Guida ai cavi minerari di media tensione
Scegliete un cavo minerario di media tensione facendo coincidere due sistemi: il circuito elettrico e il servizio di manipolazione del cavo. Confermate prima tensione, carico e sollecitazione di guasto, schermi e funzione di controllo della continuità di terra; poi convalidate movimento, raggio di curvatura, tiro, torsione, ambiente, accessori e la norma richiesta.
U0/U, corrente e sollecitazione di guasto.
Alimentazione, trascinamento, dispositivo di guida o avvolgicavo.
Schermi, messe a terra e monitoraggio.
Tamburo, percorso e terminazioni.
Selezione dei cavi minerari MT: la risposta breve
Scegliete la costruzione del cavo solo dopo aver definito il circuito, il movimento della macchina e il sistema di protezione. Una classe di tensione come 6/10 kV, 8.7/15 kV o 12/20 kV restringe il campo, ma non stabilisce la portata di corrente, la flessibilità dinamica, la compatibilità con il controllo della continuità di terra, le prestazioni della guaina o l’approvazione del progetto.
Partite da U0/U e dalla tensione massima del sistema, dalla corrente continuativa e di avviamento, dalla lunghezza del percorso, dal livello di guasto, dal metodo di messa a terra e dal tempo di intervento della protezione. Indicate poi se il cavo è fisso, semiflessibile, trascinato, guidato o avvolto ripetutamente. La Serie IEC 60502 fornisce un percorso normativo per i cavi di energia; movimento in miniera, monitoraggio, accessori e accettazione devono comunque essere allineati alla specifica di progetto e alla giurisdizione.
1. Scegliere il tipo di cavo minerario in base al servizio di movimento
Il movimento è il primo criterio pratico di distinzione tra i tipi di cavo minerario. Un cavo di alimentazione di norma resta fisso o si sposta raramente. Per tali percorsi, la selezione dei cavi minerari per posa fissa riguarda l’armatura, le anime pilota e le norme applicabili. Un cavo trascinabile viene tirato o movimentato lungo il percorso. Un tamburo motorizzato aggiunge flessioni ripetute sotto tiro, pressione tra gli strati, accelerazione ed eventuale torsione.
| Servizio del cavo | Riferimento di prodotto attuale | Dati che determinano la decisione |
|---|---|---|
| Avvolgimento ripetuto su tamburo motorizzato | R-(N)TSCGEWÖU, 3.6/6–18/30 kV | Dimensioni del tamburo, strati, velocità, tiro, torsione, traslazione, guide e cicli |
| Trascinamento mobile senza servizio principale di avvolgimento continuo | (N)TMCETMPU, 6/10–14/25 kV | Contatto con il suolo, tiro, urti, variazioni di percorso, sistema di controllo della continuità di terra e metodo di movimentazione |
| Sistemi di avvolgimento e di trascinamento ad alta torsione | (N)TMCGETMPU, 6/10–14/25 kV | Servizio con avvolgicavo motorizzato, curve a S, tiro, torsione, accelerazione e schema dei cicli |
| Collegamento semiflessibile per nastri trasportatori, movimentazione materiali o pompe | F-(N)TSCGEWÖU, 3.6/6–18/30 kV | Frequenza del movimento, sostegno del percorso, schermatura, punti di curvatura, installazione e terminazione |
Questi collegamenti sono riferimenti di partenza, non approvazioni di progetto. Confrontate la scheda tecnica proposta e il disegno in sezione con il ciclo di servizio completo. Per una mappa applicativa più ampia, utilizzate la guida alla scelta dei cavi minerari per macchine mobili.
2. Definire il sistema elettrico e la sezione del cavo
Registrate i dati del circuito prima di chiedere una sezione del conduttore. U0 è la tensione nominale tra un conduttore e la terra o lo schermo metallico; U è la tensione nominale tra i conduttori. Il cavo, i connettori di giunzione, le terminazioni e le apparecchiature devono corrispondere alla designazione di tensione completa e alla tensione massima del sistema specificata dal progetto.
- Carico: corrente continuativa, intermittente e di avviamento del motore, profilo di esercizio e caduta di tensione ammessa.
- Percorso: lunghezza del circuito, temperatura ambiente, metodo di posa, raggruppamento, ventilazione, avvolgimento in spire o strati sul tamburo.
- Sollecitazione di guasto: corrente presunta di cortocircuito e di guasto a terra, tipo di protezione e tempo di intervento.
- Messa a terra: metodo del sistema, collegamento dello schermo, disposizione del conduttore di terra e circuito di controllo della continuità di terra.
- Interfacce: trasformatore, quadro elettrico, connettori di giunzione, pressacavi, accessori per il controllo del campo elettrico e morsetti delle apparecchiature.
Non esiste una tabella universale delle sezioni per cavi minerari di media tensione in grado di sostituire in sicurezza questo calcolo. La sezione del conduttore dipende dalla portata di corrente nelle condizioni indicate, dalla caduta di tensione, dal servizio di avviamento, dalla tenuta al cortocircuito, dall’installazione e dai limiti meccanici. Fate eseguire il calcolo a un professionista elettrico qualificato, poi chiedete al costruttore di confermare che la costruzione risultante sia disponibile per il servizio di movimento.
3. Specificare schermi, conduttori di terra e conduttori di controllo della continuità di terra
La costruzione dei cavi di media tensione andrebbe descritta strato per strato. Sezioni trasversali di aspetto simile possono impiegare sezioni di schermo, disposizioni dei conduttori di terra, funzioni pilota o metodi di terminazione differenti, e tali differenze possono modificare sia il comportamento del sistema di protezione sia la scelta degli accessori.
| Componente | Funzione principale | Che cosa confermare |
|---|---|---|
| Conduttore di potenza | Conduce la corrente di carico; la cordatura fine favorisce la flessibilità | Materiale, classe/cordatura, sezione, resistenza, sollecitazione di cortocircuito e campo di serraggio dei morsetti |
| Schermi del conduttore e dell’isolamento | Controllano il campo elettrico attorno all’isolamento | Materiale, metodo di applicazione, spelabilità e compatibilità con la terminazione |
| Isolamento | Fornisce la principale barriera dielettrica | Mescola, spessore, classe di temperatura, prove di tensione e norma applicabile |
| Schermo metallico o treccia | Fornisce uno schermo elettrico definito e può contribuire al ritorno della corrente di guasto | Materiale, sezione/copertura, sollecitazione da corrente di guasto, collegamento equipotenziale e metodo di terminazione |
| Conduttore di terra | Fornisce il percorso di terra dell’apparecchiatura | Numero, sezione, disposizione, collegamento e sollecitazione da corrente di guasto |
| Conduttore di controllo terra o pilota | Supporta il circuito di monitoraggio, comando o protezione specificato | Numero, sezione, tensione/funzione, isolamento, collegamenti e dispositivo di monitoraggio compatibile |
| Rinforzo, riempitivi e guaina esterna | Mantengono la geometria e proteggono dalle sollecitazioni meccaniche/ambientali indicate | Costruzione completa, evidenze di prova, dimensioni e interfaccia di riparazione/terminazione |
Non utilizzare conduttore di terra, conduttore di controllo terra e schermo metallico come termini intercambiabili. Negli Stati Uniti, 30 CFR 75.803 è un esempio, specifico di una giurisdizione, di requisito relativo a un circuito di controllo della continuità di terra a sicurezza positiva per determinati sistemi ad alta tensione con messa a terra resistiva. Altre miniere e altri Paesi applicano regole e progettazioni di sistema differenti.
4. Tradurre il movimento in dati di tamburo e di percorso
Un tamburo motorizzato è un sistema meccanico, non un semplice deposito per il cavo. Registrare i diametri del nucleo e delle flange del tamburo, la larghezza utile, l’ingresso del cavo, il numero di strati, la lunghezza di traslazione, la velocità, l’accelerazione, il controllo del tiro e i cambi di direzione. Aggiungere ogni rullo, ogni puleggia, ogni angolo di deviazione, ogni curva a S, ogni tratto sospeso e ogni punto di transizione.
Per un percorso in trascinamento, descrivere il contatto con il suolo, il metodo di traino, gli attraversamenti dei veicoli, i dispositivi di movimentazione del cavo, lo spostamento del percorso e l’esposizione a urti irregolari o schiacciamento. WorkSafe Western Australia distingue le condizioni d’impiego dei cavi trascinabili e avvolgibili; TEBAOFLEX nella guida al confronto tra cavi avvolgibili e trascinabili traduce questa differenza in domande applicative.
Una scheda tecnica può indicare “flessibile”; il tamburo continua comunque a reagire a diametro, tiro, velocità e allineamento. Richiedere il raggio minimo di curvatura sia per l’installazione sia per il servizio operativo indicato, perché un valore di curvatura statica non deve essere considerato un’approvazione per l’avvolgimento dinamico su tamburo.
5. Adeguare la guaina e la costruzione completa al sito
Elencare i pericoli effettivi anziché richiedere una guaina “per servizio gravoso”. Includere abrasione, tagli, schiacciamento, urti, acqua o immersione, oli, agenti chimici di processo, fango, ozono, irraggiamento solare, requisiti sul comportamento al fuoco e temperatura minima/massima. Indicare se più pericoli agiscono contemporaneamente nello stesso punto.
Nomi di materiali come CPE, PCP, gomma o TPU sono punti di partenza utili, ma da soli non determinano la durata di servizio. Contano lo spessore della guaina, il rinforzo, la reticolazione, la compatibilità con il cavo sottostante e i metodi di prova applicabili. Richiedere la norma di prova, la condizione e il risultato richiesti dal progetto anziché affidarsi a una generica dichiarazione di resistenza.
6. Colmare le lacune di installazione, terminazione e manutenzione
Confermare la lunghezza ordinata, l’imballo su tamburo, il piano di tiro, i connettori di giunzione, i pressacavi, i kit di controllo del campo elettrico o di terminazione, le cassette di derivazione, il serracavo e la geometria di ingresso del cavo. Un cavo idoneo può comunque essere danneggiato da un tamburo sottodimensionato, da una guida spigolosa, da un allineamento scadente o da una terminazione che trasferisce il tiro della macchina sui conduttori.
Definire nel piano di manutenzione del sito la frequenza delle ispezioni, i controlli del percorso, le prove elettriche, i criteri di scarto e i metodi di riparazione autorizzati. Per determinate applicazioni statunitensi in miniere di carbone sotterranee, 30 CFR 75.827 disciplina la protezione dei cavi trascinabili, mentre 30 CFR 75.830 disciplina la giunzione e la riparazione dei cavi trascinabili in alta tensione. Non utilizzare questo articolo come procedura di riparazione.
7. Indicare la norma, l’edizione e le evidenze di accettazione
“Conforme alla norma mineraria” non è un requisito completo. Indicare la giurisdizione, il tipo di miniera, il sistema di tensione, la base di approvazione dell’apparecchiatura, la designazione della norma e l’edizione. In Nord America, il campo di applicazione di ICEA S-75-381 / NEMA WC 58 comprende cavi mobili e cavi di alimentazione per miniere e applicazioni analoghe. IEC, DIN/VDE, AS/NZS, SANS e altri percorsi progettuali utilizzano designazioni e iter di accettazione differenti.
Per i sistemi statunitensi in miniere di carbone sotterranee, i requisiti possono riguardare anche la protezione elettrica in alta tensione secondo 30 CFR 75.824 e le disposizioni per i cavi trascinabili mobili secondo 30 CFR 18.35. Questi riferimenti hanno un ambito volutamente delimitato: non sono requisiti universali per ogni miniera o per ogni Paese.
Lista di controllo per la richiesta di offerta di cavi minerari di media tensione
Un’offerta utile parte dai dati applicativi, non solo dal nome di un cavo. Allegare lo schema unifilare, l’elenco dei cavi, l’estratto del manuale dell’apparecchiatura, lo schizzo del percorso, il disegno del tamburo e la marcatura del cavo esistente, ove disponibili.
Indicare l’apparecchiatura, l’installazione, il tipo di miniera, la lunghezza del percorso e ogni tratto in movimento.
Indicare U0/U, la tensione massima del sistema, la frequenza, la corrente di carico e di avviamento, la sollecitazione da corrente di guasto, la messa a terra e il tempo di intervento della protezione.
Elencare le anime di potenza, i conduttori di terra, gli schermi, i conduttori pilota o di controllo terra e le loro funzioni nel sistema.
Indicare il servizio di trascinamento/avvolgimento, le dimensioni del tamburo e delle pulegge, gli strati, la velocità, il tiro, la torsione, le curve a S, i cicli e il metodo di movimentazione.
Registrare temperatura, acqua, oli, sostanze chimiche, raggi UV, abrasione, urti, schiacciamento e requisiti sul comportamento al fuoco.
Specificare i connettori di giunzione, i pressacavi, le terminazioni, il piano lunghezze/tamburi, l’edizione della norma, le approvazioni, le prove, le ispezioni e i documenti di deviazione.
Consultare il catalogo TEBAOFLEX di cavi per miniere e gallerie, quindi inviare i dati applicativi completi per un’offerta tecnica. La selezione finale e l’approvazione restano specifiche del progetto.
Domande frequenti
Che cosa rende un cavo minerario di media tensione?
Il sistema elettrico di riferimento e la norma del cavo definiscono la classe di tensione. Utilizzare sempre la designazione completa di U0/U e della tensione massima del sistema indicata dal progetto; non affidarsi al solo termine media tensione.
Un cavo per reti di distribuzione da 15 kV è idoneo per le apparecchiature minerarie?
Non automaticamente. Un cavo da 15 kV per posa fissa può soddisfare il requisito di tensione elettrica ma non presentare la flessibilità del conduttore, la disposizione di messa a terra o di controllo terra, il rinforzo, la guaina, il comportamento a flessione dinamica, gli accessori o l’approvazione richiesti per il servizio minerario.
Come si sceglie la sezione di un cavo minerario di media tensione?
Calcolare la sezione del conduttore in base alla corrente di carico e di avviamento, alla lunghezza del percorso, al tipo di posa, alle condizioni ambientali, alla caduta di tensione, alla sollecitazione da corrente di guasto e al tempo di intervento della protezione. Confermare quindi che la sezione proposta e la costruzione completa siano disponibili per il servizio richiesto di trascinamento, avvolgimento o alimentazione.
Ogni cavo minerario MT flessibile è idoneo all’avvolgimento su tamburo?
No. L’avvolgimento su tamburo aggiunge flessioni ripetute sotto tiro, pressione tra gli strati sul tamburo, velocità, accelerazione ed eventuale torsione. Fornire i dati del tamburo e del percorso affinché il costruttore del cavo e l’ingegnere responsabile possano validare la costruzione proposta.
Che cosa determina il prezzo dei cavi minerari di media tensione?
Un’offerta dipende dalla classe di tensione, dalla sezione in rame, dalla disposizione di anime, schermi, terra e conduttori pilota, dalla guaina e dal rinforzo, dalle dimensioni del cavo, dalla lunghezza ordinata, dalle prove o approvazioni richieste, dagli accessori, dalla marcatura e dall’imballo su tamburo. Fornire l’elenco applicativo completo per ottenere un prezzo confrontabile.
Fonti e ambito redazionale
Questa guida utilizza schede prodotto TEBAOFLEX aggiornate per le affermazioni specifiche di prodotto e pagine di norme o di autorità di regolamentazione per l’ambito e i limiti di sicurezza. È un ausilio alla selezione, non un calcolo ingegneristico, un certificato di approvazione o una procedura di riparazione.
Confrontare i riferimenti di prodotto attuali
Utilizzare queste pagine dopo aver definito il sistema elettrico e il servizio di movimento.