvere tra i contatti. Aria compressa e via: la ciabatta non mostrava più alcun problema. Come potremmo fare per controllare se una presa è in buone condizioni senza aprirla o comunque controllarne tante in poco tempo senza staccare la corrente? E magari farlo di continuo, pianificandolo, come piano di sicurezza? A queste domande ci viene data una sola risposta con lo strumento che vi presento in questo articolo.
Il dispositivo oggetto dell’articolo è stato gentilmente offerto da Brook Livin / ZeroPlus Technology. Le opinioni qui riportate sono del tutto personali e non influenzate in alcun modo dal fornitore del prodotto.
Indice dei contenuti
Attenzione
In questo articolo si parla di tensione di rete e si descrivono delle situazioni in cui si ha a che fare appunto con essa, per cui le prove che vengono illustrate devono essere eseguite da persone esperte del settore seguendo tutte le normative di sicurezza vigenti attualmente. Lo strumento presentato è del tutto conforme alle normative europee, ma in Europa va utilizzato mediante adattatori per cui bisogna prestare attenzione durante i collegamenti tra strumento, adattatore e prese di corrente. Mi sollevo pertanto da qualsiasi responsabilità ribadendo che le tutte le operazioni di manutenzione e controllo su prese sottoposte alla tensione di rete vanno eseguite da personale qualificato e adottando le opportune misure di sicurezza.
Brook Livin
Dovreste già conoscere la ZeroPlus Technology perchè ve ne ho parlato tanto in passato con i vari articoli sui loro potentissimi analizzatori logici (anzi… già vi anticipo che ci sarà un aggiornamento qui sul blog proprio relativamente a questo argomento!). Questa poliedrica, ed altamente specializzata, azienda, nata nell’ormai lontano 1997, ha attualmente 4 divisioni: quella, appunto, dedicata agli analizzatori logici, due rami incentrati sul gaming (uno per il design e la progettazione di accessori gaming, con il quale hanno registrato addirittura alcuni interessanti brevetti, e uno, Brook Gaming, per accessori home-gaming) e la Brook Livin, incentrata su soluzioni per vivere al meglio e in sicurezza l’ambiente domestico.
L’azienda é Taiwanese e il sito web della Brook Livin presenta da subito lo strumento di cui sto per parlarvi, con una didascalia in cui viene detto che secondo l’Agenzia Nazionale per la prevenzione degli incendi Taiwanese gli incidenti di natura elettrica sono al terzo posto nelle cause di disastri di una certa entità. Se facciamo qualche ricerca con Google non è difficile rendersi conto che noi, in Italia, non stiamo messi affatto meglio. Alla ZeroPlus Technology hanno quindi realizzato questo strumento, il Wirecare, proponendolo dapprima in Crowdfunding e riscuotendo un notevole successo, soprattutto in Giappone (che, in tema di sicurezza ed efficienza, e credo che molti siano concordi con me, ci superano di parecchie lunghezze).
Cosa fa il Wirecare
Dico la verità: appena mi è arrivato lo strumento, avendone io non afferrato bene il funzionamento, sono rimasto un po’ perplesso per la mancanza del collegamento di terra. Ma chiaramente non mi sono fatto la domanda per questioni di sicurezza: l’apparecchio non ha parti metalliche esposte (come i caricabatterie per cellulare, gli alimentatori dei laptop, le TV, tutti oggetti con spina a 2 poli) per cui rientra nei dispositivi di classe II, e, anche se non ho visto il logo del doppio quadrato sullo chassis, che indica appunto un dispositivo di Classe II, anche chiamato ‘a doppio isolamento’, ha comunque le marcature CE e FCC. Mi sono fatto la domanda proprio perchè immaginavo che lo strumento facesse qualche controllo sull’efficienza delle prese in termini elettrici di messa a terra. Chiaramente mi sbagliavo.
Il Wirecare esegue un controllo sullo stato di “vecchiaia” della presa elettrica, ovvero sulla bontà dei contatti di collegamento sui terminali di fase e neutro. Misura in pratica la resistenza elettrica che la presa offre quando andiamo a collegare una spina. Se all’interno della presa ci sono polvere o altri corpi estranei, se i contatti sono ossidati o semplicemente deformati, la presa offrirà una resistenza elettrica maggiore rispetto ad una presa nuova e questo si traduce in possibilità di emissione di scintille, come dicevo appunto nel preambolo di questo articolo, aumento dei consumi di corrente e falsi contatti che alla lunga possono sfociare nel peggio.
Nel mio esempio all’apertura dell’articolo ho detto di aver aperto la ciabatta e mi sono accorto che c’era polvere: ecco perchè inserendo la spina faceva scintille. Immaginate adesso di voler fare un controllo in tutta casa, o in tutta la vostra azienda: dovete dapprima staccare la corrente e poi aprire una ad una le prese per verificarle.
Incominciamo a capire che uno strumento del genere torna davvero molto utile, sia per utenze domestiche, sia per chi magari fa l’elettricista di professione e vuole dare un valore aggiunto al suo lavoro eseguendo anche questo tipo di controlli per i clienti. Il prezzo, poi, è davvero contenuto per uno strumento del genere: siamo sotto i 100 euro su Digikey. Ma procediamo con ordine per capire questo strumento come funziona e quanto può tornarci veramente utile per le nostre esigenze di sicurezza.
Utilizzo del Wirecare
Partiamo col dire che, attualmente, il Wirecare ha una spina a scomparsa di “Tipo A”, ovvero Americana a due poli, compatibile anche con le prese Giapponesi, per cui in Europa non possiamo utilizzare lo strumento direttamente ma è necessario un adattatore. La ZeroPlus Technology mi ha comunque inviato un adattatore di quelli buoni che mi consente di utilizzare lo strumento nelle prese Europee UNEL (che sono la maggior parte di quelle che ho montato a casa dato) e quindi ovviamente le Schuko che si trovano a volte su alcune ciabatte (però non vi saprei dire se, in caso di acquisto su Digikey, vi arriva anche l’adattatore). Il problema ci sarebbe solo per testare le prese bipasso (10/16A) per cui ho acquistato su Amazon un adattatore di quelli che immagino siano buoni, fatto da Vimar.
Utilizzando un adattatore da spina Tipo A a qualsiasi altro tipo di spina, bisogna prestare la massima attenzione quando si va a scollegare l’apparecchio in quanto durante il distacco dall’adattatore c’è un istante in cui le lamelle della spina americana sono esposte e potrebbero essere ancora in tensione: noi in Italia per evitare questa cosa abbiamo i poli di fase e neutro parzialmente isolati, e il metallo nudo viene esposto quando la spina ormai è scollegata dalla corrente, non ho idea se anche la spina americana possa funzionare così.
Una volta inserito lo strumento nella presa, inizia il test: sulla parte frontale dello strumento c’è una barra di led che fluttua variando i colori per alcuni secondi, dopodichè si accende con lunghezza e tonalità fissa lampeggiando per 6 volte per poi, alla fine, rimanere fissa. La barra di led oltre ad indicare lo stato della presa mediante il numero di led accesi (ovvero la lunghezza della barra di led, da 1 a 8 led accesi), lo indica anche con il colore della barra stessa. Una barra corta (1÷2 led), di colore rosso, indica che la presa è in pessime condizioni, non andrebbe usata e andrebbe controllata in maniera approfondita e/o sostituita. Una barra di lunghezza media di colore giallo-arancio (3÷5 led) indica che qualcosa non va ed è meglio dare un occhio per sicurezza, una barra lunga di colore verde (6÷8 led) indica chiaramente che è tutto ok e che possiamo fare un controllo manutentivo un po’ più alla lunga. Il livello è anche identificato da pittogrammi al di sotto della barra di led: abbiamo il triangolo rosso col punto esclamativo nella zona rossa, simbologia universale che sta appunto per “pericolo”, al di sotto della zona gialla abbiamo un telefono in attività che vuole appunto ricordarci di chiamare qualcuno per fare manutenzione alla presa. La zona verde ha la casetta col cuore all’interno ad indicare uno stato in cui possiamo stare sereni.
Ogni livello è indicativo della resistenza misurata nella presa di corrente secondo questo schema:
Quindi una barra di colore verde da 8 led é meglio di una barra di colore verde da 7 led: conta il colore per rientrare in una fascia ma il numero di led accesi gioca comunque il suo ruolo. A questo punto, misurando lo strumento una resistenza, viene spontaneo dire che utilizzando l’adattatore per la spina il dato viene in qualche modo ad essere inficiato: la risposta è tecnicamente ‘si’, perchè anche l’adattatore andrà ad inserire una ulteriore resistenza in serie a quella misurata, ma con un adattatore buono l’influenza è trascurabile: vediamo che si passa da un livello all’altro con passi di 0.25Ω e la resistività elettrica dei materiali utilizzati per realizzare gli adattatori viaggia su valori molto più bassi. Ad ogni modo in nessuna presa ho mai trovato un livello 8 per cui è probabile che senza adattatore lo avrei raggiunto almeno in qualcuna.
Nella scatola ci sono anche 3 set di bollini adesivi di colore rosso, giallo e verde: possono tornare utili quando facciamo un test di tante prese in un unico edificio e le vogliamo marcare in qualche modo per ricordarci quali sono da controllare o sostituire e quali sono invece in ottima efficienza.
Lo strumento ha anche un tasto sulla parte superiore: premendolo viene semplicemente ripetuto il test. C’è da aggiungere che in realtà il Wirecare non esegue solo la misura della resistenza della presa ma fa anche altri controlli segnalandoli sempre con la barra dei led e rendendolo, di fatto, uno strumento abbastanza completo:
Segnalazioni diverse
Wirecare ha un sensore di temperatura: se viene rilevato che la temperatura della presa è superiore ai 60°, la barra di led si accende tutta in colore rosso fisso, lampeggiando dapprima 3 volte. Questa è sicuramente una condizione anomala e la presa di certo ha qualche problema grave.
Wirecare esegue anche un controllo grossolano della tensione e frequenza di rete: una eventuale anomalia in questo senso viene segnalata indistamente mediante l’accensione di tutti i led in colore giallo-arancio. Le anomalie in questo caso sono rilevate se la tensione di rete è inferiore a 90V o superiore a 250V, e/o se la frequenza di rete è inferiore a 40Hz o superiore a 70Hz.
Se invece i led si accendono da subito tutti di colore verde (senza lampeggiare prima 6 volte come durante un test normale) vuol dire che lo strumento non riesce ad eseguire le misurazioni a causa di qualche anomalia non meglio specificata: possibili fonti di disturbo sulla rete elettrica, impossibile determinare la frequenza della corrente alternata perchè probabilmente troppo bassa, valore di tensione di rete troppo instabile forse a causa di cavi deteriorati nell’impianto.
Infine, un eventuale malfunzionamento dello strumento stesso viene segnalato mediante lampeggio alternato verde/rosso di tutti i led.
Principio di funzionamento
Eccoci giunti alla parte che molti di voi aspettavano con ansia: come fa il Wirecare a misurare la resistenza della presa elettrica? Essendo lo strumento fatto per funzionare sia nelle nazioni in cui c’è la tensione di rete a 110V, sia in quelle dove c’è la 220 bisogna innanzitutto rendersi totalmente indipendenti dal valore di tensione, che viene si misurato, come abbiamo visto nel paragrafo precedente, ma giusto per assicurarsi che non ci siano anomalie gravi che poi renderebbero impossibile l’effettuazione della misura. E poi la questione, in fondo, non è nemmeno questa: sappiamo bene che la tensione di rete fluttua di continuo.
La soluzione è molto semplice: eseguire più misurazioni in sequenza applicando alla presa due resistenze di valore noto e misurandone la corrente che vi scorre all’interno, in due tempi diversi, sfruttando la legge di Ohm.
Lo strumento ha, internamente, due resistenze di potenza che vengono collegate alla presa di corrente una dopo l’altra, in entrambi i casi si misura la corrente che fluisce all’interno della resistenza e vengono quindi fatti dei calcoli. Ve lo spiego con disegni e formule.
Lo strumento collega alla presa la resistenza R1, abbiamo una situazione del genere:
Rs è la resistenza intrinseca della presa e Vsrc è la tensione di rete: supponiamo, a ragione, che questi due valori rimangano costanti durante il tempo della misurazione. La resistenza R1 viene a trovarsi collegata in serie alla resistenza della presa, essendo le resistenze in serie avremo che attraverso di loro scorrerà lo stesso valore di corrente I1, per cui per la legge di Ohm:
Ovviamente ai capi di R1 si avrà una caduta di tensione V1 pari a:
In tutto questo, lo strumento misura soltanto V1 e I1. Adesso viene scollegata R1 e viene collegata R2:
Avremo quindi la stessa cosa di prima, con la differenza che, essendo R2 diversa da quella precedente, ci troveremo a misurare dei valori di tensione ai capi della resistenza applicata e di corrente diversi da quelli precedenti, che chiameremo quindi V2 e I2:
Lo strumento, nelle due fasi, ricordo, misura soltanto la tensione ai capi della resistenza applicata e la corrente che scorre nel circuito, per cui nella fattispecie misura soltanto V1, I1, V2, I2 e ricordiamo, ancora, che la nostra incognita è Rs.
Dalla prima misurazione abbiamo che la differenza tra la tensione di rete, Vsrc, e la tensione ai capi della resistenza da noi applicata vale:
da cui ricaviamo solo la tensione di rete:
Analogamente, per la seconda misurazione:
da cui, anche qui ricaviamo la tensione di rete:
Dato che abbiamo supposto all’inizio che la tensione di rete rimane costante durante il breve tempo di misurazione, è lecito scrivere:
raggruppiamo i valori di tensione da un lato e i valori di corrente dall’altro:
mettiamo in evidenza la Resistenza incognita della presa, Rs:
E infine risolviamo per Rs:
Abbiamo quindi trovato il valore di resistenza della presa elettrica senza conoscere il valore della tensione di rete, ma senza nemmeno curarci del valore delle resistenze applicate.
Considerazioni finali
Ho ricevuto lo strumento in questione già un po’ di tempo fa e ho tardato a scrivere l’articolo, per il semplice motivo che ero scettico sul suo funzionamento. Per settimane me lo sono portato dietro infilandolo nelle prese a lavoro, a casa di amici, facendo anche delle considerazioni basilari. Ad esempio avendo appreso il principio di funzionamento mi aspettavo che le prese messe nei bagni, quella che normalmente usiamo mettere vicino al lavandino per poter collegare phon o rasoio, dessero dei valori di sicuro non verdi, almeno nei bagni che avevano un po’ di anni sulle spalle, questo perchè stando vicino ai lavandini di sicuro prendono umidità (ma anche sporcizia e peluria) e si ossidano più velocemente delle altre: e difatti così è stato nella stragrande maggioranza dei casi! Per non parlare della presa che alcuni hanno sotto al lavandino per alimentare lavastoviglie o cucina che sono li vicino. Queste prese in particolare possono costituire un problema perchè anche se eventuali anomalie non risultano essere subito visibili, te le potresti ritrovare sulla bolletta: troppa resistenza nel contatto tra spina elettrodomestico e presa di corrente porta ad un maggiore assorbimento di corrente.
Da oggi quando amici e amici di amici mi chiameranno per i soliti lavoretti… di certo questo strumento entrerà di diritto nella valigetta! Il prodotto è decisamente promosso ma spero in una futura versione con la spina europea o quantomeno con un socket in cui si possano direttamente agganciare in maniera sicura i vari tipi di adattatori come fanno alcuni marchi sui loro alimentatori.
