NORMAS DE MATERIALES PARA REDES AÉREAS. CABLE DE COBRE AISLADO EN POLIETILENO XLP - 75 C o XLPE - 90 C CON NEUTRO CONCÉNTRICO, PARA ACOMETIDAS.
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- Lidia Núñez Henríquez
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1 1. ALCANCE La norma hace parte del grupo de materiales normalizados y tiene como propósito fundamental determinar todas las características que deberán tener los herrajes, accesorios y elementos que se usen e instalen en el sistema de distribución de energía de las Empresas Públicas de Medellín E.S.P. Esta norma incluye las exigencias y características que deben cumplir los cables de cobre aislados con neutro concéntrico utilizado en las acometidas. 2. CONDICIONES DE SERVICIO El cable con neutro concéntrico será utilizado en acometidas aéreas y en acometidas subterráneas desde el sistema de distribución secundaria de energía. El cable será utilizado para sistemas monofásico trifilar 120/240 voltios y monofásico bifilar 120 voltios. El cable será conectado desde la caja portabornera del bloque terminal de conexiones múltiples instalado en los postes, hasta el medidor de energía. Dicho cable saldrá aéreo o subterráneo hasta las fachadas de las residencias y se sujetará a la pared de ellas por medio de grapas hasta llegar a la caja donde va alojado el medidor. El cable será instalado desde 1 hasta 6 acometidas en grapas diferentes o en la misma grapa en disposición vertical u horizontal, sobre fachadas o en bandejas tipo escalera. El cable deberá garantizar la salud y seguridad de las personas, así como la seguridad de los bienes de los usuarios. 3. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL CABLE Estas especificaciones están hechas para los siguientes cables: - Cable de cobre aislado en XLP 75 C o XLPE 90 C, con neutro concéntrico, (2x AWG). - Cable de cobre aislado en XLP 75 C o XLPE 90 C, con neutro concéntrico, (2 x AWG). - Cable de cobre aislado en XLP 75 C o XLPE 90 C, con neutro concéntrico, (2 x AWG). - Cable de cobre aislado en XLP 75 C o XLPE 90 C, con neutro concéntrico, (2 x AWG). - Cable de cobre aislado en XLP 75 C o XLPE 90 C, con neutro concéntrico, (1X6 + 6 AWG) - Cable de cobre aislado en XLP 75 C o XLPE 90 C, con neutro concéntrico, (1X8 + 8 AWG). - Cable de cobre aislado en XLP 75 C o XLPE 90 C, con neutro concéntrico, (1X AWG). Serán de cobre (Cu), aislados para 600 V, con relleno para el sistema monofásico trifilar 120/240 voltios y sin relleno para el sistema monofásico bifilar de 120 voltios. Todos con chaqueta. La selección del calibre deberá ser de acuerdo con la capacidad instalada. La geometría de la sección transversal del cable terminado deberá ser circular. Página 1 de 9
2 3.1 Características del conductor de fase La materia prima utilizada en el alambrón de cobre debe tener una pureza del 99.9% y debe cumplir con los requisitos de la norma NTC 1818 (ASTM B-49). El fabricante también deberá entregar el compuesto de la materia prima. Los conductores de fase del cable de acometida estarán formados por calibres 10, 8, 6 ó 4 AWG (según el caso), de cobre blando con una conductividad mínima de 100% IACS, según la norma NTC 307 (ASTM - B8), cableado clase B, 7 hilos. Las Empresas podrán aceptar cable redondo compacto que cumpla con la norma ASTM B-496. En la siguiente tabla se especifican las características del conductor: - Material Cobre Cobre Cobre Cobre - Calibre AWG Número de hilos Diámetro de cada hilo (mm) Clase B B B B - Temple Suave Suave Suave Suave - Sección (mm 2 ) Diámetro (mm) Peso unitario aproximado (kg/km) Resistencia DC máxima, 20 C (ohm/km) Características del aislamiento del conductor de fase El aislamiento será polietileno para 75ºC o polietileno reticulado para 90ºC, el cual antes de su aplicación sobre el conductor de cobre debe cumplir con los requerimientos de la norma ASTM- D1248. El aislamiento de polietileno debe ser apto para soportar temperaturas en el conductor de cobre a 75ºC bajo condiciones normales de operación o de 90ºC, y debe cumplir con los requisitos establecidos en las normas UL-854 y El aislamiento de polietileno debe ser adecuado para uso en medios húmedos y secos. Debe ser resistente a los esfuerzos mecánicos durante la instalación y operación del cable. El color del aislamiento para los conductores de fase en los cables de acometida será negro. Debe ser resistente a los rayos ultravioleta. Las dos fases, cuando el cable es para el sistema monofásico trifilar, deben ir trenzadas entre sí con un factor de paso máximo 30 y sobre las fases se aplicará un relleno quedando de forma concéntrica. Características del aislamiento: Página 2 de 9
3 - Calibre No. 10, 8 y 6 AWG No. 4 AWG - Material aislamiento PE o XLPE PE o XLPE - Temperatura material aisl. 75 C ó 90 C según el caso 75 C o 90 C - Espesor aislamiento - Promedio mínimo (mm) 0.76 para 10awg,1.14(8 y6awg) Mínimo en un punto (mm) 0.76 y Color del aislamiento Negro No. 4 AWG - Espesor chaqueta 1.14 mm Material de la chaqueta Polietileno termoplástico o reticulado --- Otras características del aislamiento son: - Requisitos físicos: PE XLPE Resistencia a la tracción MPA (mínimo) Elongación a la rotura (% mínimo) Requisitos de envejecimiento: Después de someter la probeta en horno de aire a 100ºC+/-1ºC X 48 horas ºC + 1ºC x 168 horas Resistencia a la tracción (% del valor no envejecido). 75 min. 75 min. - Elongación (% del valor no envejecido) 75 min. 75 min. - Coeficiente de absorción mínimo Características del material aislante de relleno El material aislante de relleno se aplicará para los cables bipolares, no se aplicará relleno al cable monopolar concéntrico. - Debe ser flexible, que dificulte el fraude y que no permita la filtración del agua. - Debe ser en caucho, neopreno o PVC con nitrilo, que permita un radio de curvatura del cable entre 9 y 11 veces su diámetro exterior. - El fabricante utilizará un relleno en el cable para acometida con el fin de darle una sección circular al conjunto, para luego aplicar el neutro concéntrico. El relleno debe ser de un material que permita la flexibilidad del cable, que sea compatible con los demás materiales o accesorios. - El material de relleno debe ser resistente a la humedad. Deberá cumplir los ensayos que se describen en el numeral 34 de la norma UL-514B Standard for fittings for conduit and oulet boxes. - El relleno no forma parte integral de la chaqueta y debe ser firme y uniforme a lo largo de toda la longitud del cable. Página 3 de 9
4 - Deberá resistir los efectos térmicos producidos por el cortocircuito. Deberá cumplir con lo indicado en la norma UL Características del conductor neutro concéntrico El conductor neutro concéntrico debe estar conformado por alambres de cobre blando y se aplicará sobre el relleno. El factor de cableado o paso no debe ser inferior a seis 6 ni mayor que diez 10 veces el diámetro del núcleo del cable (de los alambres concéntricos). El número y calibre de los alambres que conforman el conductor neutro concéntrico, debe ser tal que el área y la resistencia eléctrica equivalente sean como mínimo las correspondientes a lo indicado en esta especificación. Si por razones de flexibilidad o por su proceso de producción, el fabricante estipula 66 ó 60 hilos de cobre para conformar el neutro concéntrico, Las Empresas analizarán el cubrimiento. Los alambres individuales comprendidos en un conductor concéntrico dado pueden variar en el diámetro + 5% del nominal, pero el área del conductor concéntrico debe ser como mínimo el 98% del producto de la cantidad de alambres. Los alambres que conforman el conductor neutro concéntrico serán aplicados helicoidalmente o por otro sistema de fabricación y deben ser uniformemente distribuidos a lo largo de la longitud del cable y del perímetro del relleno. Los hilos no deben presentar rotura en toda su longitud ni desplazamiento de los mismos. Para los cables monofásico y bifásico de acometida, los hilos que conforman el conductor concéntrico deben cubrir mínimo el 75% del perímetro sobre el relleno. Los alambres tanto su área como recubrimiento deben estar diseñados para garantizar dificultad en el fraude. La siguiente tabla resume algunas características del conductor de neutro concéntrico para los calibres el 2x8 AWG y 2x4 AWG. Características No. 8 AWG No. 4 AWG - Material Cobre Cobre - Dimensiones: Area/equivalente - No. De alambres de cobre máximo No. De alambre de cobre mínimo Paso del cableado (mm) 10 veces el diámetro del núcleo 60 - Diámetro de cada hilo del No. 26 AWG para cuando el número de alambre es 66: - Nominal (mm) Mínimo (mm) Máximo (mm) Peso total del conductor de cobre concéntrico (kg/km) Porcentaje mínimo de cubrimiento sobre los conductores de fase (%) Página 4 de 9
5 Para el calibre 1xNo.6 AWG, 51 hilos, 0.511mm de diámetro; para el calibre 1xNo.8 AWG, 52 hilos, 0.404mm de diámetro y para el calibre 1xNo.10 AWG, 32 hilos, 0.404mm de diámetro ó 36 hilos, 0.361mm diámetro. 3.5 Características de la cubierta y cable terminado - El diámetro sobre el cable 2 x No. 8 AWG terminado deberá ser de mm. - Los compuestos para la elaboración del cable PE 75 C de la cubierta, deben ser composiciones que cumplan con lo establecido en la norma ASTM D-1248, presentada en forma de mezcla seca aglomerada y granulada. Las Empresas también podrán aceptar chaqueta de polietileno reticulado 90 C. - La cubierta de PE debe ser adecuada para usos en medios húmedos y secos. Debe ser resistente a los esfuerzos mecánicos durante la instalación y operación del cable y debe ser razonablemente flexible. - Si por problemas de fabricación y operación del cable es necesario colocar un separador entre la chaqueta o aislamiento y el neutro concéntrico éste debe ser compatible con ellos. - La cubierta de PE debe ser de color negro, con pigmentación negro de humo y resistente a los rayos del sol, además debe ser resistente a los rayos ultravioleta. Debe ser fácilmente pelable, lisa, uniforme y no debe mostrar imperfecciones como depresiones causadas por no rellenos. - La cubierta de polietileno no debe tener defectos como burbujas, cortes, puntos abiertos ni materiales extraños. - La chaqueta debe tener una dureza adecuada de tal manera que los alambres del neutro concéntrico no se deterioren ni se dañen durante su instalación y funcionamiento. - Debajo de la chaqueta deberá existir un hilo que permita el rasgado de la chaqueta con el objetivo de rasgar cuando se está instalando el cable. Las características de la chaqueta o cubierta son: - Espesor 1.14 mm. - Requisitos físicos: Resistencia a la tracción MPA 9.65 min. Elongación a la rotura % 350 min. - Requisitos de envejecimiento: Después de someter la probeta en horno de aire a 100ºC+/-1ºC X 48 horas: * Resistencia a la tracción (%del valor no envejecido) 75 min. * Elongación (% del valor no envejecido) 75 min. - Deformación térmica 90ºC +/-1ºC: Máximo porcentaje 25 - Coeficiente mínimo de absorción: 25 - Agrietamiento al ambiente: sin grietas - Color: Negro El cable (bipolar) terminado tipo USE (UL-854), debe ser apto para utilización en las condiciones de servicio estipuladas en ésta especificación. Cuando la vulcanización sea por silanos, el fabricante Página 5 de 9
6 debe anexar información técnica de la materia prima a utilizar, el proceso de producción empleado y el recomendado por el proveedor del polietileno, indicando tiempo y sistema de curado, control de la calidad de la mezcla y el deshumectante. Los compuestos de la materia prima del aislamiento y la chaqueta deberán ser diferentes y deberán cumplir con las indicaciones y clasificación de las normas UL-1581 y UL ENSAYOS Los ensayos a realizar son los siguientes: - Física, dimensional y eléctricas del conductor neutro y de las fases. - Ensayo de características física, de envejecimiento, dimensionales, térmicas, eléctricas, contenido de negro de humo, llama y ambiental del aislamiento y de la chaqueta. - Prueba del relleno, humedad, compatibilidad y flexibilidad. - Ensayos al cable: Flexibilidad, resistencia al impacto, resistencia al aplastamiento, de sobrecarga, continuidad, de voltaje, a la llama, resistencia a los rayos del sol y de humedad de acuerdo con la norma UL-854. También se harán pruebas de circularidad (centricidad) ya sea dimensionalmente o por intensidad de campo magnético. - Los ensayos a la llama vertical se harán de acuerdo con lo indicado en los numerales 1060 ó 1061 de la norma UL-1581, donde la llama no debe extenderse más allá del 25% de la bandera de señalización de tope de prueba. - La chaqueta debe cumplir el ensayo de halado de la norma UL Los ensayos de resistencia al impacto, al aplastamiento y sobrecarga se hará al cable solicitado, al cable calibre No. 8 AWG Cu, ya sea en polietileno termoplástico o reticulado. - En el ensayo de aplastamiento con corriente de sobrecarga para el cable aislado en polietileno termoplástico se hará con la temperatura en el conductor de 90ºC, para el reticulado se hará de acuerdo con la norma. - Para el ensayo de sobrecarga, se tendrán en cuenta las capacidades de transporte de corriente del NEC. Para estos ensayos el fabricante deberá adjuntar los resultados y pruebas realizados al cable. - Se aceptará los ensayos de impacto, aplastamiento y sobrecarga de otro calibre, siempre y cuando sean los mismos compuestos utilizados en la fabricación del cable solicitado en estas especificaciones. La no presentación de los ensayos, la no aceptación de ellos de realizarlos y el no tener la capacidad de realizarlos, será motivo suficiente de no aceptar el cable. Página 6 de 9
7 - Tensión de ensayo A.C.(kV): Tensión de ensayo D.C.(kV): 16 Las tensiones de ensayo descritas arriba son para cada fase antes de trenzarlas. Al conductor completo se le harán las pruebas según la tabla 29.1 de la norma UL-854. Los compuestos de la materia prima del aislamiento y la chaqueta deben ser diferentes, para lo cual el fabricante deberá adjuntar las características técnicas del proveedor de la materia prima de todos los elementos que componen el cable. 5. MARCACIÓN DEL CABLE TERMINADO El cable terminado debe marcarse sobre la chaqueta exterior y con una separación de un metro entre inicios de leyendas en forma legible y con características indelebles o en relieve con la siguiente información: - Nombre del fabricante. - Material y calibre del conductor. - Tipo y clase de aislamiento, temperatura de funcionamiento. - Tensión nominal de aislamiento. - Tipo de cable según UL Año de fabricación. - EE.PP.M. E.S.P. (cuando el cable es adquirido por licitación). - Marcación secuencial por metro de longitud del cable (es decir, entre una marca secuencial - cualquiera y la siguiente, la separación debe ser como mínima de 1 m). 6. CONSIDERACIONES GENERALES 6.1 Condiciones ambientales en la instalación Se debe tener en cuenta que el cable instalado en la ciudad de Medellín o en su área metropolitana estará sometido a las siguientes condiciones ambientales: - Altura sobre el nivel del mar: m. - Humedad relativa máxima: 99%. - Humedad relativa promedio: 60%. - Temperatura ambiente mínima: -2 ºC. - Temperatura ambiente máxima: 40 ºC. - Temperatura ambiente promedio: 25 ºC. Página 7 de 9
8 6.2 Características eléctricas del sistema - Tensión nominal: 120 V; 120/240V; 120/208/240 V. - Tensión máxima: 600 V. - Conexión: Monofásica trifilar o monofásico bifilar según el caso. - Frecuencia: 60 Hz. 6.3 Características de los carretes Las Empresas aceptarán un porcentaje de variación del + 1% de las cantidades totales de la entrega, sin requerir la elaboración de acta de modificación bilateral para los pagos o cantidades respectivas y realmente entregadas que estén dentro de dicho porcentaje estipulado y un porcentaje de variación del + 5% por carrete. Todos los cables se deberán despachar en tramos de 500 metros en carretes que podrán ser de madera, metálicos, plásticos o híbridos. Para lo anterior se deberá tener presente lo estipulado en la norma NTC-3787 y NEMA WC-26. Los carretes deben estar adecuadamente protegidos, de tal manera que durante el transporte o almacenamiento no sufran daños por humedad, contacto o golpes con otros materiales y no se deterioren por almacenamiento a la intemperie de acuerdo con las especificaciones de Las Empresas. El carrete debe ser inmunizado, cuando es madera; ésta no deberá ser de bosques naturales sino de cultivos comerciales. Todos los carretes de cable deberán tener duelas o tablas de madera para protección del cable y carrete. Cuando el carrete es de plástico éste deberá ser reciclable de acuerdo con lo especificado en normas ASTM. Todos los carretes deben tener una placa metálica de identificación en cada uno de los costados, la cual debe tener la siguiente información como mínimo: - EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLIN E.S.P. - Nombre del fabricante. - Número del carrete. - Tipo y clase de cable. - Material y calibre del conductor. - Clase y tensión nominal de aislamiento. - Peso bruto en kg. - Peso neto en kg. - Longitud en metros. - Fecha de fabricación. - Número del contrato. - Número de la orden de compra. La punta interior del cable no debe aflorar en las caras del carrete, el orificio o hueco deberá ser tapado a ras de la cara, ya sea de madera o metálica. Página 8 de 9
9 Los bienes ofrecidos que cumplan con normas internacionalmente aceptadas y obedezcan a los requisitos acordes con las especificaciones también se aceptarán. La instalación del cable debe ser de acuerdo con lo indicado en los artículos 230, 300, 336 y 338 de la norma NTC-2050 (NEC ANSI/NFPA 70). 7. NORMAS DE FABRICACIÓN El cable con neutro concéntrico debe estar de acuerdo con los requerimientos establecidos en esta especificación y las siguientes normas, siendo la UL-854 la norma base de fabricación del cable. - ICONTEC 1818 (ASTM B- 49) Alambrón de cobre, laminado en cubierta para usos eléctricos. - ICONTEC 307 (ASTM B 8) Cables concéntricos de cobre duro, semiduro y blando para usos eléctricos. - ASTM D 1248 Stándar specification for polythylene plastic mulding and extrusion materials - ICONTEC 359 y ASTMB 3 Alambres de cobre desnudos de sección circular para usos eléctricos. - ICONTEC 1818 (ASTM B 49) Conductor de cobre. - UL 854 Standard for service entrance cables. - UL 1581 Standard for electrical wires, cables and flexible cords. - ANSI/NFPA 70 NEC (National Electric Handbook). Página 9 de 9
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