Impianto elettrico: che cos’è e come funziona

L’elettricità è parte essenziale della vita contemporanea: luci energizzanti, elettrodomestici, riscaldamento, aria condizionata, TV, telefoni, computer e molti altri comfort moderni funzionano grazie all’energia elettrica. E’ necessario, in primo luogo, fare una precisazione sui diversi termini utilizzati nel settore dell’ingegneria elettrica.

Mentre per ‘sistema elettrico’ si intende l’insieme degli strumenti e degli apparecchi atti a produrre, trasformare, trasmettere e distribuire l’energia elettrica, un ‘impianto elettrico’ è la modalità attraverso la quale vengono alimentate specifiche funzioni che necessitano di energia all’interno del sistema.
Ad esempio, per quanto riguarda l’illuminazione, l’impianto elettrico tradizionale si compone di cavi elettrici da 1,5 mmq (millimetri quadrati) collegati alla scatola di derivazione, da cui partono i cavi di alimentazione di un punto luce.
La funzione principalmente svolta da un impianto elettrico è, dunque, quella di andare ad intercettare i bisogni e gli obiettivi dell’utente in relazione alle proprie esigenze e necessità, coordinando i vari componenti, come l’illuminazione, il riscaldamento, etc, in maniera conforme all’utilizzo e secondo criteri di protezione e sicurezza.
Un buon impianto elettrico deve, infatti, non solo soddisfare gli scopi per i quali viene installato, ma caratterizzarsi per un elevato livello di sicurezza, di qualità (assicurando continuità nell’alimentazione, sia in termini di intensità che di disponibilità) e di flessibilità, per consentire una facile manutenzione nel tempo.
La caratteristica prevalente di un impianto elettrico ben funzionante è legata al concetto di razionalità del sistema, poiché, in tutte le sue sequenze di lavoro, deve garantire logica e coerenza complessiva e non può essere affidato al caso.
L’elettricità arriva nelle case e nelle aziende tramite linee di alimentazione che provengono da società di servizi pubblici attraverso un condotto di cavi sotterranei ed impianti di trasformazione o trasformatori su pali o cabine elettriche.
La rete di trasmissione opera abbassando la tensione a mano a mano che ci si avvicina all’utente finale: l’energia viene consegnata attraverso cavi isolati fino al contatore privato, per l’alimentazione dei vari carichi.
Di fatto, nelle prese che sono posizionate nei diversi punti di un’abitazione, non passa la corrente vera e propria, bensì si genera una tensione, misurabile in volt, che corrisponde ad una disponibilità di 220 v, che entra in azione quando ad essa viene collegata una spina.
Il contatore di energia elettrica è il pannello principale di distribuzione per i circuiti elettrici che corrono lungo la casa per consentire alle luci e agli apparecchi presenti di funzionare.
Un circuito, per definizione, è un percorso circolare che inizia e termina nello stesso luogo e questa è essenzialmente la modalità di funzionamento dell’energia elettrica. Posso essere presenti pannelli secondari in altre località della casa, collegati al pannello principale, che forniscono energia alle aree che presentano una serie di diversi circuiti o per alimentare grandi elettrodomestici, come la cucina o la lavanderia e sono dotati di una serie secondaria di interruttori.

Funzionamento e caratteristiche dell’impianto elettrico: dai sistemi tradizionali alla domotica

Un sistema elettrico tradizionale, dunque, si fonda sulla presenza di reti di distribuzione e fa uso di meccanismi rigidi e precisi per la consegna e l’utilizzo della corrente.
Oggi, però, le nuove tecnologie stanno compiendo passi da gigante nel settore dell’energia, come ad esempio offrendo la possibilità di sfruttare energie alternative (eolica, fotovoltaica, etc) per assicurare un risparmio energetico e, al contempo, migliorare l’impatto ambientale.
A questo proposito, diverse ricerche stanno mettendo a punto delle reti di distribuzione cosiddette ‘intelligenti’ che, grazie all’utilizzo di smart grid, sono in grado di indirizzare altrove eventuali surplus di energia prodotti a livello locale.
I software gestiscono questi sistemi di automatizzazione consentendo di integrare fra loro fonti di energia rinnovabili, generalmente più variabili ed intermittenti, con l’elettricità proveniente dai generatori, in modo da assicurare un maggior risparmio energetico.
Per quanto riguarda l’utilizzo dell’energia elettrica all’interno delle abitazioni, oramai da qualche anno, si inizia a parlare di domotica per la progettazione di impianti elettrici di nuova generazione.
Il termine può essere usato per isolati dispositivi programmabili, come termostati o sistemi di irrigazione, anche se la domotica descrive in modo più accurato le case in cui quasi tutto – luci, elettrodomestici, prese elettriche, riscaldamento e condizionamento d’aria – è collegato ad una rete controllabile a distanza.
Dal punto di vista della sicurezza, questi impianti includono anche il sistema di allarme, la chiusura di tutte le porte, finestre, serrature, i rilevatori di fumo, le telecamere di sorveglianza ed eventuali altri sensori collegati.
Fino a poco tempo fa, il controllo centrale automatizzato dei sistemi a livello di costruzione poteva trovarsi solo in grandi edifici commerciali o in case molto costose.
Tipicamente coinvolgeva solo i sistemi di illuminazione, di riscaldamento e di condizionamento dell’aria: la building automation raramente forniva più del controllo di base, monitoraggio e programmazione delle funzioni ed era accessibile solo da punti di controllo specifici all’interno dell’edificio stesso.
Oggi, invece, siamo giunti ad una condizione per cui la possibilità di automatizzare l’intero impianto elettrico di un’abitazione è alla portata di tutti: la domotica è ad un passo da quello che viene definito come “internet degli oggetti”, in cui tutto ha un indirizzo IP assegnato e qualsiasi strumento può essere monitorato a distanza. I primi e più evidenti beneficiari di questo approccio sono i dispositivi “intelligenti” e gli apparecchi che possono essere collegati ad una rete locale, tramite Ethernet o Wi-Fi. Tuttavia, i sistemi elettrici e perfino singoli punti, come interruttori e prese elettriche, sono oggi integrabili in reti di automazione all’interno della casa.

L’automazione è, ovviamente, una delle caratteristiche principali della domotica.
Automation si riferisce alla capacità di programmare e pianificare gli eventi per i dispositivi collegati in rete.
La programmazione può includere i comandi relativi al tempo, come quello di avere le luci attivate o disattivate in momenti specifici della giornata.
Si può anche includere eventi non in linea, come ad esempio accendere tutte le luci in casa quando l’allarme del sistema di sicurezza è innescato.
Una volta che si inizia a comprendere le possibilità di programmazione domotica, si può immaginare e progettare qualsiasi numero di soluzioni utili e creative per rendere la vita migliore, più semplice e più sicura.
Se la finestra rivolta a ovest fa entrare troppa luce, è sufficiente collegare le tende motorizzate ad una presa “intelligente” e programmarle perchè ogni giorno a mezzogiorno si chiudano automaticamente.
Se deve entrare qualcuno in casa per portare a spasso il cane ogni giorno alla stessa ora, basta programmare il sistema di automazione domestica per sbloccare la porta d’ingresso in un momento preciso e bloccarla di nuovo all’uscita, e così via.

 In che senso si può parlare di impianto elettrico domotico?

La differenza principale tra un sistema elettrico tradizionale e quello cosiddetto ‘intelligente’ riguarda l’uso della tecnologia nella progettazione ed installazione degli impianti.
Pensiamo all’illuminazione: la caratteristica distintiva di una casa smart riguarda l’assenza di un collegamento fisico tra il pulsante e il punto luce.
Siamo abituati a premere un singolo pulsante per accendere una singola luce in casa, e questi due elementi sono collegati fra loro tramite un cavo elettrico.
Diversamente, in una casa domotica, sul retro dei pulsanti di accensione, vengono inseriti dei moduli elettronici programmabili a distanza, che ricevono l’input dal pulsante all’interno delle scatole di derivazione. Ma la caratteristica principale del modulino elettronico è quella di trasferire le informazioni in formato ‘digitale’, tramite un cavo chiamato BUS, molto più sottile dei tradizionali cavi elettrici e, soprattutto, gestibile tramite software a distanza.
Collegando tra di loro i diversi moduli elettronici distribuiti all’interno di un’abitazione si crea una vera e propria rete di informazione, programmabile ed automatizzabile, a seconda delle più diverse esigenze.
Diversamente dal sistema elettrico tradizionale che metteva in connessione fisica un pulsante con un punto luce, grazie ad un impianto elettrico intelligente si possono fornire diversi comandi ai pulsanti in modo che agiscano secondo diversi scopi e necessità, semplicemente utilizzando un software tramite computer o smartphone.
Inoltre, il cavo BUS, alimentato a 12V e composto da tre fili di 0,5 mmq, grazie al suo piccolissimo diametro, risolve numerosi problemi di spazio all’interno dei muri, andando a sostituire i tradizionali cavi elettrici a 220V.
La flessibilità, la snellezza ed il risparmio energetico sono i punti di forza di un sistema elettrico basato su un impianto domotico, risultando oggi il sistema più consigliato nella ristrutturazione di vecchie abitazioni o nella costruzione di nuove.
Andando oltre lo specifico sistema di illuminazione, è necessario immaginare la domotica come una soluzione che comprende ogni aspetto della vita della casa: l’intelligenza informatica fa sì che si possano creare situazioni di automatizzazione altamente personalizzate per semplificare la quotidianità, aumentare il grado di sicurezza ed abbattere i costi legati all’uso di energia elettrica.

Per ulteriori approfondimenti si rimanda al link http://www.meccanismocomplesso.org/limpianto-elettrico-domotico-levoluzione-tecnologica-dellimpianto-elettrico-tradizionale/