Installazione di cavi sotterranei in condotti: 5 tendenze da considerare

L’interramento dei cavi può essere un processo lungo e costoso. In passato molti fornitori di servizi hanno optato per l’installazione di cavi elettrici e di comunicazione sospesi. Tuttavia, le circostanze degli ultimi decenni, spinte da ricorrenti eventi meteorologici estremi e altre sfide legate al clima, hanno evidenziato la vulnerabilità dei componenti delle reti elettriche e delle reti di comunicazione. Queste sfide, unite alla crescente domanda dei clienti, hanno convinto molti fornitori di servizi pubblici e privati a propendere per l’interramento dei cavi.

Oggi la fattibilità dell’interramento è stata resa possibile da produttori di diverse specializzazioni e discipline. Grazie alla realizzazione di attrezzature edili innovative, strumenti di pianificazione più intelligenti, tecniche di installazione migliorate, sistemi di monitoraggio abilitati all’IoT e progressi nella scienza dei materiali, l’interramento è diventato un investimento a lungo termine più sostenibile e conveniente. In tale contesto, i tecnici progettisti hanno il compito di rendere i loro progetti il più possibile efficaci, efficienti ed economici. Con il gran numero di progetti di reti elettriche e di telecomunicazione interrate all’orizzonte, ecco le 5 tendenze che gli ingegneri delle infrastrutture interrate potrebbero prendere in considerazione per un progetto di installazione di cavi in condotti.

1 La diffusione di strumenti di pianificazione più intelligenti

La pianificazione è una parte essenziale del processo di installazione del cablaggio interrato e gli ingegneri conoscono bene il vecchio adagio di Ben Franklin: “Se non pianifichi, stai pianificando il fallimento”. Tuttavia, con i moderni strumenti di pianificazione resi possibili da una moltitudine di tecnologie, la frase potrebbe essere modificata in “Non adottare una pianificazione intelligente è una follia”. Questo perché gli strumenti oggi disponibili rendono obsolete le sfide tradizionali dell’installazione di cavi sotterranei. Ecco solo un piccolo campione di tecnologie che stanno rendendo il processo di pianificazione una strategia aziendale più intelligente:

Tecnologie avanzate di penetrazione del terreno (GPT):

I complessi terreni rurali e urbani nascondono nel sottosuolo sfide che possono causare ritardi e imprevisti nei progetti. Tuttavia, grazie al rapido progresso di tecnologie come il Ground Penetrating Radar (GPR), gli ingegneri possono ora ottenere informazioni dettagliate sulle condizioni del sottosuolo. Ciò aiuta a localizzare i servizi, valutare le proprietà del terreno e identificare potenziali rischi prima degli scavi, garantendo così un’esecuzione del progetto più sicura ed efficiente.

Integrazione di gemelli digitali e BIM (Building Information Modeling):

Oltre alla tecnologia che aiuta a visualizzare meglio le condizioni del sottosuolo, come GPT, esiste la possibilità di creare una replica virtuale delle infrastrutture sotterranee, utilizzando tecnologie BIM e un gemello digitale. Gli ingegneri possono simulare vari scenari, ottimizzare i progetti e migliorare le strategie di manutenzione e funzionamento. L’integrazione di queste tecnologie garantisce una pianificazione a lungo termine più accurata, soluzioni convenienti e una migliore gestione delle risorse.

Software di progettazione di scavi a trincea:

La maggior parte dei software di progettazione di trincee disponibili sul mercato consente agli ingegneri di creare una sezione trasversale della trincea e di testare rapidamente la fattibilità del progetto, rendendo più semplice ed efficiente la pianificazione di trincee complesse per la posa dei cavi. Gli utenti hanno accesso a un’ampia libreria di cavi predefiniti e altri elementi da inserire nella trincea. Alcune versioni del software di progettazione delle trincee consentono agli ingegneri di combinare più elementi infrastrutturali, come cavi idrici, condotte di gas, tubazioni fognarie, cavi elettrici e in fibra ottica, all’interno della stessa serie di condotti. Grazie a queste versioni evolute, gli utenti possono sperimentare rapidamente configurazioni di progettazione specifiche ed esportare i calcoli delle quantità di materiali di riempimento e di cavi. Alcune versioni del software offrono la possibilità di eseguire simulazioni avanzate agli elementi finiti della resistività termica e dei campi magnetici della sezione trasversale della trincea. Ciò aiuta a prevenire potenziali problemi di prestazioni dell’effettiva installazione del cavo, che potrebbero essere causati da condizioni ambientali specifiche nel luogo in cui viene creata la trincea.

Strumenti di analisi dei cavi:

Sul mercato esiste una gamma di soluzioni software che forniscono l’analisi dei cavi per calcolare e misurare parametri quali la portata dei cavi, le dimensioni dei cavi e il calcolo della domanda massima. Sebbene non si tratti di concetti del tutto nuovi, la varietà di funzionalità proposte dai provider è oggi aumentata. Gli ingegneri addetti alla pianificazione possono valutare quali strumenti si adattano meglio alle loro esigenze.

Software di pianificazione dell’installazione dei cavi:

L’attrito durante l’installazione dei cavi nel condotto può essere gestito con lubrificanti speciali per cavi. Tuttavia, il software di pianificazione della posa dei cavi consente agli ingegneri di massimizzare in modo sicuro la distanza di posa del cavo e di ridurre al minimo, o addirittura eliminare, le giunzioni dei cavi. È possibile ridurre il numero di vani e scatole di posa, con conseguente riduzione dei costi del progetto. Il software analizza inoltre la probabilità di inceppamento, stima la tensione finale e la pressione della parete laterale e aiuta a determinare la direzione migliore per la posa: tutto per garantire un’installazione del cavo sicura ed efficiente. Il software di pianificazione della posa può inoltre fornire calcoli più accurati del coefficiente di attrito (COF) quando i dati sul campo vengono registrati e retro-calcolati all’interno del software. L’utilizzo di queste misurazioni della tensione per calcolare a ritroso il COF aiuta gli ingegneri a comprendere meglio i fattori di sicurezza ragionevoli e a pianificare con maggiore accuratezza le future installazioni di cavi che utilizzano le stesse opzioni di condotti, cavi e lubrificanti.

L’implementazione di uno solo di questi strumenti è di per sé impressionante, ma la combinazione di queste piattaforme tecnologiche ha il potenziale per portare l’installazione di cavi in condotti sotterranei in un’era completamente nuova, un’era in cui l’intera installazione dei cavi viene pianificata e mappata virtualmente.

2 Progressi nella scienza della gestione dell’attrito

Molte pratiche, norme e parametri di riferimento per l’installazione sicura dei cavi si basano su dati che risalgono a decenni fa. Tali soluzioni si basavano sulla tecnologia e sulle capacità disponibili all’epoca per gestire livelli sicuri di attrito e la conseguente tensione e pressione laterale tra il condotto e i cavi. L’utilizzo di calcoli conservativi per il coefficiente di attrito è ampiamente considerata una buona pratica perché il rischio di danneggiamento dei cavi durante l’installazione è significativo. In alcuni ambienti si ritiene che la maggior parte dei guasti ai cavi si verifichi a causa di danni subiti dai cavi stessi durante la loro installazione. Meglio prevenire che curare; tuttavia, l’utilizzo di un fattore di sicurezza conservativo può limitare il potenziale del progetto e aumentare i costi.

Considerando i limiti massimi di tensione forniti dai produttori di cavi, i produttori di lubrificanti speciali per cavi (come Polywater) hanno ampliato i limiti prestazionali di ciò che un lubrificante può fare per l’installazione dei cavi. Oggi, grazie alla combinazione unica di software di modellazione (che utilizza dati reali sui cavi e sul sito di posa), insieme all’impiego di lubrificanti per cavi ad alte prestazioni e tecniche di installazione innovative, i cavi possono essere posati in sicurezza su distanze notevolmente maggiori, più del doppio rispetto alle distanze standard di qualche decennio fa. Una pratica innovativa che contribuisce a questi risultati prestazionali è la prelubrificazione dei condotti durante la verifica del condotto prima dell’installazione dei cavi. Per prelubrificare il condotto si possono utilizzare diverse tecniche. Una tecnica prevede l’uso di diffusori di lubrificante o spugne che trasportano un lubrificante per cavi di qualità specifica attraverso il condotto. In questo modo si predispongono le potenziali superfici di attrito che si trovano più in basso lungo il condotto o nelle curve del condotto, solitamente più difficili da lubrificare con i metodi convenzionali. Progressi come questi hanno portato a una maggiore efficienza durante l’installazione e hanno consolidato sistemi con una maggiore affidabilità.

3 Le pratiche evolute di applicazione del lubrificante per cavi migliorano la sicurezza nel sito di installazione

I cavi interrati sono una cosa seria. Le linee guida sulla salute e la sicurezza dei lavoratori fanno parte degli standard e delle pratiche del settore e rappresentano un aspetto importante del processo di installazione dei cavi. I lavoratori ricevono una formazione completa per acquisire familiarità con le procedure di sicurezza, il funzionamento delle attrezzature e i protocolli di emergenza dell’ambiente di lavoro. L’uso di DPI (dispositivi di Protezione Individuale), come caschi di sicurezza, indumenti ad alta visibilità, guanti, stivali di sicurezza, protezioni per gli occhi e indumenti ignifughi (FR), garantisce la sicurezza dei lavoratori. Le tecnologie di rilevamento dei gas vengono utilizzate per monitorare la qualità dell’aria e avvisare i lavoratori della presenza di gas nocivi in spazi confinati, ad esempio nei vani sotterranei. Alla sicurezza vengono destinati investimenti significativi. Ci sono dettagli apparentemente di poco conto che possono fare molto per migliorare la sicurezza nell’ambiente di lavoro, ad esempio le tecniche di applicazione del lubrificante per cavi.

È prassi comune tra i lavoratori applicare il lubrificante manualmente (a mano) al cavo durante l’installazione. Questa è sicuramente una pratica accettabile per i lavoratori se indossano guanti adatti. Esistono tuttavia tecniche avanzate, come l’applicazione del lubrificante con una pompa meccanica, che consentono di distribuire il lubrificante sul cavo in modo più accurato ed efficiente, riducendo al contempo sprechi e perdite. Questa tecnica può mantenere un ambiente di lavoro più pulito e ridurre al minimo i fattori di errore umano. L’applicazione automatizzata del lubrificante garantisce inoltre una migliore ergonomia. Gli operai possono mantenere una postura più stabile ed eretta mentre distribuiscono il lubrificante sul cavo tramite il tubo della pompa, anziché doversi curvare sul cavo e infilare le mani in un secchio. Inoltre, questa tecnica di applicazione garantisce un’adeguata riduzione dell’attrito. Il lubrificante può essere applicato in modo più uniforme, assicurando che una quantità sufficiente venga trasportata in profondità nel condotto dove è più necessario. Pompare il lubrificante sul cavo è più sicuro per il cavo, per la rete di condotti e per l’ambiente di lavoro.

4. Il rinforzo del sistema inizia dall’installazione

Un aspetto importante della scelta di interrare i cavi è la conseguente resilienza agli eventi meteorologici estremi, all’innalzamento del livello del mare e ad altre sfide legate al clima. È fondamentale l’integrazione proattiva di progetti adattivi, materiali robusti e soluzioni innovative per mitigare i rischi e garantire la longevità e la funzionalità dei sistemi infrastrutturali. Nell’ambito delle misure di rinforzo proattivo del sistema, molti stanno integrando l’installazione di sigillanti per condotti come parte del processo di installazione dei cavi. Sebbene diversi standard e codici di settore richiedano l’uso di sigillanti per condotti per impedire l’ingresso di acqua, gas e l’infiltrazione di animali e insetti, alcuni vanno oltre i requisiti minimi per creare sistemi in grado di resistere all’impatto di condizioni meteorologiche avverse, come elevate pressioni idrauliche. Ci sono una varietà di opzioni di sigillatura dei condotti dai sigillanti chimici in schiuma bicomponente a espansione ai sigillanti meccanici ingegnerizzati. La scelta deve soddisfare almeno i requisiti minimi di prestazione. La pratica di sigillare i condotti in concomitanza con l’installazione di nuovi cavi nei condotti sta diventando sempre più diffusa. A seconda della portata del progetto, è possibile ottenere una maggiore efficienza installandoli in parallelo ai cavi.

5. Il costo di fare impresa

Molti dei problemi legati alla catena di fornitura e alle tempistiche di consegna dei materiali che il settore delle costruzioni ha dovuto affrontare a causa della pandemia globale e dei conflitti globali stanno diminuendo. Inoltre, si prevede che i costi non subiranno le stesse forti fluttuazioni degli anni precedenti (un aumento del 217% nel 2022*), ma registreranno incrementi moderati (2-4%) nel corso del 2024. Per i progetti rimasti in sospeso, sembra che sia il momento giusto per riprenderli, poiché i costi in generale sembrano stabilizzarsi, soprattutto se confrontati con il recente passato. Anche se ci sono sempre delle incertezze, è giunto il momento di procedere con l’interramento.

Tutto sommato, la praticità dell’interramento è una realtà imminente. Mantenendosi aggiornati e integrando questi approcci innovativi nelle loro pratiche, gli ingegneri addetti alla pianificazione e alla progettazione potranno contribuire a realizzare progetti elettrici e di telecomunicazione sotterranei resilienti, sostenibili ed efficienti nel 2024 e oltre.

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(*Fonte: ENR)