Guida al dimensionamento dei cavi NEC: Riferimento completo al codice elettrico USA
Come dimensionare i conduttori usando NEC Table 310.16, la regola della caduta di tensione del 3% e i requisiti del carico continuo al 125%
Il National Electrical Code (NEC), pubblicato dalla National Fire Protection Association (NFPA), è lo standard per le installazioni elettriche sicure negli Stati Uniti. Il dimensionamento dei cavi secondo il NEC prevede tre verifiche: portata di corrente dalla Table 310.16, caduta di tensione (raccomandata max 3% sui circuiti di distribuzione) e la regola del carico continuo al 125%. Questa guida tratta ogni fase in dettaglio con esempi pratici.
Cos'è il NEC e dove si applica?
Il NEC (NFPA 70) viene aggiornato con cadenza triennale ed è adottato dalla maggior parte degli stati e dei comuni americani. Disciplina le installazioni elettriche residenziali, commerciali e industriali. Le giurisdizioni locali possono modificarlo, quindi verificare sempre quale edizione applica l'autorità competente (AHJ). Il NEC non si applica alle apparecchiature di proprietà delle utenze, ai veicoli, alle navi o alle operazioni minerarie, che hanno propri codici.
Sistema di calibro cavi AWG
Il NEC utilizza il sistema American Wire Gauge (AWG), in cui numeri di calibro più piccoli indicano conduttori più grandi. Le dimensioni residenziali comuni vanno da AWG 14 (2,08 mm², 15 A) ad AWG 6 (13,3 mm², 65 A). Per le entrate di servizio e i cavi di alimentazione, le dimensioni vanno da AWG 4 (21,2 mm²) a 4/0 (107,2 mm², 230 A) e oltre nelle designazioni kcmil. Ogni dimensione AWG ha una sezione trasversale fissa e la portata dipende dalla classe di temperatura dell'isolamento e dalle condizioni di installazione.
NEC Table 310.16: Portate di corrente
La Table 310.16 è la tabella di portata di corrente più frequentemente consultata. Elenca la portata di corrente ammissibile per conduttori isolati in rame e alluminio con tensione nominale 0–2000 V, con non più di tre conduttori in servizio in un condotto o cavo. La tabella ha tre colonne di temperatura: 60 °C (TW, UF), 75 °C (THW, THWN, XHHW) e 90 °C (THHN, THWN-2, XHHW-2). La maggior parte delle terminazioni residenziali è classificata per 60 °C o 75 °C; pertanto, anche utilizzando cavi classificati 90 °C, è necessario declassare alla temperatura nominale del morsetto ai sensi del NEC 110.14(C).
Caduta di tensione: Le regole del 3% e del 5%
NEC 210.19(A) Nota informativa n. 4 e 215.2(A) Nota informativa n. 2 raccomandano (ma non richiedono) che la caduta di tensione non superi il 3% sui circuiti di distribuzione e il 5% combinato per l'alimentatore più il circuito di distribuzione. La formula è: VD = 2 × L × I × R / 1000, dove L è la lunghezza unidirezionale in piedi, I è la corrente in ampere e R è la resistenza per 1000 piedi da NEC Capitolo 9 Tabella 8. Per il rame a 75 °C, AWG 12 ha 1,93 Ω/1000 ft e AWG 10 ha 1,21 Ω/1000 ft. Mantenere la caduta di tensione sotto il 3% previene lo sfarfallio delle luci, il surriscaldamento dei motori e i malfunzionamenti delle apparecchiature.
La regola del carico continuo al 125%
NEC 210.20(A) richiede che i conduttori del circuito di distribuzione abbiano una portata non inferiore al 125% del carico continuo più il 100% del carico non continuo. Un carico continuo è quello in cui si prevede che la corrente massima persista per 3 ore o più (es. illuminazione commerciale, apparecchiature data center). Per un carico continuo di 16 A, il conduttore deve essere classificato per almeno 20 A (16 × 1,25 = 20). Questo fattore del 125% si applica anche al dimensionamento del dispositivo di protezione da sovracorrente (OCPD) ai sensi del NEC 210.20(A).
Esempio pratico: Circuito cucina 20 A, 50 ft
Un circuito di prese da piano di lavoro in cucina conduce 20 A a 120 V su un percorso unidirezionale di 50 piedi. Fase 1 — Portata: La Table 310.16 a 60 °C mostra AWG 12 = 25 A ≥ 20 A. Fase 2 — Caduta di tensione: VD = 2 × 50 × 20 × 1,93 / 1000 = 3,86 V = 3,22%. Supera il 3%, quindi si sale ad AWG 10 (1,21 Ω/1000 ft): VD = 2 × 50 × 20 × 1,21 / 1000 = 2,42 V = 2,02%. Fase 3 — NEC 240.4(D) limita AWG 12 a un interruttore da 20 A e AWG 10 a un interruttore da 30 A. Scelta finale: AWG 10 su interruttore da 20 A per il percorso di 50 piedi.
Fattori di declassamento e correzione
Quando più di tre conduttori in servizio condividono un condotto, la portata deve essere ridotta ai sensi del NEC 310.15(C)(1): 4–6 conduttori = 80%, 7–9 = 70%, 10–20 = 50%. Per temperature ambiente superiori a 30 °C, applicare i fattori di correzione dalle note a piè di pagina della Table 310.16. Tali correzioni possono ridurre significativamente la corrente ammissibile, richiedendo un conduttore più grande. La colonna 90 °C viene spesso usata come portata di partenza per i calcoli di declassamento, quindi il risultato viene confrontato con il limite di morsetto a 60 °C o 75 °C.
FAQ
La regola della caduta di tensione del 3% è obbligatoria secondo il NEC?
No. Il NEC raccomanda ma non richiede una caduta di tensione massima del 3% sui circuiti di distribuzione. Appare come Nota informativa, non come requisito del codice. Tuttavia, molte giurisdizioni locali la adottano come requisito ed è considerata buona pratica per il funzionamento affidabile delle apparecchiature.
Posso usare cavo AWG 14 su un circuito da 20 A?
No. NEC 240.4(D)(3) limita i conduttori in rame AWG 14 a una protezione da sovracorrente massima di 15 A. Un circuito da 20 A richiede almeno AWG 12, che NEC 240.4(D)(2) limita a protezione da sovracorrente di 20 A.
Quando si usa la colonna 60 °C rispetto a quella 75 °C nella Table 310.16?
Usare la colonna corrispondente alla classe di temperatura più bassa nel circuito — tipicamente il morsetto (interruttore, presa o dispositivo). La maggior parte delle apparecchiature residenziali è classificata 60 °C. Le apparecchiature commerciali e industriali sono spesso a 75 °C. Anche se l'isolamento del cavo è classificato a 90 °C, è necessario declassare alla classe del morsetto ai sensi del NEC 110.14(C).