"Piastra Riscaldante" SuperEconomica

[Tricka90]

Prima di iniziare con le spiegazioni colgo l'occasione per ringraziare la fantastica community di myttex.net. Nonostante i pochissimi post ho già avuto il piacere di notare una grande volontà, da parte degli utenti esperti, di aiutare chi come me si avvicina per la prima volta alla chimica. Grazie soprattutto a LuiCap, Roberto, Wavvorov, che con tanta gentilezza hanno saputo pazientemente aiutarmi ad affrontare numerosi problemi regalandomi delle spiegazioni egregie. Per provare a ricambiare l'aiuto gentilmente concessomi ho voluto aprire questo topic nella speranza che il piccolo progetto casalingo di cui parlerò possa tornare utile agli utenti della community.
    In questo topic voglio condividere una mia piccola idea, a dire il vero piuttosto banale, grazie alla quale chiunque potrà facilmente ricavare una "Piastra Riscaldante Regolabile" (poi vi spiego perché la metto fra virgolette) per pochi soldi, nel caso più fortuito persino con mescolamento magnetico incluso! Vi dico già da subito che non si otterrà, ovviamente, un dispositivo paragonabile a quelli professionali da laboratorio, ma si avrà un mezzo di riscaldamento che, a mio parere, è migliore per una marea di motivi rispetto alla classica e tanto usata lampada ad alcol.
    Il primo step consiste nel trovare una qualsiasi piastra elettrica da cucina che abbia almeno un centinaio di Watt di potenza e che si possa connettere direttamente alla presa di corrente. Cercate un po' in sgabuzzino, su in soffitta, a casa di nonna, insomma vedete se avete qualcosa a disposizione. In caso contrario provate nei vari mercatini dell'usato, magari online, vi assicuro che con meno di 10 euro troverete facilmente qualcosa di appropriato. Alcuni esempi sono bistecchiere, toastiere, fornellini elettrici, persino le piastre per capelli possono andar bene se ne aumentate leggermente la superficie riscaldante.
    Una volta trovato / acquistato / rubato l'apparecchio riscaldante non resterà che renderlo regolabile. Le comuni piastre, infatti, possiedono temperature di regime che spesso oltrepassano i 200°C, quindi inadatte a molti esperimenti chimici.
    Il metodo di regolazione che vi propongo, e qui apriamo una piccola parentesi teorica, non agisce in modo diretto sulla temperatura della piastra come avviene per le piastre da laboratorio (ecco il perché delle precedenti virgolette), ma agisce sulla potenza erogata. Quindi la rotazione del potenziometro di cui parlerò a breve non corrisponde a diverse temperature, ma a diverse potenze inviate alla piastra. La temperatura della stessa dipenderà, fra gli altri, da fattori ambientali, dalle inerzie delle sostanze, dal bilancio energetico delle reazioni e così via. Ad una variazione della potenza erogata seguirà comunque una variazione della temperatura, quindi avremo ugualmente un controllo, seppure indiretto, su di essa. Questa caratteristica, che a prima vista può sembrare trascurabile, va comunque tenuta in considerazione poiché rappresenta la più grande differenza fra il funzionamento della nostra piastra improvvisata e quello di una macchina professionale. Nella maggior parte dei casi, comunque, questo sistema andrà più che bene, specialmente se si tiene sotto osservazione la temperatura delle sostanze tramite un termometro.
    Dopo questo breve discorso teorico passiamo all'azione! Tutto ciò che vi serve per poter regolare la temperat...ehm! la POTENZA della vostra piastra consiste in un componente elettronico del costo di pochi euro, chiamato TE478. Si trova su diversi siti online come eBay o Amazon e vi assicuro che fa davvero bene il suo lavoro. A proposito, se volete un approfondimento sul meccanismo di funzionamento di tale componente e sul perché riesca a regolare la potenza della piastra non esitate a chiedere, sarò felice di spiegare.
    Prima di procedere è doveroso consigliare vivamente che, dato che stiamo per iniziare a tagliuzzare e connettere cavi nei quali scorrerà della morte sottoforma di tensione alternata a 220 V, i seguenti procedimenti siano svolti con estrema attenzione e SEMPRE a spina staccata dalla presa di corrente. Il componente utilizzato, anche dopo il corretto montaggio, rappresenta un pericolo immediato durante il suo funzionamento, perciò va isolato in modo adeguato perché, se toccandolo in modo accidentale avrete la sfortuna di realizzare un corto circuito, vorrete sperare di avere perlomeno la fortuna che il salvavita scatti in tempo. Va comunque detto che il seguente procedimento, se svolto in modo oculato e seguito alla perfezione, potrà essere completato in sicurezza da chiunque; ciononostante non vi sconsiglio di affidarvi a qualcuno più esperto di voi in materia.
    Fatte le dovute raccomandazioni mettiamoci all'opera. Procedete secondo i seguenti punti:

1. Staccate la spina del vostro apparecchio riscaldante dalla presa di corrente.
   
2. Assicuratevi che il punto 1. sia effettivamente compiuto!
   
3. Con una tenaglia tagliate il cavo nel punto in cui pensate che sia più comodo inserire il potenziometro regolatore (io l'ho messo vicino alla spina, quindi il più possibile lontano dalla piastra, in modo da poter effettuare le regolazioni in tranquillità anche quando fumi dannosi vengono prodotti durante la reazione). Ora avrete due cavi, uno che va alla spina ed uno che va alla piastra.
   
4. Osservate i cavetti che si trovano all'interno del cavo tagliato, saranno almeno due, se sono tre c'è anche il cavo della messa a terra, di solito colorato a strisce gialle e verdi.
   
5. Guardando il TE478 dal lato componenti vedrete quattro connettori verdi. Nei primi due (i più vicini al dissipatore) connettete tramite le viti (nell'ordine che preferite) i due cavetti che vanno alla spina, dopo averli spogliati mettendo in luce il rame. Negli altri due (i più vicini al potenziometro) connettete i due cavetti che vanno alla piastra. Nel caso in cui fosse presente anche la messa a terra, collegate semplicemente quella che arriva dalla spina a quella che va alla piastra.
   
6. Isolate ogni contatto col nastro isolante.
   
7. Trovate una scatoletta di materiale isolante (plastica ad esempio) dove inserire il TE478, lasciando uscire solo il potenziometro e possibilmente facendo tanti piccoli fori nelle zone vicine al dissipatore per far sì che esso possa scambiare più facilmente calore con l'esterno. A seconda della scatola potrebbe essere più comodo compiere l'inscatolamento del componente prima di connettere i cavetti.
   

    Il gioco è fatto! Ora avete anche voi la vostra piastra riscaldante a potenza regolabile, vi basterà ruotare il potenziometro per variarne la temperatura d'esercizio. Un ultimo appunto per i più smaliziati: se anche voi come me avrete la sfacciata fortuna di trovare una macchina dello zucchero filato sarete davvero al top dato che essa, oltre che riscaldare, possiede un albero rotante al centro! In questo modo, con le dovute soluzioni di montaggio (e qui lascio a voi lo sfogo della creatività) e le dovute considerazione sulle temperature massime di lavoro dei magneti, potrete collegare una o due calamite belle grosse e ottenere così una piastra regolabile con miscelatore magnetico incluso!
    Dunque se avete l'esigenza di riscaldare a diverse temperature (magari mescolando contemporaneamente) le vostre soluzioni e non avete un centinaio di euro da investire in piastre da laboratorio, questa potrebbe essere la soluzione per voi.

    Sperando di esservi stato utile vi auguro un buon divertimento!

[Mario]

Merita senz'altro un bel 10 per l'entusiasmo profuso.
Tutto il resto, ahimè, è da insufficienza piena.
Incominciamo con il post, eccessivamente prolisso. Tante parole per dire in sostanza che applicando un regolatore elettronico si può variare la potenza erogata. Francamente mi aspettavo qualcosa di più originale.
A seguire una lunga sequenza di inesattezze.

Il primo step consiste nel trovare una qualsiasi piastra elettrica da cucina che abbia almeno un centinaio di Watt di potenza
A cosa servono un centinaio di watt o giù di lì? Al massimo per intiepidire il thè delle 5 pm. La potenza deve essere ben maggiore, di circa un ordine di grandezza.

Alcuni esempi sono bistecchiere, toastiere, fornellini elettrici, persino le piastre per capelli possono andar bene se ne aumentate leggermente la superficie riscaldante.
Stiamo parlando di attrezzare un lboratorio chimico o darsi all'arte culinaria?

Le comuni piastre, infatti, possiedono temperature di regime che spesso oltrepassano i 200°C, quindi inadatte a molti esperimenti chimici.
Questa mi giunge nuova. La mia, per esempio, ha una temperatura che raggiunge i 300 °C. Si tratta di attrezzatura epressamente progettata per uso da laboratorio e perfettamente adatta a tutti gli impeghi. Naturalmente tuttta questa potenza serve per portare entro pochissimi minuti all'ebollizione l'acqua contenuta in un beker da 300 ml. Per esigenze meno severe basta regolare il potenziometro.

Una volta trovato / acquistato / rubato l'apparecchio riscaldante
Cosa mi tocca leggere, addirittura un incitamento al furto! Spero voglia cancellare al più presto questo scivolone di dubbio gusto.

Ed ora qualche parola sul TE478. E' un banalissimo regolatore di potenza a triac con un minimo sindacale di componenti. Sicuramente fa il suo lavoro, anche se potrebbe generare qualche disturbo elettrico in rete.
Quello che non comprendo è la sua utilità visto che su Amazon, per meno di 20 Euri si può acquistare una piastra elettrica riscaldante dotata di 5 liveli di regolazione, termostata e con spia indicatrice. Come se non bastasse pure in regola con la normatica europea A13. Il regolatore che lei propone, a conti fatti, non verrebbe a costare di meno. Infatti dobbiamo aggiungere un case apposito, i fili e le spine di collegamento e non ultimo lo sbattimento per assemblare il tutto. E alla fine avremo un marchingegno non a norma. Meglio e di molto avere una piastra tutto compreso come appena suggerito. Tante grane in meno e maggiore sicurezza operativa e questo conta assai più dei soldi spesi.

se anche voi come me avrete la sfacciata fortuna di trovare una macchina dello zucchero filato sarete davvero al top dato che essa, oltre che riscaldare, possiede un albero rotante al centro! In questo modo, con le dovute soluzioni di montaggio (e qui lascio a voi lo sfogo della creatività)
Ecco, mancava solo questa. Davvero non riesco ad immaginare cosa la sua creatività abbia partorito. Ci faccia partecipi con qualche foto o schemi di montaggio. Per quanto mi riguarda lascerei dov'è la macchina per lo zucchero filato, per la gioia dei pargoli festanti nella ricorrenza del Santo Patrono.

saluti
Mario

[Tricka90]

A giudicare dalle sue parole è chiaro che lei ha mancato completamente l'intento della mia discussione.
Mi sembra inappropriato, infatti, applicare al banalissimo progettino da me proposto dei metri di giudizio adatti a realizzazioni di dispositivi di livello professionale e fare continui paragoni con essi. Mea culpa se, preso dall'entusiasmo (grazie al quale ho perlomeno guadagnato un bel 10!), ho detto solo una volta o due che il risultato finale sarà ben lungi dal raggiungere certi standard, forse avrei dovuto ripeterlo più volte.
Il mio intento era semmai quello di incitare i giovani chimici principianti ai quali l'articolo è indirizzato (non è certo un topic adatto ai più grandi ed esperti, questo mi sembra palese) a ricavare, arrangiandosi col poco che si possiede e mettendoci spirito di riciclo e rinnovo, un prodotto più che adatto a soddisfare le più banali esigenze di riscaldamento. Grazie alla macchina dello zucchero filato ho, da diversi mesi ormai, la possibilità di portare avanti degli esperimenti didattici presi da un ottimo libro di chimica pratica. Senza di essa avrei potuto imparare ben poco non potendomi permettere di meglio, perciò ho trovato interessante condividere questa idea poiché sono certo tornerà utile a tanti altri principianti come me. Inoltre, dato che non tutti sanno regolare un carico a 220V, per quanto sia semplice, ho trovato opportuno spiegare come comportarsi e consigliare uno dei tanti componenti disponibili. Non trovo che tutto ciò sia completamente inutile, suvvia!
Passo a rispondere alle sue affermazioni, tralasciando le battute, compresa quella sull'incitamento al furto (o parlava sul serio?!  )

Le comuni piastre, infatti, possiedono temperature di regime che spesso oltrepassano i 200°C, quindi inadatte a molti esperimenti chimici.
Questa mi giunge nuova. La mia, per esempio, ha una temperatura che raggiunge i 300 °C

Parlavo delle piastre da cucina che avevo appena citato, non di quelle da laboratorio.

La potenza deve essere ben maggiore, di circa un ordine di grandezza

Esagerato, scusi che cosa ci deve combinare con qualche migliaio di Watt? Chiaramente lei svolge esperimenti molto più ambiziosi di quelli che porterebbe avanti un principiante ma le assicuro che per completare (in un tempo relativamente breve) numerosi esperimenti didattici, ad esempio quello della classica purificazione di qualche decina di millilitri di alcol etilico, mi sono bastate potenze ridottissime, dello stesso ordine di grandezza di quelle con cui si riscalda il the delle 5, si faccia due calcoli. Le bistecchiere, toastiere, eccetra, hanno comunque potenze che vanno di norma oltre il mezzo kW, non così male dopotutto.

potrebbe generare qualche disturbo elettrico in rete.

Sono d'accordo con lei sul fatto che qualsiasi componente economico e non a norma connesso alla rete possa generare disturbi. Disturbi irrisori solitamente, ma se ha compiuto qualche stima quantitativa e ha stabilito che le entità di disturbo relative al TE478 sono tali da generare preoccupazioni ce ne renda partecipi.

su Amazon, per meno di 20 Euri si può acquistare una piastra elettrica riscaldante...

Non so lei ma io preferisco consigliare ai ragazzi di riciclare e sbattersi a modificare, il tutto a costo quasi zero, piuttosto che spendere 20 euro per un dispositivo già pronto e magari migliore.

dobbiamo aggiungere un case apposito, i fili e le spine di collegamento...

Ma non diciamo sciocchezze per cortesia, prima di tutto i fili e le spine in più da aggiungere se li è inventati lei, secondo a meno che non si desideri un case placcato in argento il suo costo farà ridere, e si consideri che è facilissimo recuperarlo gratis da qualche parte.

Ovviamente rispetto e capisco il suo parere ma, per quanto mi riguarda, continuo ad esser convinto che l'idea, banalissima ripeto, possa tornare più che utile a un certo target di hobbisti. E' normale e comprensibile che i chimici di più alto livello, come lei, si mettano a ridere di fronte a certe idee improvvisate, banali ed estremamente economiche.
Modificherò il post, questo si, per far intendere in modo più chiaro che, quanto a prestazioni, non si ambisce a molto.
Infine se lei ha in mente qualche soluzione per ottenere prestazioni migliori allo stesso costo mi faccia sapere, sarò immensamente felice di adottarla io stesso.

[Igor]

Dire che sei prolisso è un eufemismo, Tricka90, io direi che sei proprio palloso.

Inizialmente, seppure interessato al tuo argomento, ho abbandonato esausto senza giungere neanche a metà di ciò che hai scritto. Me le hai sfracellate, davvero.
Solo la replica di Mario mi ha convinto a continuare la lettura, perchè sai, esistono delle persone che quando aprono bocca ti insegnano le cose...

Invece di controbattere indispettito, raccogli la sfida che ti è stata lanciata: cerca di essere più sintetico e facci vedere le foto di ciò che hai realizzato, almeno c'è qualcosa sui cui discutere.

Comincio io, ti faccio vedere cosa uso.
   
Piastra da 18,5cm , 1500W.

[ClaudioG.]

Premettendo che non ci capisco una cippa di elettronica, voglio dire che ritengo la sua discussione originale e piacevole da leggere, e già è una cosa importante. Riguardo le critiche di Mario, tolte quelle di carattere tecnico (vedi premessa), non mi sento di condividerle appieno. Il fatto di essere prolissi non è sempre uno svantaggio: spesso, per chi è inesperto e ha bisogno di indicazioni chiare, una sovrabbondanza di parole è una sorta di conforto. Leggere che anche tu riscontri quel problema, che anche tu hai quel timore e che hai trovato quel certo modo di arrangiarsi per risolverlo è, almeno per me, piacevole. La procedura scientifica, tutta elenchi e imperativi impersonali, è diretta e chiara ma difetta, spesso, di fluidità e di informazioni aggiuntive. Lei non ha scritto una procedura, ma una miniguida specifica e già, mi pare, ce ne sono alcune sul forum. Riguardo la cosa del furto a me ha fatto sorridere, e non la trovo una battuta così indecente.

Gli appelli alla sicurezza ci sono, chiari e immediati. Il titolo poi specifica bene che la piastra è Super Economica, per cui è vero che con 15 euro la si compra, ma se non hai proprio soldi e vuoi divertirti a smanettare con fili e regolatori di potenza è una cosa utile.

L'idea della macchina per zucchero filato a me sembra carina, se si riesce a far funzionare in sicurezza (ha ragione Mario, lo schema di montaggio sarebbe utile), perché no? Per la festa del patrono si faranno le Crepes alla nutella, che sono pure più buone

[Tricka90]

Ti ringrazio ClaudioG sono contento che la guida ti sia piaciuta.

Me le hai sfracellate, davvero.

Questa perlomeno, è una critica appropriata!
Non posso che convenire con te su questo punto, ma ho cercato di essere il più esaustivo possibile perché ogni minimo dettaglio potrebbe essere fondamentale per chi è poco pratico di elettronica.
Il tuo fornello elettrico lo conosco perché stavo pensando di comprarlo io stesso! Ma poi in cantina ho trovato la macchina di cui parlavo la quale, nonostante dichiari la metà della potenza (anche meno contando che parte di essa va al motore), si è finora dimostrata più che adeguata, senza contare che mescola contemporaneamente (o quasi, poi ti spiego). Dato che anche tu sei interessato ti dico due parole a riguardo, promettendo di non sfracellarti le palle nuovamente. Non vorrei, alla lunga, causarti problemi di fertilità .
Le soluzioni di modifica delle macchine dello zucchero filato per adattarle a qualche esperimento chimico (poco ambizioso) sono poco "standardizzabili" dato che sono un po' diverse fra loro quanto a geometria dei componenti, distanze varie eccetra. Con la mia, che è della Max, sono stato abbastanza fortunato.
Per quanto riguarda la regolazione della potenza, indipendentemente dell'apparato di riscaldamento e del motore che compie il mescolamento, ho sempre usato la tecnica della regolazione del duty cycle di alimentazione. Ovviamente in questo caso non si può semplicemente tagliare la spina, se no si varierebbe la potenza dell'intera macchina, ma bisogna un attimo smontare il tutto e studiarsi lo schema (molto semplice) delle connessioni elettriche per valutare dove tagliare.
Fortunatamente ho potuto recuperare un circuito basato su un microcontrollore PIC (sarò un romanticone, ma nonostante la popolarità di Arduino rimango ancora affezionato ai PIC) che avevo costruito in passato per un altro progetto e che possiede proprio due canali di regolazione indipendenti, ognuno con relativo optocoupler e thyristor. Dato che il circuito comprende anche un piccolo display LCD ho pensato di usarlo per indicare la velocità corrente del motore in RPM e la "temperatura della piastra". Questa me la sono stimata per diversi valori della potenza tramite alcune misure, ma mi rendo conto che si tratta di un'informazione più estetica che utile, per ovvi motivi.
Il problema più grande comunque è quello dei magneti. Non tanto quello di connetterli fisicamente all'albero, dato che con un po' di lavoro di smeriglio e saldatore si realizza facilmente una piccola piastra da connettere ad esso, la quale costituisce l'alloggiamento delle calamite. Inoltre, essendo la piastra d'acciaio, non serve saldare i magneti ad essa poichè rimangono semplicemente attaccati per attrazione e quindi volendo si possono smontare facilmente. Il problema maggiore, dicevo, rimane la temperatura di Curie. Mi pare si chiami così (correggetemi se sbaglio) la temperatura alla quale i magneti iniziano a perdere la carica. Scordatevi dunque il neodimio classico di tipologia Nxx perchè già a 100°C o meno inizia a smagnetizzarsi. Ci sono 3 alternative: o trovate i magneti AlNiCo, che reggono temperature altissime, o andate sulla ferrite la quale però esercità una forza di attrazione che è circa un decimo o poco più rispetto a quella esercitata dal neodimio a parità di volume, oppure prendete del neodimio che resista ad alte temperature, tipo quello di tipologia EH o AH, il quale comunque non va molto oltre i 200°C. I magneti al neodimio che ho montato io resistono fino a temperature di poco superiori ai 100°C. Perciò finchè riscaldo a temperature non troppo alte posso concedermi il lusso di mescolare contemporaneamente, se devo salire (cosa che finora mi è capitata ben poche volte) smonto i magneti, tengo comunque acceso il motore (perché ad esso è accoppiata anche una ventola che garantisce la circolazione dell'aria attorno ai resistori di riscaldamento) e se c'è bisogno mescolo....a mano!

[Tricka90]

Dimenticavo le foto.
Purtroppo la qualità della fotocamera del mio smartphone è a dir poco pessima ma non ho di meglio attualmente.
Ho fatto un rapido video in cui mescolo 250ml d'acqua facendo partire il motore da zero al massimo.
https://vid.me/IZF0

La macchina che possiedo è molto simile a questa:

[Igor]

Sembra che mescoli bene, ma dicevamo del riscaldamento.

La potenza di quei modelli non arriva a 500W, è davvero poco considerando che si potrà trasferirne alla beuta solo una frazione. Nel caso di accrocchi più potenti, l'assenza di un termostato rende pericoloso l'utilizzo (secondo me) e questo non è accettabile.

Alla fine l'unico obiettivo sembra essere un risparmio "ad ogni costo", più formale che reale, invece che quello di dotarsi di un apparecchio realmente utile per sostituire la fiamma.

[Tricka90]

Si, chiaramente l'obiettivo è arrangiarsi al massimo con ciò che si ha prima di comprare qualcosa di nuovo, per quanto mi riguarda.

Il termostato fortunatamente è presente.

Per quanto riguarda il problema della scarsa potenza non ti do torto, soprattutto perché per macchine simili esiste l'ulteriore aggravante rappresentata dalle modalità di cessione del calore al becker. Infatti quest'ultimo non sarà a diretto contatto con la superficie calda ma viene riscaldato per convezione (forse c'è anche un po' di irraggiamento dovuto all'incandescenza delle resistenze) da aria a sua volta riscaldata per moto convettivo lungo il corpo caldo. Pensando al rendimento globale non si può che piangere, come minimo un altro centinaio di Watt abbondante se ne va via.

Ma dipende dalle necessità che si hanno, finché si tratta di esperimentiti didattici semplici in scala ridotta può essere un buon inizio, più avanti io stesso valuterò l'upgrade.

[Igor]

viene riscaldato per convezione... come minimo un altro centinaio di Watt abbondante se ne va via.

Ma dipende dalle necessità che si hanno, finché si tratta di esperimentiti didattici semplici in scala ridotta può essere un buon inizio, più avanti io stesso valuterò l'upgrade.

Upgrade? Ok, ma torniamo sempre lì.
Se avvicini il polpastrello ad una piastra da 1500W a tutta manetta, praticamente il caldo lo senti solo se tocchi...

Anche disponendo di 3000W: l'aria è un isolante; per convezione, forse in mezza giornata, ci puoi scongelare una porzione di spezzatino pagandola come un pranzo al ristorante, ma non far bollire dell'acqua.

Molto meglio l'agitatore .