L'argomento della sezione dei conduttori è di fondamentale importanza nell'ambito dell'elettrotecnica, poiché influisce direttamente sulla sicurezza, sull'efficienza e sulla funzionalità degli impianti elettrici. La scelta della sezione dei conduttori è un processo cruciale che richiede una comprensione approfondita delle leggi fisiche e delle norme di sicurezza. Questo articolo si propone di analizzare la sezione dei conduttori, esaminando le sue implicazioni pratiche e teoriche, fornendo esempi e formule utili per il calcolo, e menzionando le figure di spicco che hanno contribuito alla sua evoluzione.

La sezione dei conduttori si riferisce alla misura della larghezza trasversale di un filo o di un cavo elettrico. Essa è espressa in millimetri quadrati (mm²) e determina la capacità del conduttore di trasportare corrente elettrica. Una sezione adeguata è essenziale per garantire che il conduttore non si surriscaldi, evitando così il rischio di incendi o di danni agli apparecchi elettrici. La selezione della giusta sezione implica la considerazione di vari fattori, tra cui la corrente che il conduttore deve trasportare, la lunghezza del conduttore, il materiale di cui è composto, e le condizioni ambientali in cui opera, come la temperatura e la presenza di altri conduttori nelle vicinanze.

La legge di Ohm, una delle fondamenta dell'elettrotecnica, ci insegna che la corrente elettrica (I) che attraversa un conduttore è direttamente proporzionale alla tensione (V) e inversamente proporzionale alla resistenza (R) del conduttore. In formula, questo è espresso come I = V/R. Quando si parla di sezione dei conduttori, la resistenza gioca un ruolo cruciale. La resistenza di un conduttore è influenzata dalla sua lunghezza (L), dalla sua sezione (A) e dal materiale di cui è composto, secondo la formula:

R = ρ * (L / A)

dove ρ è la resistività del materiale. Da questa formula si evince che aumentando la sezione del conduttore, si riduce la resistenza, permettendo un maggiore flusso di corrente senza surriscaldamento.

La scelta della sezione dei conduttori deve tenere conto anche della temperatura. Ogni materiale ha un coefficiente di temperatura che determina come la resistenza varia con la temperatura. Ad esempio, il rame, ampiamente utilizzato nei cavi elettrici, ha un coefficiente di temperatura positivo, il che significa che la sua resistenza aumenta con l'aumento della temperatura. Pertanto, se un conduttore viene sottoposto a carichi elevati, la sezione deve essere dimensionata non solo per la corrente nominale ma anche per le eventuali sovratemperature.

Un altro aspetto importante nella scelta della sezione dei conduttori è la caduta di tensione. La caduta di tensione è la riduzione della tensione lungo un conduttore a causa della sua resistenza. È essenziale mantenere la caduta di tensione entro limiti accettabili per garantire che gli apparecchi elettrici funzionino correttamente. La caduta di tensione (ΔV) può essere calcolata utilizzando la formula:

ΔV = I * R = I * (ρ * (L / A))

Dove I è la corrente che passa attraverso il conduttore. In questo contesto, una sezione maggiore del conduttore non solo riduce la resistenza, ma contribuisce anche a mantenere la caduta di tensione a livelli accettabili.

La norma CEI 64-8, che regola gli impianti elettrici in Italia, fornisce indicazioni specifiche sulla scelta della sezione dei conduttori. Essa stabilisce che la corrente ammissibile di un conduttore dipende dalla sua sezione, dal tipo di isolamento, dalla modalità di installazione e dalla temperatura ambiente. Queste informazioni sono essenziali per ingegneri e tecnici che progettano impianti elettrici, poiché garantiscono la conformità alle normative di sicurezza.

I conduttori di rame e alluminio sono i più utilizzati nell'industria elettrica. Il rame ha una conducibilità elettrica superiore rispetto all'alluminio, il che significa che per trasportare la stessa quantità di corrente, un conduttore di rame può avere una sezione inferiore rispetto a un conduttore di alluminio. Tuttavia, l'alluminio è più leggero e meno costoso, rendendolo una scelta popolare per applicazioni in cui il peso e il costo sono fattori determinanti. Questa scelta deve essere ponderata in base alle specifiche esigenze del progetto.

Un esempio pratico dell'applicazione della sezione dei conduttori è quello degli impianti domestici. In un'abitazione, i cavi che alimentano le prese e le luci devono essere dimensionati correttamente per garantire che possano sopportare il carico elettrico senza surriscaldarsi. Ad esempio, per un circuito che alimenta una presa di corrente con una potenza massima di 2000 watt, considerando una tensione di 230 volt, la corrente sarà:

I = P / V = 2000 W / 230 V ≈ 8,7 A

In base alla norma CEI 64-8, per una corrente di 8,7 A, si potrebbe scegliere un conduttore di rame con una sezione di 1,5 mm², che è in grado di gestire fino a 10 A in condizioni normali di installazione.

Un altro esempio si trova nei sistemi di distribuzione elettrica. Le linee di media tensione utilizzano conduttori di sezione notevolmente maggiore per trasportare grandi quantità di energia su lunghe distanze. In questi casi, la scelta della sezione non riguarda solo il superamento della corrente nominale, ma anche il mantenimento della stabilità della tensione lungo la linea. La progettazione di tali sistemi richiede un'accurata analisi delle perdite di potenza e della dissipazione termica.

Oltre alle formule già menzionate, diversi fattori devono essere considerati nel calcolo della sezione dei conduttori, tra cui la lunghezza del cavo, il numero di conduttori installati insieme, le modalità di installazione e le condizioni ambientali. Questi fattori possono influenzare la resistenza e, di conseguenza, la scelta della sezione.

L'evoluzione della normativa e delle tecniche di calcolo è stata influenzata da numerosi pionieri e ingegneri nel campo dell'elettrotecnica. Tra questi, possiamo citare André-Marie Ampère, che ha contribuito alla comprensione delle correnti elettriche, e Georg Simon Ohm, il cui lavoro sulla legge di Ohm è fondamentale per il calcolo delle sezioni dei conduttori. Altri importanti contributori includono Nikola Tesla e Thomas Edison, le cui invenzioni e visioni hanno plasmato l'industria elettrica moderna. Le normative attuali, come quelle della CEI, sono il risultato di anni di ricerca, esperimenti e innovazioni nel settore.

La sezione dei conduttori è un tema complesso e multidisciplinare che richiede una profonda conoscenza delle leggi fisiche e delle normative di sicurezza. Una corretta progettazione e selezione della sezione può prevenire incidenti e garantire l'efficienza degli impianti elettrici, rappresentando così un aspetto cruciale per ogni professionista nel campo dell'elettrotecnica.