Il fiasco del cablaggio in alluminio

Chi decide di costruire una casa deve affrontare un compito arduo. È già abbastanza difficile agire come appaltatore generale per qualcun altro, ma quando decidi di costruire la tua casa, come fecero i miei genitori all'inizio degli anni '70, è ancora più difficile. Ci sono un milione di decisioni da prendere in un ambiente povero di informazioni e in rapido cambiamento, e un passo sbagliato può letteralmente gettare nella pietra qualcosa con cui dovrai convivere per sempre. Aggiungete il budget ridotto con cui i miei genitori hanno dovuto lavorare, ed è un miracolo che siano riusciti ad avere successo così bene.

Tuttavia, in alcuni punti è stata una scommessa ravvicinata. Ricordo mio padre che si tormentava per l'impianto elettrico della casa. Sarebbe stato molto più economico optare per il cablaggio in alluminio, dato che il prezzo del filo di rame è recentemente salito alle stelle. Ha morso il rospo e ha chiesto all'elettricista di installare il rame, il che si è rivelato una scelta saggia, poiché le case che avevano ceduto al richiamo delle sirene di cavi più economici avrebbero iniziato a bruciare in tutti gli Stati Uniti subito dopo.

Ciò che accadde tra la fine degli anni '60 e l'inizio degli anni '70 nel settore dell'elettricità residenziale e commerciale fu una lezione costosa e in alcuni casi tragica sull'ingegneria dei guasti. Diamo un'occhiata a come è successo tutto.

Per comprendere il fiasco dei cablaggi in alluminio, è utile tenere presente non solo le questioni legate alla scienza dei materiali e all’ingegneria elettrica, ma anche alle forze di mercato che all’epoca rendevano i cablaggi in alluminio nell’edilizia residenziale così attraenti. La produzione mondiale di rame era stata elevata fino ai primi anni ’60, ma i limiti volontari di produzione per ridurre l’eccesso aumentarono un po’ i prezzi. Più o meno nello stesso periodo, l’escalation della guerra del Vietnam e il boom dell’edilizia abitativa aumentarono la domanda di rame, mentre la nazionalizzazione dell’industria del rame da parte dei produttori esteri e gli scioperi dei minatori limitarono l’offerta. Schiacciato ai due estremi dell’equazione domanda-offerta, il prezzo del rame è quasi triplicato tra il 1962 e il 1964.

Il filo di rame è stato per lungo tempo lo standard per il cablaggio dei circuiti derivati ​​residenziali e commerciali, i tratti di filo dal centro di carico alle luci e alle prese attorno alla struttura. Gli elettricisti conoscevano bene il rame, i codici elettrici venivano scritti in base alle sue caratteristiche prestazionali e i produttori di apparecchiature progettavano interruttori, prese e connettori specifici per il filo di rame. Ma per quanto il rame fosse radicato, l’aumento dei prezzi stava iniziando a trasformare il filo di rame in unobtanium, e gli appaltatori elettrici cominciavano a sentire la pressione sui profitti. Qualcosa doveva cedere.

Inserisci l'alluminio. L’alluminio è un eccellente conduttore elettrico: ignorando i metalli preziosi, si colloca subito sotto il rame nella tabella della conduttività. L’alluminio è stato a lungo utilizzato per i cablaggi elettrici, ma principalmente dalle società di servizi pubblici per i cablaggi aerei nel sistema di distribuzione, dove la sua leggerezza e il basso costo rappresentano enormi vantaggi. L'alluminio è stato utilizzato anche nell'edilizia residenziale, principalmente nei collegamenti di servizio dal palo della luce al contatore e al centro di carico. Ma mentre l’alluminio era comune nei circuiti derivati ​​di amperaggio più elevato per asciugatrici e fornelli elettrici, non veniva utilizzato per i circuiti derivati ​​più leggeri che costituiscono la maggior parte del cablaggio di una casa. Tutto ciò stava per cambiare.

I produttori di fili iniziarono a produrre fili di alluminio per circuiti derivati ​​da 15 A e 20 A in risposta alla crisi del rame. Tali circuiti sono solitamente cablati rispettivamente con filo di rame da 14 AWG e 12 AWG. Ma per quanto buon conduttore sia l'alluminio, ha ancora solo circa il 60% della conduttività del rame, quindi il filo di alluminio per i circuiti derivati ​​deve essere portato alla dimensione AWG successiva: 12 AWG per circuiti da 15 A, 10 AWG per 20 A. I produttori dovettero usare più metallo, ma l’alluminio era talmente più economico che aveva senso dal punto di vista economico. E così il filo di alluminio cominciò a farsi strada nei circuiti derivati ​​residenziali, per un totale di due milioni di case tra il 1965 e il 1972.

Questa decisione sarebbe controproducente per un paio di motivi. La prima è stata la lega di alluminio scelta dai produttori per il filo. I cavi di servizio utilizzano una lega chiamata AA-1350. Benché perfetto per l'uso in sistemi di distribuzione aerei e sotterranei, l'AA-1350 è essenzialmente alluminio puro con l'aggiunta di pochi metalli in tracce e le sue proprietà fisiche differiscono notevolmente dal rame. A causa del suo coefficiente di dilatazione termica più elevato, l'alluminio AA-1350 presenta uno scorrimento significativo, in cui il filo si deforma mentre si espande e si contrae a causa del riscaldamento.