Cavi Fire Resistant: Informazioni sulla Norma CEI UNEL 35011 e il Regolamento CPR

Nel lavoro di tutti i giorni - che tu sia un progettista, un installatore o un addetto agli acquisti - le sigle dei cavi elettrici sono il pane quotidiano. Si trovano nei capitolati, nelle distinte materiali e sulle guaine stesse dei prodotti. Eppure, dietro a quelle che sembrano semplici sequenze di lettere e numeri, si nasconde una vera e propria "grammatica" tecnica. Questa conoscenza è fondamentale per scegliere il prodotto giusto senza margine di errore, specialmente quando si parla di cavi fire resistant e delle relative normative come la CEI UNEL 35011 e il Regolamento Prodotti da Costruzione (CPR).

Il Regolamento Prodotti da Costruzione (CPR) e la Classificazione dei Cavi

Tutti i cavi installati in edifici e opere di ingegneria civile soggetti a requisiti prestazionali di reazione al fuoco, siano essi di energia, di comunicazione o fibra ottica, dovranno essere classificati. Il Regolamento Prodotti da Costruzione (CPR) coinvolge tutti gli operatori economici della filiera, poiché "prodotto da costruzione" si intende qualsiasi prodotto o kit fabbricato e immesso sul mercato per essere incorporato in modo permanente in opere di costruzione o in parti di esse e la cui prestazione incide sulla prestazione delle opere di costruzione rispetto ai requisiti di base delle opere stesse.

Soggetti Coinvolti nel CPR

• Fabbricante: qualsiasi persona fisica o giuridica che fabbrichi un prodotto da costruzione o che faccia progettare o fabbricare tale prodotto e lo commercializza con il suo nome o con il suo marchio (Art. 11).
• Mandatario: qualsiasi persona fisica o giuridica stabilita nell’Unione Europea che abbia ricevuto da un fabbricante un mandato scritto che la autorizza ad agire per suo conto in relazione a determinati compiti (Art. 12).
• Distributore: qualsiasi persona fisica o giuridica nella catena di fornitura, diversa dal fabbricante o dall’importatore, che metta un prodotto da costruzione a disposizione sul mercato (Art. 13).
• Importatore: qualsiasi persona fisica o giuridica, stabilita nell’Unione Europea, che immetta sul mercato dell’Unione Europea un prodotto da costruzione proveniente da un paese terzo (Art. 14).

Requisiti Obbligatori sui Prodotti

Sui prodotti sono obbligatori la Marcatura CE, la Dichiarazione di Prestazione (DoP) e il Sistema di valutazione e verifica della costanza delle prestazioni (AVCP), a seconda della classificazione. L’appartenenza ad una determinata classe e la costanza delle prestazioni, dovranno essere controllate e certificate da Organismi Notificati (i cosiddetti Notified Bodies) indipendenti (es. IMQ).

Classificazione di Reazione al Fuoco dei Cavi

I cavi sono classificati in sette classi di Reazione al Fuoco identificate dalle lettere da F ad A e dal pedice "ca" (cable) in funzione delle loro prestazioni crescenti. Ogni classe prevede soglie minime per il rilascio di calore e la propagazione della fiamma.

Oltre a questa classificazione principale, le autorità europee hanno regolamentato anche l’uso dei seguenti parametri aggiuntivi:

• a = acidità: definisce la pericolosità dei fumi per le persone e la corrosività per le cose. Varia da a1 a a3.
• s = opacità dei fumi: Varia da s1a a s3.
• d = gocciolamento: di particelle incandescenti che possono propagare l’incendio. Varia da d0 a d2.

Dalla classe C alla classe A deve essere effettuata la valutazione e verifica della costanza della prestazione (Assessment and verification of Constancy of performance - AVCP), inclusa la prova iniziale e il controllo della produzione in fabbrica (Factory Production Control - FPC).

Requisiti di Base per la Certificazione CPR

A) Sicurezza in caso di incendio (Requisito n. 2 - Allegato 1 del Regolamento CPR)

1. la generazione e la propagazione del fuoco e del fumo al loro interno siano limitate;
2. la propagazione del fuoco a opere di costruzione vicine sia limitata;
3. gli occupanti possano abbandonare le opere di costruzione o essere soccorsi in altro modo;
4. si tenga conto della sicurezza delle squadre di soccorso.

B) Igiene, salute e Ambiente (Requisito n°3 - Allegato 1 del Regolamento CPR)

La conformità dei cavi al requisito di igiene, salute e ambiente si ritiene implicitamente assolto dal rispetto della Direttiva RoHS (2011/65/UE e successivi adeguamenti) e del Regolamento REACH (1907/2006/CE).

Norme Tecniche Rilevanti per i Cavi Fire Resistant

Nel settore elettrico, il rispetto delle norme tecniche è fondamentale per la realizzazione di impianti "a regola d’arte". Sebbene la loro applicazione non sia sempre obbligatoria per legge, una conoscenza precisa di queste norme è presupposto sufficiente per una corretta esecuzione di un impianto elettrico, che deve garantire un livello di sicurezza sufficiente nel tempo.

Gli scambi commerciali internazionali e l’Unione Europea promuovono una normalizzazione delle normative. A tal fine sono sorti l’IEC (International Electrotechnical Commission), il CEN (European Committee for Standardization) ed il CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization), l'ente normativo europeo per il settore elettrico. I documenti EN (European Norm) sono norme che devono essere adottate da tutti i paesi dell'Unione Europea, senza aggiunte o modifiche, e tutte le norme nazionali che riguardano la stessa materia devono essere ritirate. Le Norme sperimentali ENV (European Norm Vorubergehend) hanno una durata limitata durante la quale gli stati membri possono presentare le proprie proposte.

CEI 20-105 v1: Cavi Resistenti al Fuoco

Per CEI 20-105 v1 si intendono cavi resistenti al fuoco, non propaganti la fiamma, senza alogeni, con tensione nominale 100/100V per applicazioni in sistemi fissi automatici di rivelazione e di segnalazione allarme incendio.

4.1 Comportamento al fuoco

Tenuto conto del grado di sicurezza che questi cavi devono garantire, i cavi della presente Norma devono superare le prove previste dalla classe di reazione al fuoco Cca-s1b,d1,a1 secondo le indicazioni riportate nella Norma CEI-UNEL 35016.

I requisiti di prestazione, le prove e i metodi di valutazione della reazione al fuoco dei cavi al fine di permettere la classificazione secondo il Regolamento Prodotti da Costruzione sono specificate dalla Norma EN 50575.

6.1 Regolamento Prodotti da Costruzione CPR (305/2011)

Per quanto riguarda la sicurezza in caso di incendio (Reazione al fuoco), l’appartenenza ad una determinata classe e la costanza delle prestazioni del cavo, dovranno essere controllate e certificate da Organismi Notificati indipendenti. A seguito del rilascio da parte dell’Organismo Notificato del Certificato di Costanza della Prestazione (AVCP), il fabbricante dovrà redigere la propria “Dichiarazione di Prestazione” (DoP) per poter porre la marcatura CE.

EN 50200: Metodo di Prova per la Resistenza al Fuoco

Questa norma descrive il metodo di prova per la resistenza al fuoco di piccoli cavi non protetti per l’uso in circuiti di emergenza. Il cavo è provato in una condizione di installazione rappresentativa, in condizioni di raggio di curvatura minimo e la prova si basa su una temperatura di prova minima di 830°C. Ciò è tipico della temperatura dei gas raggiunta dopo un’esposizione di 30 min alle condizioni tempo/temperature prescritte nella EN 1363-1. Il metodo di prova descritto nella norma comprende l’esposizione al fuoco con shock meccanico.

UNI 9795:2013 - Elementi di Connessione e Posa dei Cavi

I cavi (tutti) utilizzati nel sistema di rivelazione incendi per il collegamento di apparati dovranno essere resistenti al fuoco per almeno 30 minuti, a bassa emissione di fumo e zero alogeni (norma di riferimento CEI EN50200). La sezione minima dovrà essere di 0,5 mm².

I cavi devono essere a conduttori flessibili (non sono ammessi conduttori rigidi) e costruiti secondo norma CEI 20-105 (V1). Sono idonei alla posa in coesistenza con cavi di energia utilizzati per sistemi a tensione nominale verso terra fino a 400V (con indicazione stampata sul cavo di Uo=400V). Il percorso di andata dovrà essere differenziato da quello del ritorno al fine di garantirne il funzionamento anche nel caso venga danneggiato un ramo e per i sistemi di evacuazione vocale il colore esterno del cavo deve essere viola (Art. 7).

Si rende indispensabile la verifica dei parametri trasmissivi dei cavi (induttanza, capacità, impedenza, ecc.) con i requisiti minimi richiesti dai singoli costruttori di apparati al fine di evitare malfunzionamenti del sistema stesso. Per il collegamento di apparati aventi tensioni di esercizio superiori a 100 V c.a. si richiede l’impiego di cavi elettrici resistenti al fuoco sottoposti alla prova EN50200 e conformi a CEI 20-45.

Altre Normative Rilevanti

• CEI EN 50363: Materiali isolanti, di guaina e di rivestimento per cavi di emergenza di bassa tensione.
• CEI 20-65: Cavi elettrici isolati con materiale elastomerico termoplastico e isolante minerale per tensioni nominali non superiori a 1000 V in corrente alternata e 1500 V in corrente continua.

Il Sistema di Designazione CEI UNEL 35011

Il sistema CEI UNEL 35011 è lo standard normativo italiano utilizzato per dare un "nome e cognome" ai cavi elettrici per energia e segnalamento. Invece di usare descrizioni lunghe e complesse, questa norma stabilisce una codifica basata su blocchi sequenziali di lettere e numeri. L'idea è brillante nella sua semplicità: leggendo la sigla da sinistra verso destra, si descrive il cavo partendo dal suo "cuore" (il conduttore metallico) per arrivare fino alla sua "pelle" (la guaina esterna). Questa codifica permette a chiunque nel settore di capire immediatamente le caratteristiche costruttive del cavo. I blocchi principali seguono generalmente questo ordine:

1. Natura e flessibilità del conduttore: Indica il materiale (rame o alluminio) e se il filo è rigido, flessibile o massiccio.
2. Isolamento: Definisce il materiale che avvolge direttamente il metallo per isolarlo (es. PVC, gomma, mescole LS0H).
3. Forma e assemblaggio: Lettere aggiuntive che indicano se il cavo è rotondo, piatto, o se possiede anime concentriche.
4. Schermature o armature: Indica la presenza di protezioni meccaniche (acciaio) o elettromagnetiche (rame).
5. Guaina esterna: Descrive l'ultimo strato visibile, quello a contatto con l'ambiente esterno.

Nota dell'esperto: Se incontri un cavo la cui sigla inizia con la lettera H (es. H1Z2Z2-K per il fotovoltaico), ti trovi di fronte al sistema Armonizzato Europeo (HD 361), che segue regole di composizione diverse.

La Struttura dei Codici dei Cavi

Ecco alcuni esempi per comprendere come è strutturato questo sistema, diviso in "blocchi" sequenziali:

1. Natura e Flessibilità del Conduttore

È il punto di partenza (quello che in alcune contestualizzazioni viene erroneamente chiamato "famiglia"). Indica la natura e il grado di flessibilità del conduttore:

• A: Alluminio (es. un cavo in alluminio inizierà con A).
• F: a corda flessibile rotonda.
• R: a corda rigida rotonda.
• U: rigido a filo unico.

Nota: Se non c'è la lettera "A", il conduttore è sempre sottinteso in rame.

2. Isolamento

Descrive il materiale che avvolge direttamente il conduttore per isolarlo elettricamente:

• G16: Gomma etilenpropilenica ad alto modulo (HEPR) - CPR.
• R / R2: Polivinilcloruro (PVC).
• S17: PVC avente temperatura caratteristica di 70°C (CPR).

3. Conformazione (o Forma) del Cavo

Indica come sono riunite le anime all'interno di un cavo multipolare:

• O: Anime riunite, con o senza riempitivi, per formare un cavo rotondo.
• D: Anime affiancate parallele (cavo di forma piatta).
• X: Anime riunite ad elica visibile.

Nota: nessun simbolo = cavi unipolari

4. Eventuali Schermature o Armature

Se il cavo ha protezioni meccaniche o elettromagnetiche aggiuntive, si inseriscono qui:

• H2: schermo a treccia o calza di rame.
• A: Armatura a treccia o calza metallica (protezione contro gli urti o i roditori).

5. Guaina Esterna

L'ultimo strato visibile del cavo, quello che lo protegge dall'ambiente circostante:

• R16: Mescola di PVC (CPR).
• M16: Mescola termoplastica a basso sviluppo di fumi e acidità (CPR).

Un Esempio Pratico: Decodifichiamo il cavo FG16R16

Per capire davvero come funziona la norma CEI UNEL 35011, applichiamola a uno dei cavi per energia a bassa tensione (0,6/1 kV) più richiesti e utilizzati negli impianti moderni conformi al regolamento CPR: il famoso FG16R16.

Sezioniamo la sigla blocco per blocco:

• F - Il Conduttore: La prima lettera indica l'anima del cavo. "F" sta per conduttore a corda flessibile (sottinteso in rame). Se fosse stato in alluminio, avremmo trovato una "A" all'inizio della sigla.
• G16 - L'Isolamento: Il secondo blocco descrive il rivestimento diretto del filo di rame. "G16" indica una speciale gomma etilenpropilenica ad alto modulo a basso sviluppo di fumi ed acidità avente temperatura caratteristica di 90°C. Il numero "16" non è una classe a sé stante, ma fa parte del codice della mescola normalizzata per i cavi che rientrano nel quadro normativo CPR (Regolamento Prodotti da Costruzione).
• R16 - La Guaina: L'ultimo blocco definisce il rivestimento protettivo esterno. "R16" sta a indicare una guaina a base di Polivinilcloruro (PVC), anch'essa appartenente alla famiglia di mescole introdotte specificamente per rispondere ai requisiti di reazione al fuoco previsti dal CPR.

E se trovassi scritto FG16OR16? La "O" nel mezzo indica che le anime sono riunite per formare un cavo rotondo.

Dimensionamento e Posa dei Cavi Elettrici

Per poter dimensionare correttamente un cavo elettrico è necessario essere a conoscenza dei seguenti dati: la tensione di esercizio, la corrente di impiego e il fattore di potenza dell’utilizzatore, le condizioni di posa e la lunghezza.

• Tensione nominale: è rappresentata da U0/U e costituisce il grado di isolamento del cavo. In particolare, U0 rappresenta il valore efficace della tensione tra uno qualsiasi dei conduttori e il rivestimento metallico del cavo o la terra dell’ambiente circostante, U rappresenta il valore efficace della tensione tra due conduttori qualsiasi del cavo.
• Caduta di tensione: è considerata fra l’origine di un impianto e qualunque punto di utilizzazione e dipende: dalla corrente di fase; dalla lunghezza, dalla resistenza e dalla reattanza della linea; dal fattore di potenza dell’utilizzatore.

Condizioni di Impiego e Modalità di Posa

Le norme CEI 64-8, con la parte 5, si occupano della scelta e installazione dei componenti elettrici. In particolare, nel capitolo 52, viene definita la scelta e la messa in opera dei cavi in funzione dei tipi di posa ammessi, ad esempio:

• Cavi senza guaina in tubi protettivi annegati nella muratura;
• Cavi multipolari in tubi protettivi annegati nella muratura;
• Cavi posati in aria libera;
• Cavi multipolari in tubi protettivi non circolari posati su pareti;
• Cavi multipolari immersi in acqua;
• Cavi posati su passerelle perforate;
• Cavi posati su passerelle non perforate;
• Cavi unipolari con guaina e multipolari in tubi protettivi interrati od in cunicoli interrati.

Per quanto riguarda la posa interrata, è considerata diretta se il cavo è posato direttamente a contatto con il terreno, mentre è considerata indiretta se il cavo è interrato posato in tubo, condotto o cunicolo. È considerata posa interrata anche quella effettuata sotto il pavimento di locali coperti posti al piano terra, come ad esempio cantine e/o autorimesse, se è ipotizzabile la presenza di acqua per lunghi periodi. Un cavo, se installato in passerella forata per più del 30% della sua superficie di base, si considera posato in aria libera.

Componenti Principali del Cavo

• Conduttore: generalmente un complesso di fili metallici elementari sistemati a spirale al fine di ridurre l’effetto pelle, destinato a condurre corrente. Il materiale del conduttore può essere: rame ricotto, nudo o rivestito; alluminio o lega di alluminio, nudo; con il termine “rivestito” si intende un sottile strato di un metallo conduttore quale stagno, lega di stagno o lega di piombo, che ricopre il conduttore.
• Isolante: un involucro di materiale dielettrico posto intorno al conduttore e destinato a sopportare la tensione elettrica. È una parte fondamentale del cavo che ne determina le prestazioni in termini di tensione nominale, portata, comportamento termico; è formato dalla mescola di materiali opportunamente scelti e dosati, può essere secondo le tensioni di esercizio: PVC, gomma, carta impregnata, resine sintetiche.
• Schermo: consiste in un sottile nastro di rame avvolto a spirale e applicato sull’insieme delle anime o singolarmente attorno all’isolante di ciascuna ed è necessario per i cavi con tensione nominale di isolamento verso terra maggiore di 3,6 kV. Le norme CEI, per i cavi con tensione nominale di isolamento verso terra maggiore di 8 kV, prescrivono la schermatura di ogni singola anima del cavo.
• Guaina esterna, isolante esterno, armatura metallica: sono rivestimenti esterni che hanno il compito di proteggere la cintura e le anime del cavo dalle sollecitazioni meccaniche e dagli agenti esterni. Per la guaina esterna e l’isolante esterno si usa PVC, PE, gomma, altri tipi di resine termoplastiche, treccia tessile; per l’armatura metallica si usano fili o nastri di acciaio, tubo di piombo o di alluminio.

Cavi in Parallelo

La distribuzione in cavo permette una grande flessibilità e praticità di utilizzo soprattutto quando le correnti da trasportare sono elevate. Per esempio, per evitare di utilizzare cavi di sezione eccessiva e difficilmente manovrabili, o non disponibili sul mercato, oppure per aumentare la corrente da trasferire utilizzando collegamenti già esistenti, si possono usare cavi collegati in parallelo.

I cavi in parallelo sono in genere protetti da un unico interruttore di corrente nominale uguale o inferiore alla somma delle portate dei cavi di ogni fase. Per questo motivo i cavi in parallelo devono avere la stessa sezione, la stessa lunghezza e devono essere costituiti dallo stesso materiale, in modo che la corrente si distribuisca in parti uguali su ciascun cavo evitando così che alcuni di essi vengano percorsi da correnti diverse. Oltre una certa sezione, in genere 70 mm², la reattanza non è più trascurabile rispetto alla resistenza, per cui occorre renderla uniforme disponendo i cavi di una stessa fase in modo il più possibile simmetrico rispetto al centro ideale del fascio di cavi.

Indicazioni sulla Guaina Esterna e Conservazione

I cavi elettrici vengono designati per mezzo di sigle alfanumeriche appositamente stabilite dalle norme, e vengono poi riportate in fase di costruzione sulla guaina esterna, generalmente ogni metro, con stampigliatura per mezzo di inchiostri speciali indelebili per facilitarne l’individuazione anche dopo la posa.

• I cavi devono essere adatti alle condizioni di servizio previste dal costruttore e devono essere adeguatamente protetti da eventuali agenti esterni come calore eccessivo, acqua, sostanze chimiche, sollecitazioni meccaniche, flora, fauna.
• I cavi non devono essere danneggiati: da eventuali sistemi di fissaggio; durante le operazioni di posa, trasporto e movimentazione; durante l’immagazzinaggio. Non devono essere sottoposti a sforzi di trazione eccessivi, schiacciamenti, abrasioni, torsioni e in particolare a piegature ad angolo vivo che possono danneggiare l’isolamento, specialmente alle basse temperature.
• Per le portate di corrente, in mancanza di dati tecnici forniti dal costruttore, consultare le norme CEI UNEL 35024, 35026, 35027 e CEI 20-21, 20-42. Qualora nel cavo si verifichi una sovracorrente prolungata nel tempo, questa deve essere assunta come corrente di impiego in servizio continuo.

Canalizzazioni e Colori dei Conduttori

• Nella realizzazione di canalizzazioni in tubo protettivo, il progettista deve porre particolare attenzione al coefficiente di stipamento, cioè il diametro interno delle tubazioni deve essere minimo 1,3 volte il diametro del cerchio circoscritto al fascio dei cavi in esso contenuti. Questo perché il tubo deve essere sufficientemente grande da permettere di sfilare e reinfilare i cavi in esso contenuti con facilità e senza che ne risultino danneggiati. A tale proposito è bene che il percorso delle tubazioni, sia a vista che interrate e/o murate, non preveda più di due curve a 90 gradi; percorsi troppo lunghi e con un numero maggiore di curve pregiudicano la corretta installazione dei cavi e soprattutto favoriscono un eccessivo aumento della temperatura interna riducendo nel tempo la portata dei cavi. Ad ogni brusca deviazione resa necessaria dalla struttura muraria o del terreno, ad ogni derivazione da linea principale a linea secondaria e soprattutto in ogni locale, la tubazione deve essere interrotta con apposite cassette di derivazione o pozzetti rompi tratta.
• L’uso dei colori dell’isolante del conduttore è prescritto dalla tabella CEI UNEL 00722 e dalle norme CEI 16-4 “Individuazione dei conduttori tramite colori o codici numerici” e CEI 16-6 “Codice letterale per la designazione dei colori per l’individuazione dei conduttori”. In particolare, per quanto riguarda i cavi in bassa tensione, il colore blu compreso l’azzurro (codice letterale BU) deve essere usato solo ed esclusivamente per individuare il conduttore di neutro, il colore verde-giallo (codice letterale GNYE) deve essere usato solo ed esclusivamente per individuare il conduttore di terra e/o di protezione e/o di equipotenzialità, mentre i colori nero (codice letterale BK), marrone (codice letterale BN) e grigio (codice letterale GY) sono raccomandati per individuare i conduttori di fase.
• I cavi non adatti per la posa in esterno devono essere immagazzinati all’interno di ambienti asciutti, mentre quelli adatti per la posa all’esterno, se immagazzinati all’aperto devono avere le estremità sigillate in modo da evitare la penetrazione di umidità.

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