Cos'è un cavo multipolare? Come selezionare il cavo multicore appropriato in base allo scenario applicativo?

Cos'è un cavo multicore?

Un cavo multipolare è un cavo elettrico che contiene due o più conduttori isolati individualmente racchiusi all'interno di un'unica guaina esterna. A differenza dei cavi unipolari, che trasportano un solo conduttore, i cavi multipolari raggruppano più conduttori insieme per trasmettere alimentazione, segnali o dati attraverso un unico cavo organizzato. Questo design riduce la complessità dell'installazione, consente di risparmiare spazio nei condotti e semplifica la gestione dei cavi sia in ambienti industriali che commerciali.

I cavi multicore si trovano praticamente in ogni settore dell'industria moderna: dall'automazione di fabbrica e dal controllo di processo ai servizi per l'edilizia, alle telecomunicazioni e ai sistemi di energia rinnovabile. La loro capacità di trasportare più circuiti all'interno di un unico cavo li rende la scelta preferita ovunque l'efficienza dello spazio, l'installazione ordinata e le prestazioni affidabili siano priorità. Comprendere la costruzione, i tipi, le classificazioni e i criteri di selezione dei cavi multicore è essenziale per ingegneri, elettricisti e professionisti degli appalti che specificano o installano sistemi elettrici.

Costruzione di cavi multipolari

La struttura interna di un cavo multipolare è stratificata e realizzata appositamente per garantire prestazioni elettriche, protezione meccanica e lunga durata. Ciascun elemento della costruzione contribuisce con proprietà specifiche al cavo complessivo.

Conduttori

Conduttori are the core electrical elements of the cable. They are typically made from copper, though aluminum is used in larger power cables where weight reduction is important. Copper conductors may be solid (a single wire) or stranded (multiple fine wires twisted together). Stranded conductors offer greater flexibility and are preferred in applications where the cable will be moved, flexed, or bent repeatedly during service — such as in robotic arms or trailing cable applications. Conductor cross-sections in multicore cables range from as small as 0.1 mm² for signal cables up to 300 mm² or more for heavy-duty power cables.

Isolamento del nucleo

Ogni conduttore è isolato individualmente per prevenire cortocircuiti tra i conduttori e per definire la tensione nominale del cavo. I materiali isolanti comuni includono PVC (cloruro di polivinile), XLPE (polietilene reticolato), EPR (gomma di etilene propilene) e composti LSZH (a basso contenuto di fumi e zero alogeni). La scelta del materiale isolante influisce sulla temperatura nominale del cavo, sulla resistenza chimica e sul comportamento in condizioni di incendio. XLPE, ad esempio, supporta temperature operative più elevate (fino a 90°C) rispetto al PVC standard (tipicamente valutato a 70°C), rendendolo preferibile nelle applicazioni di distribuzione dell'energia a carico elevato.

Riempitivi, leganti e guaina interna

Dopo che i nuclei isolati sono stati disposti insieme, tipicamente in una configurazione elicoidale per mantenere rotondità e flessibilità, vengono introdotti riempitivi non conduttori per riempire gli spazi tra i nuclei. Viene quindi applicato un nastro legante per tenere insieme il gruppo prima che una guaina interna (bedding) venga estrusa su di esso. Questa guaina interna fornisce protezione meccanica ai nuclei e funge da strato di base per l'eventuale armatura applicata su di essa.

Armatura e guaina esterna

Per i cavi installati in ambienti difficili (interrati, instradati attraverso condotti con bordi abrasivi o esposti a impatti meccanici) viene applicata un'armatura sulla guaina interna. I tipi di armatura più comuni sono l'armatura in filo d'acciaio (SWA) e l'armatura in nastro d'acciaio (STA), che forniscono resistenza allo schiacciamento e agli urti. L'armatura in filo di alluminio (AWA) viene utilizzata laddove l'interferenza del campo magnetico deve essere ridotta al minimo. La guaina esterna, tipicamente PVC estruso o composto LSZH, fornisce lo strato finale di protezione ambientale e meccanica.

Tipi comuni di cavi multicore

I cavi multipolari sono prodotti in un'ampia gamma di tipologie, ciascuna ottimizzata per diversi requisiti elettrici e ambientali. I tipi più comunemente specificati includono:

Cavi multicore schermati e non schermati

Una delle distinzioni più importanti nelle specifiche dei cavi multicore è se il cavo è schermato (schermato) o non schermato. Questa decisione ha implicazioni significative per l'integrità del segnale e la compatibilità elettromagnetica (EMC).

Cavi multipolari non schermati

I cavi multipolari non schermati non contengono uno strato di schermatura elettromagnetica. Sono adatti per la distribuzione di energia e applicazioni di cablaggio generale in cui i conduttori trasportano tensioni e correnti relativamente elevate e dove l'interferenza elettromagnetica (EMI) non rappresenta un problema significativo. I cavi di alimentazione SWA standard utilizzati per l'alimentazione di macchinari industriali o quadri di distribuzione sono generalmente non schermati.

Cavi multipolari schermati

I cavi multicore schermati includono uno o più strati di schermatura metallica, in genere foglio di alluminio/poliestere, treccia di rame o una combinazione di entrambi, applicati attorno alle singole coppie/conduttori o attorno all'intero gruppo del nucleo (schermo complessivo). Lo schermo è collegato a terra su una o entrambe le estremità per fornire un percorso a bassa impedenza per le correnti di interferenza indotte, impedendo efficacemente che le EMI entrino o escano dal cavo. I cavi multicore schermati sono essenziali nelle applicazioni di strumentazione e controllo in cui segnali analogici di basso livello (loop di corrente da 4–20 mA, uscite termocoppie, segnali estensimetrici) devono essere trasmessi senza corruzione del rumore proveniente da cavi di alimentazione adiacenti o azionamenti a frequenza variabile.

Identificazione del nucleo e codifica a colori

Con più conduttori all'interno di un singolo cavo, l'identificazione chiara e coerente dei conduttori è fondamentale per un'installazione e una manutenzione sicure. I cavi multicore utilizzano un isolamento codificato a colori e, per i cavi con un numero elevato di nuclei, una stampa numerata o alfanumerica su ciascun nucleo.

In Europa, gli standard armonizzati di codifica dei colori (IEC 60446) definiscono i colori per funzioni specifiche: marrone per la linea (L1), nero per la linea (L2), grigio per la linea (L3), blu per neutro (N) e verde/giallo per terra di protezione (PE). Per i cavi multipolari per strumentazione e controllo con molti nuclei, l'approccio standard è la numerazione sequenziale stampata sull'isolamento dei nuclei, ad esempio da 01 a 24 per un cavo a 24 nuclei. La pratica nordamericana secondo gli standard NEC e UL differisce leggermente, con il nero, il rosso e il blu comunemente usati per i conduttori di fase e il bianco o il grigio per i conduttori neutri.

Principali applicazioni del cavo multicore

La versatilità del cavo multicore fa sì che possa servire un ampio spettro di settori e ambienti di installazione. Tra gli ambiti applicativi più significativi ricordiamo i seguenti:

• Automazione industriale e quadri di controllo: I cavi di controllo multicore collegano PLC, sensori, attuatori e interfacce operatore all'interno e tra pannelli di controllo e dispositivi di campo. Il loro formato multiconduttore organizzato riduce i tempi di cablaggio e semplifica la ricerca dei guasti.
• Servizi e infrastrutture per l'edilizia: I cavi di alimentazione multicore SWA rappresentano la spina dorsale della distribuzione elettrica negli edifici commerciali, negli ospedali e nei data center, alimentando quadri di distribuzione secondaria, apparecchiature HVAC e circuiti di illuminazione dai quadri elettrici principali.
• Impianti petroliferi, del gas e petrolchimici: I cavi multicore armati e schermati sono ampiamente utilizzati nelle installazioni in aree pericolose per alimentazione, strumentazione e trasmissione dati, spesso con LSZH o guaine composte specializzate per soddisfare i rigorosi requisiti di resistenza al fuoco e agli agenti chimici.
• Impianti di energia rinnovabile: I parchi solari e le turbine eoliche si affidano a cavi multicore per le interconnessioni tra inverter, trasformatori, sistemi di monitoraggio e punti di connessione alla rete, spesso in installazioni esterne o sotterranee che richiedono resistenza ai raggi UV e protezione dall'umidità.
• Ferrovie e trasporti: Il materiale rotabile, il segnalamento a terra e l'infrastruttura delle stazioni utilizzano cavi LSZH e multipolari resistenti al fuoco per soddisfare rigorosi standard di sicurezza antincendio in ambienti confinati.
• Marino e offshore: Le navi e le piattaforme offshore utilizzano cavi multicore progettati per resistere all'acqua di mare, agli oli e alle sollecitazioni meccaniche, spesso realizzati secondo le specifiche IEC 60092 o Lloyd's Register.

Come selezionare il cavo multicore giusto

La scelta del cavo multicore corretto per una determinata applicazione richiede una valutazione sistematica di diversi parametri interdipendenti. Ottenere queste specifiche fin dall'inizio previene guasti prematuri dei cavi, non conformità alle normative e costosi retrofit.

• Valutazione della tensione: La tensione nominale del cavo (espressa come U₀/U, ad esempio 0,6/1 kV) deve essere uguale o superiore alla tensione di esercizio del sistema. La distribuzione dell'alimentazione a bassa tensione utilizza in genere cavi da 0,6/1 kV, mentre le applicazioni a media tensione richiedono 3,6/6 kV, 6/10 kV o superiori.
• Capacità di carico attuale: La sezione trasversale del conduttore deve essere dimensionata per sopportare la corrente di carico massima senza superare la classificazione termica del cavo, tenendo conto del metodo di installazione, della temperatura ambiente e dei fattori di declassamento del raggruppamento secondo IEC 60364 o BS 7671.
• Numero di core: Il numero di nuclei deve corrispondere ai requisiti del circuito: ad esempio, un circuito di alimentazione trifase con terra richiede un cavo a 4 nuclei (3L E), mentre un circuito trifase con neutro e terra richiede 5 nuclei.
• Condizioni ambientali: L'ambiente di installazione determina il materiale della guaina e il tipo di armatura. L'interramento diretto sotterraneo richiede cavi SWA; installazioni in ambienti chimici necessitano di guaine chimicamente resistenti; i circuiti critici per il fuoco richiedono un cavo resistente al fuoco conforme a IEC 60331 o BS 6387.
• Requisito di flessibilità: Le installazioni fisse utilizzano cavi rigidi o semirigidi; le applicazioni che richiedono movimenti o flessioni regolari richiedono cavi altamente flessibili con conduttori a trefoli sottili e robuste guaine elastomeriche.
• Requisiti EMC: Qualsiasi applicazione che trasmetta segnali di strumentazione analogica o che operi vicino a convertitori di frequenza o apparecchiature di commutazione ad alta potenza deve specificare un cavo multipolare schermato per mantenere l'integrità del segnale.

Standard e certificazioni per cavi multicore

I cavi multipolari sono prodotti e testati secondo una serie di standard nazionali e internazionali che ne definiscono le proprietà elettriche, meccaniche e di prestazione al fuoco. Gli standard chiave includono:

• CEI 60502: Copre cavi di alimentazione con isolamento estruso per tensioni nominali da 1 kV a 30 kV: lo standard principale per cavi elettrici industriali e infrastrutturali in tutto il mondo.
• BS 5467 / BS 6346: Standard britannici per cavi armati con isolamento XLPE o PVC ampiamente specificati nei progetti del Regno Unito e del Commonwealth.
• CEI 60332 / EN 50266: Test di propagazione del fuoco per cavi singoli e fasci di cavi, garantendo che i cavi non diffondano la fiamma in condizioni di prova definite.
• IEC 60331/BS 6387: Test di integrità del circuito per cavi resistenti al fuoco, confermando che i cavi mantengono la funzione elettrica durante e dopo l'esposizione al fuoco.
• EN50525: Serie di norme europee armonizzate che coprono cavi energetici a bassa tensione per applicazioni generali, cavi flessibili e cavi per ascensori.

La specifica di cavi conformi agli standard pertinenti per l'applicazione e la regione garantisce non solo sicurezza e prestazioni, ma anche conformità normativa e validità assicurativa.

Migliori pratiche di installazione per cavi multicore

Anche il cavo con le migliori specifiche avrà prestazioni inferiori se installato in modo errato. Pratiche di installazione corrette proteggono il cavo da danni meccanici, garantiscono terminazioni affidabili e mantengono le prestazioni elettriche a lungo termine:

• Rispettare sempre il raggio di curvatura minimo indicato dal produttore, in genere 6-12 volte il diametro complessivo del cavo per i cavi armati, per evitare di danneggiare i conduttori o l'isolamento durante la trazione e l'instradamento.
• Utilizzare fermacavi e supporti adeguati agli intervalli specificati nella norma IEC 61914 per impedire il movimento del cavo in condizioni di corrente di guasto e per gestire il peso del cavo su lunghi percorsi.
• Terminare i cavi schermati con pressacavi EMC adeguati che mantengano la continuità dello schermo a 360° nel punto di ingresso nelle custodie, evitando collegamenti di terra a spirale che compromettono l'efficacia della schermatura alle alte frequenze.
• Separare i cavi multicore di alimentazione e strumentazione in passerelle portacavi o utilizzare passerelle dedicate per ridurre al minimo l'accoppiamento induttivo tra i circuiti di alimentazione e di segnale anche quando vengono utilizzati cavi schermati.

Conclusione

Cavi multipolari sono componenti indispensabili nei moderni sistemi elettrici e di controllo e offrono un mezzo pratico ed efficiente in termini di spazio per instradare più circuiti attraverso un unico cavo. Dai principi costruttivi di base di conduttori, isolamento e armatura, alle prestazioni specializzate di cavi per strumentazione schermati e cavi per circuiti di emergenza resistenti al fuoco, la famiglia di cavi multicore comprende un'enorme gamma di prodotti progettati praticamente per ogni applicazione industriale, commerciale e infrastrutturale. Comprendendo le principali caratteristiche costruttive, i tipi, gli standard e i criteri di selezione qui delineati, ingegneri e installatori possono specificare con sicurezza il cavo multicore giusto per un determinato progetto, garantendo sicurezza, affidabilità e conformità normativa dall'installazione fino all'intera durata di servizio del sistema.