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La percentuale di riempimento del condotto è l'area della sezione trasversale totale dei conduttori e dei cavi all'interno di una canalizzazione divisa per l'area della sezione trasversale interna della canalizzazione stessa, moltiplicata per 100. Secondo il comune quadro normativo del National Electrical Code (NEC) Capitolo 9, il riempimento massimo normale è del 53% per un conduttore o cavo, del 31% per due e del 40% per più di due. Un nipplo di condotto o tubazione idoneo non più lungo di 24 pollici può utilizzare un limite del 60%. Verificare sempre l'edizione del NEC adottata dall'autorità competente (AHJ) e le note applicabili all'installazione.
Il calcolo in sé è semplice. La maggior parte degli errori deriva dalla scelta dell'area errata: utilizzare l'area del rame del conduttore invece dell'area del conduttore isolato, utilizzare la dimensione commerciale nominale del condotto come diametro interno, o utilizzare un diametro del cavo generico invece dell'esatto diametro esterno (OD) del produttore.
Formula di riempimento del condotto
Per un cavo o conduttore rotondo con diametro esterno d:
A = π × d² ÷ 4Per diversi gruppi di conduttori o cavi:
A_total = Σ(n × A_item)La percentuale di riempimento del condotto è:
Riempimento % = A_totale ÷ A_condotto × 100Dove:
| Simbolo | Significato | Utilizzo |
|---|---|---|
d |
Diametro esterno finito | Utilizzare per un cavo circolare completo quando il produttore fornisce il diametro esterno (OD) |
A_elemento |
Area di un conduttore o cavo | Utilizzare la tabella normativa applicabile o calcolare dal diametro esterno (OD) verificato |
n |
Quantità di tale conduttore o cavo | Contare ogni elemento che occupa fisicamente la canalizzazione |
A_totale |
Somma di tutte le aree occupate | Aggiungere ogni gruppo di conduttori e cavi |
A_condotto |
Area interna totale della canalizzazione | Utilizzare il valore per l'esatto tipo di canalizzazione e dimensione commerciale |
Mantenere tutte le dimensioni nella stessa unità di misura. Se il diametro è in pollici, l'area risultante è in pollici quadrati. Se il diametro è in millimetri, l'area è in millimetri quadrati. Poiché il riempimento è un rapporto, entrambi i sistemi di unità funzionano se utilizzati in modo coerente.
Limiti di riempimento delle condutture NEC
La Tabella 1 del Capitolo 9 del NEC stabilisce i noti limiti percentuali utilizzati negli Stati Uniti. Si applicano all'area della sezione trasversale interna della conduttura, non al suo numero di dimensione commerciale nominale.
| Contenuto o condizione della conduttura | Riferimento per il riempimento massimo |
|---|---|
| Un conduttore o cavo | 53% |
| Due conduttori o cavi | 31% |
| Più di due conduttori o cavi | 40% |
| Nipplo di qualificazione non più lungo di 24 in | 60% |
Questi valori non sono regole internazionali universali. I progetti al di fuori del quadro NEC devono utilizzare le norme di cablaggio nazionali applicabili, le specifiche di progetto e i requisiti delle autorità locali. Anche nei progetti NEC, verificare tutte le note applicabili del Capitolo 9 e l'articolo che disciplina la canalizzazione selezionata.
Un cavo multipolare, un cavo a fibre ottiche o un cavo flessibile sono generalmente considerati come un unico conduttore ai fini del calcolo della percentuale di riempimento. Per un cavo ellittico, utilizzare il metodo dell'area prescritto dal codice basato sulla sua dimensione maggiore, invece di considerare la dimensione minore come diametro del cavo. Un assemblaggio di singoli conduttori isolati senza un rivestimento complessivo non costituisce automaticamente un unico cavo; calcolare i singoli conduttori come richiesto dalle norme adottate.
Scegliere l'area corretta prima di eseguire il calcolo
La seguente mappa di input previene i tre errori di calcolo più comuni.
| Elemento in fase di installazione | Fonte dell'area corretta | Non sostituire |
|---|---|---|
| Cavo elettrico isolato per edifici, come THHN/THWN-2 | Tabella dell'area dei conduttori isolati applicabile per l'edizione del codice adottata e la costruzione del conduttore | Area del rame nudo dalla designazione AWG o mm² |
| Cavo rotondo multipolare, di controllo, dati, coassiale o in fibra | Diametro esterno del cavo finito del produttore, convertito in area | Dimensione del conduttore, media generica da catalogo o dimensione del connettore |
| Cavo ellittico o piatto | Metodo richiesto dal codice applicabile, che utilizza comunemente la dimensione maggiore come diametro circolare efficace | Solo il diametro minore |
| EMT, RMC/GRC, PVC o altra canalizzazione | Area interna elencata per la specifica famiglia di canalizzazioni e dimensione commerciale | Dimensione commerciale nominale trattata come diametro interno |
Singoli conduttori: utilizzare l'area isolata elencata
Una designazione AWG o mm² descrive la dimensione del conduttore; non include lo spessore dell'isolamento installato. Due conduttori con la stessa area di rame possono occupare aree di canalizzazione diverse perché i loro tipi di isolamento o le loro costruzioni differiscono. Per un calcolo NEC, utilizzare il valore applicabile dalla Tabella 5 del Capitolo 9 o un'altra tabella richiesta per l'esatta costruzione del conduttore.
L'Allegato C può velocizzare un calcolo quando tutti i conduttori sono della stessa dimensione e tipo. Quando le dimensioni dei conduttori o i tipi di isolamento sono misti, utilizzare il metodo dell'area del Capitolo 9 di base invece di selezionare una consultazione non correlata per dimensioni identiche.
Cavi completi: controlli del diametro esterno (OD) del produttore
Per un cavo finito, ottenere il diametro esterno nominale o massimo dalla scheda tecnica specifica del prodotto. La guaina, gli schermi, i riempitivi, l'armatura, il letto di posa e la tolleranza di fabbricazione determinano lo spazio occupato dal cavo. Misurare il cavo quando le istruzioni di installazione lo richiedono o quando il prodotto effettivo può differire sostanzialmente da un valore di progetto.
Il Calcolatore di riempimento tubi protettivi VIOX include preimpostazioni comuni per il diametro esterno dei cavi per la pianificazione preliminare e consente l'inserimento di un diametro esterno personalizzato. I dati del produttore per il cavo selezionato hanno sempre la precedenza su una preimpostazione generica.
Dimensioni della canalizzazione: utilizzare l'area interna, non l'etichetta della dimensione commerciale
Un tubo protettivo da 1 pollice non ha un diametro interno di 1,000 pollici. Le dimensioni interne differiscono tra tubi metallici elettrici (EMT), tubi metallici rigidi (RMC/GRC), PVC Schedule 40, PVC Schedule 80 e altre canalizzazioni. Utilizzare la voce di tabella per la famiglia di canalizzazioni e la dimensione commerciale esatte.
Calcolo passo-passo del riempimento dei tubi protettivi
Utilizzare questa sequenza per installazioni di dimensioni uguali, dimensioni miste o cavi finiti:
- Identificare le norme vigenti. Registrare la giurisdizione, l'edizione del codice adottato, l'articolo relativo alle canalizzazioni e se il percorso soddisfa eventuali condizioni speciali come la regola del nipplo (nipple rule).
- Elencare tutto ciò che è presente nella canalizzazione. Registrare ogni tipo di conduttore o cavo, l'isolamento o la costruzione, la quantità e la fonte delle dimensioni.
- Ottenere ogni area occupata. Utilizzare la tabella dei conduttori applicabile o calcolare l'area di un cavo rotondo a partire dal diametro esterno (OD) verificato.
- Moltiplicare l'area per la quantità. Eseguire questa operazione separatamente per ogni gruppo.
- Sommare tutti i gruppi. Il risultato è
A_totale. - Ottenere l'area interna della canalizzazione. Utilizzare il tipo e la dimensione commerciale esatti.
- Calcolare la percentuale di riempimento. Dividere
A_totaledaA_condotto, quindi moltiplicare per 100. - Applicare il limite corretto. Confrontare con 53%, 31%, 40%, 60% o il diverso limite richiesto dalle norme vigenti.
- Aumentare la dimensione della canalizzazione se necessario. Ripetere il calcolo utilizzando l'area interna del candidato successivo. Non arrotondare per difetto un risultato non conforme.
- Completare le verifiche ingegneristiche separate. Confermare la regolazione della portata, il raggio di curvatura, la tensione di tiraggio, la pressione sulle pareti laterali, il rischio di incastro dei cavi, la separazione, la messa a terra e i dettagli di installazione.
Esempio pratico 1: Nove conduttori singoli della stessa dimensione
Assumere un calcolo NEC per nove conduttori 12 AWG THHN in un tubo EMT da 3/4 di pollice. Per questo esempio, i valori di tabella adottati sono:
- area di un conduttore 12 AWG THHN:
0.0133 in²; - area interna totale di EMT da 3/4 di pollice:
0,533 in²; - limite applicabile per più di due conduttori:
40%.
Passaggio 1: Calcolare l'area totale dei conduttori
A_total = 9 × 0,0133 = 0,1197 in²Passaggio 2: Calcolare la percentuale di riempimento
Riempimento % = 0,1197 ÷ 0,533 × 100 = 22,5%Passaggio 3: Confrontare con il limite
L'area massima consentita al 40% è:
A_allowed = 0.533 × 0.40 = 0.2132 in²Poiché 0.1197 in² è inferiore a 0.2132 in², e il 22,5% è inferiore al 40%, la combinazione supera il calcolo del riempimento dell'area.
Questo risultato non completa il dimensionamento dei conduttori. Il numero di conduttori sotto carico può richiedere un declassamento della portata di corrente, e tale conteggio è determinato secondo regole diverse da quelle utilizzate per gli elementi fisici conteggiati ai fini del riempimento della canalizzazione.
Esempio pratico 2: un cavo multipolare che utilizza il diametro esterno effettivo
Si ipotizzi un cavo multipolare rotondo con un diametro esterno dichiarato dal produttore di 0,750 in installato in un tubo EMT da 1-1/4 di pollice. Utilizzare un diametro interno del tubo EMT di 1,380 in per questo esempio di geometria trasparente.
Passaggio 1: Calcolo dell'area del cavo
A_cable = π × 0,750² ÷ 4 = 0,4418 in²Passaggio 2: Calcolo dell'area della canalizzazione
A_conduit = π × 1.380² ÷ 4 = 1.4957 in²Passaggio 3: Calcolo della percentuale di riempimento
Fill % = 0.4418 ÷ 1.4957 × 100 = 29.51%Un cavo multipolare viene trattato come un singolo cavo per questo confronto percentuale, pertanto il limite di riferimento è 53%. Al 29.51%, la combinazione supera la verifica del riempimento dell'area.
Prima di accettare l'installazione, confermare che il diametro esterno (OD) del produttore si applichi all'esatta costruzione del cavo e che le dimensioni della canalizzazione corrispondano alla tabella di riferimento. Verificare inoltre il raggio di curvatura minimo e i limiti di trazione; un cavo di grandi dimensioni può superare il riempimento e risultare comunque difficile o non idoneo per l'installazione lungo un percorso con diverse curve.
Esempio pratico 3: OD di cavi misti e la successiva canalizzazione idonea
Si supponga che un percorso a bassa tensione contenga:
- otto cavi Cat6, ciascuno
0,236 indi diametro esterno; - due cavi coassiali RG6, ciascuno
0,275 indi diametro esterno.
Questi diametri esterni sono dati di input di pianificazione per l'esempio. Utilizzare le dimensioni effettive dei produttori selezionati per un progetto.
Passaggio 1: Calcolare l'area di ciascun gruppo
Un cavo Cat6:
A_Cat6 = π × 0.236² ÷ 4 = 0.0437 in²Otto cavi Cat6:
8 × 0.0437 = 0.3499 in²Un cavo RG6:
A_RG6 = π × 0.275² ÷ 4 = 0.0594 in²Due cavi RG6:
2 × 0.0594 = 0.1188 in²Area totale occupata:
A_total = 0.3499 + 0.1188 = 0.4687 in²Passaggio 2: Verifica EMT da 1 pollice
Utilizzando un'area interna di circa 0.8643 in²:
Riempimento % = 0.4687 ÷ 0.8643 × 100 = 54.21%Dieci cavi richiedono il limite di riferimento per più di due conduttori del 40%, pertanto l'EMT da 1 pollice non è idoneo.
Passaggio 3: Verifica EMT da 1-1/4 di pollice
Utilizzando un'area interna di circa 1,4957 in²:
Percentuale di riempimento = 0,4687 ÷ 1,4957 × 100 = 31,3%L'EMT da 1-1/4 di pollice supera il controllo di riempimento dell'area al 40%. Offre inoltre un margine maggiore per il tiraggio e la capacità futura rispetto a una conduttura selezionata esattamente al massimo.
Questo esempio riguarda solo l'area fisica. Verificare le combinazioni di cavi consentite, i requisiti di separazione, la compartimentazione antincendio, il supporto, il raggio di curvatura e qualsiasi norma relativa ai sistemi di comunicazione applicabile all'installazione.
Verificare il risultato con il calcolatore di riempimento condotti VIOX
Utilizzare il calcolatore per confrontare EMT, RMC/GRC, PVC Schedule 40 e PVC Schedule 80, inserire due gruppi di cavi o diametri esterni personalizzati e identificare la prima dimensione commerciale conforme all'interno della famiglia di condutture selezionata.
Il calcolatore è un ausilio di pianificazione preliminare. Verificare i dati inseriti rispetto alle esatte schede tecniche dei cavi, all'edizione del codice adottata, all'elenco delle condutture e ai requisiti dell'autorità competente (AHJ) prima dell'approvvigionamento o dell'installazione.
Cosa non dimostra un risultato positivo di riempimento
Il riempimento del condotto risponde a una sola domanda: quanta parte dell'area della sezione trasversale interna della canalizzazione è occupata? Non dimostra che i conduttori abbiano un'ampacità adeguata o che i cavi possano essere installati senza danni.
| Verifica separata | Perché rimane necessaria |
|---|---|
| Regolazione dell'ampacità | La presenza di più conduttori sotto carico in una canalizzazione può richiedere una regolazione anche quando il riempimento fisico è inferiore al limite |
| Caduta di tensione | L'area della canalizzazione non indica se la resistenza del conduttore è accettabile per il carico e la lunghezza del percorso |
| Tensione di tiraggio | La lunghezza del cavo, le curvature, l'attrito, il metodo di tiraggio e la costruzione del conduttore determinano lo sforzo di trazione |
| Pressione laterale | Un cavo può danneggiarsi laddove la tensione di tiraggio agisce in corrispondenza di una curva |
| Rischio di incastro del cavo | Tre o più cavi simili possono incastrarsi nelle curve anche al di sotto del riempimento massimo dell'area |
| Raggio di curvatura minimo | Un cavo può entrare all'interno della canalina ma non essere in grado di seguire il percorso senza superare il suo limite di curvatura |
| Separazione e regole di sistema | I circuiti di potenza, controllo, comunicazione, allarme antincendio e a fibra ottica possono avere requisiti di instradamento aggiuntivi |
| Capacità di riserva | Una progettazione al limite massimo consentito dal codice può lasciare poco spazio pratico per il tiraggio o per aggiunte future |
La guida all'installazione dei cavi di Southwire definisce il rapporto di ingolfamento come il diametro interno del condotto diviso per il diametro esterno del cavo e identifica una regione di rischio comune per tre cavi simili. Trattalo come un input per l'analisi di tiraggio, non come un sostituto del codice applicabile, dei dati del produttore del cavo o di un calcolo di tiraggio specifico per il percorso.
Per la selezione dei conduttori oltre l'area fisica del percorso, utilizzare la guida VIOX per Dimensionamento dei cavi IEC, caduta di tensione, declassamento e capacità delle canaline. Per i calcoli delle perdite su lunghe tratte, consultare la guida alla caduta di tensione e alle perdite di linea. Si tratta di attività di progettazione distinte che non devono essere dedotte dal risultato del riempimento dei condotti.
Checklist di verifica del riempimento dei condotti
Prima di approvare la dimensione di una conduttura, verificare quanto segue:
- la giurisdizione del progetto e l'edizione del codice di cablaggio adottata;
- la famiglia esatta della conduttura, la dimensione commerciale e l'area interna;
- tipo di isolamento del conduttore e area della tabella applicabile;
- produttore del cavo finito, codice articolo, costruzione e diametro esterno effettivo;
- trattamento di assemblaggi multipolari, ellittici o raggruppati;
- il limite corretto per uno, due, più di due o nipplo di qualificazione;
- calcolo per ogni gruppo di cavi e conversione delle unità;
- regolazione della portata e limiti di temperatura del conduttore;
- numero di curve, raggio di curvatura, tensione di tiraggio, pressione laterale e rischio di incastro;
- requisiti di separazione dei circuiti, messa a terra, sigillatura, protezione antincendio e ambientali;
- margine pratico di tiraggio e capacità futura pianificata.
Se un input è incerto, non risolvere l'incertezza arrotondando per difetto. Ottieni i dati esatti di conduttore, cavo e canalizzazione, quindi ripeti il calcolo o utilizza il calcolatore di riempimento canalizzazioni VIOX per verificare la combinazione rivista.
