Progettazione dei cavi ADSS: IEC 60794-4-20, TEC 85190 e le domande che si pongono gli ingegneri

I cavi ADSS (all-dielectric self-supporting — interamente dielettrici e autoportanti) sono cavi ottici sospesi direttamente ai pali e ai tralicci delle linee elettriche. Non contengono metallo, non richiedono una fune portante e sostengono il proprio peso su ogni campata. Gestori di rete e operatori li apprezzano perché riutilizzano un tracciato di linea esistente, spesso possono essere installati su linee in tensione e non richiedono messa a terra.

Per il produttore di cavi, l'ADSS è un prodotto di natura diversa. La maggior parte dei cavi ottici è protetta da un tubo, dal terreno o da una fune portante. Un cavo ADSS è un elemento strutturale che deve resistere per decenni a vento, ghiaccio, calore e campo elettrico. Due documenti dominano il mercato: IEC 60794-4-20, la specifica di famiglia internazionale per i cavi ADSS lungo le linee elettriche, e TEC 85190:2022 (Release 3), i requisiti del Telecommunication Engineering Centre indiano per i cavi ADSS a tubetti loose.

Questo articolo risponde alle domande che si pongono gli ingegneri nella progettazione e nella quotazione dei cavi ADSS.

Cosa distingue l'ADSS dagli altri cavi in fibra ottica?

Per un cavo da posa in tubo, è in gran parte il numero di fibre a determinare il progetto. Per l'ADSS è quasi secondario. Il progetto è guidato da:

• lunghezza della campata e freccia o franco dal terreno richiesti,
• carichi climatici — vento, ghiaccio e intervallo di temperatura,
• campo elettrico attorno al cavo sul sostegno,
• accessori che lo sostengono.

Il quadro generale — prestazioni dichiarate dal produttore e dimostrate con i metodi di prova IEC — è lo stesso del resto della serie, descritto nella nostra panoramica sulla IEC 60794. Ciò che cambia è quali proprietà contano.

Insight 1: l'elemento di trazione si dimensiona sulla campata, non sul numero di fibre

Nella maggior parte dei progetti ADSS il carico è sostenuto da filati aramidici. La quantità di aramide è determinata dal tiro più elevato a cui il cavo sarà sottoposto nelle condizioni climatiche più gravose per cui la linea è progettata — tipicamente una combinazione di vento massimo, ghiaccio e bassa temperatura — alla campata e alla freccia specificate.

Gli ingegneri ragionano di solito su tre livelli di tiro: il carico di rottura nominale del cavo, il tiro massimo ammissibile che può raggiungere sotto carichi estremi e il tiro di tutti i giorni che sostiene per la maggior parte della sua vita. Il cliente fornisce campata, freccia o franco e condizioni climatiche; il produttore ricava i tiri e dimensiona l'elemento di trazione.

È un problema iterativo. Più aramide rende il cavo più resistente, ma anche più grande e più pesante, il che aumenta il carico da vento e da ghiaccio e quindi il tiro. È per questo ciclo che i cavi ADSS sono generalmente offerti in famiglie per categoria di campata anziché come un unico progetto universale — e perché una richiesta «ADSS 48F» senza dati di campata e climatici non può essere quotata in modo responsabile.

Insight 2: le fibre devono restare libere da deformazione mentre il cavo si allunga

Sotto carico, l'intero cavo si allunga. Le fibre nei tubetti loose non devono seguirlo. L'extra-lunghezza della fibra nei tubetti definisce una finestra libera da deformazione: fino a un certo allungamento del cavo, le fibre si spostano semplicemente all'interno dei tubetti.

Un buon progetto ADSS mantiene l'allungamento del cavo al tiro massimo ammissibile all'interno di questa finestra, con un margine per lo scorrimento viscoso a lungo termine dell'aramide e per la contrazione alle basse temperature. I criteri di accettazione delle prove ADSS sono quindi di solito espressi come variazione di attenuazione: praticamente nulla al carico di tutti i giorni e solo una variazione limitata e reversibile al carico massimo.

Insight 3: la guaina si sceglie in base al campo elettrico

Un cavo ADSS è sospeso nel campo elettrico dei conduttori di fase. Quando la sua superficie è bagnata e inquinata, piccole correnti scorrono lungo la guaina. In prossimità dei sostegni, dove la superficie si asciuga in modo non uniforme, queste correnti possono concentrarsi in bande secche e provocare archi che tracciano ed erodono la guaina. Nel corso degli anni, ciò può arrivare a perforare la guaina fino all'elemento di trazione.

La difesa ha due componenti:

• Materiale della guaina. Le guaine standard in polietilene sono adatte a bassi livelli di campo. Dove il campo è più elevato si utilizzano guaine anti-tracking (resistenti alla traccia). La scelta dei materiali è trattata in termini più generali nella nostra guida ai materiali di isolamento e guaina dei cavi.
• Posizione di installazione. Il campo in corrispondenza del cavo dipende dalla tensione di linea, dalla disposizione delle fasi e dal punto del sostegno in cui il cavo è appeso. Spostare il cavo in una posizione a campo più basso può costare meno di una guaina più costosa.

La salsedine costiera e l'inquinamento industriale aggravano gli archi su banda secca, per cui la stessa tensione di linea può richiedere guaine diverse in regioni diverse.

Insight 4: accessori e vibrazioni fanno parte del progetto

I cavi ADSS sono trattenuti da morsetti di amarro e di sospensione, di solito con armature preformate. Poiché il cavo è leggero, fortemente tesato e con scarso autosmorzamento, le vibrazioni eoliche possono essere significative sulle campate lunghe, e spesso si installano smorzatori vicino ai sostegni.

Un problema frequente nelle gare: gli accessori sono forniti da terzi e sono stati scelti per un diametro diverso. Diametro esterno del cavo, durezza della guaina e accessori vanno specificati insieme.

IEC 60794-4-20 vs TEC 85190: come si confrontano?

L'insight pratico: un progetto conforme a uno dei due documenti non è automaticamente conforme all'altro. La IEC 60794-4-20 lascia più spazio all'ottimizzazione, ma anche più aspetti da concordare con ciascun cliente. I requisiti TEC riducono l'ambiguità, il che rende le offerte più facili da confrontare — e lascia meno spazio per differenziarsi sul progetto.

Cosa si aspettano tipicamente le gare indiane secondo la TEC 85190

La Release 3 sostituisce i precedenti requisiti TEC per i cavi ADSS lungo i tracciati delle linee elettriche (Release 2, emessa nel 2017 con la numerazione GR). L'approccio del TEC è stato quello di definire varianti di cavo — ad esempio in base al tipo di tamponamento dell'anima e al carico ambientale — e di lasciare che l'acquirente scelga tra opzioni d'ordine definite anziché specificare tutto da zero.

In fase di quotazione, preparatevi a confermare:

• la variante — tamponamento dell'anima (con gel o a secco) e condizioni di carico;
• numero di fibre e pezzatura su bobina tra le opzioni definite;
• una lunga vita utile minima, supportata dai calcoli del produttore stesso;
• requisiti di marcatura, codice colori e bobine;
• il percorso di omologazione e certificazione richiesto dall'acquirente.

Lavorate sempre sul testo della release in vigore: i dettagli cambiano da una release all'altra.

Checklist di gara per i cavi ADSS

1. Lunghezze delle campate e freccia o franco dal terreno richiesti.
2. Carichi climatici: vento massimo, ghiaccio, intervallo di temperatura.
3. Tensione di linea, geometria del sostegno e posizione di installazione — determinano la guaina.
4. Numero di fibre, tipo di fibra, numero di tubetti e codice colori.
5. Tamponamento dell'anima: con gel o a secco.
6. Accessori: chi li fornisce e per quale diametro.
7. Documento di riferimento: IEC 60794-4-20, TEC 85190, IEEE 1222 o la specifica propria del gestore di rete.
8. Evidenze delle prove di tipo, e se coprono la categoria di campata offerta.

Progettazione ADSS in CablePLM

La libreria di norme per la fibra di CablePLM include sia la IEC 60794-4-20 sia la TEC 85190:2022 (Release 3). Ciascuna è un metodo di calcolo versionato: la costruzione, dalle fibre e dai tubetti loose fino all'elemento di trazione e alla guaina, la distinta base e la scheda tecnica sono generate dal progetto, con ogni valore contrassegnato come dato normativo o stima. Le varianti per categoria di campata restano collegate a un unico progetto di base, così una modifica dei materiali si propaga a tutte le varianti.

L'add-on Qualification & Quality tiene traccia delle categorie di campata già coperte dalle vostre prove di tipo, e l'AI Tender Agent estrae dai documenti di gara campate, dati climatici e requisiti della guaina — con la fonte di ciascun requisito allegata.

Producete cavi ADSS per l'India o per gare internazionali? Prenotate una demo e vi mostreremo CablePLM sulla vostra gamma.