Nei complessi progetti di ingegneria elettrica, i cavi funzionano in modo simile al sistema vascolare nel corpo umano: trasportano energia vitale che alimenta interi sistemi. La selezione del tipo di cavo appropriato è cruciale quanto il mantenimento di vasi sanguigni sani, influenzando direttamente la sicurezza e l'efficienza dell'intera infrastruttura elettrica. Tra le opzioni di cavi armati, i cavi armati con filo d'acciaio (SWA) svolgono un ruolo fondamentale nella trasmissione di potenza, con la selezione del materiale isolante particolarmente critica. Ma come si fa a scegliere tra cavi SWA termoplastici (PVC) e termoindurenti (XLPE)?

I cavi armati con filo d'acciaio (SWA) sono caratterizzati da uno strato protettivo di filo d'acciaio che fornisce un'eccezionale protezione meccanica contro urti, forze di schiacciamento e tensione. Questo li rende ideali per ambienti esigenti, tra cui la posa diretta interrata, le installazioni in condotto e gli ambienti industriali che richiedono una protezione robusta.

I componenti principali dei cavi SWA includono:

• Conduttore (tipicamente rame o alluminio)
• Strato isolante
• Guaina interna
• Armatura in filo d'acciaio
• Guaina esterna

Il materiale isolante influisce in modo critico sulle prestazioni elettriche, sulla resistenza alla temperatura e sulla durata del cavo. I due principali materiali isolanti per i cavi SWA sono il cloruro di polivinile (PVC) e il polietilene reticolato (XLPE).

Come materiale termoplastico, il PVC offre un buon isolamento elettrico, resistenza chimica e ritardanza di fiamma a un costo relativamente basso, rendendolo storicamente popolare per i cavi a bassa tensione, inclusi i primi cavi SWA. Tuttavia, il PVC presenta limiti significativi:

• Temperatura di esercizio continua massima di 70°C
• Soggetto all'invecchiamento e alla deformazione ad alte temperature
• Potenziale emissione di gas tossici in caso di calore estremo
• Minore resistenza meccanica e all'abrasione

Attraverso uno speciale processo di reticolazione che crea una struttura molecolare tridimensionale, l'XLPE raggiunge:

• Temperatura di esercizio continua di 90°C (sovraccarico a breve termine di 130°C)
• Maggiore resistenza meccanica e chimica
• Superiore resistenza all'invecchiamento e prevenzione delle crepe
• Maggiore durata

I moderni cavi SWA utilizzano prevalentemente l'isolamento XLPE conforme agli standard tra cui:

• BS 5467: Cavi armati con isolamento termoindurente per installazioni fisse (600/1000V e 1900/3300V)
• BS 6724: Cavi a basso fumo e a basso contenuto di alogeni per ambienti sensibili al fuoco
• BS 7846: Cavi resistenti al fuoco che mantengono l'integrità del circuito durante gli incendi

Rispetto alle alternative in PVC, i cavi SWA XLPE offrono:

• Maggiore capacità di corrente: Consente l'uso di cavi di dimensioni inferiori per carichi equivalenti
• Maggiore stabilità termica: Mantiene le prestazioni in ambienti ad alta temperatura
• Resistenza di isolamento superiore: Riduce i rischi di corrente di dispersione
• Migliore protezione meccanica: Resiste meglio alle sollecitazioni fisiche
• Resistenza chimica: Adatto per ambienti corrosivi come gli impianti chimici

Anche i cavi SWA isolati in XLPE possono utilizzare il PVC per le guaine interne/esterne. Per le installazioni interne con severi requisiti di sicurezza antincendio, si consigliano guaine a basso fumo e a zero alogeni (LSZH) per ridurre al minimo le emissioni tossiche durante gli incendi.

Fattori chiave per la specifica dei cavi SWA:

L'Appendice 4 della BS 7671 fornisce le valutazioni di corrente:

• Tabella 4D4A: Cavi termoplastici (PVC)
• Tabella 4E4A: Cavi termoindurenti (XLPE)

La BS 7671 512.1.5 richiede la verifica della compatibilità delle apparecchiature quando ci si collega a conduttori con una temperatura nominale superiore a 70°C. Ciò può richiedere:

• La selezione di cavi in PVC con capacità di corrente equivalente
• L'utilizzo di apparecchiature con una temperatura di esercizio nominale di 90°C

L'isolamento termoindurente consente valori k più elevati (143 contro 115 per il PVC) quando si calcolano gli effetti della corrente di guasto, fornendo maggiori margini di sicurezza.

Raccomandazioni per applicazioni specifiche:

• Ambienti ad alto carico/alta temperatura: XLPE preferito
• Luoghi sensibili al fuoco: XLPE con guaina LSZH
• Apparecchiature con temperatura nominale di 70°C: Componenti in PVC equivalenti o aggiornati

La consulenza professionale di ingegneria elettrica e l'adesione agli standard pertinenti (BS 7671, IEC 61439) rimangono essenziali per una selezione ottimale dei cavi e la sicurezza del sistema.