Quando la guaina si indurisce e si riempie di crepe. Vicino a un forno o a una camera calda, con l’impianto in funzione tutto il giorno, un cavo va scelto con criteri precisi: contano i materiali e la loro capacità di resistere al calore continuo.
Cosa succede a un isolante PVC standard esposto a calore continuo
Il PVC resta l'isolante più usato finché le condizioni rientrano nel suo campo di temperatura, perché costa poco e rende abbastanza bene. Sopra la sua soglia le cose cambiano. Il materiale diventa via via più rigido, perde elasticità, e con il caldo finisce per sfaldarsi.
Qual è il motivo? Il plastificante, la sostanza che mantiene morbida la guaina. Con il calore prolungato migra verso l'esterno ed evapora, e al suo posto rimane un materiale secco che si spezza al primo movimento. Le crepe si vedono tardi, quando l'isolante ha già perso gran parte della tenuta e isola molto meno di prima.
Cavi elettrici resistenti ad alte temperature industriali: i materiali che reggono oltre i 300 gradi
Vicino a un punto caldo, il limite termico del cavo è spesso determinato dall’isolamento. Il PVC e gli elastomeri non progettati per alte temperature possono perdere le loro proprietà meccaniche ed elettriche quando superano la temperatura di esercizio prevista.
Quindi, dove le temperature sono elevate, è necessario valutare cavi elettrici resistenti ad alte temperature industriali, con isolamento in fibra di vetro, polimmide o mica. Questi materiali continuano a isolare anche dopo cicli di calore ripetuti oltre i 300 gradi, là dove un isolante normale mostra i suoi limiti.
Fuori dall'isolante c'è la guaina, un po’ una “seconda difesa”, e va scelta in base all'ambiente. Una camera calda pulita è una cosa, una linea piena di oli, solventi e vapori è un'altra. Il rivestimento esterno si sceglie sulla base delle sostanze presenti sul posto, così si aggiunge anche una protezione adeguata contro oli, solventi e altri agenti chimici presenti nell’impianto.
Sezione del conduttore e portata: perché il calcolo cambia vicino a una fonte termica
Un cavo regge una certa corrente in base a quanto calore riesce a smaltire. Il rame, mentre porta corrente, si scalda; quel calore passa nell'isolante e da lì va nell'aria intorno. In un quadro a temperatura normale l'aria si mantiene su una temperatura tendenzialmente normale. Vicino a un forno la dinamica cambia bruscamente: se l'aria intorno è già calda, il rame smaltisce molto meno, il calore si accumula e la temperatura del cavo sale in fretta fino al limite che l'isolante sopporta.
Così la sezione che a temperatura ambiente andava bene diventa troppo piccola quando il cavo corre a fianco di una resistenza o passa dentro una camera calda. Nel calcolo va messo un fattore di declassamento, un numero che abbassa la portata del cavo in base alla temperatura vera dell'ambiente.
Materiali conduttivi a confronto: rame nichelato, rame stagnato, nichel puro
Il rame stagnato ha un velo di stagno che lo ripara dall'ossidazione fino a temperature medie, ed è la scelta che costa meno per gli usi meno intensi. Passata la temperatura di fusione dello stagno, però, quel velo non è più sufficiente.
Più resistente è il rame nichelato, il cui strato di nichel regge l'ossidazione a temperature ben più alte e tiene pulita la superficie del rame anche dopo tanti cicli.
Cosa decide la durata del collegamento? La resistenza all'ossidazione nel tempo, più della sola tenuta meccanica. Un rame che si ossida in superficie aumenta la resistenza nei punti di contatto, scalda di più a parità di corrente e alimenta proprio il degrado da calore che si vuole evitare. La lega si sceglie sulla temperatura di lavoro prevista e sul margine da tenere negli anni, non solo sul prezzo.
Nelle condizioni più severe può essere impiegato il nichel puro, scelto per la stabilità alle alte temperature e la resistenza all’ossidazione. La sua resistività è però molto superiore a quella del rame, aspetto da considerare nel dimensionamento.
Dove si concentrano i guasti nei cavi elettrici resistenti ad alte temperature
In due punti, e più che dalla qualità del cavo dipende da come è stato posato. Nella curva troppo stretta, sotto il raggio minimo, la parete esterna della guaina si tende e quella interna si comprime: su un materiale già indurito dal caldo, quelle due forze aprono le prime crepe.
Il secondo punto è là dove il cavo attraversa una parete di lamiera. Se il foro è lasciato senza protezione, il bordo tagliente sfrega sul cavo a ogni vibrazione della macchina e con il tempo incide la guaina, che per giunta proprio lì riceve il calore trasmesso dalla lamiera. In questo punto il cavo si rovina prima della normale usura.
Per evitarlo bastano poche accortezze. Rispettare il raggio minimo di curvatura, per esempio, ma anche proteggere ogni passaggio nella lamiera con passacavi e guarnizioni di qualità.
Un criterio pratico per verificare la classe termica prima dell'installazione
La temperatura massima di esercizio può essere riportata sulla marcatura del cavo oppure nella scheda tecnica, sull’etichetta della bobina o sulla confezione. Dobbiamo quindi leggere il numero e confrontarlo con la temperatura misurata vicino al punto dove andrà il cavo, con la macchina accesa e nelle ore più calde della giornata, per avere anche un range del picco.
Se la classe termica supera di poco la temperatura misurata, il margine è sottile; se largo, invece, regge i picchi improvvisi e i mesi più caldi. Una lettura con la termocoppia sul punto di posa ci “ruba” davvero pochi istanti e ci consegna uno dei dati più importanti: quanto caldo dovrà sopportare quel cavo, ogni giorno, per tutti gli anni che deve durare.
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