Scheda tecnica, consumi e ciclo del cavo: dove finisce il rame in più

Un cliente ordina 5 km di cavo di energia 3 × 2,5 mm². Il progetto dice 68,3 kg di rame per chilometro, quindi il pianificatore ne impegna 342 kg. L'ordine si chiude con 369 kg consumati, e nessuno ha rubato niente. La differenza sta in una parte del consumo standard che la maggior parte dei fogli di calcolo non prevede: lo scarto fisso che ogni linea butta via a ogni avviamento.

Nella produzione di cavi, tre documenti descrivono lo stesso prodotto. La scheda tecnica (TDS, technical data sheet) è ciò che si promette al cliente: costruzione, dimensioni, valori elettrici, norma di riferimento. I consumi standard di materiale dicono quanto rame, isolante e guaina entrano in un chilometro. Il ciclo tecnologico (la scheda di processo) dice come ogni linea lo produce: fasi, velocità, temperature, passi di cordatura, prove. Insieme sono la distinta base e il ciclo di lavoro di uno stabilimento di cavi.

La scheda tecnica: ciò che si promette al cliente

Il nostro esempio è un cavo 3 × 2,5 mm², 0,6/1 kV, isolato in PVC e con guaina in PVC, costruito secondo la IEC 60502-1. Le righe chiave della sua scheda tecnica:

• Conduttore: rame rosso, a corda rigida classe 2, 7 fili
• Resistenza massima del conduttore a 20 °C: 7,41 Ω/km
• Isolante: PVC, spessore nominale 0,8 mm, anime di colore marrone, nero, grigio
• Guaina: PVC, spessore nominale 1,8 mm, nera
• Diametro esterno: circa 11,4 mm
• Prova di tensione individuale: 3,5 kV c.a., 5 minuti

Una scheda tecnica è scritta in valori che il cliente può verificare. Non dice quanti chilogrammi di materiale entrano nel cavo. Quello è compito dello stabilimento.

Mito: “2,5 mm² significa 2,5 mm² di rame”

Non è così. La sezione nominale è definita dalla resistenza, non dalla geometria. Il nostro conduttore usa 7 fili da 0,67 mm: 7 × π/4 × 0,67² = 2,468 mm² di rame. La sua resistenza risulta di circa 7,13 Ω/km, ben sotto il limite di 7,41, quindi è conforme come 2,5 mm². Progettare sulla resistenza invece che sulla sezione nominale fa risparmiare rame su ogni chilometro, e ai prezzi del rame il risparmio cresce in fretta.

Consumi standard: dal progetto ai kg/km

Nella progettazione dei cavi c'è una regola pratica: sezione in mm² × densità in g/cm³ = kg per km. Ecco il consumo standard per un chilometro di cavo finito:

Rame. 2,468 mm² × 8,89 g/cm³ = 21,94 kg per km di conduttore. I sei fili esterni sono cordati attorno a quello centrale, quindi ciascuno è circa il 2% più lungo del conduttore. Questo aggiunge l'1,7%: 22,32 kg per km di anima. La riunitura delle tre anime aggiunge un altro 2% di lunghezza d'anima (3 × 1,02 = 3,06 km di anima per km di cavo), quindi il rame è 22,32 × 3,06 = 68,3 kg/km.

Isolante. L'anima passa da 2,01 mm a 3,61 mm di diametro. L'area della corona circolare è π/4 × (3,61² − 2,01²) = 7,06 mm². Con il PVC a 1,45 g/cm³ fanno 10,24 kg per km di anima, e × 3,06 = 31,3 kg/km di cavo.

Guaina. Le tre anime riunite misurano circa 7,78 mm di diametro; con 1,8 mm di guaina il cavo arriva a 11,38 mm. La guaina riempie anche gli interstizi tra le anime, quindi la sua area è il cerchio pieno meno le tre anime: π/4 × (11,38² − 3 × 3,61²) = 71,0 mm². A 1,50 g/cm³ fanno 106,5 kg/km.

Totale: circa 206 kg per chilometro, in linea con i pesi tipici pubblicati per questo tipo di cavo.

La parte del consumo che non si misura al chilometro

Ogni linea spreca una lunghezza fissa a ogni avviamento: il cavo prodotto mentre l'estrusore si stabilizza, il diametro va a regime e la prima prova allo spark tester viene superata. In questo stabilimento:

• linea di isolamento: 150 m di anima per colore
• riunitrice: 50 m di cavo
• linea di guainatura: 200 m di cavo

Per l'ordine da 5 km, procedendo a ritroso: guainatura 5.000 + 200 = 5.200 m. Riunitura 5.200 + 50 = 5.250 m. Anima per colore 5.250 × 1,02 + 150 = 5.505 m, per tre colori = 16.515 m di anima.

Rame consumato: 16,515 km × 22,32 kg = 368,6 kg, cioè 73,7 kg per km di cavo finito. È l'8% sopra il consumo di progetto. Per un ordine da 20 km lo stesso scarto fisso si diluisce: 1.393 kg di rame, 69,6 kg/km, appena il 2% in più. Un consumo standard ha quindi due componenti, una al chilometro e una per avviamento, e la lunghezza dell'ordine decide quale pesa di più. È anche il motivo per cui gli ordini brevi costano cari nella pianificazione della produzione di cavi.

Ciclo tecnologico: come lo produce ogni linea

La scheda di processo segue il cavo attraverso lo stabilimento:

1. Trafilatura: vergella di rame da 8 mm trafilata fino a 0,67 mm, poi ricotta per renderla abbastanza morbida da cordare.
2. Cordatura: 7 fili in un conduttore di classe 2, con un passo di cordatura definito.
3. Isolamento: PVC estruso a 0,8 mm a circa 600 m/min, un colore per volta, con prova allo spark tester in linea.
4. Riunitura: tre anime riunite a circa 60 m/min.
5. Guainatura: PVC estruso a 1,8 mm a circa 50 m/min, con stampa della marcatura metrica.
6. Collaudo e avvolgimento: resistenza del conduttore, prova di tensione a 3,5 kV, taglio in pezzature da 1.000 m su cinque bobine.

La scheda riporta anche il profilo termico dell'estrusore, le dimensioni di punzone e matrice e i passi di cordatura, perché sono loro a decidere se i valori della scheda tecnica vengono rispettati. La velocità di linea decide i tempi: guainare 5.200 m a 50 m/min richiede 104 minuti di macchina. E le pezzature finite devono stare sulle bobine effettivamente disponibili.

Come funziona in factory.online

In factory.online, ogni tipo di cavo ha i propri consumi standard di materiale per chilometro e le proprie fasi, e l'anima isolata di ciascun colore è un semilavorato a sé. La pianificazione dei fabbisogni di materiali (MRP) esplode 5 km in metri di anima e chilogrammi di rame, e lotti e contenitori riportano le lunghezze reali su ogni bobina. Quando la linea dichiara produzione e scarti, il pianificatore vede i kg/km effettivi accanto al consumo standard.

Se scheda tecnica, consumi e schede di processo vivono in tre file diversi, prenota una demo e porta un tuo progetto di cavo.