Che cos'è il carico elettrico di un impianto
Il carico elettrico di un impianto è la potenza che l'insieme degli utilizzatori collegati richiederà realmente: illuminazione, prese di corrente, cottura, climatizzazione, pompaggio o macchine. Non è la somma grezza di tutte le potenze dell'edificio, ma il valore prevedibile e simultaneo che dovranno sostenere l'interruttore generale e la linea di alimentazione.
Un calcolo corretto condiziona tutto il resto. Determina la corrente che circolerà in ogni circuito, la sezione dei conduttori, il calibro dell'interruttore e il dimensionamento delle protezioni differenziali e dello scaricatore di sovratensione. Un calcolo sottostimato provoca surriscaldamenti e scatti intempestivi; un calcolo sovradimensionato rincara il progetto senza una reale necessità.
Questa guida descrive il metodo impiegato nella pratica professionale quando si documenta un impianto: raccogliere i dati, quantificare gli utilizzatori, applicare i coefficienti di contemporaneità, ottenere la corrente di calcolo e tradurre il risultato in protezioni e sezioni. Il riferimento di base è la IEC 60364, integrata in Italia dalla CEI 64-8.
I dati da raccogliere prima di iniziare
Prima di fissare qualsiasi numero occorre disporre di un inventario affidabile dell'impianto. Senza queste informazioni il calcolo si trasforma in una stima approssimativa. Raccogli almeno:
- La superficie e la destinazione d'uso del locale: abitazione, negozio, ufficio o officina, perché i coefficienti d'uso cambiano.
- L'elenco degli utilizzatori con la potenza nominale in watt (W) o kilowatt (kW), letta sulla targa dell'apparecchio o nel progetto.
- Il tipo di alimentazione prevista: monofase 230 V oppure trifase 400 V tra le fasi.
- Le lunghezze approssimative delle derivazioni più lunghe, utili poi per la caduta di tensione.
- Il livello di elettrificazione desiderato, che fissa la potenza minima da attivare presso il distributore.
Questi elementi si raccolgono in una tabella organizzata per circuito. Conviene separare l'illuminazione, le prese di uso generale, la cucina, la lavatrice, la lavastoviglie e la climatizzazione: ogni insieme ha la propria contemporaneità e la propria protezione.
Passo 1: calcolare la potenza di ogni utilizzatore
Il primo passo consiste nel sommare le potenze per circuito. Per le resistenze pure — scaldabagno, radiatori elettrici, forno o piano di cottura — la potenza di targa è direttamente la potenza richiesta. Per gli utilizzatori con motore o elettronica di potenza occorre invece tenere conto del fattore di potenza.
In corrente alternata la potenza attiva (W) e la potenza apparente (VA) non coincidono. La loro relazione si scrive P = S × cos φ, dove cos φ è il fattore di potenza. Un utilizzatore con cos φ pari a 0,9 assorbe una corrente maggiore di un altro con la stessa potenza attiva ma cos φ pari a 1,0.
Potenze di riferimento usuali
| Utilizzatore | Potenza indicativa | cos φ |
|---|---|---|
| Punto luce LED | 10–20 W | 0,9 |
| Presa di uso generale | 200–500 W | 1,0 |
| Forno elettrico | 2 000–3 000 W | 1,0 |
| Lavatrice | 2 000 W | 0,85 |
| Climatizzatore | 1 500–3 500 W | 0,9 |
Annota la potenza di ogni circuito in una colonna e quella di ogni utilizzatore a valle. In trifase potrai poi distribuire i circuiti tra le fasi ed equilibrare l'impianto.
Passo 2: applicare i coefficienti di contemporaneità
È praticamente impossibile che tutti gli utilizzatori funzionino nello stesso momento alla potenza massima. Non si somma quindi la potenza installata così com'è: si applica a ogni gruppo un coefficiente di contemporaneità. Questo fattore esprime la frazione di potenza ammessa come realmente richiesta in simultanea.
I valori precisi dipendono dalla normativa e dalla destinazione dell'edificio. A titolo di riferimento professionale:
| Gruppo di utilizzatori | Contemporaneità indicativa |
|---|---|
| Illuminazione | 1,0 |
| Prese di uso generale | 0,5–0,8 |
| Cucina e forno | 0,7–0,8 |
| Climatizzazione | 0,6–0,8 |
| Forza motrice d'officina | 0,3–0,6 |
In una piccola abitazione il coefficiente globale è spesso più alto, perché ci sono meno circuiti e coincidono di più; in un impianto industriale con molti motori il fattore scende, poiché non partono mai tutti insieme. L'essenziale è che il criterio adottato sia annotato in modo esplicito nella relazione di calcolo.
Passo 3: ottenere la potenza richiesta e la corrente
Combinando le potenze per gruppo e i relativi coefficienti si ottiene la potenza richiesta totale come somma dei prodotti parziali. È questo valore che fissa la potenza da attivare presso il gestore di rete.
Il passo successivo consiste nel convertirla in corrente di calcolo, perché interruttori e cavi si scelgono in ampere. In monofase:
I = P / (U × cos φ), con U pari a 230 V. In trifase equilibrato l'espressione si divide per radice di tre: I = P / (√3 × U × cos φ), con U pari a 400 V tra le fasi.
Il risultato si confronta poi con la portata ammissibile dei conduttori secondo la loro sezione, il loro isolamento e il loro modo di posa (incassato, sotto tubo, in aria libera). Se la corrente di calcolo supera la portata ammissibile occorre aumentare la sezione.
Passo 4: scegliere l'interruttore generale e la sezione
La corrente ottenuta non serve direttamente a scegliere l'interruttore: si adotta il calibro commerciale immediatamente superiore, in modo da rispettare I di calcolo ≤ I di calibro ≤ I ammissibile del cavo. Così il dispositivo protegge la linea prima che si riscaldi, senza scattare durante l'uso normale.
A questa verifica termica si aggiungono due controlli complementari:
- La caduta di tensione: la diminuzione di tensione tra l'origine e l'ultimo utilizzatore non deve superare i limiti della norma — di solito 5 % per la forza motrice e 3 % per l'illuminazione.
- La selettività e il coordinamento: l'interruttore di testa e quelli dei circuiti devono scattare in modo scaglionato in caso di guasto.
La sezione finale è la maggiore tra quelle richieste dal criterio termico e da quello della caduta di tensione, arrotondata al valore commerciale normalizzato superiore.
Esempio risolto ed errori frequenti
Prendiamo un'abitazione monofase a 230 V con un fattore di potenza globale di 0,95. Potenza installata: illuminazione 600 W, prese di uso generale 3 000 W, cucina 4 000 W, climatizzazione 2 500 W. Applicando coefficienti di 1,0, 0,6, 0,8 e 0,7:
Potenza richiesta = 600 + 1 800 + 3 200 + 1 750 = 7 350 W.
Corrente di calcolo = 7 350 / (230 × 0,95) ≈ 33,6 A. Si adotterebbe un interruttore generale da 40 A e una sezione di alimentazione in grado di sopportare questa corrente con margine, accompagnata dalle protezioni differenziali e dallo scaricatore di sovratensione previsti dalla norma.
Gli errori più frequenti sono: sommare tutta la potenza installata senza applicare la contemporaneità, dimenticare il fattore di potenza degli utilizzatori induttivi, trascurare la caduta di tensione sulle derivazioni lunghe e non riservare alcun margine per future estensioni. Documentare ogni passo evita di rifare il calcolo ogni volta che cambia un utilizzatore.
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Domande frequenti
Qual è la differenza tra potenza installata e potenza richiesta?
La potenza installata è la somma di tutti gli utilizzatori; la potenza richiesta è la quota ammessa come funzionante in simultanea dopo l'applicazione dei coefficienti di contemporaneità. È quest'ultima a dimensionare l'impianto.
Perché bisogna tenere conto del fattore di potenza?
Perché in corrente alternata la corrente dipende dalla potenza apparente. Con un cos φ basso la stessa potenza attiva richiede più ampere e cavi di sezione superiore.
Il criterio termico basta per scegliere il cavo?
No. Occorre verificare anche la caduta di tensione e il coordinamento delle protezioni. La sezione valida è la maggiore tra quelle richieste da questi due criteri.
Si può calcolare il carico senza conoscere tutte le lunghezze?
Per la potenza richiesta le lunghezze non sono necessarie; per la caduta di tensione invece lo sono: conviene almeno stimare le derivazioni più lunghe.