I tipi di canalizzazioni elettriche e i loro modi di installazione devono rispondere a determinati criteri di sicurezza delle persone e dei beni, in quanto da un lato devono assicurare la prevenzione dei pericoli di origine elettrica associati alla corrente e, dall’altro, la prevenzione dei rischi di incendio associati al riscaldamento eccessivo dei conduttori.
Il materiale conduttivo più comune nei cavi isolati a bassa tensione sono il rame e l’alluminio morbido o rigido. Il rame è più riconosciuto e usato tradizionalmente, per la sua maggiore conduttività e caratteristiche meccaniche e duttilità migliori. Sono quei materiali di cui è rivestito il conduttore per isolarlo elettricamente dall'ambiente che lo circonda.
Di solito i cavi e conduttori isolati sono in rame, principalmente negli impianti industriali e residenziali a bassa tensione, poiché essi sono più adatti per la realizzazione di collegamenti ai morsetti di apparecchiature, che sono usualmente di rame. L'isolamento dei fili e dei cavi viene eseguito sempre a una certa "Classe di isolamento", relativi allo spessore di isolamento e con le caratteristiche dell'installazione. La tensione di isolamento è indicata da due valori Uo/U; Uo si riferisce alla tensione fase-terra e U alla tensione fase - fase.
Materiali termoplastici e termoindurenti: proprietà e limiti d’uso
Tab. Materiali termoplastici: generalmente usati nei cavi a bassa tensione dove la temperatura è limitata a 75°C, per esempio, nelle reti elettriche in cui la caduta di tensione è fattore limitante maggiore che del fattore di carico. Sopportano intorno 90°C a 110 °C durante sovraccarichi e 160° C durante il cortocircuito. Questi materiali tendono ad ammorbidirsi con l'aumento eccessivo della temperatura, perdendo così la sua rigidezza meccanica.
L’XLPE è un materiale propagante la fiamma, cioè, continua a bruciare anche se non è più in contatto con il fuoco. Un altro materiale termoindurente, oltre al polietilene reticolato (XLPE), è la gomma etilpropilenico (EPR), che è un copolimero a bassa densità ottenuto mediante la polimerizzazione di etilene e propilene in presenza di un catalizzatore che promuove la reticolazione, stabilendo doppi legami. Come il polietilene reticolato, l’EPR, è anche un termoindurente propagante la fiamma, inoltre, ha un alta resistenza alle scariche e alle radiazioni ionizzanti, sostenendo una temperatura di deformazione fino a 250 ° C in condizioni di cortocircuito.
Armature, protezioni meccaniche e condizioni esterne
Tab. Se le protezioni meccaniche sono in acciaio, ottone o altro materiale resistente, questa è chiamata "armatura". In ogni tipo di installazione, i cavi sono sottoposti a condizioni avverse, sia proprio dall'installazione, che da agenti esterni. In entrambi i casi incidono profondamente nella durata della vita della stessa. All'interno di questi agenti esterni, la più grande preoccupazione è il fuoco. Il primo aspetto fondamentale prevede lo studio e l'attuazione di tutte le misure necessarie che tendono a evitare che il fuoco venga generato e faciliti l’estinzione dell’incendio qualora si verifichi. Il secondo aspetto è il fumo che viene creato mediante la combustione dei materiali che lo compongono.
Sezione del cavo e dimensionamento: elementi chiave
Tab. La sezione del cavo elettrico è uno degli elementi più critici nella progettazione e installazione di un impianto elettrico, sia domestico che industriale. La sezione del cavo rappresenta l’area trasversale del conduttore, misurata in millimetri quadrati (mm²). Oltre al calcolo elettrico, in molti casi è necessario valutare anche la temperatura raggiunta dal conduttore durante il funzionamento. In un impianto domestico standard, la scelta della sezione dipende dalla potenza dell’utenza collegata. Se il forno è distante più di 10 metri dal quadro elettrico, può essere necessario aumentare la sezione a 4 mm². Questi dispositivi hanno assorbimenti elevati (fino a 7.000 W).
Oltre al dimensionamento elettrico, in ambienti industriali è importante anche valutare la schermatura. I motori elettrici richiedono un dimensionamento specifico in base alla corrente di avviamento (spesso 5-7 volte quella nominale). Il dimensionamento dei cavi deve rispettare la normativa CEI 64-8 e le tabelle CEI/UNEL 35024. Scegliere correttamente la sezione del cavo elettrico è un passaggio fondamentale per ogni tipo di impianto, da quelli domestici ai più complessi sistemi industriali.
Normativa di riferimento: CEI 64-8 e importanza del dimensionamento
Qual è la normativa di riferimento per il dimensionamento dei cavi? La norma CEI 64-8, “Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua”, è il riferimento per la progettazione degli impianti a bassa tensione. Essa si applica agli impianti civili (monofase a 230 V) e agli impianti industriali ( trifase a 400 V o DC).
La norma CEI 64-8 individua variabili per un dimensionamento corretto: tipo di linea/circuito, grado massimo di protezione, valore nominale dell’interruttore di testa e lunghezza del cavo. La lunghezza incide sulla caduta di tensione: maggiore è la lunghezza, maggiore sarà la caduta di tensione. Per ovviare, la norma fornisce indicazioni utili e coefficienti correttivi e distingue tra vari ambienti e modalità di posa.
Benefici e metodi per il dimensionamento della sezione
Quali sono i benefici di una sezione maggiore dei cavi elettrici? Incremento della quantità di corrente che può fluire, riduzione della resistenza interna, miglioramento dell’efficienza energetica. Come calcolare la sezione? I due metodi principali sono: metodo della portata (in relazione alla corrente) e metodo della massima caduta di tensione ammissibile. Questi metodi sono complementari: prima si determina la sezione con il metodo della portata, poi si verifica con il metodo della caduta di tensione.
Una formula utile per la sezione è S = (ρ × 2L × P) / (ΔmaxU × U). Dove S è in mm², ρ la resistività del rame (0,0179 Ω·mm²/m a 20°C), L la lunghezza, P la potenza massima, ΔmaxU la caduta massima ammessa e U la tensione nominale. Per cos φ < 1 si usa una versione modificata della formula che include cos φ.
Applicazioni pratiche e gestione del montante
Nel dimensionamento del montante e nel cablaggio domestico si considera anche la caduta di tensione lungo il montante, che non dovrebbe superare circa il 2%. Il montante deve avere protezione adeguata da sovracorrente all’origine (alla base del montante) e coordinamento con gli interruttori a valle. Il centralino (QUA) deve avere spazio libero e un numero minimo di moduli, nonché predisposizioni come STOA e QDSA secondo i livelli dell’impianto.
La norma CEI 0-21, art. 7.4.4, definisce il Dispositivo Generale (DG) di utente per la protezione a monte. L’interruttore generale al centralino deve permettere l’interruzione immediata dell’intero impianto ed essere facilmente individuabile. In pratica, si sceglie spesso un interruttore magnetotermico che protegge anche dal sovraccarico del montante e si coordina con i differenziali a valle per la protezione contro contatti indiretti, in ottemperanza agli articoli CEI 64-8.
Esempio pratico di dimensionamento
Supponiamo di dover dimensionare un cavo per un impianto residenziale con parametri: potenza P = 11.500 W, lunghezza singola L = 30 m (percorso totale 60 m), tensione U = 230 V, ΔmaxU = 3% (circa 7 V), resistività del rame ρ = 0,0175 Ω·mm²/m. Applicando S = (0.0175 × 2 × 30 × 11500) / (7 × 230) si ottiene S ≈ 7,5 mm². Per un margine di sicurezza si suggerisce una sezione commerciale superiore, ad esempio 10 mm². Se cos φ > 1 e condizioni particolari, si adotta la versione modificata della formula. Il software di calcolo aiuta ad applicare la formula e scegliere la sezione adeguata, tenendo conto delle variabili ambientali e del tipo di posa (canaline, sotterraneo, aereo).
Scenario di posa e condizioni ambientali
La posa in canalina riduce la capacità di raffreddamento e richiede coefficienti di correzione per evitare surriscaldamenti. L’installazione sotterranea richiede considerazioni sul terreno che agisce da dissipatore, ma potrebbe richiedere aumenti di sezione in presenza di umidità o compattazione. La posa aerea beneficia del raffrescamento, ma va considerata la radiazione solare diretta che può aumentare la temperatura del cavo. Per tutte le condizioni è fondamentale monitorare periodicamente la temperatura e utilizzare coefficienti correttivi appropriati.
Pianificazione e progettazione includono: analisi preliminare, scelta dei materiali (rame o alluminio), utilizzo di software di calcolo aggiornati. Fasi di installazione: pre-installazione, verifica ambientale, documentazione; durante l’installazione: monitoraggio in tempo reale e adattamento; post-installazione: verifiche periodiche e aggiornamento dei dati. Formazione continua e aggiornamento sono essenziali in un settore in evoluzione continua, come indicato dalla norma CEI 64-8 VIII edizione (2021).
Applicazioni pratiche nell’uso domestico: sezione, calibro e sicurezza
La scelta della sezione di un filo è cruciale anche per scaldabagno e cavo di alimentazione: per un interruttore da 40 A, il rame tipicamente richiede 10 mm² e l’alluminio 16 mm², a seconda della temperatura ambientale e della lunghezza del tratto. Il rame è preferito per la sua affidabilità e facilità di terminazione. Verifiche pratiche includono l’etichettatura chiara del circuito, ispezioni dei collegamenti e test con multimetro prima dell’uso.
Gli errori chiave da evitare includono: utilizzare filo di sezione inferiore, mescolare rame e alluminio senza pasta antiossidante, ignorare valutazioni di temperatura, e non creare circuiti dedicati per grandi carichi. Le buone pratiche finali prevedono etichettare il circuito, ispezionare i collegamenti, e testare tensione e continuità prima della messa in servizio.
In sintesi, i tipi di canalizzazioni e i loro metodi di installazione devono garantire sicurezza, efficienza e conformità normativa. Il dimensionamento corretto dei cavi, basato su CEI 64-8 e su tabelle aggiornate, è la base per impianti affidabili, efficienti e sicuri, che vadano dal residenziale al industriale.
15-Impianti elettrici, come dimensionare il montante elettrico: sezione, protezione magnetotermico
tags: #fili #per #scaldabagno