Calcolo temperatura cavo elettrico: formule, tabelle e guida pratica

Nel settore elettrico, il corretto dimensionamento dei cavi è essenziale per garantire la sicurezza degli impianti e l’efficienza energetica.
Un aspetto spesso trascurato, ma di primaria rilevanza, riguarda la verifica che la corrente prevista non comporti il superamento della temperatura massima di esercizio del cavo, definita in funzione delle caratteristiche dell’isolante.

L’approccio metodologico corretto si articola come segue:

• Determinazione del limite termico del materiale, ad esempio 180 °C per i cavi con isolamento in silicone;
• Verifica delle condizioni di esercizio, considerando la corrente prevista e le modalità di posa, per accertarsi che il cavo operi entro tali limiti;
• Consultazione di tabelle normative CEI o curve caratteristiche fornite dal produttore, le quali riportano le portate ammissibili in funzione delle condizioni operative.

Non si esegue, dunque, un calcolo diretto della temperatura del cavo.

Questo parametro influisce direttamente sulla capacità di trasporto della corrente, sulla durata dei materiali isolanti e sulla prevenzione da corto circuiti o malfunzionamenti.

In questa guida approfondita, vedremo cos’è la temperatura massima di esercizio di un cavo, come si calcola, quali sono i riferimenti normativi e gli strumenti utili per una progettazione sicura e conforme.

Cos’è la temperatura di un cavo elettrico e perché è importante

La temperatura di un cavo elettrico rappresenta il calore generato internamente per effetto Joule (I^2R) e quello assorbito o dissipato dall’ambiente circostante. Un aumento eccessivo della temperatura può compromettere l’integrità dell’isolamento, ridurre la vita utile del cavo o causare pericoli d’incendio. Le normative CEI fissano dei limiti precisi di temperatura massima ammissibile in funzione del tipo di materiale isolante:

Tipo di cavo	Temperatura massima di esercizio
PVC termoresistente	90 °C e 105 °C
Silicone	180 °C
PTFE	260 °C

Il rispetto di questi limiti è fondamentale per evitare fenomeni di surriscaldamento e garantire il corretto funzionamento dell’impianto.

Fattori che influenzano la temperatura di un cavo elettrico

Diversi fattori contribuiscono alla temperatura finale di un cavo. I principali sono:

• Corrente elettrica: maggiore è la corrente, maggiore sarà il calore generato.
• Resistenza elettrica del conduttore: dipende dal materiale (rame, rame nichelato, nichel puro) e dalla sezione del cavo.
• Tipo di posa: in aria, interrata, in tubo, in canalina.
• Temperatura ambiente: condiziona la dissipazione termica.
• Isolamento termico del materiale: influenza la capacità del cavo di resistere al calore.
• Raggruppamento di cavi: cavi affiancati generano più calore e limitano la dissipazione.

Formule per il calcolo della temperatura dei cavi elettrici

Il calcolo della temperatura di un cavo si basa su formule che descrivono l’equilibrio termico tra calore generato e dissipato. Una delle formule più utilizzate è:

T = Ta + (I^2 × R × K)

Dove:

• T = temperatura del conduttore [°C]
• Ta = temperatura ambiente [°C]
• I = corrente [A]
• R = resistenza del cavo [Ω]
• K = coefficiente che tiene conto della dissipazione termica e del tipo di posa

È opportuno precisare che questa formula rappresenta una semplificazione teorica, utile per illustrare il concetto di equilibrio termico, ma non viene impiegata nei calcoli reali di dimensionamento secondo le normative CEI o IEC.

Per la progettazione pratica, si utilizzano le tabelle di portata fornite dalle normative CEI o dai produttori, integrate con i coefficienti correttivi previsti per le diverse condizioni di posa. Nei casi più complessi, soprattutto in ambito industriale, si possono adottare modelli termici avanzati o calcoli con metodo FEM (analisi agli elementi finiti).

Tabelle normative per la portata dei cavi e i coefficienti termici (CEI-UNEL)

Le normative CEI-UNEL, in particolare CEI 64-8 e CEI UNEL 35024, forniscono tabelle di riferimento per la portata dei cavi elettrici in base alla temperatura e al tipo di posa.
I valori riportati nella seguente tabella si riferiscono a cavi con isolamento in PVC standard (temperatura massima di esercizio pari a 70 °C) e hanno uno scopo illustrativo:

Sezione [mm²]	Portata in aria (70 °C) [A]	Portata interrata (70 °C) [A]
1,5	18	21
2,5	24	28
4	32	37
6	41	47

Inoltre, sono previsti coefficienti correttivi da applicare in caso di:

• temperatura ambiente diversa da 30 °C
• posa in condotti o canaline
• cavi raggruppati

Questi coefficienti sono fondamentali per determinare la reale portata del cavo in condizioni non standard.

Come stimare la temperatura di un conduttore in aria libera

Per una stima semplificata della temperatura in aria libera, si può utilizzare la seguente equazione empirica:

T = Ta + (I^2 × R × 0,017)

Questo metodo è valido solo per cavi non schermati, non raggruppati e con buona ventilazione. I dati di resistenza R si trovano nelle schede tecniche del produttore del cavo. Per maggior precisione, si consiglia di confrontare i risultati con le tabelle CEI.

Evita il surriscaldamento dei cavi: consigli pratici per progettare in sicurezza

Per evitare il surriscaldamento dei cavi, è consigliabile:

• Scegliere sempre una sezione adeguata in base alla corrente nominale.
• Tenere conto della temperatura ambiente e applicare i coefficienti correttivi.
• Evitare il raggruppamento eccessivo dei cavi senza adeguata ventilazione.
• Utilizzare materiali isolanti idonei all’ambiente operativo
• Effettuare sempre un calcolo termico previsionale nelle fasi di progettazione.
• Verificare sempre che le condizioni di posa non superino i limiti termici del cavo, utilizzando tabelle normative CEI e dati tecnici affidabili

Il calcolo della temperatura del cavo elettrico è un passaggio cruciale per garantire l’efficienza e la sicurezza di ogni impianto elettrico. Comprendere i fattori che influenzano la temperatura, saper utilizzare le formule corrette e consultare le tabelle normative CEI permette di progettare con consapevolezza.

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