Dimensionamento dei cavi elettrici secondo la CEI 64-8
Dimensionare un cavo elettrico significa scegliere la sezione minima che soddisfi contemporaneamente tre condizioni: portata (Iz) sufficiente, protezione dal sovraccarico (Ib ≤ In ≤ Iz) e caduta di tensione entro il limite ammesso. Ecco come si fa a norma CEI 64-8 e come calcolarlo automaticamente online con Quadrista.
1. Calcolare la corrente d'impiego Ib
La prima grandezza da determinare è la corrente d'impiego Ib, cioè la corrente assorbita dal carico in servizio normale.
- Monofase (230 V):
Ib = P / (V · cosφ) - Trifase (400 V):
Ib = P / (√3 · V · cosφ)
Un carico di 6 kW monofase con cosφ = 0,9 assorbe Ib ≈ 29 A. Un carico di 15 kW trifase con cosφ = 0,9 assorbe Ib ≈ 24 A.
2. Portata del cavo Iz e fattori di correzione
La portata Iz è la corrente che il cavo può trasportare in regime permanente senza superare la temperatura di esercizio del suo isolante (70 °C per PVC, 90 °C per EPR/XLPE). La portata di riferimento I0 si legge sulle tabelle CEI-UNEL 35024/1 in base a:
- Tipo di isolante: PVC o EPR/XLPE (i cavi EPR sopportano correnti maggiori a parità di sezione).
- Tipo di posa: in aria, sotto tubo incassato, in canalina, interrato, ecc. (metodi A1, A2, B1, B2, C, D, E, F, G).
- Numero di conduttori attivi: 2 (monofase), 3 (trifase), 4 o 5 (trifase + neutro + PE).
Alla portata di riferimento si applicano i fattori di correzione K:
K1— temperatura ambiente diversa da 30 °C (o 20 °C per posa interrata);K2— numero di circuiti raggruppati posati insieme;- eventuali coefficienti aggiuntivi per posa interrata (K3 per resistività termica del terreno).
La portata effettiva del cavo è dunque: Iz = I0 · K1 · K2.
Esempio pratico
Cavo FG16OR16 3G2.5 (EPR, tripolare, 2,5 mm²) in tubo incassato (posa B1), 30 °C ambiente, singolo circuito: I0 ≈ 27 A, K1 = 1, K2 = 1 → Iz = 27 A. Se ce ne sono 4 circuiti raggruppati: K2 = 0,65 → Iz ≈ 17,5 A. La stessa sezione, in aria libera, arriva a oltre 30 A.
3. La condizione Ib ≤ In ≤ Iz (art. 433 CEI 64-8)
Per proteggere il cavo dal sovraccarico, la CEI 64-8 all'art. 433 impone due condizioni:
Ib ≤ In ≤ Iz— la corrente nominaleIndel dispositivo di protezione è compresa tra l'assorbimento del carico e la portata del cavo;If ≤ 1,45 · Iz— la corrente convenzionale di funzionamento del dispositivo non supera 1,45 volte la portata del cavo. Per gli interruttori magnetotermici con In ≥ 16 A la condizione è automaticamente soddisfatta.
In pratica, scelto un interruttore da 25 A per un carico da 29 A monofase, il cavo dovrà avere Iz ≥ 25 A: nell'esempio precedente 2,5 mm² in tubo con singolo circuito è sufficiente; con 4 circuiti raggruppati serve almeno 4 mm².
4. Verifica della caduta di tensione
La caduta di tensione ∆U lungo la linea deve restare entro il limite del quadro. La CEI 64-8 raccomanda:
- 4% per illuminazione;
- 5% per gli altri utilizzatori (motori, prese, ecc.).
Formula semplificata per linee corte, resistive:
- Monofase:
∆U = 2 · L · Ib · (R·cosφ + X·sinφ) - Trifase:
∆U = √3 · L · Ib · (R·cosφ + X·sinφ)
Dove L è la lunghezza in metri, R e X sono la resistenza e la reattanza del cavo in Ω/km alla temperatura di esercizio. Il valore ottenuto va espresso in percentuale sulla tensione nominale.
5. Protezione dal cortocircuito (art. 434)
Oltre al sovraccarico va verificata la protezione dal cortocircuito: l'energia specifica passante I²t lasciata passare dal dispositivo di protezione deve essere inferiore all'energia sopportabile dal cavo K² · S², dove K vale 115 per PVC/rame, 143 per EPR/rame, 76 per PVC/alluminio, 94 per EPR/alluminio (art. 434.5.2). Approfondisci il calcolo della corrente di cortocircuito Icc.
Tabella orientativa: sezione minima per portata (posa B1, PVC, singolo circuito)
| Sezione (mm²) | Iz PVC (A) | Iz EPR (A) | In tipico (A) |
|---|---|---|---|
| 1,5 | 14,5 | 19 | 10 |
| 2,5 | 19,5 | 27 | 16 |
| 4 | 26 | 36 | 25 |
| 6 | 34 | 46 | 32 |
| 10 | 46 | 63 | 40 |
| 16 | 61 | 85 | 50 |
| 25 | 80 | 112 | 63–80 |
| 35 | 99 | 138 | 80–100 |
I valori sono indicativi (CEI-UNEL 35024/1, posa B1, 30 °C). Per la scelta definitiva applicare sempre i fattori K1, K2 e verificare la caduta di tensione.
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⚡ Apri QuadristaDomande frequenti
Qual è la differenza tra Iz e In?
Iz è la portata del cavo (dipende dalla sezione, dal tipo di isolante e dalla posa). In è la corrente nominale del dispositivo di protezione (interruttore o fusibile). La CEI 64-8 impone In ≤ Iz: il dispositivo deve intervenire prima che il cavo si surriscaldi.
Perché la portata cambia in base alla posa?
Perché la posa determina la capacità del cavo di smaltire calore. In aria libera il calore si disperde bene → portata alta. In tubo incassato o all'interno di un isolante termico → portata ridotta. Le tabelle CEI-UNEL 35024/1 forniscono i valori per ogni metodo di posa (A1, A2, B1, B2, C, D, E, F, G).
Cosa cambia tra un cavo PVC e uno EPR (o XLPE)?
Il PVC lavora fino a 70 °C sul conduttore, l'EPR/XLPE fino a 90 °C. A parità di sezione, un cavo EPR ha una portata Iz circa il 30–40% più alta e sopporta un'energia I²t di cortocircuito maggiore (K = 143 contro 115). Nei quadri industriali si usa quasi sempre EPR (FG16OR16, FG16OM16).
Come si dimensiona il conduttore di protezione (PE)?
Secondo l'art. 543 CEI 64-8: per sezione di fase S ≤ 16 mm² il PE ha la stessa sezione della fase; per 16 < S ≤ 35 mm² il PE è 16 mm²; per S > 35 mm² il PE è S/2. Il neutro, in monofase, ha sempre la stessa sezione della fase.
Guide correlate
Riferimenti: CEI 64-8 (Impianti utilizzatori a bassa tensione), CEI-UNEL 35024/1 (portate dei cavi in regime permanente), IEC 60364. I calcoli sono un supporto alla progettazione: la responsabilità del progetto resta del tecnico firmatario.