Rifacimento dei circuiti di comando dei verricelli: interferenze e archi ai contatti

La corrente non si annulla nell’istante in cui un contatto si apre. Interrompere un circuito induttivo — la bobina di un contattore di verricello, un’elettrovalvola, lo sblocco di un freno — spinge l’energia accumulata dal carico nel traferro che si apre, e l’arco che ne risulta erode il contatto e irradia interferenze su tutto ciò che corre accanto. I due guasti arrivano insieme: è il motivo per cui sostituire da solo un contattore bruciato compra di norma una stagione.

Il problema è lo stesso su un verricello elettrico da scotta a bordo falchetta e su un verricello di ormeggio in coperta su una nave commerciale. Cambiano soltanto le correnti e il ciclo di servizio.

L’arco è l’energia accumulata dal carico che esce attraverso i contatti

Un carico induttivo si oppone alla variazione di corrente. Quando i contatti si separano, il campo che collassa mantiene la corrente attraverso un traferro che si allarga, sostenendo l’arco finché il traferro non è abbastanza ampio da estinguerlo. L’energia dissipata lì lascia le superfici di contatto sotto forma di metallo vaporizzato e si rideposita in modo irregolare: sono le vaiolature e il trasferimento di materiale che si trovano su qualsiasi serie che abbia manovrato senza soppressione.

Lo stesso evento è una sorgente di interferenza a banda larga e si accoppia in due modi: per conduzione, sui conduttori di alimentazione e di ritorno condivisi con altre apparecchiature, e per irraggiamento, attraverso la spira racchiusa fra il conduttore di andata e quello di ritorno. Area della spira e lunghezza del tratto parallelo decidono quanta parte del secondo meccanismo raggiunge i vicini: è il motivo per cui un circuito che ha funzionato per anni comincia a dare problemi dopo un refitting che non ha cambiato nulla dal punto di vista elettrico.

I sintomi si ripetono da un’imbarcazione all’altra:

• risposta intermittente, il più delle volte nei cambi di direzione e nel passaggio da fermo a sollevamento
• riavvii o letture false su elettronica che condivide lo stesso riferimento in continua
• vaiolature sulle superfici di contatto, scolorimento ai morsetti, piazzole annerite attorno al driver
• un comportamento che cambia quando lì vicino si preme il tasto di una radio portatile

Il comando dei verricelli da diporto ha un suo schema di guasto

Un verricello elettrico da scotta o da drizza si comanda da organi piccoli ed esposti — pulsanti a bilico sulla falchetta, pedaliere in coperta, talvolta una pulsantiera portatile — che manovrano un gruppo contattori collocato altrove, spesso in un gavone a una certa distanza. Da questa disposizione discendono tre cose.

La linea di comando è lunga e sottile rispetto all’alimentazione del motore, quindi è il circuito più esposto all’accoppiamento con l’alimentazione cui corre parallela. Gli organi di comando stanno nell’acqua salata e sono la fonte più comune di un comando falso o intermittente, cosa che vale la pena escludere prima di trarre qualsiasi conclusione sul contattore. E poiché il verricello inverte, il gruppo contiene due contattori interbloccati fra loro: un interblocco annullato da un contatto saldato è il guasto che conta davvero, perché mette entrambe le direzioni sull’alimentazione nello stesso momento.

La saldatura dei contatti, più che l’erosione graduale, è lo stato finale caratteristico di un gruppo di inversione, perché la corrente di spunto di un motore bloccato o fortemente caricato passa attraverso contatti che possono essere ancora in rimbalzo. Un verricello che parte al comando ma non si ferma è questo guasto, e non si risolve con un interruttore nuovo.

La soppressione si sceglie in funzione della manovra, non si monta in modo generico

Si stanno risolvendo due problemi diversi, e il componente sbagliato non ne risolve nessuno.

Un diodo semplice sulla bobina in continua è il rimedio più economico e ha un costo che conviene conoscere: allunga il tempo di diseccitazione, perché la corrente continua a circolare finché la resistenza dell’avvolgimento non la dissipa. Su un contattore che tiene un carico, un rilascio più lento significa che i contatti principali si separano più lentamente, allungando l’arco che innescano. Un diodo zener in serie alza la tensione di clamp e accorcia il rilascio, scambiando un transitorio più alto con una separazione più rapida e pulita. Su un gruppo di inversione per verricello, dove il tempo di rilascio stabilisce per quanto l’interblocco resta ambiguo, quello scambio è tutto il punto.

Una rete RC sui contatti si dimensiona sul carico, non si sceglie dal cassetto. Montata senza riguardo al circuito, o non rallenta abbastanza la tensione di ripristino o lascia passare a riposo corrente sufficiente a tenere parzialmente eccitato un carico sensibile. Dopo il montaggio si verificano sia la corrente di dispersione attraverso la rete sia la sua temperatura in servizio.

L’arco ha di norma una causa a monte dei contatti

Il danno ai contatti è un sintomo. Prima di sostituire una serie si misurano le condizioni che ne hanno accorciato la vita, perché una serie nuova montata in condizioni immutate si degrada con gli stessi tempi:

• Tensione di bobina sotto comando. Misurata alla bobina con il circuito in funzione, non a riposo. Una bobina sotto la tensione nominale si eccita lentamente e i contatti rimbalzano, così un comando diventa più manovre di chiusura e apertura.
• Caduta di tensione sull’anello di comando. Una caduta eccessiva destabilizza il funzionamento e allunga l’interruzione, e sugli attrezzi di coperta da diporto la linea di comando è di solito il conduttore sottile più lungo dell’imbarcazione.
• Stato e coppia dei morsetti. Viti allentate, capicorda ossidati e scolorimenti da calore vengono registrati, e le terminazioni serrate al valore prescritto con utensile tarato.
• Percorso del cablaggio di potenza. Tratti lunghi paralleli alle alimentazioni del motore e del freno aumentano l’accoppiamento e cambiano ciò che i contatti vedono nell’istante dell’interruzione.
• Soppressione esistente. Spesso presente, spesso sbagliata: una rete pensata per un tipo di manovra riportata su un altro, oppure un componente incrinato che non fa più nulla.

La geometria del cablaggio fa quello che la soppressione non può fare

La soppressione riduce la sorgente. È la disposizione a decidere quanta parte di ciò che resta raggiunge qualcos’altro, e nessuno snubber compensa un cablaggio di comando fascettato per sei metri a un’alimentazione motore.

• il cablaggio di comando si separa dalle alimentazioni del motore e del freno; dove la separazione non è possibile si aumenta la distanza e si accorcia il tratto parallelo
• conduttore di andata e di ritorno si tengono insieme per contenere l’area della spira racchiusa
• dove si usa cavo schermato, gli schermi si attestano al punto di riferimento previsto dal progetto dell’impianto, invece di restare flottanti a un’estremità
• i ritorni di comando e i riferimenti dell’elettronica si attestano in punti previsti, non trascinati attraverso giunzioni sottili fatte in una riparazione precedente

Il rifacimento viene documentato perché il prossimo intervento parta dai dati

I guasti agli attrezzi di coperta sono intermittenti per natura, e un guasto intermittente è trattabile solo rispetto a una linea di base. Lo stato riscontrato viene registrato prima di toccare qualsiasi cosa — tipi di contattori e relè, dati di bobina, stato dei morsetti, identificativi del cablaggio — e le letture di fine lavoro registrate a confronto: resistenza di isolamento per circuito, caduta di tensione sotto comando, tensione di bobina all’eccitazione e la coppia applicata a ciascuna terminazione.

È quel registro a rendere il lavoro verificabile in sede di visita, e a separare un degrado lento da un guasto nuovo nella stagione successiva. ISO 13297 e ABYC E-11 sono citate rispettivamente per il cablaggio in alternata e in continua e per la disciplina delle connessioni, e non si rivendica nulla oltre a quanto quei documenti coprono.

Le imbarcazioni dell’alto Adriatico fanno una stagione compressa e restano ferme per tutto l’inverno, così i circuiti di comando stanno mesi in aria umida e poi passano al ciclo quotidiano nel giro di poche settimane. Le serie di contatti che erano al limite al momento del disarmo cedono presto nel primo periodo di uso reale, il che colloca questo lavoro prima della stagione anziché durante.

I rifacimenti di apparecchiature di comando di questo tipo si affiancano ai lavori sui comandi di passerelle e scalandroni sulle imbarcazioni da diporto e all’ambito delle macchine di coperta nella marina commerciale. Il lavoro viene eseguito in banchina in tutta l’Istria e nel Golfo di Trieste.