Egal Net

Calcolo della sezione

  1. Home
  2. Applicazioni
  3. Calcoli Elettrici
  4. Calcolo della sezione

Cosa si intende per sezione di un cavo

Il dimensionamento dei cavi è un passaggio fondamentale nella progettazione di un impianto elettrico in quanto determina la capacità dei conduttori di trasportare corrente senza surriscaldarsi e causare danni.

Per sezione del cavo si intende l’area della sua sezione trasversale espressa in millimetri quadrati (mm²). In America le unità di misura adottate sono AWG (American Wire Gage) e kcmil.
Le dimensioni dei cavi comunemente reperibili in commercio (stabilite dalla norma IEC 60228) sono 0,5 – 0,75 – 1 – 1,5 – 2,5 – 4 – 6 – 10 – 16 – 25 – 35 – 50 – 70 – 95 – 120 – 150 – 185 – 240 – 300 – 400 – 500 – 630 – 800 – 1000 mm².

Come si calcola la sezione di un cavo elettrico

Il procedimento di calcolo può essere suddiviso in diversi passaggi:

1. Calcolo della corrente di impiego (Ib);
2. Scelta della sezione del cavo in base alla sua portata (Iz);
3. Verifica della caduta di tensione;
4. Scelta della corrente nominale del dispositivo di protezione (In);

di seguito analizzati singolarmente nel dettaglio.

1. Calcolo della corrente di impiego (Ib).
Si inizia calcolando la corrente di impiego che si determina sommando le correnti dei carichi collegati al circuito tenendo conto del fattore di utilizzazione e del fattore di contemporaneità. Il valore ottenuto ci permetterà di stabilire la sezione del cavo adeguata evitando surriscaldamenti e garantendone una lunga durata.

2. Scelta della sezione del cavo in base alla sua portata (Iz).
Ottenuto il valore della corrente di impiego è necessario calcolare la portata di un cavo, la quale indica la corrente massima che un conduttore può trasportare in modo continuo senza subire un eccessivo aumento della temperatura e, quindi, senza compromettere le sue caratteristiche isolanti. La portata di un cavo dipende da diversi fattori: dalla sua sezione, dal materiale del conduttore (solitamente rame o alluminio), dal tipo di isolamento (solitamente PVC o XLPE/EPR), dal tipo di posa (a vista, incassato, all’interno di tubi…), dalla temperatura ambiente e dalla presenza di altri cavi adiacenti. È importante sottolineare che la lunghezza del cavo non influenza la sua portata ma influisce notevolmente sulla caduta di tensione.
N.B. Le tabelle CEI-UNEL 35024/1, 35024/2 e 35026 indicano le portate dei cavi in base alla loro sezione ma, in alternativa, ci si può avvalere dell’app “Calcoli Elettrici” che permette di calcolare in maniera semplice e veloce tali portate.

Per determinare la sezione del cavo è necessario verificare che la sua portata sia superiore alla corrente di impiego in modo tale che il cavo non si surriscaldi in caso di sovraccarico degradando il proprio isolamento:

Iz ≥ Ib

Iz: portata del cavo [A]
Ib: corrente d’impiego [A]

3. Verifica della caduta di tensione.
Una volta ottenuta la sezione “provvisoria” del cavo, prima di ottenere la sezione definitiva, occorrerà verificare la caduta di tensione. Infatti, qualora la tensione scenda al di sotto di una certa soglia, i dispositivi collegati potrebbero non funzionare correttamente o danneggiarsi pertanto la norma CEI 64-8 raccomanda che la caduta di tensione non superi il 4%.
N.B. Il valore della caduta di tensione può essere determinato con l’impiego delle tabelle presenti nella CEI-UNEL 35023 oppure mediante l’apposito “calcolo della caduta di tensione” disponibile nell’app Calcoli Elettrici che utilizza la seguente formula:

ΔU = k · Ib · L · (R · cos φ + X · sen φ)

ΔU: Caduta di tensione [V]
k: 2 per circuiti monofase, √3 per circuiti trifase
Ib: corrente d’impiego [A]
L: lunghezza della linea [m]
R: resistenza [Ω/m]
X: reattanza [Ω/m]
φ: sfasamento tra tensione e corrente

Qualora la condizione precedente non venga verificata, e si ottenga quindi una caduta di tensione superiore al 4%, occorrerà intervenire sulla conduttura incrementando la portata del cavo attraverso un aumento della sezione.

4. Scelta della corrente nominale del dispositivo di protezione (In).
Avendo stabilito la sezione del cavo e, di conseguenza la sua portata, si può procedere al dimensionamento del dispositivo di protezione; i più comuni sono gli interruttori automatici magnetotermici e i fusibili.
Questi componenti hanno il compito di interrompere il flusso di corrente in caso di sovraccarico o cortocircuito proteggendo così l’impianto e le persone da potenziali danni.
Il corretto dimensionamento di tali dispositivi deve rispettare la seguente condizione nel caso in cui si stia utilizzando un magnetotermico:

Ib ≤ In ≤ Iz

o la seguente condizione qualora la protezione sia affidata ad un fusibile:

Ib ≤ In ≤ 0,9 Iz

Ib: corrente d’impiego [A]
In: corrente nominale del dispositivo di protezione [A]
Iz: portata del cavo [A]

Conduttori percorsi da corrente (caricati)

Un conduttore è considerato caricato quando trasporta corrente elettrica nelle normali condizioni di funzionamento dell’impianto.
Il conduttore neutro si considera sempre caricato nei circuiti monofase oppure nei circuiti trifase che presentano le seguenti condizioni:

• carichi sbilanciati (quando i carichi collegati alle tre fasi non sono perfettamente bilanciati si genera una corrente di squilibrio che circola nel neutro)

• presenza di armoniche (i carichi non lineari, come i dispositivi elettronici, generano correnti armoniche che possono circolare nel neutro).

Il conduttore di protezione (PE) non è da considerare un conduttore caricato in quanto non è destinato a trasportare corrente durante il normale funzionamento dell’impianto ma viene coinvolto solamente in caso di guasto.

Dimensionamento del conduttore di neutro

In un circuito monofase la sezione del neutro deve essere sempre uguale alla sezione della fase, diversamente, in un circuito trifase la sezione del neutro può essere inferiore rispetto a quella della fase purché siano rispettate le seguenti condizioni:

• la sua sezione sia superiore a 16 mm² (se in rame) o a 25 mm² (se in alluminio);
• il carico sia equilibrato;
• non siano presenti armoniche.

Cavi in parallelo

Per aumentare la portata i cavi possono essere collegati in parallelo purché abbiano la stessa sezione in modo tale che la corrente si distribuisca in parti uguali su ciascun conduttore.
In alcuni casi, infatti, può essere più economico utilizzare più cavi di sezione inferiore rispetto ad un unico cavo di sezione maggiore.

Portata e differenti condizioni di posa

Qualora la conduttura dovesse presentare tratti con portate diverse (questo può accadere ad esempio utilizzando differenti condizioni di posa) il dispositivo di protezione deve essere dimensionato in base alla portata del cavo inferiore.

Utilizzo dell'app "Calcoli Elettrici"

L’app “Calcoli Elettrici” è un valido strumento di supporto utile per elettricisti e tecnici che necessitano di eseguire rapidamente calcoli in ambito elettrico. Ad esempio, è progettata per eseguire (anche) il dimensionamento della sezione dei cavi che è utile per garantire la sicurezza e l’efficienza di un impianto elettrico.
Dunque, questa applicazione offre una serie di funzionalità che semplificano notevolmente le operazioni di lavoro e riducono il rischio di incorrere in errori professionali.

Calcolo della sezione di un cavo con l’app “Calcoli Elettrici”

• I primi dati da inserire sono quelli relativi al carico come la tensione nominale e la sua corrente. Per semplificare l’immissione di questo valore, l’applicazione permette di calcolare la corrente del carico a partire dalla sua potenza attiva (espressa in W, kW o HP), dalla potenza apparente (espressa in VA, kVA o MVA) o dalla potenza reattiva (espressa in var, kvar o Mvar).

• A questo punto è necessario immettere i parametri dal cavo che si intende utilizzare come il tipo di conduttore (rame o alluminio), il tipo di isolamento (PVC o XLPE/EPR), il numero di conduttori presenti (cavo unipolare o multipolare) e la lunghezza della linea.

• Lo step seguente è quello di selezionare, tra le alternative, le condizioni di installazione del cavo tra cui il tipo di posa (incassato, interrato, dentro un tubo protettivo, su passerella, in aria libera…), la temperatura ambiente e l’eventuale presenza di altri circuiti nello stesso condotto.

• Successivamente, è possibile configurare dei parametri aggiuntivi per specificare la caduta di tensione massima tollerabile e la sezione massima da utilizzare. Qualora tale sezione non fosse sufficiente l’applicazione suggerirà la quantità di cavi da collegare in parallelo per soddisfare le condizioni richieste.

• Il pulsante “Calcola” visualizzerà immediatamente la sezione del conduttore di fase necessaria; sarà calcolata anche la sezione del conduttore di neutro (che in alcuni casi potrebbe essere inferiore a quella della fase) e la sezione del conduttore di protezione PE.
Saranno altresì mostrati dei dati aggiuntivi come la corrente di impiego, la massima portata del cavo, la caduta di tensione e la tensione al carico.

• Infine, l’applicazione permette di stampare o di salvare in PDF un comodissimo report con tutti i dati inseriti ed i relativi risultati del calcolo.

Vantaggi nell’utilizzo dell’app

• Rapidità: i calcoli vengono eseguiti in pochi secondi.
• Precisione: l’applicazione utilizza algoritmi di calcolo precisi e tiene conto delle normative vigenti, nello specifico dello standard “IEC” (International Electrotechnical Commission), “NEC” (National Electrical Code) e “CEC” (Canadian Electrical Code).
• Comodità: è possibile eseguire i calcoli direttamente sul proprio smartphone, tablet o PC, senza dover effettuare i calcoli a mano e senza dover consultare tabelle o manuali.
• Versatilità: l’applicazione spazia dal calcolo della sezione di un cavo al calcolo delle correnti di cortocircuito, dal calcolo della portata dei conduttori al rifasamento… dispone, quindi, di una miriade di calcoli, tabelle, formule e convertitori racchiusi in un unico strumento professionale sempre a portata di mano!

Download:

• Android: https://play.google.com/store/apps/details?id=it.Ettore.calcolielettrici
• iOS: https://apps.apple.com/it/app/electrical-calculations/id993232048
• Windows: https://www.microsoft.com/store/apps/9NC44WJWTHN0

Calcoli Elettrici - Calcolo della sezione di un cavo
Calcoli Elettrici - Risultati calcolo sezione