Come i metodi di installazione dei cavi influenzano la capacità di trasporto di corrente
2026-08-26 17:25Nella progettazione di un impianto elettrico, la scelta della sezione corretta del cavo è solo metà del lavoro. Il modo in cui il cavo viene installato ha un impatto profondo sulla sua capacità di trasportare corrente in sicurezza. Due cavi identici – con la stessa sezione del conduttore e lo stesso isolamento – possono avere valori nominali di corrente significativamente diversi a seconda che siano installati all'aria aperta, interrati direttamente nel terreno, posati all'interno di un tubo protettivo o raggruppati con altri cavi. Questo perché il metodo di installazione determina l'efficacia con cui il cavo può dissipare il calore generato dalla corrente che lo attraversa. Comprendere questi effetti è essenziale per un corretto dimensionamento dei cavi, per la sicurezza e per l'affidabilità a lungo termine.
1. Il bilancio termico: generazione di calore vs. dissipazione di calore
Un cavo di alimentazione genera calore quando vi scorre corrente a causa della resistenza del conduttore (perdite I²R). La temperatura del cavo aumenta finché il calore generato non eguaglia il calore dissipato nell'ambiente circostante.
Il metodo di installazione influisce sulla velocità di dissipazione del calore. Se il cavo si trova in un'area ben ventilata, il calore può essere disperso per convezione. Se è interrato, il calore deve essere condotto attraverso il terreno. Se è inserito in un tubo, quest'ultimo trattiene il calore, riducendo la dissipazione. Se è raggruppato con altri cavi, questi si riscaldano a vicenda, riducendo ulteriormente il raffreddamento.
La capacità di trasporto di corrente effettiva (portata di corrente) è quindi determinata non solo dal cavo in sé, ma anche dalla sua capacità di dissipare il calore nello specifico ambiente di installazione.
2. Condizioni di riferimento: Aria libera
La portata di corrente di base di un cavo viene in genere specificata per l'aria libera, ovvero quando il cavo è installato in un ambiente ben ventilato, senza altri cavi nelle vicinanze. Questa è la condizione di riferimento a partire dalla quale vengono applicati tutti i fattori di declassamento.
Esempio: un cavo in rame XLPE da 16 mm² ha una capacità di corrente di base di circa 100 A in aria libera a una temperatura ambiente di 30 °C. Questa è la corrente massima che può trasportare in modo continuo senza superare il suo limite di temperatura.
Se il cavo viene installato in un ambiente meno favorevole, la portata di corrente deve essere ridotta.
3. Metodo di installazione 1: All'aria aperta (fissaggio diretto o in canalina portacavi)
Cos'è: Il cavo viene installato su una superficie (parete, soffitto) o in una canalina ventilata, con libera circolazione dell'aria intorno.
Fattori chiave:
Una buona circolazione dell'aria permette al calore di essere disperso per convezione.
Il cavo può irradiare calore nell'ambiente circostante.
Nessuna barriera termica aggiuntiva.
Effetto della portata di corrente: questa è la condizione di riferimento. La portata di corrente è la massima per una data sezione del cavo.
Riduzione di capacità: Nessuna (si applica la capacità di corrente di base, soggetta a correzione in base alla temperatura ambiente).
Ideale per: installazioni interne, sottostazioni elettriche, impianti industriali con buona ventilazione.
4. Metodo di installazione 2: in condotto o canalina
Che cos'è: Il cavo viene fatto passare attraverso un condotto rigido o flessibile (tubo) oppure racchiuso in una canalina (canale).
Fattori chiave:
Il condotto trattiene il calore, limitando la circolazione dell'aria.
La resistenza termica del condotto riduce la dissipazione del calore.
The conduit acts as an insulating layer, raising the effective ambient temperature.
Ampacity effect: Reduced by approximately 10–20% compared to free air.
| Conduit Type | Reduction in Ampacity |
|---|---|
| Steel conduit (in air) | ~15–20% |
| PVC conduit (in air) | ~10–15% |
| Trunking (with other cables) | ~20–30% |
Derating: Apply grouping and installation factors from standards such as IEC 60364 or NEC.
Best for: Building wiring, where cables need mechanical protection or are installed in walls or floors.
5. Installation Method 3: Buried Directly in the Ground
What it is: The cable is laid directly in a trench and covered with soil.
Key factors:
Heat is dissipated through the soil by conduction.
The soil's thermal resistivity (ability to conduct heat) is critical.
Moisture content of the soil affects thermal resistivity—dry soil is a poor conductor.
Ampacity effect: Generally lower than free air, but can be higher than conduit if the soil has low thermal resistivity and good moisture content.
| Soil Type | Thermal Resistivity | Ampacity Effect |
|---|---|---|
| Wet clay | Low | High (good cooling) |
| Moist loam | Moderate | Moderate |
| Dry sand | High | Significant derating required |
Derating: Apply soil thermal resistivity correction factors (Cs) and depth of burial correction factors (Cd).
Best for: Underground distribution networks, renewable energy farms (wind, solar), and long cable runs where trenching is feasible.
6. Installation Method 4: In Underground Ducts or Tunnels
What it is: The cable is installed in a protective duct (pipe) or tunnel underground.
Key factors:
Duct traps heat, reducing heat dissipation.
The duct material adds thermal resistance.
Heat must be conducted from the duct to the surrounding soil.
Ampacity effect: Lower than direct burial because of the additional thermal insulation of the duct.
| Duct Type | Ampacity Effect |
|---|---|
| PVC duct | Significant reduction (~15–25% compared to direct burial) |
| Steel duct | Moderate reduction (~10–15%) |
| Concrete tunnel | Moderate reduction, depends on size and ventilation |
Derating: Apply duct correction factors and soil thermal resistivity factors.
Best for: City distribution networks, where cables must be protected from mechanical damage and future excavation.
7. Installation Method 5: In Cable Trays with Other Cables (Bundling)
What it is: Multiple cables are installed side-by-side in a cable tray or ladder rack.
Key factors:
Cables heat each other (mutual heating).
The closer the cables, the greater the heating effect.
The number of circuits and their arrangement (single layer, multiple layers) affects the derating.
Ampacity effect: Significant reduction, especially for tightly packed cables.
| Number of Cables in Group | Derating Factor (Example) |
|---|---|
| 1 | 1.00 |
| 2 | 0.91 |
| 3 | 0.87 |
| 4 | 0.82 |
| 5 | 0.79 |
| 6 | 0.76 |
Derating: Apply grouping correction factors (Cg) from standards.
Best for: Industrial plants, substations, and other installations with many cables in a common route.
8. Installation Method 6: In Thermal Insulation
What it is: The cable is run through thermal insulation, such as in a wall cavity, loft, or under floor insulation.
Key factors:
Thermal insulation traps heat, preventing dissipation.
Il cavo potrebbe essere a contatto con un materiale isolante che ha una conduttività termica molto bassa.
Questa è una delle condizioni di installazione più severe.
Effetto Ampacity: Riduzione molto significativa, fino al 50% o più.
Riduzione di potenza: applicare i fattori di correzione dell'isolamento termico (Ci) previsti dalle norme. La riduzione di potenza può essere pari a un minimo di 0,5 per i cavi con isolamento termico.
Ideale per: Se possibile, evitare di far passare i cavi attraverso l'isolamento termico. Se ciò non è possibile, utilizzare cavi di sezione maggiore o installarli in un tubo protettivo con un'adeguata spaziatura.
9. Riepilogo dei fattori di declassamento
| Metodo di installazione | Intervallo del fattore di declassamento | Commenti |
|---|---|---|
| Aria libera | 1.00 | Condizione di riferimento |
| Ritagliato in superficie | ~0,90–0,95 | Leggera riduzione dovuta alla ridotta convezione |
| Condotto in aria | ~0,80–0,85 | Il condotto trattiene il calore |
| Sepoltura diretta | ~0,80–0,95 | Dipende dalla resistività termica del suolo |
| condotto sotterraneo | ~0,70–0,80 | Il condotto aggiunge resistenza termica |
| Canaletta portacavi (a singolo strato) | ~0,80–0,90 | Dipende dalla spaziatura |
| Canalina portacavi (a più livelli) | ~0,60–0,75 | Riscaldamento reciproco significativo |
| Nell'isolamento termico | ~0,50–0,70 | Dissipazione del calore molto scarsa |
10. Come applicare correttamente i fattori di riduzione
La procedura per il calcolo della portata di corrente effettiva è la seguente:
Determinare la portata di corrente di base (secondo le norme, per la condizione di riferimento: aria libera).
Applicare la correzione della temperatura ambiente (Ca) se la temperatura ambiente differisce da quella di riferimento.
Applicare la correzione di raggruppamento (Cg) se i cavi sono installati insieme.
Applicare la correzione della resistività termica del terreno (Cs) per i cavi interrati.
Applicare la correzione per la profondità di interramento (Cd) ai cavi interrati.
Applicare la correzione per l'isolamento termico (Ci) se necessario.
La portata di corrente effettiva = Portata di corrente di base × Ca × Cg × Cs × Cd × Ci (ecc.).
Esempio:
Un cavo in rame XLPE da 25 mm² in aria libera ha una portata di base di 120 A. È installato in un gruppo di 4 cavi (Cg = 0,82) a una temperatura ambiente di 40 °C (Ca = 0,91 per XLPE). La portata effettiva è:
Iz = 120 × 0,82 × 0,91 = 120 × 0,746 = 89,5 A.
Questo significa che in questa installazione il cavo può trasportare solo circa 89,5 A, rispetto ai 120 A in aria libera.
11. Errori comuni e come evitarli
| Errore | Conseguenza | Come evitare |
|---|---|---|
| Ignorare i fattori di raggruppamento | Surriscaldamento, guasto del cavo | Applicare sempre i fattori di raggruppamento quando si installano i cavi insieme. |
| Utilizzo della portata di corrente in aria libera per cavi interrati | I cavi potrebbero surriscaldarsi | Utilizzare i fattori di riduzione corretti per il metodo di installazione. |
| Non considerando la resistività termica del suolo | Sottovalutare la riduzione di portata | Verificare il tipo di terreno e applicare i fattori Cs. |
| Installazione di cavi nell'isolamento termico senza declassamento | Surriscaldamento grave | Evitate di far passare i cavi attraverso l'isolamento o utilizzate cavi di sezione maggiore. |
| Non viene applicata la correzione della temperatura ambiente | La riduzione di prezzo non è stata applicata correttamente. | Controllare sempre la temperatura ambiente e applicare i fattori di correzione Ca. |
12. Il ruolo degli standard
Le seguenti norme forniscono metodi di installazione dettagliati e fattori di declassamento:
IEC 60364-5-52 – Impianti elettrici, selezione e installazione di sistemi di cablaggio.
IEC 60502 – Tabelle di portata di corrente per cavi di alimentazione.
NEC (USA) – Codice Elettrico Nazionale, con tabelle e fattori di correzione per diversi metodi di installazione.
BS 7671 (Regno Unito) – Norme di cablaggio IET, appendice 4.
Fare sempre riferimento alla normativa vigente nella propria regione e per la specifica applicazione.
Il metodo di installazione non è solo un dettaglio logistico, ma una variabile progettuale fondamentale che influisce direttamente sulla capacità del cavo di trasportare corrente in sicurezza. Un cavo dimensionato correttamente per l'installazione in aria libera può risultare pericolosamente sottodimensionato se installato in un condotto, raggruppato con altri cavi o interrato in terreno asciutto.
Comprendendo come i diversi metodi di installazione influenzano la dissipazione del calore e applicando i fattori di declassamento appropriati, è possibile garantire che i cavi funzionino in modo sicuro, efficiente e affidabile per tutta la loro durata prevista. Il metodo di installazione è fondamentale: trattatelo con la stessa serietà del cavo stesso.