La norma europea EN 50200 ha introdotto per i cavi resistenti al fuoco un metodo di
prova più gravoso, che ha imposto lo sviluppo di una nuova tecnologia di progetto e fabbricazione di questi cavi.

Per cavi resistenti al fuoco si intendono
quelli che, se coinvolti in un incendio,
continuano a prestare servizio per un tempo determinato, assicurando quindi il regolare funzionamento delle apparecchiature di emergenza da essi alimentate. Per i cavi in cui l’isolamento e la guaina sono costituiti da mescole di materiali organici, questo significa che l’isolamento tra le fasi e tra fasi e terra deve esser assicurato anche dopo l’avvenuta combustione di tali materiali mediante un opportuno presidio in grado di resistere, per il tempo stabilito, alle elevate temperature ed agli sforzi meccanici che la dilatazione termica dei conduttori può indurre nei cavi stessi.
La Norma italiana in vigore per questi tipo di cavi è la CEI 20-45, peraltro in fase di revisione in adeguamento ai mutamenti intervenuti nella Norma CEI 20-13 (da cui è stata a suo tempo derivata) ed anche per l’entrata in vigore della nuova Norma europea EN 50200, di cui si parla diffusamente nel seguito.

La tecnologia di progetto e fabbricazione dei cavi: passato e presente

Per ovvi motivi, la tecnologia di progetto e fabbricazione di questo tipo di cavi si è sviluppata in concomitanza con le prove di verifica dell'attitudine alla resistenza al fuoco. Fino a poco tempo fa, il metodo di prova più generalmente seguito era quello codificato nelle Norma IEC 331 e ripreso, in modo più o meno integrale, in molte Norme nazionali, ed in particolare dalla nostra Norma CEI 20-36. Tale metodo prevedeva di applicare ad uno spezzone rettilineo di cavo la fiamma di un bruciatore a nastro in modo da portarne la temperatura a 750 °C per una durata di 3 ore. In questo periodo di tempo si verificava (mediante un sistema di lampadine e di fusibili) che nel cavo non si manifestasse né l'interruzione di un conduttore (segnalato dallo spegnimento di una lampadina), né il corto circuito tra due conduttori (segnalato dall'intervento di un fusibile).

Questo metodo di prova è oggi criticabile sotto diversi aspetti: a fronte di una temperatura relativamente bassa per essere considerata realistica in una fase avanzata dell'incendio, la durata di prova è eccessiva; dopo 3 ore, se l'incendio non è stato domato, il mantenimento in esercizio delle apparecchiature d'emergenza non ha più senso, soprattutto se ci si riferisce a quelle che devono garantire la sicurezza delle persone. Ma, ciò che più conta, la disposizione rettilinea dello spezzone di cavo in prova è tale da consentire la libera dilatazione dei conduttori, evitando quindi l'insorgere tra essi di quelle sollecitazioni meccaniche che si manifestano in corrispondenza ai punti di curvatura di una normale disposizione di installazione e che sono invece la più frequente causa di defaillance del cavo.

Ad ogni modo, a fronte di tale metodo di prova, fu sviluppata una tecnologia di progetto e fabbricazione che consisteva essenzialmente nell'utilizzare un isolamento in gomma siliconica caricata con forti quantità di silice: l'isolamento era poi contenuto in una calza di filo di vetro a maglia stretta (o in un dispositivo equivalente) in modo che i residui della sua combustione (essenzialmente silice) contribuissero, insieme al vetro, al mantenimento in servizio del cavo per la durata della prova. Ovviamente, data la relativa labilità di questa disposizione costruttiva a valle della combustione dell'isolamento, per un buon comportamento del cavo in condizioni reali di incendio, occorreva che nella disposizione di installazione non fossero presenti curve a raggio stretto; molto pericolose, inoltre, erano le scosse e le vibrazioni provocate dall'incendio nel sistema di supporto del cavo.

È utile ricordare che nelle installazioni a bordo delle navi da guerra, in cui l'esigenza di sicurezza era massima e gli spazi ristretti imponevano raggi di curvatura molto stretti, per ovviare a tali limitazioni, si utilizzavano dei cavi il cui isolamento era costituito da alcuni strati di nastro di vetro impregnato in resina siliconica.

F IGURA 1: Cavo Fahrenheit 50200-22 - FG100M1 0,6/1 KV.

Negli ultimi tempi, la miglior conoscenza del meccanismo di sviluppo dell'incendio (e in particolare l'andamento nel tempo della temperatura nei locali interessati dalla fase di innesco a quella di incendio completamente sviluppato) e delle sollecitazioni meccaniche indotte nel cavo della dilatazione termica dei conduttori, ha condotto alla messa a punto, in sede europea (CENELEC), di un nuovo metodo di prova che prevede di portare la temperatura di uno spezzone di cavo, curvato ad "U" e vincolato in 5 punti ad una piastra non metallica, al valore di 850 °C, con una curva di salita che simula l'andamento della temperatura durante l'incendio. Per tutta la durata della prova (90 minuti) un'asta di metallo, comandata da un dispositivo a camme, applica ogni 5 minuti uno shock meccanico alla piastra cui è vincolato il campione di cavo, inducendovi così una forte vibrazione che facilita lo sgretolamento dei residui combusti di isolamento e guaina.

Il nuovo metodo di prova, e l'apparecchiatura necessaria alla sua esecuzione, sono specificati nella Norma europea EN 50200, applicabile a cavi aventi un diametro non superiore a 20 mm. Per i cavi di diametro maggiore è in preparazione una Norma analoga (per la quale è prevista la numerazione EN 50362) che specifica lo stesso metodo di prova ma un'apparecchiatura adeguata alle maggiori dimensioni dei cavi in prova.

Il nuovo metodo di prova ha imposto lo sviluppo di una tecnologia di progetto e fabbricazione in grado di fronteggiare, con un elevato grado di affidabilità:

• la maggior temperatura di prova (850 °C contro i 750 della vecchia Norma);
• la diversa curva di salita della temperatura;
• le sollecitazioni meccaniche tra i conduttori nei punti di curvatura dovute alle dilatazioni termiche (sollecitazioni legate sia alla disposizione dello spezzone in prova che alla maggior temperatura di prova).
  

La nuova tecnologia prevede l'applicazione diretta sul conduttore di una barriera ignifuga in materiale inorganico sulla quale viene poi estruso uno strato isolante costituito da una mescola di caratteristiche adeguate al normale servizio richiesto al cavo: ad esempio, per un cavo previsto per una temperatura in servizio continuo di 90 °C si può adoperare una normale mescola in gomma etilenpropilenica di qualità G7 ovvero, se in aggiunta alla resistenza al fuoco si desidera che il cavo sia del tipo non propagante l'incendio e a ridottissima emissione di fumi opachi e gas tossici e corrosivi, di qualità G10. La riunione delle anime (per i cavi multipolari) e la messa in guaina avviene poi in modo del tutto simile alle procedure usate per i cavi standard. I vantaggi di questa tecnologia si possono riassumere come segue:

• la scelta del tipo di isolamento non è fatta in funzione della caratteristica di resistenza al fuoco, e quindi le caratteristiche dielettriche e meccaniche del cavo non sono in alcun modo legate a tale caratteristica;
• la combustione dell'isolamento, posizionato esternamente (e non internamente, come in precedenza) alla barriera ignifuga non ne modifica la situazione geometrica; la stabilità della barriera ignifuga garantisce quindi la massima affidabilità del cavo in qualsiasi corretta situazione impiantistica per un equivalente normale tipo di cavo;
• per la stessa ragione del punto precedente, anche in presenza di scosse e vibrazioni i conduttori muniti della sola barriera ignifuga (e cioè dopo la combustione dell'isolamento) sono in grado di garantire il corretto funzionamento del cavo per la durata stabilita;
• infine, utilizzando adeguati tipi di isolamento e guaina, è possibile assicurare al cavo tutte le migliori caratteristiche di comportamento al fuoco oggi attingibili, e cioè la non propagazione dell'incendio e l'emissione, durante la combustione, di fumi non opachi e di gas non corrosivi e a ridottissima tossicità. È importante notare che la Norma EN 50200 è entrata in vigore, per tutti i Paesi del CENELEC, il 1° gennaio 2001, e le Norme nazionali in conflitto con tale Norma dovranno essere ritirate a far data dal 1° agosto 2002. Già oggi si deve però considerare che la EN 50200 rappresenta la buona regola dell'arte a cui si dovrebbero attenere progettisti ed impiantisti elettrici nella scelta dei cavi destinati ad alimentare i circuiti di emergenza.

FIGURA 2: Cavo Fahrenheit 50200-22
al termine della prova di resistenza al fuoco secondo EN 50200.

L'utilizzazione dei cavi resistenti al fuoco

Come già in precedenza notato, l'utilizzazione normalmente prevista per questo tipo di cavi è quella dell'alimentazione dei circuiti di emergenza nelle situazioni impiantistiche che ne richiedono l'impiego. È tuttavia opportuno notare che, in alcune situazioni, l'utilizzazione dei cavi resistenti al fuoco, anche se non richiesta dalle Norme, potrebbe essere quanto mai raccomandabile al fine di permettere la veloce ma corretta conclusione di procedure la cui brusca interruzione potrebbe avere conseguenze fortemente negative. Due esempi possono meglio chiarire il concetto: nel corso di un'operazione chirurgica, l'improvvisa mancanza di alimentazione elettrica, legata allo scoppio dell'incendio in locali relativamente distanti, non permettendo una conclusione sia pur parziale dell'intervento prima del trasporto dell'operando in zona di sicurezza, potrebbe essergli di grave nocumento; in un centro informatico, in situazione analoga, l'impossibilità di lanciare una procedura di emergenza per il backup delle transazioni fino a quel momento eseguite potrebbe causare un'importante perdita di dati con conseguenze economiche non gradite.

Un esempio di cavo resistente al fuoco

Il nuovo cavo resistente al fuoco Fahrenheit 50200-22 di ARISTONCAVI è il primo cavo ad essere stato testato ed approvato in Italia presso i laboratori IMQ conformemente alla rcente Normativa Europea EN 50200.

Il cavo ha superato anche tutte le prove previste dalla norma CEI 20-45, e quindi è stato rilasciato il marchio IMQ.

L'azienda è sempre stata molto sensibile al tema dei cavi resistenti al fuoco ed ha sempre curato in modo particolare questa famiglia di prodotto, tanto che già agli inizi degli anni '80 aveva messo a punto e lanciato sul mercato un cavo in grado di resistere a shock meccanici durante l'incendio, quando ancora le normative non avevano previsto test specifici. Forte di tale esperienza, in adeguamento alla recente norma, ha quindi progettato, costruito e provato il nuovo cavo Fahrenheit 50200-22, che rappresenta il più avanzato gradino della tecnologia relativa al fuoco.

In virtù di tali caratteristiche questo cavo è già stato adottato per gli impianti elettrici delle apparecchiature d'emergenza in diverse infrastrutture, fra le quali è particolarmente degno di nota il nuovo tunnel del Monte Bianco, tristemente famoso per l'incendio di notevoli proporzioni scoppiato al suo interno, ma anche luoghi di pubblico spettacolo, aree aeroportuali ecc...

Per scaricare in formato pdf questo documento clicckare qui con il tasto destro del mouse e selezionare la voce "Salva oggetto con nome...."