Calcolo della sezione di un cavo (ISO)

Written by: H. Candido on 2025-03-15

Il dimensionamento dei cavi elettrici è un aspetto fondamentale nella progettazione e installazione degli impianti elettrici, in quanto influisce direttamente sulla sicurezza, sull’affidabilità e sull’efficienza del sistema. La scelta della sezione adeguata del conduttore deve tenere conto di diversi fattori, tra cui la corrente nominale del carico, la caduta di tensione ammessa, la temperatura di esercizio, il tipo di posa e le condizioni ambientali.

Un dimensionamento corretto dei cavi consente di evitare il surriscaldamento degli stessi, ridurre le perdite di energia e prevenire guasti o incendi. Inoltre, deve essere conforme alle normative tecniche e di sicurezza vigenti, come la CEI 64-8 in ambito nazionale ed il Regolamento (UE) CPR per la classificazione dei cavi in base al comportamento al fuoco. L’uso di applicazioni di calcolo come questa o tabelle normative aiuta i progettisti a determinare la sezione ottimale del cavo, garantendo così la continuità del servizio e la protezione delle persone e delle apparecchiature.

Standard chiave per il dimensionamento dei cavi elettrici

Il dimensionamento corretto dei cavi elettrici è fondamentale per garantire la sicurezza e l’efficienza degli impianti elettrici. In Italia, esistono diverse normative chiave che regolano questo aspetto:

• Norma CEI 64-8: Questa norma fornisce le prescrizioni per la progettazione, l’installazione e la verifica degli impianti elettrici utilizzatori a bassa tensione. Include indicazioni sul dimensionamento delle linee elettriche, considerando fattori come la corrente di impiego, il tipo di posa e l’isolamento dei cavi.
• Norma CEI 20-11: Stabilisce le caratteristiche delle mescole isolanti e di guaina per cavi di energia a bassa tensione, garantendo prestazioni adeguate in termini di resistenza meccanica e termica.
• Norma CEI 20-20: Fornisce le linee guida per il calcolo delle portate di corrente dei cavi elettrici, tenendo conto delle condizioni di installazione e delle caratteristiche dei materiali utilizzati. ​
• Norma CEI 20-22: Definisce i requisiti per la non propagazione dell’incendio nei cavi elettrici, un aspetto cruciale per la sicurezza degli impianti. ​
• Norma CEI 20-37: Descrive le prove sui gas emessi durante la combustione dei materiali prelevati dai cavi, valutando l’emissione di fumi e gas corrosivi. ​
• Norma CEI 20-38: Riguarda i cavi senza alogeni isolati in gomma, non propaganti l’incendio, per tensioni nominali U0/U non superiori a 0,6/1 kV. ​
• Norma CEI 20-67: Fornisce una guida per l’uso dei cavi con tensione nominale 0,6/1 kV, offrendo indicazioni pratiche per una corretta installazione e manutenzione. ​

È essenziale che i professionisti del settore elettrico conoscano e applichino queste normative per garantire impianti sicuri, efficienti e conformi agli standard vigenti.

Grandezze utilizzate nel dimensionamento dei cavi elettrici:

Per comprendere in modo efficace il dimensionamento dei fili, è essenziale comprendere alcune grandezze elettriche chiave:

• Resistenza elettrica (Ohm): La resistenza del conduttore e l’impedenza complessiva influenzano sia la caduta di tensione che le perdite di potenza. Per linee lunghe o con carichi elevati, è importante considerare questi parametri per evitare sprechi energetici. Il rame ha una resistività inferiore all’alluminio, il che indica una migliore conduttività.
• Caduta di tensione (ΔV):  la riduzione della tensione lungo il cavo a causa della resistenza elettrica. Deve essere contenuta entro limiti stabiliti dalle normative (generalmente non superiore al 4-5% della tensione nominale). Una caduta di tensione eccessiva può compromettere il corretto funzionamento delle apparecchiature elettriche.
• Corrente nominale (Ampere): la quantità massima di corrente che un filo può trasportare ininterrottamente senza superare la sua temperatura nominale, misurata in Ampere (A).
• Mil circolari (cmil): utilizzata negli Stati Uniti, unità di misura di superficie utilizzata per quantificare l’area delle sezioni trasversali dei fili. 1 cmil è uguale all’area di un cerchio con un diametro di 0,001 pollici.

Tabella di conversione delle dimensioni dei fili da AWG a metrico

Conversione di American Wire Gauge (AWG) in millimetri quadrati (mm²): questa tabella fornisce conversioni approssimative. Per valori precisi, fare riferimento alle tabelle di conversione AWG complete.

Scelta del materiale conduttore corretto: rame o alluminio

Il rame e l’alluminio sono i materiali conduttori più comuni.

Rame

Vantaggi del rame:

• Elevata conducibilità elettrica: il rame ha una conducibilità superiore all’alluminio (circa il 60% in più), permettendo l’uso di sezioni più ridotte per la stessa corrente.
• Maggiore resistenza meccanica: è più resistente alla trazione e meno soggetto a rotture o danni durante l’installazione.
• Migliore resistenza alla corrosione: meno vulnerabile all’ossidazione rispetto all’alluminio, garantendo maggiore durata nel tempo.
• Meno suscettibile alla dilatazione termica: riduce il rischio di allentamento dei collegamenti nei morsetti.

Svantaggi del rame:

• Costo più elevato: il rame è significativamente più costoso dell’alluminio, sia come materiale che per l’installazione.
• Peso maggiore: essendo più denso, è più pesante, il che può rendere complessa la posa in alcune applicazioni.

Alluminio

Vantaggi dell’alluminio

• Peso ridotto: è circa tre volte più leggero del rame, facilitando la movimentazione e l’installazione, specialmente su grandi distanze.
• Costo inferiore: è significativamente più economico del rame, rendendolo vantaggioso per installazioni estese.
• Buona resistenza alla corrosione in ambienti secchi: può essere utilizzato in alcune applicazioni senza problemi di ossidazione.

Svantaggi dell’alluminio:

• Minore conducibilità elettrica: per trasportare la stessa corrente, l’alluminio richiede una sezione più ampia rispetto al rame, aumentando lo spazio occupato nei condotti.
• Maggior dilatazione termica: può causare allentamenti nei collegamenti elettrici nel tempo, aumentando il rischio di surriscaldamento o guasti.
• Maggior sensibilità all’ossidazione: l’ossidazione dell’alluminio crea uno strato isolante che può compromettere la conducibilità, richiedendo connettori specifici e manutenzione.
• Minore resistenza meccanica: è più fragile rispetto al rame e più soggetto a rotture in caso di flessione o tensione eccessiva.

Se servono dimensioni compatte, alta affidabilità e durata nel tempo, il rame è la scelta migliore. Se il costo e il peso sono fattori critici, soprattutto su lunghe distanze, l’alluminio può essere una soluzione efficace, a patto di seguire accorgimenti specifici per evitare problemi di ossidazione e surriscaldamento.

Come la lunghezza del cavo, la temperatura e la corrente influenzano la caduta di tensione

La caduta di tensione è influenzata da:

• Lunghezza del cavo: cavi più lunghi aumentano la resistenza e la caduta di tensione.
• Temperatura: temperature più elevate aumentano la resistenza del conduttore, determinando una maggiore caduta di tensione.
• Corrente: correnti più elevate determinano una maggiore caduta di tensione.
• Formula per la caduta di tensione : ΔV = (I * R * L) / 1000
  • Dove:
    • ΔV = Caduta di tensione (V)
    • I = Corrente (A)
    • R = Resistenza (Ω/km)
    • L = Lunghezza (m)
  • Ciò significa che è possibile ridurre al minimo la caduta di tensione utilizzando fili più grandi o cavi più corti.

Garantire la sicurezza elettrica attraverso il corretto dimensionamento dei cavi

Un dimensionamento non corretto dei cavi comporta rischi significativi per la sicurezza:

• Surriscaldamento: i cavi sottodimensionati possono surriscaldarsi, causando potenzialmente incendi.
• Malfunzionamento dell’apparecchiatura: una caduta di tensione eccessiva può causare malfunzionamenti o guasti dell’apparecchiatura.
• Cortocircuiti: cavi danneggiati o installati in modo non corretto possono causare cortocircuiti.
• Rispettare sempre i requisiti del codice elettrico e consultare un elettricista qualificato.

Domande frequenti sul dimensionamento dei fili

Perché la caduta di tensione è importante?

Una caduta di tensione eccessiva può causare malfunzionamenti delle apparecchiature, ridurne l’efficienza e aumentare il consumo energetico.

Come faccio a scegliere la dimensione giusta del filo?

Utilizzare un calcolatore delle dimensioni dei cavi o fare riferimento alle tabelle del codice elettrico, tenendo conto di fattori quali corrente, tensione e lunghezza del cavo.

Posso usare l’alluminio al posto del rame?

L’alluminio è adatto per applicazioni specifiche ma richiede dimensioni maggiori del rame per la stessa capacità di corrente. Consultare i codici elettrici e un professionista.