La corretta scelta dei cavi, anche in termini di dimensione della sezione, è determinante per il corretto funzionamento di ogni impianto di sicurezza.
In un impianto di sicurezza, la scelta del cavo da installare assume un'importanza fondamentale per il corretto funzionamento dell'intero sistema.
Il tutto con l'obiettivo di garantire la continuità di esercizio, ma anche di prevenire il rischio di problemi a carico di altre infrastrutture in contatto con i cavi stessi.
Non dobbiamo, infatti, dimenticare che, a causa dell'effetto Joule, la corrente elettrica che attraversa un corpo conduttore aumenta la temperatura di quest'ultimo.
Un effetto tanto maggiore quanto maggiore è la resistenza del conduttore stesso.
Il fenomeno è direttamente proporzionale alle potenze in gioco, ma il suo valore aumenta anche al diminuire della sezione del cavo stesso.
Per questo, l'incremento della temperatura, oltre a diminuire la conducibilità elettrica, deve essere smaltito adeguatamente, per prevenire tutti i rischi connessi a un simile fenomeno.
Saper scegliere il cavo adeguato a ogni specifica esigenza installativa rappresenta, dunque, un'attività fondamentale sia in fase di progettazione che di messa in opera.
Il tutto anche in considerazione del fatto che, oltre al calore prodotto, i cavi possono essere chiamati a fronteggiare quello dell'ambiente in cui si trovano a operare e che potrebbe mettere a repentaglio il corretto funzionamento dell'impianto.
Tipico, infatti, è il caso del passaggio vicino a fonti di calore, come motori elettrici o condotti di riscaldamento, che potrebbero danneggiare le guaine isolanti.
Impianto temporaneo, rischi permanenti
Alla luce di queste considerazioni, le stesse norme dettano, per la scelta dei cavi, una serie di criteri specifici per i diversi ambienti.
Si tratta di indicazioni che prendono in considerazione numerosi fattori e che, quindi, devono essere valutate in ogni situazione.
Un valido aiuto, soprattutto durante le attività in cantiere, può essere fornito da specifiche App, spesso distribuite anche gratuitamente.
Non dobbiamo però dimenticare che questi strumenti, sviluppati per effettuare rapidamente i calcoli sulla scorta di un limitato numero di informazioni, forniscono solo indicazioni di massima e, quindi, non possono sostituire l'esperienza dell'installatore e del progettista.
Occorre inoltre prestare una particolare attenzione alle installazioni temporanee, ovvero create in occasione di particolari eventi o all'interno dei cantieri.
In questo casi, infatti, gli impianti di sicurezza sono chiamati a funzionare per un tempo limitato e ciò induce, spesso, a sottovalutare la qualità delle guaine di protezione.
Benché destinati ad alimentare gli impianti per un tempo contenuto, infatti, queste installazioni sono spesso esposte a condizioni particolarmente aggressive, sia per la presenza di numerose persone, sia perché gli ambienti (soprattutto all'interno dei cantieri) risultano aggressivi e non è possibile “annegare” le canaline all'interno dei muri.
Simili condizioni, oltre a mettere a repentaglio l'integrità dell'impianto di alimentazione, espongono anche i presenti a un maggior rischio di folgorazione e, per tale ragione, la valutazione della tipologia di cavo da installare, oltre che del percorso più sicuro, rappresentano accorgimenti imprescindibili.
Dimensioni
Il primo fattore da prendere in considerazione, in fase di installazione, riguarda ovviamente gli aspetti elettrici e, soprattutto, il fattore di isolamento dei cavi.
Per questo, devono deve essere valutata la massima tensione dell'impianto e del sistema di distribuzione.
Valori che impattano direttamente sulla sezione dei conduttori, anche in considerazione della caduta di tensione ammissibile e del coordinamento con i dispositivi di protezione contro le sovracorrenti dovute a sovraccarico e a cortocircuiti.
Un'insufficiente sezione del cavo, oltre ad aumentare la caduta di tensione, pregiudica il corretto funzionamento delle apparecchiature alimentate.
Da qui la necessità, dettata anche dalle norme in vigore, di verificare in più punti che tale caduta sia inferiore al 4% del valore della tensione di esercizio dell’impianto stesso.
Come già accennato, inoltre, la dimensione della sezione ha un impatto anche sull'aspetto termico, che può diventare rilevante quando il superamento di specifiche soglie si protrae per tempi prolungati, soprattutto in presenza di più cavi con limitata ventilazione, magari perché disposti uno vicino all'altro.
Il superamento parziale delle temperature indicate nella documentazione tecnica, infatti, può essere tollerato solo per previ periodi di tempo, ma ben sapendo che questo influisce negativamente sulla vita utile del cavo.
In pratica, quindi, il cavo deve avere una sezione tale da prevenire il rischio che, in funzione delle condizioni di applicative, vengano superate le temperature di funzionamento di esercizio o di cortocircuito ammissibili per gli isolanti.
In termini generali, gli isolanti in Pvc non possono tollerare temperature di servizio superiori a 70 °C, con punte a 160 °C durante il cortocircuito.
In caso di EPR e XLPE, invece, tali valori possono arrivare rispettivamente a 90 e a 250 °C.
Al rispetto di tali valori contribuisce, ovviamente, anche la possibilità di un'adeguata ventilazione, resa possibile da soluzioni come la posa in passerella, ma decisamente ostacolata in caso di canaline all'interno dei muri o di fasci di cavi strettamente legati tra loro.
Attenzione ai sovraccarichi
Oltre al funzionamento a regime, in fase di valutazione del cavo occorre considerare il rischio di sovracorrenti, che possono essere di lunga o breve durata.
Nel primo caso, il problema può essere indotto anche da correnti dovute a guasti di elevata impedenza.
Le sovracorrenti di breve durata o di cortocircuito, invece, hanno tipicamente origine da guasti di impedenza trascurabile tra punti a diverso potenziale elettrico in condizioni ordinarie.
Per fronteggiare tali rischi, la Norma CEI 64-8 prescrive che siano rispettate le seguenti condizioni:
IB ≤ In ≤ IZ
If ≤ 1,45*IZ
dove:
IB: corrente di impiego del circuito
IZ: portata in regime permanente della conduttura
In: corrente nominale del dispositivo di protezione
If: corrente convenzionale d’intervento
Il valore 1,45, invece, rappresenta un compromesso fra le esigenze di sicurezza (un sovraccarico del 45% è consentito per una durata massima pari al tempo convenzionale d’intervento) e quelle di sfruttamento del cavo.
Malgrado le considerazioni di natura tecnica, non possiamo trascurare l'impatto economico che i cavi possono avere sul costo di un impianto.
La vera discriminante, però, non è legata alla differenza di prezzo tra un buon cavo di dimensione adeguata rispetto a uno sottodimensionato.
L'incidenza percentuale sull'investimento totale è, infatti, del tutto marginale.
La maggiore incidenza è imputabile a fattori installativi.
In genere, i cavi non possono essere posati in aria libera, ma devono essere canalizzati. Ciò comporta, spesso, lavori di muratura e vincoli strutturali, che crescono col crescere del diametro dei cavi stessi.
In ogni caso, in fase di valutazione delle scelte, è sempre opportuno considerare il fatto che i cavi di un impianto elettrico dovrebbero avere una vita utile di circa trent'anni, nel corso dei quali potranno essere chiamati ad alimentare anche apparecchiature diverse.
In funzione dell'evoluzione tecnologica o dei guasti, queste ultime saranno presumibilmente sostituite, magari da soluzioni caratterizzate da una maggiore richiesta di energia.
Anche per tale ragione, appare sempre opportuno investire su un'infrastruttura di trasporto adeguata, quando non addirittura sovradimensionata.
Il tutto in considerazione del fatto che l'incidenza dei costi di installazione è decisamente superiore rispetto a quella dei soli conduttori.
Leonardo Castelli
Ingegnere
Progettista reti TLC
