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NORMAS DE MATERIALES PARA REDES AÉREAS CAJA HERMÉTICA PORTABORNERA DE 4, 6 Y 8 SALIDAS, TIPO INTEMPERIE PARA DERIVAR MÚLTIPLES ACOMETIDAS AÉREAS 1.

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ALCANCE

La norma hace parte del grupo de materiales normalizados y tiene como propósito fundamental determinar todas las características que deberán tener los herrajes y accesorios 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 las cajas portaborneras que se instalen en la red secundaria.

2.

FUNCIÓN

Las cajas con borneras o bloque terminal de conexión se usan para derivar 4, 6 y 8 o más acometidas de energía y serán instaladas en postes, con alimentación en paralelo desde las redes de distribución aérea secundaria (distribución monofásica trifilar, 120/240 V) con los siguientes objetivos: •

Mejorar el aspecto ambiental de las acometidas residenciales en los postes, la calidad y seguridad del servicio.

•

Facilitar la derivación organizada de acometidas de cable de neutro concéntrico mediante el uso de borneras.

•

Eliminar las colillas de la red secundaria.

•

Facilitar la suspensión del servicio.

•

Organizar el cruce de las redes eléctricas con las telefónicas.

•

Disminuir las pérdidas técnicas debido al calentamiento.

3.

ESPECIFICACIONES DE LA CAJA

3.1

Material de la caja

La caja podrá ser fabricada de un material plástico reforzado o de un material metálico siempre y cuando se cumpla con las normas UL-50, UL-514, UL-746C, UL1773 y ANSI/NEMA-250 y deberán ser tipo 4X según lo indicado en dichas normas. Las cajas plásticas reforzadas así como la pintura de las cajas metálicas deberán ser resistentes a los rayos solares, tal como lo establecen las normas mencionadas anteriormente. La caja metálica debe ser construida mediante un proceso conformado por embutición y troquelado, libre de procesos de soldadura en su cuerpo principal. El material será en lámina de acero calibre 20 elaborado por el proceso de laminado en frío. PRIMERA EDICIÓN: JUNIO - 2000

ÚLTIMA PUBLICACIÓN:

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REVISÓ: ÁREA INGENIERÍA Y GESTIÓN -3-

APROBÓ: SUBGERENCIA REDES DISTRIBUCIÓN

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NORMAS DE MATERIALES PARA REDES AÉREAS CAJA HERMÉTICA PORTABORNERA DE 4, 6 Y 8 SALIDAS, TIPO INTEMPERIE PARA DERIVAR MÚLTIPLES ACOMETIDAS AÉREAS

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La lámina de acero utilizada en la construcción de las cajas debe someterse a un tratamiento de limpieza, desoxidación, desengrase, enjuague, fosfatizado (fosfato de hierro, fosfato de zinc), lavado, pasivado y secado para luego proceder a la aplicación de la pintura, la cual se debe garantizar con una adherencia de 400 PSI probados de acuerdo a la norma ASTM D4541. Se debe aplicar una capa de pintura en polvo poliestérica TGIC, con un acabado texturizado y un espesor promedio mínimo en el cuerpo de la caja de 80 micrones, sin que se presenten burbujas o impurezas. El color de la pintura para el acabado de la caja será según la norma RAL - 7032 y debe ser pintada tanto interior como exteriormente. La pintura deberá cumplir con las características de propiedades mecánicas, dureza 2H,curado de 10 frotes con MEK, flexibilidad 1/8 mandril cónico y adherencia de cuadrícula del 100%. El sistema de secamiento de la pintura será horneable. Se debe garantizar que la caja es para uso intemperie tipo NEMA 4X y que no se presentará deterioro o corrosión.

3.2

Normas de la caja

La caja debe cumplir con las siguientes normas:

NORMA

DESCRIPCIÓN

UL-50 ANSI/NEMA-250 UL-746C UL-514C UL-94 NEC HANDBOOK UL-514 A UL-1773

Enclosures for electrical Equipment. Enclosures for electrical Equipment (1000 Volts maximum). Polymeric Materials - use in electrical Equipment Evaluations. Non Metallic Outlet Boxes, Device Boxes, and Covers. Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliance. National Electrical Code Handbook NEC Handbook Metallic Outlet Boxes. Standard for Termination Boxes

De acuerdo con el material las cajas deberán cumplir con las siguientes pruebas:

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PRUEBAS A CAJAS PORTABORNERAS TIPO 4X ENSAYO Compresión UL-50 De flexión UL-50 De lluvia UL-50 Resistencia a la corrosión (Cámara niebla salina) Radiación UV y al agua Radiación ultravioleta UL-746C Resistencia al impacto UL-746C y UL-514A Resistencia al aplastamiento UL-746C. De inmersión y exposición al agua Flamabilidad UL-746C Capacidad térmica Esfuerzo dieléctrico UL-746C Indice tracking UL-746C Halado, torque y doblado UL-50. Estanqueidad Fijación de prensa estopa UL-50 Torque y momento UL-50 Verificación del volumen UL-514A

Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación Tipo y aceptación

Las Empresas podrán solicitar ensayos adicionales cuando lo estimen conveniente, de acuerdo con las normas especificadas en este numeral.

3.3

Requisitos Generales

Cada caja debe tener orificios para la derivación de 4, 6, 8 o más acometidas por fase. La bornera debe tener tres (3) derivaciones múltiples así: dos (2) fases y un (1) neutro y deberá tener en cuenta lo indicado en la tabla 8.2 de la norma UL-50. La caja estructuralmente deberá resistir los 4, 6, 8 ó más orificios para lo cual se deberá adjuntar diseño de la caja portabornera con el bloque terminal de conexión. La disposición de la caja debe ser horizontal debido a que facilita la derivación vertical de las acometidas secundarias, en la parte inferior de la caja. La caja con su bloque terminal de conexión será compacta y liviana, de tal forma que permita maniobrar fácilmente tanto la conexión en paralelo a la red secundaria, como la derivación de las acometidas. PRIMERA EDICIÓN: JUNIO - 2000


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La sujeción y distribución del cable en los orificios de la caja deben estar de acuerdo con lo indicado en la norma NEC (NTC-2050). En general las cajas borneras deben tener en cuenta las recomendaciones de los artículos 370 y 373 del National Electrical Code Handbook. La base de la caja debe poseer un (1) orificio a un lado de ella, para la entrada del cable de la alimentación que viene desde la red secundaria hacia la bornera y los orificios para las acometidas de los clientes. El orificio para la entrada del cable que viene de la red secundaria debe venir con su respectivo prensa estopa metálico, instalado en la caja, y deberá estar al lado contrario de las bisagras. Los ocho (8), seis (6) o cuatro (4) orificios para la salida de las acometidas deben venir con sus respectivos conectores prensa cable instalados en la caja. Tanto el prensa estopa como los conectores prensa cable deberán ser fabricados en material metálico resistente a la corrosión. El prensa estopa deberá tener un sello o empaque que no permita la entrada de agua y un sellante en la parte roscada. Los diámetros de los orificios serán de acuerdo a los calibres de los siguientes cables: el cable de alimentación que viene desde la red secundaria tiene un diámetro de 20.5 ± 2 mm, y el cable de las acometidas tiene un diámetro de 16.5 ± 2 mm, aproximadamente. El conector prensa estopa y las grapas deben ser para el tipo de cable USE con neutro concéntrico. Los conectores grapas y prensa estopa deberán cumplir con lo establecido en la norma ANSI/NEMA FB 1 “Fittings and supports for conduit and/cable assemblies” y en la norma UL-514 B “Fittings for cable and conduit”. Los conectores prensa cable deben tener una buena torsión de apriete para que el bloque terminal de conexión no soporte las tensiones mecánicas ejercidas por el peso del cable, el viento, las condiciones de operación y para que el cable de neutro concéntrico no se deslice. La caja para alojar la bornera de energía debe ser autosoportable, rígida y no debe presentar desajustes durante su transporte e instalación. La tapa de la caja debe facilitar la conexión de las acometidas, debe abrir hacia los costados como mínimo 180° desde la posición cerrada y sus bisagras no deben presentar procesos de oxidación al estar instaladas a la intemperie. La bisagra no deberá permitir el acceso fraudulento a la caja portabornera y deberá ser de acero inoxidable. La tapa de la caja debe llevar en su sistema de cierre orificios para la instalación de pernos especiales de cabeza no convencional. Dichos pernos deben dificultar el acceso a la caja por parte de los clientes. El material será de acero inoxidable y deberá ser compatible con el material de la llave de apriete. Los pernos serán instalados en los extremos de la tapa y deberán estar fijados por medio de arandela o tuerca a la tapa con el fin de evitar que se caiga en el momento de la instalación. El fabricante deberá presentar varios diseños de tornillos antivandálicos que serán sometidos a aprobación de las Empresas. Estas informarán oportunamente al proponente adjudicado sobre el diseño del tornillo seleccionado. Los pernos deberán ser suministrados junto con la caja portabornera, adicionalmente, se deberá suministrar una llave con mango aislado por cada 20 cajas portaborneras.



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La caja debe tener suficiente espacio para maniobra y conexión de los cables al bloque terminal, de tal manera que no permita riesgos de cortocircuito o accidentes a los instaladores. La caja deberá permitir la instalación de un sello de seguridad, que se hará por medio de un orificio en la tapa y caja. El sello será suministrado por Las Empresas. En la base de la caja se debe colocar una lámina, platina o placa para soportar el bloque terminal. Esto con el fin de sujetar la bornera y que la misma sobresalga de la base, logrando así facilidad en las conexiones de las acometidas. Si las platinas son metálicas deberá garantizar que no se presenta corrosión con el tiempo. Cada caja portabornera deberá llevar en la base de la caja y en la parte posterior un sistema de sujeción metálico, el cual se utilizará para la fijación de la caja al poste mediante cinta de acero inoxidable. La caja no debe permitir la entrada de animales, bichos o insectos, por tal motivo, en caso de que no se copen los orificios de las acometidas, los conectores prensa cable libres deberán tener elementos de taponamiento. Se deberán suministrar 4 elementos de taponamiento con cada caja. La caja deberá tener un sello de estanqueidad en la unión de la tapa con el resto del cuerpo de la caja. Deberá ser de material elastomérico y cumplir con lo indicado en la norma UL-50 y Ul-514B. En la parte lateral externa a la base metálica de la caja se debe disponer de un conector para la conexión de la puesta a tierra de acuerdo a la norma NTC-2206

4.

ESPECIFICACIONES DE LA BORNERA O BLOQUE TERMINAL DE CONEXIÓN

La bornera o bloque terminal de conexión es el elemento de la caja que permite la conexión de la acometida hacia el cliente. Su diseño deberá tener en cuenta los factores mecánicos de degradación tales como: esfuerzo de relajación, oxidación/corrosión, difusión de la aleación, electro-migración, rozamiento, auto-calentamiento y falla de contacto. El bloque terminal de conexión debe estar capacitado para trabajar con una temperatura normal de funcionamiento del cable entre 90ºC y 130ºC en sobrecarga. La bornera será de tres polos o bloques terminales de conexión con derivación máxima de ocho (8) salidas y deben permitir conexiones de cables en aluminio o cobre. Los tres (3) polos deben ser separados y aislados eléctricamente. Cada polo o bloque terminal deberá ser una unidad independiente de tal manera que permita la instalación individual de él en la caja para efectos de operación, reparación y mantenimiento. La separación de cada cuerpo o bloque terminal será mínimo de 2 cm. El bloque terminal dentro de la caja deberá estar colocado de tal manera que permita una fácil conexión de los cables, adicionalmente, que no se presente congestión, calentamiento y problemas de desconexión de los mismos cuando ocurra un cortocircuito o ruptura dieléctrica de ellos. PRIMERA EDICIÓN: JUNIO - 2000


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El polo de cada bloque terminal deberá ser modular. En caso de que se requiera retirar un polo por causa de falla, éste podrá ser reemplazado por otro. Los polos modulares deberán ser independientes uno de otro. La capacidad de cada polo o borne del bloque terminal modular debe ser como mínimo de 130 A. Cada bornera o bloque de conexión deberá tener la posibilidad de conectar en el lado primario un cable encauchetado con chaqueta común en cobre, calibre 2 x No. 4 AWG-XLP + 1 No. 6 AWG-XLP, 600 V. y en el lado secundario derivar como máximo 8 salidas para las acometidas de cada cliente, en cable de cobre 2 x No. 8 + 1 x No. 8 AWG, con el neutro en hilos concéntricos.

4.1

Material de la bornera o bloque terminal de conexión

Los bloques terminales de conexión podrán ser construidos en aluminio electroplateado tipo AL9CU, cobre electroplateado, aleación de cobre con un mínimo de 80% de cobre, cualquiera de ellos que permita la conexión de cables en aluminio o cobre sin que se presenten problemas de oxidación o corrosión. El material del bloque terminal debe permitir la conexión de los cables de tal manera que su coeficiente de expansión y contracción térmica no afecte la conexión. Los bloques terminales de conexión electrodepositados deben cumplir con lo siguiente: Si es para aleación de aluminio con la norma ASTM B-253, si es electroplateado con estaño con la norma ASTM B-545 y si es aleación de níquel - estaño con la norma ASTM B-605.

4.2

Perno o tornillo de sujeción

El ajuste de los cables a la bornera se puede realizar en forma mecánica o mediante tornillos o pernos. En cualquiera de los casos se debe garantizar un buen agarre del cable o alambre, el cual no debe aflojarse con el tiempo. Se debe garantizar que no se produzca desconexión de los cables, pérdidas por calentamiento debidas a los malos contactos, maltrato o rotura del cable debido a los tornillos de sujeción utilizados. Estos tornillos de sujeción deberán ser de terminación en forma cónica y que la parte de la bornera que recibe el conductor será cóncava o en forma de “U” o hexagonal. Las Empresas no aceptarán pernos o tornillos de acero galvanizado (material ferroso), solamente aceptará acero inoxidable o de aleación de Cu o Al. Cuando el perno o tornillo es de material no ferroso deberá cumplir con lo indicado en la norma ASTMF 468. Para tornillo de acero inoxidable se debe cumplir lo indicado en la norma ASTM F-738. Para la electrodeposición se debe cumplir lo especificado en las normas ASTM B-254 y F-871. Los tornillos o pernos deben ser adecuados para sujetar cable en bornera. No se aceptan tornillos de máquina o de sujeción de piezas. El perno o tornillo de sujeción debe dar la fuerza de presión adecuada que no permita aflojamiento con el tiempo, por lo tanto Las Empresas analizarán el tipo de roscado, longitud del perno, su sección transversal, el diámetro y la fricción final, para prevenir el “creep” en frío (perno y cuerpo de aleación de aluminio), el aplastamiento del cable y que cumpla con su función de cuña y de fuerza de PRIMERA EDICIÓN: JUNIO - 2000


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compresión para que el conductor no se afloje. El fabricante deberá tener en cuenta estos conceptos y la cabeza del perno deberá ser hueca de forma poligonal. Para la instalación de las cajas con el bloque terminal se necesita torcómetro o llave adecuada para apretar el tornillo. El fabricante de la caja portabornera deberá indicar el tipo de torcómetro recomendado. Adicionalmente, se deberá entregar información del torque de apriete del perno y garantizar que con este torque no se presentará desconexión accidental de las acometidas o de la alimentación desde la red secundaria.

4.3

Fijación de la bornera o bloque terminal de conexión a la caja

El soporte que sirve de aislamiento a la bornera o al bloque terminal de conexión se podrá fabricar en baquelita prensada, aislamientos con poliamidas o resinas de poliéster reforzado. Todas ellas deben garantizar un buen aislamiento a las corrientes y buena rigidez mecánica que cumpla con los ensayos de las normas NEMA ICS-4, UL-1059, UL-764C y UL-94, y cumplir con el ensayo de resistencia a la flama. El aislamiento del soporte debe cumplir con la rigidez dieléctrica de un sistema de 600 voltios.

4.4

Pruebas y normas

Tanto las borneras como los bloques terminales de conexión deben cumplir con los requisitos especificados aquí y lo indicado en las siguientes normas: UL-1059 UL-857 UL-1773 ASTEM B 812

UL-486A , UL-486B, UL-486E

Standard for terminal blocks Busways and associated Standard Termination Boxes Standard test method for Resistance to environmental Degradation of electrical pressure connections involving Aluminum and intended for residential applications Normas de conectores

Adicionalmente se deben cumplir con los siguientes ensayos: Ensayo de fijación del bloque terminal a la carcaza de aislamiento Ensayo de fijación del cable Ensayo de halado del conductor Ensayo de corto circuito Ensayo de calentamiento cíclico con corto circuito Ensayo de calentamiento cíclico Ensayos de incremento de temperatura Ensayo dieléctrico del material aislante Ensayo de corrosión de agrietamiento de la bornera Ensayo de fijación del aislamiento de la bornera Ensayo de torsión de apretado Ensayo de niebla con cámara salina



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Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo Aceptación y tipo


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A los pernos y a las aleaciones del cuerpo terminal se les harán ensayos de acuerdo con las normas ASTM.

5. ELEMENTOS CON LOS CUALES SE DEBE SUMINISTRAR LA CAJA PORTABORNERA La caja con la bornera o bloque terminal de conexión debe venir completa y ensamblada. Cada caja portabornera se debe suministrar con todos los elementos necesarios para su instalación y funcionamiento tales como: •

Bornera o bloque terminal de conexión.

•

Un (1) prensa estopa para el orificio del cable que viene de la red secundaria y ocho (8) conectores prensa cable para los orificios de las acometidas secundarias.

•

Cuatro (4) tapones que evitarán la entrada de animales, bichos o insectos y que se colocarán en los orificios libres.

•

Sello de estanqueidad.

•

Cada caja portabornera se deberá suministrar con soportes que permitan sujetarlas a los postes de madera o concreto, de tal forma que la caja portabornera no se reviente con esfuerzos laterales o con el peso de las acometidas.

•

Tornillo de seguridad de acuerdo con lo especificado.

El fabricante o contratista deberá ser responsable del diseño, fabricación, pruebas y suministro de la caja portabornera completa con todos los accesorios anteriores.

6. EMPAQUE Se pueden utilizar cajas de cartón de buena calidad, guacales de madera o material plástico donde estarán contenidos todos los materiales. Dichas cajas deberán tener protecciones internas y externas adecuadas por cada unidad de tal manera que se efectúen las maniobras de transporte y almacenamiento sin deteriorar el material y adicionalmente, evitar la pérdida de alguna de sus partes. Cada caja deberá venir con su correspondiente estiba de madera. En el exterior de las cajas debe venir como mínimo la siguiente información: • • • •

Nombre del fabricante. Descripción del material. Cantidad de material que viene en la caja. Número del contrato



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Número de la orden de compra.

NOTAS: •

La caja debe permitir instalarse en postes de madera, concreto, muros y en crucetas metálicas de referencias y terminales secundarias.

•

Las dimensiones de las cajas portaborneras de 8, 6 y 4 salidas que aparecen en las figuras incluidas en esta norma son mínimas. Las Empresas aceptarán variaciones de las dimensiones en + 30%. (Ver figuras y planos en las dos primeras páginas de esta norma).

•

Las Empresas aceptarán otros diseños geométricos de bloque terminal modular de conexión, diferente a los especificados en planos, siempre y cuando la bornera o bloque terminal de conexión cumpla con las restantes especificaciones estipuladas aquí.

•

El proveedor de las cajas de bloque terminal de conexión deberá garantizar que la cabeza del tornillo sea igual a la de las herramientas que actualmente posee el personal de las Empresas. El tornillo deberá ser del tipo Torx, Matching Driver Size T-25. Se recomienda que los fabricantes y proveedores observen las muestras que poseen las Empresas.



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