Dimensionamento cavi elettrici
Dimensionamento cavi elettrici: calcola la sezione cavo e la caduta di tensione, mono o trifase, con portata Iz e coordinamento della protezione. Report copiabile.
Sezione 2.5 mm² compatibile con caduta di tensione e coordinamento nelle ipotesi indicate; resta da validare secondo norma.
Perché
Con Ib = 16,00 A su 30 m in rame, la sezione minima per restare entro il 4,0% è 1,69 mm²: si adotta la prima sezione commerciale utile, 2,5 mm².
Verifiche
- Caduta di tensione entro il limite: OK (9,20 V ammessi, tensione al carico 223,8 V)
- Coordinamento Ib ≤ In ≤ Iz: OK (In = 16,00 A)
- Sezione minima teorica per caduta: 1,69 mm²
Avvisi
- La portata Iz mostrata è una stima: confermala con le tabelle CEI-UNEL 35024 per la posa reale.
- Restano da verificare la protezione da cortocircuito (I²t) e i contatti indiretti.
- Il valore proposto è un supporto alla decisione, non un progetto elettrico certificato.
Assunzioni
- Materiale conduttore: rame (ρ = 0,018 Ω·mm²/m)
- Sistema: monofase, cosφ = 0,90
- Posa: in aria / canala, temperatura 30 °C
- Circuiti raggruppati: 1
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Confronto tra le sezioni commerciali
La tabella mostra, per la corrente e la lunghezza impostate, la caduta di tensione di ciascuna sezione commerciale e l'esito rispetto al limite: la riga evidenziata è la sezione consigliata.
| Sezione | Caduta (V) | Caduta (%) | Esito | Nota |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 mm² | 10,37 | 4,51 | ATTENZIONE | Sottodimensionata per la caduta |
| 2,5 mm² consigliata | 6,22 | 2,70 | OK | Prima sezione che rispetta il limite |
| 4,0 mm² | 3,89 | 1,69 | OK | Margine sulla caduta |
| 6,0 mm² | 2,59 | 1,13 | OK | Margine sulla caduta |
| 10,0 mm² | 1,56 | 0,68 | OK | Margine sulla caduta |
| 16,0 mm² | 0,97 | 0,42 | OK | Margine sulla caduta |
| 25,0 mm² | 0,62 | 0,27 | OK | Margine sulla caduta |
| 35,0 mm² | 0,44 | 0,19 | OK | Margine sulla caduta |
| 50,0 mm² | 0,31 | 0,14 | OK | Margine sulla caduta |
| 70,0 mm² | 0,22 | 0,10 | OK | Margine sulla caduta |
| 95,0 mm² | 0,16 | 0,07 | OK | Margine sulla caduta |
| 120,0 mm² | 0,13 | 0,06 | OK | Margine sulla caduta |
| 150,0 mm² | 0,10 | 0,05 | OK | Margine sulla caduta |
| 185,0 mm² | 0,08 | 0,04 | OK | Margine sulla caduta |
| 240,0 mm² | 0,06 | 0,03 | OK | Margine sulla caduta |
Report tecnico copiabile
Riepilogo completo con dati inseriti, formule, risultati, assunzioni e avvertenze: utile da allegare a un preventivo o a una relazione di calcolo.
Formula utilizzata
S = (k · ρ · L · I · cosφ) / ΔV
La sezione minima del conduttore si ottiene imponendo che la caduta di tensione resti entro il limite ammesso. ρ è la resistività del conduttore (rame o alluminio), k vale 2 per i sistemi monofase e √3 per i trifase, L la lunghezza della linea, I la corrente di impiego e ΔV la caduta massima in volt. La sezione così trovata è poi confrontata con la portata Iz del cavo e con la portata nominale In della protezione.
Come scegliere la sezione del cavo
La sezione nasce dall'incrocio di tre vincoli: la caduta di tensione deve restare entro il limite, la portata Iz del cavo deve reggere la corrente di esercizio e la protezione a monte deve essere coordinata. Questo strumento calcola il primo criterio in modo esatto e affianca una stima del secondo e del terzo, così da orientare la scelta prima della verifica di dettaglio.
Calcolo per corrente o per potenza
Quando conosci l'assorbimento reale del carico conviene partire dalla corrente; quando hai a disposizione solo la potenza di targa conviene partire da quella. La modalità "da potenza" ricava la corrente con I = P / (k'·V·cosφ), dove k' vale 1 in monofase e √3 in trifase: da qui il calcolo prosegue identico.
La caduta di tensione
Una caduta eccessiva riduce la tensione disponibile all'utenza, fa scaldare il cavo e penalizza motori e alimentatori. Cresce con corrente e lunghezza e diminuisce aumentando la sezione: per questo su linee lunghe la sezione è spesso dettata dalla caduta più che dalla portata.
La portata del cavo (Iz)
La portata è la massima corrente che il cavo dissipa senza superare la temperatura ammessa dall'isolante. Dipende dalla sezione ma anche dal tipo di posa, dalla temperatura ambiente e dal numero di circuiti vicini: la stima qui proposta applica questi fattori in forma semplificata e va poi confrontata con le tabelle ufficiali.
Posa e temperatura
Un cavo sotto traccia o interrato dissipa meno calore di uno in aria, e una temperatura ambiente elevata o molti circuiti raggruppati riducono ulteriormente la portata. Trascurare questi declassamenti è l'errore che porta più spesso a sezioni insufficienti nonostante la caduta risulti a posto.
Errori comuni
- Fermarsi alla sola caduta di tensione e non verificare la portata Iz con posa e temperatura reali.
- Impostare un cosφ ottimistico su carichi induttivi, sottostimando la corrente di impiego.
- Scegliere la protezione senza controllare che la sua taratura In non superi la portata del cavo.
- Usare la resistività del rame per un cavo in alluminio, ottenendo una sezione troppo piccola.
Esempi pratici
Linea monofase da 16 A lunga 30 m a 230 V in rame con caduta ammessa del 4%: la sezione minima teorica è circa 1,7 mm², quindi si adotta il cavo commerciale da 2,5 mm², con caduta effettiva intorno al 2,7% e coordinamento Ib ≤ In ≤ Iz da verificare sulla portata reale.
Cambiando materiale da rame ad alluminio, a parità di corrente e lunghezza, la sezione consigliata sale perché la resistività maggiore aumenta la caduta di tensione.
Domande frequenti
Come si dimensiona la sezione di un cavo elettrico?
Si parte dalla corrente di impiego Ib (misurata o ricavata dalla potenza), si impone la caduta di tensione massima ammessa e si ricava la sezione minima con S = k·ρ·L·Ib·cosφ / ΔV; poi si adotta la prima sezione commerciale superiore e la si verifica con la portata Iz del cavo e con la protezione.
Qual è la caduta di tensione massima ammessa?
La CEI 64-8 raccomanda di non superare il 4% dall'origine dell'impianto al punto di utilizzo. Per linee lunghe, motori o carichi sensibili alla tensione si adotta spesso un limite più stretto, tipicamente il 2%.
Conviene calcolare partendo dalla corrente o dalla potenza?
Se conosci l'assorbimento reale usa la corrente; se hai solo la targa del carico parti dalla potenza, che lo strumento converte in corrente tenendo conto di tensione, sistema monofase o trifase e fattore di potenza.
Perché l'alluminio richiede una sezione maggiore del rame?
L'alluminio ha resistività più alta, circa 0,029 contro 0,018 Ω·mm²/m del rame: a parità di corrente e lunghezza genera più caduta, quindi serve salire di sezione per rientrare nello stesso limite percentuale.
Cosa significa il coordinamento Ib ≤ In ≤ Iz?
È la regola di protezione delle condutture contro i sovraccarichi: la corrente di impiego non deve superare la taratura della protezione, che a sua volta non deve superare la portata del cavo. Se In supera Iz il cavo non è protetto e va rivista la scelta.
La sezione calcolata è già a norma?
No. È un dimensionamento di supporto basato sulla caduta di tensione con una stima di portata: la sezione definitiva va confermata con le tabelle CEI-UNEL 35024 per posa e temperatura reali e con le verifiche di cortocircuito e contatti indiretti.
Limiti, sicurezza e validazione
- La sezione proposta soddisfa solo il criterio della caduta di tensione: la portata Iz mostrata è una stima semplificata e va confermata con le tabelle CEI-UNEL 35024 per la posa reale.
- I fattori di temperatura, posa e raggruppamento sono valori indicativi e non sostituiscono i coefficienti di declassamento della norma applicabile.
- Il modello è resistivo: trascura la reattanza del cavo, non significativa per piccole sezioni ma rilevante oltre i 95 mm² e su lunghe percorrenze.
- Non è verificata la protezione contro i cortocircuiti (energia specifica I²t) né contro i contatti indiretti: sono verifiche separate obbligatorie.
- Il risultato è un supporto alla progettazione e non costituisce un progetto certificato: la sezione finale va validata da un tecnico abilitato secondo le norme vigenti.
Fonti tecniche e riferimenti
- CEI 64-8 — Impianti elettrici utilizzatori in bassa tensione — Caduta di tensione raccomandata ≤ 4% e coordinamento Ib ≤ In ≤ Iz
- CEI-UNEL 35024/1 — Portate di corrente dei cavi — Tabelle di posa, temperatura e portata Iz
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