Calcolo Della Sezione Del Cavo

Guida Completa al Calcolo della Sezione del Cavo Elettrico

Il corretto dimensionamento della sezione dei cavi elettrici è fondamentale per garantire sicurezza, efficienza e conformità alle normative vigenti. Una sezione insufficientemente dimensionata può causare surriscaldamento, cadute di tensione eccessive e, nei casi più gravi, incendi. Al contrario, una sezione eccessiva comporta costi inutili senza benefici tecnici.

Fattori Determinanti per il Calcolo

1. Corrente di impiego (I_B): Dipende dalla potenza dell’impianto e dalla tensione di alimentazione. Si calcola con la formula:
   • Monofase: I_B = P / (V × cosφ)
   • Trifase: I_B = P / (√3 × V × cosφ)
2. Lunghezza del cavo: Maggiore è la distanza, maggiore sarà la caduta di tensione. Per lunghezze superiori a 30 metri è necessario prestare particolare attenzione.
3. Materiale conduttore: Il rame ha una conducibilità superiore all’alluminio (58 S·m/mm² vs 37 S·m/mm²), permettendo sezioni più ridotte a parità di corrente.
4. Tipo di isolamento: I materiali isolanti hanno diverse temperature massime di esercizio (es. PVC 70°C, XLPE 90°C), influenzando la portata del cavo.
5. Metodo di installazione: La dissipazione del calore varia a seconda che il cavo sia posato in aria, interrato o in tubazione.
6. Caduta di tensione: La normativa CEI 64-8 prescrive che la caduta di tensione non superi il 4% per gli impianti civili.

Normative di Riferimento

In Italia, il dimensionamento dei cavi elettrici è regolamentato dalle seguenti normative:

• CEI 64-8: La norma principale per gli impianti elettrici in bassa tensione, che stabilisce i criteri per la scelta delle sezioni.
• CEI 20-25: Guida per la posa dei cavi elettrici, con indicazioni sui metodi di installazione.
• CEI 20-35: Normativa specifica per i cavi con isolamento in gomma o materia plastica.
• D.M. 37/08: Decreto ministeriale che regolamenta la sicurezza degli impianti elettrici.

Portate di corrente per cavi in rame con isolamento PVC (metodo di posa B, temperatura ambiente 30°C)

Sezione (mm²)	Portata (A) – Monofase	Portata (A) – Trifase	Resistenza (Ω/km) a 20°C
1.5	17.5	15.5	12.1
2.5	24	21	7.41
4	32	28	4.61
6	41	36	3.08
10	57	50	1.83
16	76	68	1.15
25	101	89	0.727
35	125	110	0.524
50	151	134	0.387

Procedura di Calcolo Passo-Passo

1. Calcolo della corrente di impiego (I_B):

   Utilizzare le formule sopra riportate in base al tipo di alimentazione (monofase o trifase). Per gli impianti civili, il cosφ è tipicamente 0.95-1.

2. Determinazione della corrente di progetto (I_Z):

   La corrente di progetto deve essere ≥ I_B. Si applicano fattori di correzione per:

   • Temperatura ambiente diversa da 30°C
   • Raggruppamento di più cavi
   • Metodo di posa

3. Verifica della caduta di tensione:

   La caduta di tensione (ΔU) si calcola con:

   • Monofase: ΔU = (2 × ρ × L × I) / (S × V)
   • Trifase: ΔU = (√3 × ρ × L × I) / (S × V)
   Dove:
   • ρ = resistività del materiale (0.0172 Ω·mm²/m per il rame a 20°C)
   • L = lunghezza del cavo (m)
   • I = corrente (A)
   • S = sezione (mm²)
   • V = tensione (V)

4. Verifica della protezione contro i sovraccarichi:

   Il dispositivo di protezione (interruttore magnetotermico) deve avere una corrente nominale ≤ I_Z e deve soddisfare I_B ≤ I_n ≤ I_Z.

Errori Comuni da Evitare

• Sottostimare la corrente di impiego: Non considerare i picchi di corrente o i fattori di contemporaneità può portare a sezioni insufficienti.
• Ignorare la temperatura ambiente: In ambienti con temperature superiori a 30°C, la portata dei cavi diminuisce significativamente.
• Trascurare la caduta di tensione: Soprattutto in impianti con lunghezze superiori a 50 metri, la caduta di tensione può diventare critica.
• Utilizzare tabelle non aggiornate: Le normative vengono periodicamente aggiornate; è essenziale utilizzare dati recenti.
• Non considerare i fattori di correzione: Il raggruppamento di cavi o metodi di posa particolari richiedono aggiustamenti della portata.

Fattori di correzione per temperatura ambiente (isolamento PVC)

Temperatura (°C)	Fattore di correzione
10	1.22
15	1.17
20	1.12
25	1.06
30	1.00
35	0.94
40	0.87
45	0.79
50	0.71
55	0.61
60	0.50

Applicazioni Pratiche

1. Impianto domestico per cucina (3 kW, 230V, lunghezza 15m):

• Corrente: I_B = 3000 / 230 ≈ 13A
• Sezione minima: 1.5 mm² (portata 17.5A)
• Caduta di tensione: ΔU ≈ 1.2V (0.5%) – accettabile

2. Motore trifase da 11 kW, 400V, lunghezza 80m:

• Corrente: I_B = 11000 / (√3 × 400 × 0.85) ≈ 19A
• Sezione minima: 4 mm² (portata 28A)
• Caduta di tensione: ΔU ≈ 5.8V (1.45%) – accettabile
• Sezione consigliata: 6 mm² per ridurre la caduta di tensione allo 0.97%

3. Illuminazione esterna (500W, 230V, lunghezza 100m):

• Corrente: I_B = 500 / 230 ≈ 2.2A
• Sezione minima per portata: 1.5 mm²
• Caduta di tensione con 1.5 mm²: ΔU ≈ 15V (6.5%) – non accettabile
• Sezione necessaria per ΔU ≤ 3%: 10 mm² (ΔU ≈ 3V, 1.3%)

Manutenzione e Verifiche Periodiche

Anche dopo un corretto dimensionamento, è fondamentale effettuare verifiche periodiche:

• Ispezione visiva: Controllare eventuali segni di surriscaldamento, scolorimento dell’isolante o danni meccanici.
• Misura della resistenza di isolamento: Deve essere ≥ 1 MΩ per impianti fino a 1000V (norma CEI 64-8).
• Verifica delle connessioni: Le giunzioni devono essere salde e prive di ossidazione.
• Test di continuità dei conduttori di protezione: La resistenza deve essere ≤ 1Ω per impianti TN.

La frequenza delle verifiche dipende dal tipo di impianto:

• Impianti civili: ogni 5 anni
• Impianti industriali: ogni 2-3 anni
• Impianti in ambienti a rischio (umidità, polveri, ecc.): annualmente

Fonti Autorevoli:

Comitato Elettrotecnico Italiano (CEI) – Normative ufficiali ENEA – Guida all’efficienza energetica negli impianti elettrici NFPA 70 (National Electrical Code) – Standard internazionali