Schermo a spirale vs schermo a treccia: confronto tra costruzioni in rame stagnato

Schermo a spirale vs schermo a treccia in sintesi

Gran parte di ciò che si trova su internet a proposito di avvolgimento contro treccia è stata scritta per cavi per chitarra e per microfono, dove il caso peggiore è un ronzio al secondo ritornello. Le stesse due costruzioni si trovano all'interno dei collegamenti dei quadri di media tensione, dei cavi motore VFD e dei cavi trascinabili per miniera, dove il caso peggiore è un azionamento che va in blocco o uno schermo che si apre sul braccio di taglio di una tagliatrice. La fisica è identica; le conseguenze e le specifiche no. La tabella seguente ne è la versione industriale.

Nessuno dei due è lo schermo migliore in astratto. Uno è lo schermo migliore per un cavo che deve piegarsi mille volte attorno a un raggio ridotto; l'altro è lo schermo migliore per un cavo che deve mantenere la propria copertura e deviare il rumore ad alta frequenza per un decennio. Tutto ciò che segue serve a capire quale cavo si ha davanti.

Che cos'è uno schermo a spirale, o schermo ad avvolgimento?

Uno schermo a spirale, detto anche schermo ad avvolgimento, è uno strato di fili di rame disposti affiancati in un'unica direzione elicoidale attorno all'anima di un cavo, senza intreccio. Poiché tutti i fili corrono nello stesso verso, lo strato si flette liberamente e si attesta rapidamente, ma può aprirsi quando il cavo viene tirato o piegato a gomito, e l'elica si comporta come una bobina.

Il campione qui sotto è un cavo unipolare TEBAOFLEX spelato in fabbrica: conduttore, isolamento, uno strato semiconduttivo nero, poi i fili di rame stagnato avvolti sopra di esso, poi la guaina rossa. Osservando i fili si vede ciò che definisce la costruzione. Sono paralleli, ciascuno con lo stesso angolo di avvolgimento, e nessuno passa sopra o sotto un filo vicino. Questo è un avvolgimento. In fabbrica l'operazione si chiama avvolgimento o, in alcuni stabilimenti cinesi, “avvolgimento verticale”; la macchina che la esegue è una testa di avvolgimento, non una trecciatrice.

Dalla geometria derivano due conseguenze. In primo luogo, uno strato avvolto non ha alcun vincolo meccanico tra i fili, quindi si piega attorno a un raggio ridotto senza incrudire il rame come fa un intreccio vincolato; è la scelta naturale dove un'anima unipolare schermata deve essere guidata con curve strette all'interno di un quadro o avvolta su una macchina. In secondo luogo, la stessa libertà significa che, se il cavo viene tirato con forza o piegato a gomito, i fili possono scorrere separandosi e lasciare un varco nello schermo. Una spirale contrapposta (reverse spiral), cioè due strati avvolti in direzioni opposte senza intreccio, chiude la maggior parte dei varchi e in fotografia viene talvolta scambiata per una treccia; la differenza è che gli strati sono sovrapposti anziché passare l'uno attraverso l'altro.

Dal punto di vista elettrico, un'elica di fili è una bobina. Alla frequenza di rete e alle armoniche inferiori ciò è irrilevante, ed è per questo che gli schermi a fili di rame avvolti sono prassi standard nei cavi di potenza di media tensione; con i fronti nell'ordine dei megahertz prodotti da un azionamento a commutazione rapida, l'induttanza della bobina compare nell'impedenza di trasferimento dello schermo, e un avvolgimento lascia passare una parte maggiore di tale energia rispetto a una treccia con la stessa copertura. È questa la base fisica della regola pratica secondo cui un avvolgimento è uno schermo per basse frequenze.

Che cos'è uno schermo a treccia?

Uno schermo a treccia è un intreccio tubolare di fili di rame in cui gruppi di fili, detti fusi, si incrociano passando alternativamente sopra e sotto in due direzioni elicoidali opposte. L'intreccio vincola lo strato, per cui la copertura resta stabile quando il cavo si flette e la treccia sostiene carichi meccanici, a costo di una maggiore rigidità, di una produzione più lenta e di una terminazione più difficile.

Il secondo campione di fabbrica applica la stessa idea alla treccia. Sotto la guaina rossa e un avvolgimento tessile verde, i fili di rame stagnato si incrociano secondo il motivo a rombi che ogni elettricista riconosce: un fuso passa sopra il successivo e sotto quello dopo ancora, in entrambe le direzioni contemporaneamente. Il rame in sé non ha nulla di diverso rispetto all'avvolgimento; a essere diverse sono la macchina e la geometria.

È l'intreccio a dare alla treccia la sua reputazione. Poiché ogni fuso è trattenuto da quelli che lo incrociano, lo strato mantiene la copertura quando il cavo viene piegato, torto o tirato, e contribuisce a una resistenza a trazione e allo schiacciamento che un avvolgimento non offre. Poiché la corrente può passare da filo a filo a ogni incrocio, la treccia non si comporta come un'unica bobina, e la sua impedenza di trasferimento resta bassa fino a frequenze molto più elevate rispetto a un avvolgimento con la stessa copertura ottica. Il prezzo si paga tre volte: una trecciatrice è più lenta di una testa di avvolgimento, una treccia richiede più rame a parità di copertura, e l'installatore deve pettinare l'intreccio per realizzare un codino o montare un pressacavo che lo serri.

Schermo a spirale vs schermo a treccia: che cosa cambia davvero?

Le due costruzioni differiscono per il modo in cui i fili sono trattenuti. Un avvolgimento lascia i fili liberi, quindi si piega meglio, si termina più rapidamente e costa meno, ma può aprirsi sotto sforzo e lascia passare il rumore ad alta frequenza. Una treccia vincola i fili, quindi mantiene la copertura, aggiunge resistenza meccanica e scherma fino a frequenze più elevate, ma è più rigida, più lenta da produrre e più difficile da terminare.

Se un'offerta riporta soltanto “schermato” o “con schermatura”, la parola non dice nulla su quale riga ci si trovi. Richiedere il disegno costruttivo, oppure inviare le condizioni d'impiego al team tecnico e lasciare che sia il team a indicare la costruzione.

Che cosa significa copertura della treccia?

La copertura della treccia è la percentuale dell'anima coperta otticamente dai fili della treccia, calcolata a partire dal diametro dell'anima, dal diametro del filo, dal numero di fusi, dal numero di fili per fuso e dal numero di incroci (picks) per unità di lunghezza. Indica quanta parte della superficie è metallo; di per sé non indica quanto bene funzioni lo schermo, e non si può ricavare da una fotografia.

Il calcolo è di vecchia data e normalizzato. ANSI/SCTE 51 2018 (R2024), Metodo per determinare la copertura della treccia dei cavi di derivazione d'utente, definisce la copertura come la percentuale di copertura ottica dell'anima da parte dei fili della treccia e indica esattamente questi cinque dati di ingresso. La forma consueta del calcolo procede in due passaggi: un fattore di riempimento F = N · P · d / sin α, dove N è il numero di fili per fuso, P il numero di incroci per unità di lunghezza, d il diametro del filo e α l'angolo di intreccio; quindi copertura = (2F − F²) × 100 %. L'angolo di intreccio deriva a sua volta dal diametro sotto la treccia, dagli incroci e dal numero di fusi. Due trecce possono raggiungere la stessa percentuale con numeri di fili e angoli molto diversi, ed è per questo che un valore di copertura senza la costruzione che lo sostiene è solo mezza specifica.

Tre aspetti da tenere ben distinti quando una scheda tecnica riporta la copertura. Primo, il 100 % non è ottenibile con una treccia; le guide tecniche dei distributori indicano come intervallo comune circa dal 75 % all'85 %, con valori dal 90 % al 96 % ottenibili a scapito di rame, velocità e flessibilità. Secondo, TEBAOFLEX indica la copertura dove la scheda prodotto la supporta: il cavo per festoni (N)GRDGCGÖU-J ha una treccia di fili di rame stagnato con copertura superiore all'80 %, e l'opzione schermata C-PUR-HF del cavo per gru Festoonflex utilizza una treccia di rame stagnato con copertura di circa l'85 % sopra la guaina interna in PUR. Per i due campioni fotografati per questo articolo non si indica un valore di copertura, perché una fotografia non è un calcolo. Terzo, la copertura è un dato geometrico, mentre le prestazioni EMC si misurano: impedenza di trasferimento superficiale secondo IEC 62153-4-3 (metodo triassiale) e attenuazione di schermatura secondo IEC 62153-4-4. Una specifica che richiede prestazioni di schermatura dovrebbe chiedere questi valori; una che richiede un percorso per la corrente di guasto dovrebbe chiedere la sezione in rame dello schermo. La copertura da sola non risponde a nessuna delle due esigenze.

Rame stagnato: scelta del materiale vs costruzione dello schermo

Il rame stagnato è una descrizione del materiale, non una costruzione: indica un filo di rame ricotto con un sottile rivestimento di stagno, come specificato dalla ASTM B33 per il filo di rame dolce stagnato, e può essere avvolto o intrecciato altrettanto bene. Lo stagno protegge il filo dalla corrosione e dall'ossidazione e lo mantiene saldabile, il che conta alla terminazione; non cambia il modo in cui i fili vengono disposti.

La confusione è comprensibile perché sia le chat con i fornitori sia le schede tecniche tendono a mettere il materiale in primo piano. “Treccia in rame stagnato” e “avvolgimento in rame stagnato” hanno in comune l'indicazione del materiale e differiscono nella sola parola che conta per la flessione e la frequenza. Vanno letti come due dati distinti. Il materiale risponde alla domanda: lo schermo si potrà ancora terminare in modo pulito dopo cinque anni in un pozzo umido o in un porto carico di salsedine? Lo stagno dice di sì; il rame nudo dice che dipende. La costruzione risponde alla domanda: lo schermo sarà ancora chiuso dopo cinque anni di flessioni? Questa è la questione avvolgimento contro treccia, e lo stagno non ha alcuna opinione in merito. Esistono avvolgimenti e trecce in rame nudo, e sono più economici; esistono fili argentati e nichelati per schermi ad alta temperatura. La scelta del rivestimento segue l'ambiente e il metodo di terminazione, e si fa indipendentemente dalla scelta tra avvolgimento e treccia.

Dalla linea di avvolgimento al cavo finito

Uno schermo ad avvolgimento si applica su una linea di avvolgimento: l'anima isolata passa attraverso una testa rotante che svolge i fili di rame dalle bobine e li depone con un angolo prestabilito mentre l'anima avanza, per cui il passo di avvolgimento e il numero di fili determinano la copertura. Una treccia si applica su una trecciatrice, i cui fusi percorrono due tracciati intrecciati attorno all'anima, così che i gruppi di fili passino alternativamente l'uno sopra e sotto l'altro. Gli strati finiti hanno un aspetto diverso perché le macchine si muovono in modo diverso.

Il fotogramma qui sotto proviene dalla linea TEBAOFLEX, tratto da un breve video di anime singole con schermo avvolto raccolte su una bobina prima della guainatura. L'andamento elicoidale è visibile su ogni anima, tutte con lo stesso angolo e la stessa direzione; le linee chiare parallele sono i fili stagnati, e non ci sono incroci. Dopo l'avvolgimento, l'anima passa all'estrusore per la guaina che nasconderà tutto questo a chiunque, tranne a chi taglia il cavo per aprirlo.

Lo stesso filmato mostra dove si imposta l'angolo di avvolgimento. L'anima passa al centro di una testa di avvolgimento rotante; i fili stagnati si svolgono dalle bobine poste dietro di essa e convergono sull'anima in corrispondenza della filiera, e il rapporto tra la velocità della testa e la velocità della linea determina il passo di avvolgimento e, con esso, la copertura.

Perché mostrare tutto questo? Perché “schermato” in un'offerta è un'affermazione su un processo che l'acquirente non vede mai. Una testa di avvolgimento non può produrre una treccia e una trecciatrice non può produrre un avvolgimento, per cui la macchina sulla linea stabilisce quale costruzione c'è nel cavo in modo più affidabile dell'aggettivo sulla scheda tecnica. Quando la specifica conta, conviene chiedere da quale linea è uscito lo schermo.

Dove si trova ciascuna costruzione nei cavi industriali

Nei cavi industriali e di potenza le due costruzioni si sono assestate su compiti diversi. I fili di rame avvolti formano gli schermi concentrici e i fili di protezione delle anime flessibili di media tensione, dove il compito dello schermo è portare le correnti di carica e di guasto a frequenza di rete e l'anima deve potersi piegare. Le trecce formano gli schermi EMC complessivi dei cavi per azionamenti e per festoni e, come trecce composite di rame e tessile, gli schermi delle singole anime dei cavi trascinabili per miniera, dove la copertura deve resistere al trascinamento. Le norme costruttive lasciano volutamente aperta la scelta: la IEC 60502 consente che lo schermo metallico di un cavo di potenza sia costituito da uno o più nastri, da una treccia, da uno strato concentrico di fili o da una combinazione di fili e nastri, e lo dimensiona in base alla sezione in rame per la corrente di guasto anziché in base alla copertura.

La gamma TEBAOFLEX mostra questa ripartizione. Il cavo per quadri (N)TMCGC11Y prevede fili di protezione in rame stagnato applicati a spirale sopra l'isolamento in EPR e gli strati semiconduttivi, per collegamenti da 6/10 kV a 18/30 kV guidati attorno alle apparecchiature. Il cavo minerario VFD (N)SSHCÖU utilizza anime schermate singolarmente e una treccia concentrica di fili di rame stagnato ottimizzata per la EMC per i circuiti convertitore-motore. Il Cavo minerario Type 209 scherma ogni anima di potenza con una treccia di rame stagnato e poliammide, e il cavo minerario SHD-GC combina la schermatura del conduttore e dell'isolamento con una treccia composita di rame stagnato e poliammide su ogni anima, la costruzione a cui si riferisce la S nel suo nome, come spiegato nell'articolo su che cosa significa il tipo SHD nei cavi minerari.

L'esempio più chiaro del compromesso meccanico non è affatto uno schermo. Nel cavo (N)SSHCGEÖU per tagliatrici a basso carico di trazione il conduttore di terra concentrico è una spirale rinforzata di fili di rame e acciaio, scelta perché tollera flessioni ripetute molto strette; la costruzione gemella ad alta resistenza a trazione utilizza invece una treccia di trazione in rame-acciaio, che sostiene il tiro ma non segue lo stesso raggio. Stessa funzione del conduttore, due costruzioni, scelte a seconda che sia determinante la flessione o la trazione. È l'intera decisione tra avvolgimento e treccia in un'unica famiglia di prodotti.

Due elementi che sembrano schermi non lo sono. Uno strato intrecciato di fili di acciaio zincato, come su un cavo minerario armato con monitoraggio, è un'armatura: serve alla protezione meccanica e può essere collegato a terra, ma non è progettato come schermo. Un'armatura in acciaio applicata a elica su un cavo wireline o su un cavo offshore armato è anch'essa uno strato meccanico, e la guida RFOU vs BFOU spiega in che cosa un'armatura a treccia differisce da uno schermo nei cavi navali. Se uno strato è avvolto o intrecciato indica come è fatto; se è uno schermo o un'armatura indica a che cosa serve, e alle due domande occorre rispondere separatamente.

Che cosa specificare quando si ordina un cavo schermato

Specificare lo schermo in base alla sua funzione, alla sua costruzione e al valore che lo comprova, in quest'ordine: indicare che cosa deve fare lo schermo (EMC, corrente di guasto, monitoraggio), indicare la costruzione se un disegno esistente la stabilisce (fili avvolti, treccia, treccia composita, nastro) e richiedere la copertura o la sezione dello schermo richiesta dalla funzione, oltre all'impedenza di trasferimento dove è specificata la EMC alle frequenze dell'azionamento.

1. Indicare la designazione del cavo o inviare il disegno. Se una designazione come (N)SSHCÖU o SHD-GC stabilisce già la costruzione dello schermo, segnalarlo; non chiedere di quotare un progetto a treccia come avvolgimento, o viceversa, senza una ragione tecnica.
2. Indicare l'applicazione e il circuito: linea di alimentazione fissa, collegamento di quadro, convertitore-motore, festone, tamburo avvolgicavo o trascinamento, e la classe di tensione.
3. Indicare il movimento: fisso, movimentazione occasionale, flessione continua con raggio di curvatura, diametro del tamburo e velocità di traslazione, o trascinamento sul pavimento. È questo che decide tra avvolgimento, treccia e treccia composita.
4. Indicare il requisito dello schermo nella forma usata dal progetto: copertura ottica minima in percentuale, sezione in rame dello schermo in mm² per la corrente di guasto, oppure impedenza di trasferimento e attenuazione di schermatura secondo IEC 62153-4-3 / 62153-4-4 per la EMC.
5. Indicare sezione e numero dei conduttori, la disposizione dei conduttori di terra o pilota e il modo in cui verrà terminato lo schermo, perché un pressacavo EMC a 360° e un codino richiedono costruzioni diverse.
6. Indicare la lunghezza richiesta e l'imballaggio su bobina o in matassa.

Inviando questi sei elementi, il team tecnico può confermare se la costruzione riportata nel disegno è adatta all'impiego, o proporre quella che lo è, prima di formulare qualsiasi offerta.

Domande di acquisto prima del primo ordine di cavo schermato

Possiamo ordinare una lunghezza di prova di una costruzione schermata?

Il quantitativo minimo d'ordine è di 50 m ad agosto 2026 ed è lo stesso per le costruzioni standard e personalizzate, per cui una lunghezza di prova di un cavo con schermo ad avvolgimento o a treccia non comporta sovrapprezzi. Al momento della richiesta, verificare il minimo attuale, poiché viene rivisto periodicamente.

Quanto tempo richiede la produzione di un cavo schermato?

Il tempo di consegna standard va da 7 a 45 giorni lavorativi ad agosto 2026, a seconda del tipo di prodotto, della disponibilità a magazzino e di quanto la costruzione è personalizzata. Uno schermo a treccia aggiunge una fase produttiva rispetto a uno ad avvolgimento; verificare le tempistiche attuali con il team tecnico prima di vincolarle a una fermata d'impianto o a una finestra di consegna.

Quale certificato copre lo schermo?

Nessuno dei certificati TEBAOFLEX è un certificato di prestazioni di schermatura. L'approvazione del marchio VDE, certificato 40060056 rilasciato il 2025-03-28, copre i cavi flessibili isolati con elastomero reticolato secondo DIN EN 50525-2-21 (VDE 0285-525-2-21):2012-01 / EN 50525-2-21:2011; i certificati UL 62 e CSA C22.2 No. 49 coprono i cordoni flessibili.

La copertura dello schermo, la sezione in rame e, dove richiesta, l'impedenza di trasferimento sono documentate per ogni costruzione; nella richiesta va quindi indicato quale valore e quale rapporto di prova servono al progetto, e il team tecnico confermerà che cosa può essere fornito.

Domande

Uno schermo ad avvolgimento è la stessa cosa di uno schermo a spirale?

Sì. Schermo ad avvolgimento, schermo a spirale e schermo a fili avvolti sono tre nomi della stessa costruzione: fili di rame disposti affiancati in un'unica direzione elicoidale, senza intreccio. Una spirale contrapposta (reverse spiral) è una variante con due strati avvolti in direzioni opposte, sempre senza intreccio, e non è una treccia.

Sia gli schermi a spirale sia quelli a treccia possono usare rame stagnato?

Sì. Il rame stagnato descrive il filo, non la disposizione, e si usa allo stesso modo per schermi avvolti e intrecciati, come mostrano i due campioni di fabbrica di questo articolo. Il rivestimento determina la resistenza alla corrosione e la saldabilità alla terminazione; la scelta tra avvolgimento e treccia determina il comportamento in flessione e le prestazioni in frequenza, e le due decisioni si prendono separatamente.

Uno schermo a spirale può sostituire uno schermo a treccia in una specifica di cavo esistente?

Non solo in base all'aspetto. Un avvolgimento può eguagliare sulla carta la copertura ottica di una treccia pur comportandosi diversamente sotto trazione e alle frequenze dell'azionamento, e un pressacavo EMC dimensionato per una treccia potrebbe non serrare un avvolgimento. Prima di accettare una sostituzione, verificare la copertura, la sezione dello schermo o l'impedenza di trasferimento richieste dalla specifica originale, nonché il movimento a cui è sottoposto il cavo.

Uno schermo è la stessa cosa di un'armatura?

No. Uno schermo, o schermatura, è uno strato elettrico, avvolto o intrecciato in rame, che convoglia a terra le correnti di carica, di guasto o di disturbo. Un'armatura è uno strato meccanico, di solito in fili di acciaio zincato, intrecciati o applicati a elica, che protegge il cavo da schiacciamento e trazione; può essere collegata a terra, ma non è progettata come schermo.

Inviare la specifica, non solo la parola “schermato”

Se possibile, tagliare il campione per aprirlo; i fili diranno in un attimo se si ha in mano un avvolgimento o una treccia. Poi inviare a TEBAOFLEX la designazione del cavo o il disegno, l'applicazione, le condizioni di movimento, il requisito dello schermo nella forma usata dal progetto, la sezione del conduttore e la lunghezza richiesta, e il team tecnico confermerà la costruzione e il tempo di consegna attuale per il cavo adatto.