P.2.0227.04.-DISEÑO E INSTALACION DE SISTEMAS ELECTRICOS EN

MARZO DE 1998DOCUMENTO: PRELIMINAR

DISEÑO E INSTALACION DE SISTEMAS ELECTRICOS EN PLATAFORMAS MARINAS

(ELECTRICAL SYSTEMS DESING AND INSTALLATION IN OFFSHORE PLATFORMS)

P.2.0227.04

PRIMERA EDICIONAGOSTO 2000

ESPECIFICACIONES TECNICAS PARA PROYECTO DE OBRAS

SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONAL

UNIDAD DE NORMATIVIDAD TECNICA

AREA DE NORMATIVIDAD TECNICA


Primera Edición P.2.0227.04:2000 UNT

P R E F A C I O

Pemex, Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento del decreto por el que se reforman, adicionan y derogan diversas disposiciones de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, publicado en el Diario Oficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y acorde con el Programa de Modernización de la Administración Pública Federal 1995 - 2000, así como con la facultad que le confiere: la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público, la Ley de Obras Públicas y Servicios relacionados con las mismas y la Sección 4 de las Reglas Generales para la Contratación y Ejecución de Obras Públicas y Servicios relacionados con las mismas, expide la presente especificación técnica para la utilización en el diseño e instalación de sistemas eléctricos en plataformas marinas.

Esta especificación se elabora tomando como base la primera edición de la norma No. 2.227.04, emitida en 1989 por Petróleos Mexicanos, de la que se llevo acabo su revisión, adecuación y actualización, a fin de adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploración y Producción.

En la elaboración de estos lineamientos participaron:

Subdirección de Región Norte

Subdirección de Región Sur

Subdirección de Región Marina Noreste

Subdirección de Región Marina Suroeste

Dirección Ejecutiva del Proyecto Cantarell

Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos

Coordinación Ejecutiva de Estrategias de Exploración

Auditoría de Seguridad Industrial y Protección Ambiental

Subdirección de Planeación

Subdirección de Administración y Finanzas

Subdirección de Tecnología y Desarrollo Profesional

Unidad de Normatividad Técnica

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I N D I C E D E C O N T E N I D O Página

0. Introducción……………….………………………….……………. 3

1. Objetivo…………………………….……………….………..……. 3

2. Alcance……………………………………………………….……. 3

3. Actualización………………………………………………..….…. 3

4. Campo de aplicación…………………………………..…………. 3

5. Referencias………………………………………..………………. 3

6. Definiciones………………………………….…………………….. 4

7. Abreviaturas…………………………………….…………………. 4

8. Equipo Eléctrico para Areas Peligrosas………………………... 4

9. Sistemas de Distribución Eléctricos…………………………….. 6

10. Estaciones Generadoras de Energía Eléctrica………………… 11

11. Motores Eléctricos……………………………………………….. 12

12. Transformadores…………………………………………………. 14

13. Alumbrado………………………………………………………… 15

14. Puesta a Tierra de Circuitos y Equipos Eléctricos…………… 19

15. Sistemas de Corriente Directa…………………………………... 22

16. Bibliografía…………………..…………………………………... 24

17. Concordancia con normas internacionales..……………….... 24

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0. Introducción.

Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en Pemex Exploración y Producción (PEP), se encuentran el diseño, construcción, operación y mantenimiento de las instalaciones para extracción, recolección, procesamiento primario, almacenamiento, medición y transporte de hidrocarburos, así como la adquisición de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la Empresa. En vista de esto, es necesaria la participación de las diversas disciplinas de la ingeniería, lo que involucra diferencia de criterios.

1. Objetivo

Unificar criterios, aprovechar las experiencias dispersas, y conjuntar resultados de las investigaciones nacionales e internacionales, Pemex Exploración y Producción emite a través del Area de Normatividad Técnica, esta especificación que establece los requerimientos básicos para el diseño e instalación de sistemas eléctricos costafuera

2. Alcance.

La presente especificación establece los requisitos mínimos a que deben sujetarse las instalaciones eléctricas en las plataformas marinas sometidas a ambientes explosivos, húmedos y corrosivos; para sistemas de fuerza, alumbrado, comunicaciones, instrumentación y de tierras, de acuerdo a su clasificación de áreas. Asimismo, dichos sistemas deben cumplir con las características de calidad, confiabilidad, flexibilidad, continuidad, simplicidad y economía.

3. Actualización.

A las personas e instituciones que hagan uso de este documento normativo técnico, se solicita comuniquen por escrito las observaciones que estimen pertinentes, dirigiendo su correspondencia a :

Pemex Exploración y Producción.

Unidad de Normatividad Técnica.

Dirección: Bahía de Ballenas # 5, 9° piso.

Col. Verónica Anzures, México, D.F. C.P. 11300.

Teléfono directo: 55-45-20-35

Conmutador 57-22-25-00, ext. 3-80-80.

Fax: 3-26-54

E-mail: [email protected]

4. Campo de aplicación.

Esta especificación es de aplicación y observación obligatoria en todos los centros de trabajo marítimos, pertenecientes a Pemex Exploración y Producción.

5. Referencias.

5.1 NOM-001 – SEDE – 1999.

5.2 Dirección General de Normas (DGN).

Normas Oficiales Mexicanas (NOM).

NOM-008-SCFI Sistema General de Unidades de Medida.

5.3 Normas Mexicanas.

NMX -J-D98 Sistemas Eléctricos de Potencia- Suministro.- Tensiones eléctricas normalizadas.

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6. Definiciones.

6.1 Equipo a prueba de explosión.

Este equipo encerrado y protegido de manera

que sea capas de resistir la explosión de un gas que pueda ocurrir en su interior, y que impida en forma efectiva, que escape la energía suficiente para generar una combustión de la atmósfera explosiva que le rodea.

7. Abreviaturas.

NOM Norma Oficial Mexicana

NMX Norma Mexicana

KVA Kilo Volt Ampere

NEC National Electric Code

8. Equipo Eléctrico Para Areas Peligrosas.

La selección del equipo eléctrico para una plataforma depende directamente de si el área está clasificada como peligrosa, y si es división 1 ó división 2, ya que el costo y la seguridad de una instalación dependen altamente de la buena selección del equipo. Es muy importante tener un claro entendimiento de las razones para clasificar las áreas, y de los diferentes métodos empleados por los fabricantes de equipo eléctrico.

En la planeación de las instalaciones eléctricas en plataformas marinas, muchos equipos pueden ser localizados en áreas no clasificadas para reducir la cantidad de equipo especial. Ver norma Pemex 2.203.01 Clasificación de Areas Peligrosas y Selección de Equipo Eléctrico.

8.1 Localización de Equipo Eléctrico.

8.1.1 Equipo de Generación.

Debe esta localizado de preferencia en un local ubicado fuera del área peligrosa; si esto no fuera posible, entonces el cuarto debe contar con un sistema de ventilación positiva, tomando el aire de un área clasificada como no peligrosa, debiendo cumplir con la norma NEMA correspondiente; además su ubicación debe tomar en cuenta los vientos dominantes y reinantes. Los dispositivos eléctricos adicionales deben seleccionarse para clase 1 División 2, Grupos C y D.

8.1.2 Equipo de Distribución.

Se debe localizar en un local que cuente con un sistema de ventilación con presión positiva, considerando el interior del local como área normal. Los tableros de distribución, centros de control de motores, tableros de control y sincronización de generadores, transformadores tipo seco para alumbrado, cargadores de baterías y tableros del sistema de fuerza ininterruptible deben estar contenidos dentro del local.

8.1.3 Equipo de Instrumentación y Alarmas.

Estos equipos deben localizase en el local de control de proceso y deben estar con los tableros principales de control de proceso y el tablero del sistema de seguridad. Este local debe contar con ventilación con presión positiva, clasificándose como área normal el interior del cuarto.

8.1.4 Cuarto de Baterías.

En este local deben localizarse las baterías del sistema de fuerza ininterruptible (SFI), generadores de ayuda a la navegación, etc. Este local debe contar con un sistema de extracción de gases y los dispositivos aquí instalados deben seleccionarse para clase 1 División 2, Grupos C y D.

NOTA.- Todo el equipo eléctrico no mencionado en los puntos en los puntos anteriores deben localizarse donde el proceso así lo requiera, debiéndose seleccionar de acuerdo al punto 4.2.

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8.2 Selección de equipo eléctrico.

Como medida de seguridad deben evitarse o al menos limitarse al mínimo las instalaciones eléctricas en áreas consideradas como peligrosas; pero cuando en la práctica esto no sea posible por necesidades del proceso o seguridad del personal, deben considerarse las fuentes de peligro que puedan existir al aplicar el equipo según el tipo de área; algunas de las instalaciones eléctricas con equipos de control y protección tales como: interruptores, arrancadores, estaciones de botones, contactos, entre otras pueden producir arcos o chispas en su operación normal, lo que fácilmente puede causar la ignición.

Los que siguen en grado de peligrosidad son los dispositivos que producen calor, tales como motores, luminarios, etc. La máxima temperatura que deben alcanzar los equipos en sus superficies en condiciones de operación o con sobrecargas, no debe exceder del 80% de la temperatura de ignición de las mezclas explosivas adyacentes. En los equipos de combustión interna, se consideran únicamente las superficies externas.

8.2.1 Las fuentes probables de ignición en el caso de una falla del aislamiento son: el alumbrado, empalmes, transformadores, bobinas, solenoides y otros dispositivos que no tengan contactos que cerrar y abrir.

8.2.2 Las chispas metálicas pueden causar fácilmente la ignición: un martillo, lima u otra herramienta al caer sobre mampostería o una superficie ferrosa, constituye un peligro al menos que la herramienta sea de un material que no produzca chispas. al impacto o al roce.

8.2.3 Puesto que la mayoría de este equipo es usado en el exterior o en ambientes corrosivos, el material y acabado debe ser tal que los costos de mantenimiento e interrupciones sean mínimos.

8.2.4 Los envolventes que contienen el equipo a prueba de explosión deben cumplir con los siguientes requisitos:

8.2.4.1 Deben ser capaces de resistir explosiones internas en forma repetitiva.

8.2.4.2 Debe ser a pruebe de llama, para retener los gases calientes resultantes de la explosión dentro de le envolvente, para que no inflamen la admosfera explosiva que los rodea.

8.2.4.3 Debe operar temperatura baja.

8.3 Consideraciones especiales en áreas peligrosas.

Aparatos con arqueo tales como cuchillas, interruptores, fusibles, contactos, relevadores, conmutadores y otros aparatos que produzcan arcos o chispas durante su operación normal, deben ser a prueba de explosión si son herméticamente sellados y aprobados para este fin.

8.4 Sistema de señalización y comunicación.

Todos los aparatos del sistema de señalización, alarma, control remoto y comunicación; Clase 1 División 2, cualquiera que sea su tensión de operación, deben ser del tipo aprobado para áreas Clase 1.

8.5 Sellos.

Los sellos se instalan en sistemas de cables y conduits para minimizar el paso de gases y vapores peligrosos a fin de prevenir el paso de flamas de una parte de la instalación eléctrica a otras áreas a través del conduit.

Con respecto a cables tipo MI esta situación debe completarse desde la construcción del cable. (Ver Norma Pemex 2.203.01, 7.10).

8.6 Cajas de Conexiones.

Los conduits conectados a cajas a prueba de explosión deben ser capaces de resistir la misma presión interna producida por explosiones. (Ver Norma Pemex 2.203.01, 7.6).

8.7 Características del sello en instrumentos de proceso.

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Los sellos con “dren” deben ser instalados en conduit o cables que estén conectados a instrumentos, y estos a tuberías de proceso, con sustancias inflamables o peligrosas; esto es aplicable a válvulas solenoides, interruptores de presión, flujo y temperatura.

8.7.1 Los sellos deben cumplir los siguientes requisitos para Clase 1 División 1 y 2.

8.7.1.1 Las cubiertas para equipo o conexiones deben estar provistas de un medio integral para sellado o bien usar accesorios para sellado apropiados para lugares Clase 1.

8.7.1.2 El compuesto sellador debe estar aprobado para este uso, ser resistente a la atmósfera o líquidos con los que pudiera en contacto y tener un punto de fusión de por lo menos 93 grados Celcius.

8.7.1.3 El tapón formado por el compuesto sellador debe tener una longitud por lo menos de igual al diámetro nominal del tubo y en ningún caso, inferior a 16 mm.

8.1.7.4 Dentro de un accesorio para sellado con compuesto, no deben hacerse empalmes ni derivaciones de conductores, tampoco debe llenarse con compuestos ninguna cala o accesorio que contenga empalmes o derivaciones.

9. Sistemas de Distribución Eléctricos.

El siguiente capitulo describe las bases para la distribución de sistemas eléctricos aplicados a plataformas marinas.

9.1 Generación propia.

La generación de energía eléctrica será mediante turbogeneradores y/o motogeneradores de 3 fases, 60 Hz con capacidad indicada en los requisitos de especificación.

La conexión será delta estrella con neutro a tierra mediante el método de alta resistencia y/o transformador monofasico. Los alimentadores serán llevados por el conducto apropiado con

cable (máximo 750 KCM) hasta mecanismo de conexión del Tablero de Sincronización. En caso de requerirse mayor sección, se usara electroducto.

9.2 Selección de niveles de tensión

Niveles para media tensión: 13.8 y 4.16 KV y para baja tensión 480, y 127 volts.

9.2.1 La selección de los niveles de tensión es factor básico en el diseño de cualquier sistema eléctrico. Los factores que afectan la selección están en función de:

9.2.1.1 Capacidad de los motores eléctricos que serán alimentados.

9.2.1.2 Distancia de los centros de consumo.

9.2.1.3 Caída de tensión permisible.

9.2.1.4 Características y densidad de la carga actual y futura.

9.2.2 Un sistema eléctrico de una plataforma debe tener uno o ambos niveles de tensión de los descritos a continuación.

9.2.2.1 Sistema de distribución a tensión media.

Si la tensión media es utilizada para distribución y como tensión de utilización de motores de gran capacidad (mayores de 200 cp), puede hacerse la distribución a otras plataformas por medio de cables submarinos.

9.2.2.2 Se debe seleccionar el equipo adecuado para que la transformación cumpla con la tensión requerida en la planta, el cual debe localizarse de preferencia en un área clasificada como no peligrosa, próxima al centro de carga eléctrico de la plataforma, y que consiste de un tablero de distribución y centro de control de motores en mediana tensión.

9.2.2.3 El área de transformación debe estar localizada junto al cuarto de control eléctrico y debe contener los transformadores, dique, muros de contra incendio entre unidades y las bases con sus anclas para el montaje del equipo. El área

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debe proyectarse de manera que permita instalar, operar y mantener el equipo sin que estorbe el equipo el equipo adyacente, y debe proveerse de las protecciones y accesorios para la seguridad del equipo y del personal.

9.2.2.4 Los transformadores, tableros de distribución y centros de control de motores en mediana tensión que intervengan en sistemas, deben cumplir con los requisitos solicitados en sus respectivas especificaciones.

9.2.3 Sistema de distribución en baja tensión.

La baja de tensión se suministra directamente a los equipos tales como motores y alumbrado. Las tensiones normalizadas son: 480 volts, 3 fases; 220/127, 3 fases y 120/240 volts una fase.

9.2.3.1 La tensión de 480 volts se debe tener mediante la transformación en niveles de tensión hasta 13.8 KV. Las características del servicio de alimentación de este sistema son: 480 volts, 3 fases, 3 o 4 hilos, 60 Hz, neutro a tierra suministrado por el lado secundario del transformador.

9.2.3.2 El sistema de distribución a 220/127 volts, 3 fases, 60 Hz, 4 hilos neutro a tierra es utilizado para servicios de alumbrado y motores fraccionarios.

9.2.3.3 Los equipos que intervengan en este sistema deben cumplir con los requisitos solicitados en sus respectivas especificaciones.

9.3 Selección de conductores.

El calibre de conductores para circuitos de fuerza y alumbrado esta básicamente determinado por su capacidad de conducción de corriente y por la caída de tensión permitida por normas en el circulo.

9.3.1 Capacidad de corriente.

Esta basada en la máxima temperatura permitida por el conductor la cual está asociada directamente con las características del aislamiento. La capacidad de corriente permitida

en conductores de cobre aislados de baja tensión, excepto para cables en barcos esta dada en las tablas, 310-16 y 17 de la NOM-00-SEMP-1994.

9.3.2 Caída de tensión.

Debe ser determinada en todos los casos en que se seleccione el calibre del conductor. En un circuito derivado que alimente cualquier tipo de carga (fuerza, alumbrado, etc.), la caída de tensión hasta la salida más lejana del circuito no debe exceder del 3%. Por otra parte la caída total en el conjunto del circuito derivado, no debe exceder del 5%. ,en cumplimiento de la NOM 001-SEMP-94.

9.4 Métodos de alambrado para áreas peligrosas.

En las plataformas marinas, las áreas designadas como División 1 son aquellas en las que existen constantemente concentraciones peligrosas de gases o vapores.

9.4.1 En áreas que están expuestas concentraciones peligrosas de gases o vapores peligrosos continuamente, no deben instalarse equipos eléctricos o cualquier otro sistema de alumbrado, al menos que el equipo sea aprobado para este fin o sea intrínsecamente seguro y apropiadamente instalado.

9.4.2 Sistema de alambrado para alumbrado fuerza.

Los métodos recomendados para Clase 1, División 1 y 2 son:

9.4.2.1.1Conductores en tubería conduit metálica, pared gruesa.

9.4.2.1.2Cables tipo MI, MC, ALS, SNM Y CS (NEC-334 337).

9.4.3 Sistema de alambrado para instrumentación y comunicaciones.

Los métodos recomendados para sistemas de comunicación e instrumentación para áreas Divisiones 1 y 2 son las siguientes:

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9.4.3.1 Los sistemas son los mismos que se indican en 5.4.2, (NEC-725).

9.4.3.2 Otros cables que satisfacen los requerimientos de protección mecánica son los cables tipo ALS Y MC.

9.4.3.3 En áreas División 2, los cables con o sin armadura pueden ser usados siempre que estén aislados de acuerdo con la sección 5.4.5.

9.4.4 Consideraciones especiales en áreas peligrosas.

Para áreas Clase 1, División 1, todo equipo eléctrico (excepto sistemas intrínsecamente seguros), incluyendo accesorios, cajas de conexión, cajas de registro, uniones etc., deben ser a prueba de explosión. Los conduits deben sellarse en todas las terminaciones de cables.

9.4.4.1 En áreas Clase 1 División 2, los accesorios para conduits, uniones, cajas de conexiones, aparatos eléctricos sin arqueos, no requieren ser a prueba de explosión, sin embargo las cubiertas que contengan aparatos para alta temperatura sí deben serlo.

9.4.4.2 En las terminales de motores se recomienda lo siguiente: En áreas Clase 1, División 1, cople flexible a prueba de explosión. Todos los cables que no se instalen en conduit, deben ser probados con flama vertical según esta descrito en el estándar 383 de la IEEE.

9.4.5 Recomendaciones de alambrado para áreas normales.

Se recomienda en general, que los métodos de alumbrado empleados para áreas exteriores no clasificadas, sean similares a las empleadas en áreas Clase 1 División 2, ya que la experiencia ha mostrado que esto ha sido efectivo debido a razones de resistencia a la corrosión, minimización de inventarios y flexibilidad de las instalaciones en reparaciones y modificaciones del equipo eléctrico.

El alumbrado para áreas normales como edificios, oficinas, cuartos de control, etc., se regirá por los métodos prácticos desarrollados en el área

comercial e industrial en un medio ambiente determinado.

9.4.6 Recomendaciones del alambrado en plataformas de perforación.

El alumbrado en plataformas marinas donde se combinan simultáneamente el trabajo de perforación con el de producción, debe proporcionar la flexibilidad requerida a las torres de perforación; y teniendo en cuenta que estas instalaciones son temporales puede aplicarse la siguiente excepción:

El uso del cable sin armadura es aceptable en áreas Clase 1 División 1, en la torre de perforación, y está en función de las características de diseño y criterios de instalación de acuerdo a los párrafos 5.4.4 y 5.4.4.2.

9.5 Consideraciones generales de alambrado.

9.5.1 Sistemas de cables.

Los sistemas de cables por su diseño de construcción inherentes no permitirán la acumulación de humedad, ni deberán tener espacio disponible para aire o gases. Los cables forrados son por lo tanto usados a menudo en muchos sistemas de alumbrado en plataformas marinas Los cables con armadura deben estar provistos de un aislamiento con retardador de flama, protección a luz solar y resistencia a los aceites; es recomendable que todos los conductores sean del tipo trenzado y de cobre. Se deberá tener especial cuidado en la selección propia y la instalación adecuada de las terminales, para proveer una efectiva puesta a tierra de la cubierta, sellado hermético y un aseguramiento mecánico.

9.5.2 Cable MI.

El cable tipo MI (aislamiento mineral) es un conductor sólido de cobre con aislamiento de oxido de magnesio, y cubierta de cobre para baja tensión, es resistente al fuego a temperaturas debajo de la temperatura de fusión de la cubierta de cobre. Sin embargo el cable MI es higroscópico, por lo cual debe tenerse un cuidado especial al

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sellar sus extremos para evitar la absorción de la humedad durante el embarque, almacenamiento y en su instalación. Este cable no requiere de sellos al entrar a recintos a prueba de explosión (sí los accesorios terminales a prueba de explosión son utilizados).

Este cable puede usarse ampliamente en lugares donde existen problemas fuertes de instalación con conduits. Se recomienda que el cable M1 sea recubierto con aislamiento retardador de flama, resistente a aceites y los rayos solares. (Ver Norma Pemex 2.203.01, 7.9.3).

9.5.3 Sistemas de conduits.

Los conduits no son sellados herméticamente, por

tanto puede introducirse humedad, y en un ambiente marino esto provoca corrosión interna. Los materiales de los conduits pueden ser a elección de cobre o níquel, aluminio libre de cobre o galvanizado con recubierto PVC el cual proporciona una larga duración contra el medio ambiente. Los conduits de aluminio no son adecuados para usarse en lugares donde existan fluidos de perforación. Se recomienda usar cables monopolares de cobre trenzado, adecuados al ambiente húmedo con aislamiento antillama de 600 volts, 75 grados celcius como mínimo.

9.5.4 Bus-Ducto.

El uso del Bus-Ducto en plataformas marinas debe restringirse debido al volumen que ocupa y lo reducido del espacio con que cuenta, sin embargo en los casos en que se requiera de su instalación en lugares húmedos o mojados así como la intemperie, deben estar aprobados específicamente para dichas áreas así como cubrir las siguientes condiciones:

9.5.4.1 El Bus-Ducto debe ser totalmente cerrado aun para construcciones a la intemperie, incluyendo puntos de ensamble; asimismo donde quiera que sea posible, los interiores del Bus –Ducto deben mantenerse bajo presión positiva proveniente del cuarto de control por otros medios. La fuente de presurización del aire debe ser limpia y obtenida de un área normal. Se recomienda el uso de deshumidificadores de aire.

9.5.4.2 El diseño del Bus-Ducto debe contar con espacios suficientes entre las fases y tierra incluyendo los puntos de ensamble. El diseño donde se utilice sólo el sistema de aislamiento mecánico entre partes vivas y tierra no es aceptable. La experiencia ha demostrado que pueden ocurrir descargas debido a ambientes salinas concentrados particularmente en el área de empalmes.

9.5.4.3 Todas las barras del Bus-Ducto deben estar totalmente aisladas así como las soportes de las mismas con aislamiento de fibra de vidrio.

9.5.4.4 El diseño del Bus-Ducto debe permitir que los puntos de conexión o placas sean aislados, al menos con el tipo de aislamiento de las barras principales.

9.5.4.5 Deben instalarse a intervalos dentro del sistema de ductos, calentadores eléctricos de espacio para prevenir la condensación interna y/o acumulación de humedad.

9.5.4.6 El Bus-Ducto debe estar marcado con la corriente y tensión nominales para la que fuera diseñado, con el nombre y la marca del fabricante, de tal forma que estos datos sean visibles aún después de instalarse.

9.5.4.7 El Bus-Ducto no debe ser instalado bajo las siguientes condiciones:

9.5.4.7.1 Cuando este sujeto a daños mecánicos severos.

9.5.4.7.2 Cuando este sometido a vapores y gases corrosivos.

9.5.4.7.3 En áreas especificadas como peligrosas.

9.5.5 Conductores para corriente directa.

Los conductores que alimentan el sistema eléctrico de corriente directa deben ser del tipo RHN, XHHW o cualquier otro aislamiento similar para esta aplicación. Los aislamientos termoplásticos tales como el TW, THW, THWN pueden sufrir daños por tensiones de corriente directa.

9.5.6 Conductores para tensión media.

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Se recomienda usar cable tipo MC.

9.6.1 Protección de circuitos.

Los sistemas de distribución eléctrica deben protegerse contra sobrecoriente o circuitos cortos de acuerdo a las características propias del equipo, a fin de evitar daños al sistema.

9.6.2 Protección contra sobrecorriente.

Si la corriente permisible en los conductores no corresponde a un fusible u otro dispositivo no ajustable de capacidad normal, puede usarse el fusible o dispositivo de capacidad inmediata superior, siempre que esta no exceda del 125%.

9.6.2.1 Protección con interruptores y/o fusibles.

9.6.2.2 Los interruptores de caja moldeada, se usaran en circuitos de distribución de fuerza en baja tensión; también pueden usarse en áreas peligrosas con envolventes apropiados según la clasificación de áreas.

9.6.2.3 Los interruptores termomagnéticos deben ser instalados en la mayoría de las aplicaciones, excepto cuando sean parte integral de la combinación interruptor arrancador, donde se especificara interruptor magnético.

9.6.2.4 Los interruptores principales y de enlace en baja tensión en bus selectivo secundario, así como los que alimentan a tableros de distribución, centros de control de motores y cualquier otro servicio para 800 amperes y mayores, deben ser del tipo removible y electromagnético; menores de este valor deberán ser termomagnéticos.

9.6.2.5 Interruptor de potencia en tensión media (4.16 a 13.8 KV) deben ser del tipo en vacío o en hexafluoruro de azufre, para distribución a otras plataformas, en servicio de casas de bombas, sumistro de agua, inyección de agua, yacimientos y estaciones de compresión y todos aquellos servicios cuyas condiciones ambientales lo permitan.

9.6.2.6 La protección a transformadores desde 225 KVA hasta 1500 KVA y en tensión media debe

ser mediante fusible de potencia y contactor en aire o interruptor de potencia y cuchilla fusible.

9.7 Control e instrumentación.

El sistema de instrumentación se alimenta normalmente por un sistema de corriente directa a tensión de salida de 24/48 volts; el rectificador debe conectarse a 24/28 volts, de acuerdo a su capacidad. El tablero de distribución debe estar localizado en el cuarto de control eléctrico.

9.7.1 Los conductores conectados a termopares deben agruparse en tubo conduit al tablero de control principal.

9.7.2 El número de conductores para termopares que se alojan en cada conduit, debe especificarse en el diseño de acuerdo con los datos de los fabricantes. Para señales criticas, los termopares deben instalar por separado y con un máximo de cuatro pares en cada conduit. Los circuitos de reserva deben llegar hasta la ultima caja de conexión localizada en cada canalización; si el caso lo amerita puede usarse cable múltiple.

9.8 Circuitos derivados.

Los circuitos que alimentan mecanismos asociados con circuitos de paro, no deben utilizarse para otros servicios, debiendo utilizar un circuito separado para los mecanismos de cada sistema de paro común.

Las conexiones entre dispositivos de protección localizados en un tablero, como relevadores, contactores; etc., deberán enviar las señales receptoras de falla a tablillas terminales del bus de disparo. Estas tablillas estarán marcadas apropiadamente; los cables para alimentar instrumentos a 120 volts de corriente alterna, centrales de instrumentos, válvulas operadas por solenoide y alambrado de alarmas, deberán ser de las características especificadas tomándose como mínimo el calibre 14 AWG.

9.8.1 Circuitos y equipo que operan a una tensión menor de 50 Volts.

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Los conductores no serán menores al calibre 12 AWG.

Los conductores suministradores de energía a aparatos o circuitos derivados no serán menores que el calibre 10 AWG.

Donde se justifique, debido a la distanciar de transmisión de señales, podrá hacerse uso de cables multiconductores para circuitos principales, los cuales se instalarán en el cuarto de control y lugares convenientes.

9.8.2 Empalmes y conexiones.

Los empalmes o uniones deben evitarse en el interior de una canalización o canalizaciones intermedias. Cuando sea posible y se tengan que hacer empalmes (terminales de múltiple) deberá usarse soldadura apropiada y sellar las conexiones con cintas aislantes aplicadas, para obtener un nivel de aislamiento adecuado; pueden ser del tipo autovulcanizable o del tipo vulcanizable. Las tablillas de conexiones y los conductores deberán ser identificados.

10. Estaciones Generadoras De Energía Eléctrica.

10.1 Generadores.

Los generadores eléctricos deben ser diseñados de acuerdo con la norma establecida por Nema MG-1. Los generadores usados en plataformas marinas son normalmente trifasicos, excepto cuando se tienen pequeños sistemas con cargas monofasicas.

10.1.1 Selección y tamaño.

10.1.2 Frecuencia.- Los generadores deben ser diseñados para una frecuencia de 60 Hz.

10.1.3 Tensión.- La tensión de diseño del generador deberá ser normalmente igual a las necesidades de las cargas requeridas. Se recomiendan las siguientes tensiones normalizadas:

Monofásicas 120,240 volts.Trifásicas 208/120, 480, 480/277, 4160 y 13800 volts.

10.1.4 Diseño del generador.

Se recomienda generalmente sea de campo giratorio, con escobilla para eliminar todos los arcos de los contactos y reducir así el mantenimiento. Asimismo, deben diseñarse para una elevación de temperatura de 70 grados centígrados, por resistencia (Nema Clase B) pero a su vez construido con aislamiento (Nema Clase F) a fin de proporcionar un óptimo balance entre el costo inicial y su vida útil.

Los generadores son normalmente diseñados para operar a una temperatura ambiente de 40 grados centígrados de tal manera que, su capacidad nominal de operación puede disminuir en un ambiente de temperatura distinto. El aislamiento de los devanados del generador deberá hacerse con materiales aislantes de calidad a fin de que resistan ambientes húmedos y salinos característicos de las zonas costeras.

Los generadores abiertos a prueba de goteo son normalmente aceptados particularmente si están instalados en edificios u otros lugares cerrados los cuales provean explosiones directas al exterior. Los generadores totalmente cerrados en instalaciones exteriores, se suministrarán con una protección optima en sus devanados contra daños mecánicos. Donde sean recomendables los calentadores de espacio, deben considerarse para ayudar a mantener secos los devanados cuando el generador esté en operación.

10.1.5 Reguladores de tensión.

Los reguladores de tensión de estado sólido son recomendados por su alta confiabilidad, larga vida, respuesta rápida y regulación estable. Los sistemas reguladores deben ser protegidos contra condiciones de baja frecuencia. Si se cuenta con carga pesada al arrancar el motor y/o coordinar dispositivos de protección, es deseable bajo condiciones de corto circuito que el regulador este equipado con equipo para corto circuito.

10.1.6 Dispositivos de protección.

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Sobrecargas y circuito corto.- Se recomienda que los generadores eléctricos sean protegidos con interruptores de potencia o de caja moldeada. Si se usa un interruptor de 600 volts o menos el sistema regulador de tensión del generador incluye circuito-corto o elevación de tensión en serie, se recomienda el uso de interruptores de tiempo corto o tiempo largo, para permitir una mejor coordinación con otros interruptores en el sistema de distribución.

En estaciones generadoras con dos o más unidades destinadas a operar en paralelo, los interruptores del generador deben tener bloqueos mecánicos y/o eléctricos para prevenir accidentes por conexiones en paralelo fuera de fase. Los interruptores en caja moldeada pueden usarse para operación sencilla o en paralelo, sin embargo para unidades grandes serán en paralelo. Los interruptores de potencia se recomiendan por su operación rápida mayor y flexibilidad.

Cuando dos o más generadores son operados continuamente en paralelo, cada unidad debe suministrarse con un relevador de inversión de potencia a fin de detectar cuando el signo de la potencia es el inverso del normal, a fin de que los interruptores desconecten al generador en el caso de un flujo de potencia inverso. Asimismo deben ser considerados en la protección eléctrica del sistema, los dispositivos sensores de alta o baja tensión para desconexión con retardo de tiempo.

10.1.7 Controles de sincronización.

Sé recomienda que los generadores destinados a una operación continua en paralelo sean equipados con:

10.1.7.1 Control de sincronización con bloqueos eléctricos para prevenir el cierre de un interruptor en una barra muerta, con otro interruptor del generador ya cerrado con esa barra.

10.1.7.2 Un relevador de sincronización, en control manual del generador previene la puesta en paralelo fuera de fase.

10.1.7.3 Luces de sincronización para todos los controles de sincronismo. Se recomienda un

sincronoscopio para unidades grandes a fin de filtrar fluctuaciones al operar interruptores.

10.1.7.4 Control remoto de velocidad y regulación de tensión.

10.1.8 Consideraciones especiales.

10.1.8.1 Para generadores arriba de 1000 KVA y/o arriba de 600 Volts, debe considerarse la siguiente instalación de relevadores de protección en adición a (en vez de) los relevadores vistos anteriormente.

10.1.8.2 Relevadores para sobrecorrientes de inducción o estado sólido para accionar los circuitos de interruptores del generador. Estos relevadores proporcionan una gran flexibilidad.

10.1.8.3 Relevadores diferenciales de corriente para protección de fallas internas del generador

10.1.8.4 Relevadores de sobrecorriente a tierra para disparo del interruptor principal al existir una condición de sobrecorriente a tierra.

10.1.9 Medición.

10.1.9.1 Operación en no paralelo.- Para indicaciones de medidas mínimas se debe incluir un ampermetro y un volmetro con su correspondiente conmutador para medir todas las fases y un frecuencímetro. Opcionalmente un totalizador de tiempo de funcionamiento, un factorímetro y un Wattmetro.

10.1.9.3 Operación en paralelo.- En adición a los medidores antes descritos es necesario agregar un wattmetro para operaciones continuas. Opcionalmente un vármetro y un factorímetro.

11. Motores Eléctricos.

11.1 Generalidades.

11.1.1 Los motores eléctricos se seleccionarán de acuerdo a su tensión, numero de fase y frecuencia del sistema eléctrico de potencia.

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11.1.2 Su diseño y construcción debe diseñarse por las características de la carga y por las condiciones del medio ambiente.

11.1.3 Los motores de corriente alterna de velocidad variable y los motores de corriente directa son considerados como caso especiales y no se contemplan en esta norma. Para la aplicación de los requerimientos mínimos ver norma Pemex 2.241.01 y 2.241.02.

11.2 Selección de tensiones.

11.2.1 Tensión de motores trifasicos.- La tensión recomendada para motores trifasicos de corriente alterna, es, de 460 volts de operación y 480 volts para el sistema. Los motores con tensiones nominales de 200, 230 o 575volts, se recomienda que se alimenten con tensiones en el sistema de 208, 240 o 600 volts respectivamente. La tensión para los motores de 200 CP a 2000 CP es la de 4160 volts (ver norma Pemex 2.241.02).

11.2.2 Tensión de motores monofasicos.- Los motores de potencia fraccionaria deben alimentarse entre 115 y 230 volts. Donde se maneje equipo fijo, los motores portátiles se alimentaran a 115 volts.

11.2.3 La tensión de alimentación.- Tanto la tensión de alimentación como la frecuencia deberán ser lo más cercanos al valor dado en placas de datos, sin presentar una desviación mayor del 10% en tensión y del 5% en frecuencia, tanto arriba o por debajo de su valor.

11.2.4 Cubierta del motor.- La cubierta o envolvente del motor debe seleccionarse para proveer una optima protección contra el medio ambiente y cubrir con las condiciones del área de trabajo (ver norma Pemex 2.203.01).

La preferencia por motores totalmente cerrados a los abiertos obedece a que su aislamiento no esta continuamente expuesto al ambiente húmedo y salino; sus partes metálicas son resistentes a la corrosión ya que se encuentran recubiertas por pintura anticorrosiva tanto en el interior como en el exterior y su placa de datos es de acero inoxidable, sin embargo en tamaños grandes donde su aplicación no es recomendable los motores

abiertos deberán contar con los aislamientos de los bobinados totalmente sellados.

11.2.5 Rodamientos.

11.2.5.1 Motores horizontales.- Los cojinetes tipo antifricción lubricados con grasa son recomendados para estos motores en los tamaños Nema de la envolvente, hasta 1000 CP. Los cojinetes de bronce lubricados por aceite se usan para motores horizontales más grandes. Los cojinetes antifrición lubricados con grasa deben ser diseñados con sellos o blindajes que permitan periodos grandes de operación sin reengrasado, por lo que se recomienda que los motores sean equipados con una engrasadora y un dren en los agujeros que permitan el reengrasado.

11.2.5.2 Temperatura.- Los motores eléctricos son diseñados para operar en sus valores nominales a una temperatura ambiente arriba de 40 grados celcius. En donde se requiera una operación a temperaturas ambiente mayores, se deben reducir los valores dados para las clases del sistema de aislamiento (NEMA-MG-11-21.40). Asimismo, se debe dar especial atención a la selección de lubricante de los cojinetes si el motor es operado en altas o bajas temperaturas.

11.2.6 Características del par-motor.- Las características del par en un motor deben seleccionarse para igualar los requerimientos de carga y también las limitaciones en la capacidad de generación. El par de arranque normal (diseño Nema B) en los motores debe ser conveniente para un bajo par de arranque con carga, tales como bombas centrifugas y ventiladores. El alto par de arranque (diseño Nema C) debe usarse para cargas que requieran un alto par tales como bombas volumétricas o compresores.

11.2.7 Aislamientos.- La mayoría de los motores son fabricados con aislamientos Nema Clase B no higroscópico. En motores totalmente cerrados se espera que el aislamiento normal proporcione un buen servicio si los motores con protección a prueba de goteo son seleccionados, es recomendable que el sistema de aislamiento sea sellado. EL aislamiento Nema Clase F es el adecuado para la mayoría de tipos y tamaños de motores y es recomendado para proporcionar un

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incremento en el factor de servicio y esta diseñado para soportar incrementos de temperatura hasta de 105 grados centígrados sobre una temperatura ambiente de 40 grados celcius.

11.2.8 KVA de rotor bloqueado.

Los motores de inducción trifasicos son normalmente diseñados para un arranque de 5-6 veces los KVA de potencia nominal. Estos KVA de arranque corresponden a los códigos Nema de rotor bloqueado F y G para motores a prueba de explosión.

11.2.9 Calefactores.

Para aumentar la contabilidad de un motor que opera en ambientes húmedos, puede equiparse con calentadores de espacio para prevenir la condensación. Para motores localizados en áreas clasificadas, los calentadores de espacio deben ser operados con temperaturas de superficie que no excedan a los requerimientos del NEC, debido a la presencia de gases o vapores peligrosos (ver norma Pemex 2.241.02).

11.3 Control de motores.

11.3.1 Generalidades.

11.3.1.1 La mayor parte de motores de corriente alterna deben ser controlados por un arrancador (o controlador) del tipo manual o magnético de tamaño adecuado para soportar la corriente de arranque y la corriente de carga continua. El arrancador debe abrir todas las fases simultáneamente y dar protección contra sobrecarga. Los arrancadores magnéticos normalmente son instalados junto con un interruptor o fusible para dar protección contra circuito corto al aislar el arrancador de la fuente de energía.

11.3.1.2 Los arrancadores a tensión plena deben ser del tipo más simple y económico, además ser satisfactorios para muchas aplicaciones. Si la potencia del motor es mayor del 25% en relación con los KVA del generador, se debe considerar el método de arranque a tensión reducida, para evitar una caída de tensión no deseada en el sistema. Los métodos mas conocidos para reducir la

corriente de arranque son devanado bipartido, arranque estrella-delta y arranque a tensión reducida por autotransformador el cual proporciona el mejor par por KVA de arranque.

11.3.2 Tamaño de los arrancadores.

Los arrancadores a tensión plena para motores de inducción de corriente alterna deben estar acordes con los estándares NEMA.

12. Transformadores.

12.1 Generalidades.- Los transformadores típicos en una plataforma marina son del orden de 500 KVA o menores, a fin de proporcionar tensiones de transmisión y utilización. En adición a los transformadores de potencia, se utilizan transformadores pequeños para circuitos de control e instrumentos como los transformadores de corriente y potencial en circuitos de medición e instrumentación.

12.1.1 Trifásicos y monofásicos.- Cuando se requieren transformadores en sistemas trifasicos, se pueden utilizar equipos trifasicos o monofasicos. La desventaja de usar un solo transformador trifasico se pone en evidencia al dañarse uno de los devanados, ya que es preciso cambiar la unidad completa, sin embargo las ventajas consisten en una alta eficiencia, menor peso y menor tamaño.

12.1.1.1 Secos.- En la mayoría de las instalaciones en plataformas marinas, son más usuales los transformadores tipo seco autoenfriados para tensiones de 5000 V y capacidad de 112.5 KVA. Los transformadores autoenfriados sumergidos en líquidos aislantes son más utilizados para tensiones y capacidades mayores, (ver norma (Pemex 2.251.01).

12.1.1.2 Los transformadores secos no ventilados arriba de 600 volts y capacidad mayor a 112.5 KVA deben alojarse en gabinetes totalmente cerrados, preferentemente de acero inoxidable y equipados con sistemas de gas inerte.

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12.1.1.3 En los devanados primario y secundario deben usarse cables de cobre trenzado.

12.1.1.4 Las salidas del transformador deben ser recubiertas con aislamiento tipo H para altas temperaturas, el cual sea resistente además a la corrosión por ambientes salinos y lodos alcalinos de perforación.

12.1.1.5 La elevación de temperatura a plena carga no deberá exceder de 115 grados centígrados.

12.1.1.6 El núcleo y las bobinas deberán ser tratados con presión de impregnación de vacío seguida de impregnación a presión.

12.1.1.7 Tanto para transformadores secos como sumergidos en liquido aislante, las bobinas deberán ser de cobre.

12.1.1.8 Alta calidad en el recubrimiento exterior para transformadores totalmente cerrados, incluyendo accesorios resistentes a la corrosión.

12.1.1.9 Los transformadores sumergidos en liquido aislante askarel no deben ser utilizados a pesar de que le liquido no es inflamable ya que no es degradable y contiene bicloruro bifenólico el cual es altamente tóxico.

12.1.1.10 La placa de datos deberá ser de un material resistente a la corrosión (ver norma Pemex 2.251.01).

12.2 Instalación.


12.2.1.1 Los transformadores deberán ser instalados en acuerdo al artículo 450 del NEC.

12.2.1.2 Si se utilizan transformadores en aceite es recomendable que su instalación se efectúe en áreas externas, y cuenten con un recipiente adecuado para almacenar cualquier derrame de aceite y así prevenir posibles incendios y contaminación ambiental.

12.2.1.3 Los transformadores instalados en áreas Clase 1 División 1, deben ser instalados en

gabinetes Nema 7, sobre todo en plataformas de perforación debido a la concentración de gases producto de la extracción. (Ver norma Pemex 2.201.01).

12.3 Protección.

12.3.1 Los transformadores en plataformas marinas normalmente no requieren protección para cargas atmosféricas, porque los transformadores deben estar protegidos si las secciones de la línea de llegada están conectadas a, circuitos expuestos a dichas descargas. Para ésto, los dispositivos de protección(cuernos de arqueo, apartarrayos), deberán ser montados tan cerca como sea posible de las terminales del transformador y no a más de un metro de distancia.

12.3.2 Los circuitos conectados a cables de línea abierta directamente al transformador o a cables con recubrimiento metálico, generalmente no son considerados expuestos, si están provistos de una adecuada protección en el lado de la línea del transformador, o en la unión de un cable con pantalla metálica y el cable de línea abierta.

12.3.3 Los sistemas eléctricos confinados enteramente en gabinetes metálicos totalmente cerrados, canalizaciones o recubrimientos metálicos no se consideran expuestos a descargas atmosféricas.

12.3.4 Protección contra sobrecorriente.

Todos los transformadores deben estar provistos de protección contra sobrecorriente de acuerdo con el NEC articulo 450. Los transformadores de baja tensión (600 v o menos) son considerados por separado y en forma diferente. También se debe tener cuidado en la selección de tamaño de fusible e interruptores.

13. Iluminación.

13.1 La iluminación proporcionada en instalaciones de plataformas tiene dos objetivos: Proporcionar seguridad al personal de operación

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requiriéndose para éllo de bajos niveles de iluminación relativamente, y altos niveles para áreas especializadas. El otro objetivo es asegurar un trabajo efectivo y eficiente. Normalmente se requiere de niveles de iluminación altos por condiciones de seguridad.

13.2 Niveles de iluminación.

13.2.1 Los sistemas de iluminación deben seleccionarse para proporcionar una iluminación ligeramente arriba de la deseada a fin de compensar el deterioro y acumulación de suciedad en las lamparas. Asimismo, deben diseñarse para proporcionar la cantidad de luz deseada en áreas particulares y en el plano visual adecuado (ángulo horizontal, vertical y oblicuo).

Tabla 1NIVELES MINIMOS DE ILUMINACION PARA

EFICIENCIA VISUAL

AREAINTENSIDAD DE

ILUMINACION (LUXES)

Oficinas generales 450

Oficinas Area de Escritorio 750

Cuartos de recreo 320

Dormitorios generales 215

Dormitorios Literas Individuales 750

Pasillos y Escaleras Interiores 110

Pasillos y Escaleras Exteriores 20

Baños 110

Espejo de Baño 540

Comedores 320

Cocinas, general 540

Cocinas Fregaderos 1000

Cuarto de Control Eléctrico 320

Despensas y Closets de Servicio 50

Cuarto de Control y Refrigeración 50

Cuarto de Televisión 320

Area General de Trabajo 750

Areas del Cabezal (boca) de pozos

55

Areas de Cubiertas a la Intemperie

55

Tabla 2NIVELES MINIMOS DE ILUMINACION PARA

SEGURIDAD DEL PERSONAL

AREAINTENSIDAD DE

ILUMINACION(LUXES)

Escaleras 20

Oficinas 20

Cuarto de Generadores o

Compresores

50

Cuarto de Control Eléctrico 50

Cuarto de Instrumentos 60

Areas Exteriores 5

Pasillos 20

Puerta de Entrada 10

13.2.2 Los valores de los niveles de iluminación dados en la tabla 1, proporcionan un mínimo de mantenimiento en áreas designadas para operaciones visuales eficientes (Manual de iluminación IES-API RP 14F 0/68).

13.2.3 Los niveles de iluminación para seguridad son divididos por IES en dos áreas principales dependientes de, los requerimientos visuales para la detección de peligro en: ligera o alta. Asimismo dichas áreas se subdividen de acuerdo a su nivel de actividad normal en: baja o alta. La tabla 2 da ejemplos típicos de niveles mínimos de iluminación para seguridad del personal.

13.3 Selección e instalación de luminarios.

13.3.1 En la selección de luminarias para plataformas marinas se deben considerar los tipos de lamparas (incandescentes, vapor de mercurio etc.) que se van a usar. De igual manera si son a prueba de explosión, a prueba de vapor o del tipo para usos generales y si son adecuados para medio ambiente húmedo y salino.

13.3.2 Se utilizan 3 tipos de luminarrios normalmente para la iluminación en plataformas marinas (incandescentes, vapor de mercurio y fluorescentes).

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13.3.2.1 Incandescentes.- Los luminarios incandescentes son raramente recomendados para iluminación general en plataformas, porque estas lamparas tienen una vida muy corta, eficiencia pobre y susceptibilidad a la vibración. En áreas relativamente libre de vibración pueden utilizarse debido a su bajo costo y fácil reposición. Se recomienda el uso de lamparas incandescentes de larga vida.

13.3.2.2 Vapor de mercurio.- para alumbrado general en áreas exteriores e interiores, los luminarios de vapor de mercurio son los más usuales. Estos luminarios están disponibles en todos los estilos y proveen una eficiencia razonable. Las lamparas son aprovechadas donde se requiere corrección de color, asimismo el tipo de color no corregido es adecuado para iluminar áreas generales.

13.3.2.3 Fluorescentes.- Los luminarios fluorescentes son frecuentemente una buena selección para alambrados interiores por alta eficiencia de lampara (lúmenes por watt), larga vida, relativo bajo costo y baja proyección de sombras.

13.3.2.4 Otros.- En casos particulares donde los luminarios se localizan a una distancia considerable del área por iluminar (como plataformas de botes de emergencia) se usarán luminarios de aditivos metálicos de alta intensidad o vapor de sodio.

13.3.3 Consideraciones especiales.- A fin de contar con una seguridad funcional en ambientes salinos, se deben considerar los siguientes factores en la selección de luminarios para plataformas marinas.

13.3.3.1 Características requeridas

Materiales resistentes a la humedad y corrosión por ambiente salino.

13.3.3.2 Tornillos con tuerca o cualquier otro fijador de preferencia de acero inoxidable.

13.3.3.3 Tamaño adecuado de roscas para entrada de conduits o cables.

13.3.3.4 Donde sea factible, los luminarios deben instalarse en áreas de fácil acceso al personal de mantenimiento sin el uso de escaleras de mano.

13.3.3.5 Los luminarios instalados en áreas clasificadas como peligrosas deben ser los adecuados para el área en particular. Bajo condiciones normales, luminarios que no producen arco en áreas Clase 1 División 2, no necesitan ser a prueba de explosión, pero deben ser cerrados y con guarda. La potencia y el tipo de estos luminarios están limitados por la temperatura de operación de la lampara usada, generalmente a 400 watts o menos. Cuando se instalen en áreas Clase 1 División 1, los luminarios (incluyendo balastros) deben ser a prueba de explosión.

13.3.3.6 Para interconexiones de luminarios, el aislamiento de las cables o alambres deberá ser por altas temperaturas. Esto es particularmente importante al instalar luminarios a prueba de explosión tipo colgante. Para amortiguar la vibración, y por lo tanto la vida de la lampara en luminarios tipo colgante deberán usarse soportes flexibles o colgadores flexibles amortiguados.

13.3.3.7 Para amortiguar la vibración, y por lo tanto la vida de la lampara en luminarios tipo colgante deberán usarse soportes flexibles o colgadores flexibles amortiguados.

13.3.3.8 Todos los luminarios deben estar protegidos físicamente o estar instalados fuera del alcance de objetos móviles. Los luminarios en techo y colgantes se deben suministrar con globo y guarda.

13.3.3.9 Los balastros montados a distancia, particularmente los encapsulados en epóxico, son frecuentemente utilizados en donde la clasificación del área lo permita, estos balastros requieren de un mantenimiento más fácil ya que su instalación puede hacerse en lugares convenientes, y pueden a menudo alargar su vida útil si se instalan fuera de área con altas temperaturas donde los luminarios están instalados (como en techos del área de compresores).

13.3.3.10Las lamparas de descarga de alta densidad (como vapor de mercurio o sodio) no encienden inmediatamente después de una

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interrupción, aunque sea breve. Cuando sean instalados donde la continuidad de iluminación sea importante, se deben completar con otro tipo de lampara.

13.3.4 Alumbrado de emergencia.

Se debe tener un sistema de alumbrado de emergencia en las plataformas, a fin de prevenir fallas en el mismo, y así proporcionar una iluminación mínima que permita al personal la seguridad para caminar en las cubiertas exteriores y en áreas con tableros de instrumentos. Este sistema se alimentará de un sistema de fuerza ininterruptible (SFI) de la plataforma.

13.3.5 Señalización de auxilio para la navegación.

Con el objeto de prevenir choques entre barcos y plataformas en altamar, se requiere que éstas cuenten con un equipo de auxilio a la navegación (luces internacionales de señalización, señales indicadoras de niebla y luces de obstrucción), así como iluminación apropiada para él ascenso y descenso de helicópteros.

13.3.5.1 El equipo de auxilio debe estar acorde con el área en que se instalen. Si se efectúa en áreas no clasificadas, se recomienda siempre y cuando se cuente con un mantenimiento sencillo.

13.3.5.2 Los circuitos del equipo de auxilio deberán cumplir con las siguiente consideraciones:

13.3.5.3 El calibre de los alambres será calculado para una caída de tensión máxima del 2.5% en cualquier lámpara o bocina.

13.3.5.4 Se optará por un sistema en anillo o radiales, a fin de minimizar la caída de tensión proporcionando mayor seguridad comparado con otros sistemas.

13.3.5.5 Si requiere de empalmes, éstos deberán ser de calidad, de preferencia soldables a fin de prevenir caídas de tensión excesivas.

13.3.6 Helipuertos.- Los requerimientos para la iluminación de helipuertos pueden ser muy generales, sin embargo las instalaciones que se

mencionan a continuación son las mismas con que deben contar un helipuerto destinado a usarse de noche y en condiciones de mala visibilidad.

13.3.6.1 Identificación.- Deberá proveerse una señal luminosa de identificación, con características especiales que lo hagan fácilmente distinguible de los faros de aeródromos y otras configuraciones luminosas que pueden producir confusión.

13.3.6.2 Luces delimitadoras.- El área de despegue y aterrizaje deberá estar claramente señalada, con el fin de hacerla distinguir de otras áreas en las que no se permita la operación de helicópteros. Las luces delimitadoras podrán ser de color blanco o amarillo.

13.3.6.3 Los obstáculos indicadores de dirección de aterrizaje y de viento deberán iluminarse también.

13.3.6.4 El espacio de separación entre luces no debe exceder de 15 m.

13.3.6.5 Se deberá contar con dispositivos para la regulación de intensidad luminosa.

13.3.6.6 De ser necesario deberá contarse con reflectores para facilitar la estimación de altura y distancia durante el despegue y el aterrizaje, para lo cual deberá estar situados en los limites del área de aterrizaje y despegue, y su altura no debe constituir un riesgo para las operaciones. Asimismo deberán contar con difusores de forma que el foco luminoso no sea directamente visible para los pilotos en ninguna fase de las operaciones.

13.3.6.7 Si se requiere deberá iluminarse la superficie de la plataforma mediante reflectores.

13.3.6.8 Luces de obstrucción.- Se deberán colocar unidades de alumbrado en las partes más elevadas de las plataformas, como: en helipuertos, torre de transmisión, torre de perforación en donde se instalaran unidades dobles con foco incandescente con el objeto de que en caso de falta de una unidad otra quede en operación. Las cubiertas de vidrio pueden ser de color rojo y el

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circuito debe alimentarse del tablero de emergencia.

14. Puesta a tierra de circuitos y equipos eléctricos.

Se establece en forma general que la función de conectar a tierra un circuito eléctrico, es el limitar sobretensiones debidas a fenómenos transitorios en el propio circuito, o en contactos accidentales con líneas de mayor tensión, así como limitar la tensión a tierra del circuito durante su operación normal. Una conexión sólida a tierra facilita también la operación de los dispositivos de protección en caso de fallas a tierra.

14.1 Las canalizaciones y cubiertas metálicas de conductores o equipos ajenos al circuito eléctrico, deberán conectarse a tierra con el objeto de evitar que estas tengan un potencial mayor que el de tierras en un momento dado, y representen riesgos para el personal.

14.2 Sistemas de corriente directa.

Los sistemas de corriente directa a dos hilos que suministren energía a instalaciones de utilización deberán conectarse a tierra, salvo en las siguientes excepciones:

14.2.1 Cuando el sistema este equipado con un detector de tierra y suministre energía a áreas limitadas.

14.2.2 Un sistema operado a 50 volts o menos entre conductores

14.2.3 Un sistema operando arriba de 300 volts entre conductores (NEC 250.3).

14.3 Sistema de corriente directa a 3 hilos.- El conductor neutro de los 3 hilos suministradores de energía a instalaciones de utilización deberá conectarse a tierra.

14.4 Sistemas de corriente alterna.- Los circuitos y sistemas de corriente alterna menores de 50 volts, de 50 a 1000volts, de 1 KV o mayores

y sistemas por separado o derivados, deberán ser puestos a tierra.

14.4.1 Sistemas menores de 50 volts.

Los circuitos de 50 volts o menores deberán ser puestos a tierra bajo cualquiera de las siguientes condiciones:

14.4.2 Donde la energía sea suministrada por transformadores, si el sistema excede de 150 volts a tierra.

14.4.3 Donde la energía sea suministrada por transformadores sí el sistema no esta puesto a tierra. Donde estén instalados conductores aéreos fuera de locales.

14.5 Sistema de 50 a 1000 volts.

Los sistemas de corriente alterna de 50 a 1000 volts que suministren energía a instalaciones deberán ser puestos a tierra bajo cualquiera de las siguientes condiciones:

14.5.1 Donde el sistema pueda ser aterrizado de tal manera que la tensión máxima entre conductores no exceda de 150 volts.

14.5.2 Donde el sistema cuya tensión nominal es de 480/227 volts, 3 fases, 4 hilos y el punto medio de una fase es usado como circuito conductor.

14.5.3 Donde el sistema cuya tensión nominal es de 240/120 volts, 3 fases, 4 hilos.

14.6 Sistemas de 1KV y mayores.

Los sistemas que suministran energía a equipo móvil o portátil deben ser puestos a tierra.

14.6.1 Sistemas separados o derivados, Los sistemas suministrados de energía cuya potencia es derivada de un generador, transformador o convertidor sin conexión eléctrica directa, incluyendo un conductor sólidamente conectado a tierra y alimenten a conductores de otro sistema, deberán ser conectados a tierra, (NEC 250-3)

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14.7 Circuitos de transformadores para instrumentos.

14.7.1 Los circuitos secundarios de transformadores de corriente y potencial deben ser puestos a tierra, donde los devanados del primario estén conectados a 300 volts o más con respecto a tierra.

14.7.2 En el caso de los transformadores para instrumentos estén montados en tableros, los circuitos secundarios de éstos deben conectarse a tierra, cualquiera que fuese la tensión de los circuitos a que estén conectados los devanados primarios. (NEC-250-3).

14.8 Puesta a tierra de equipo.

14.8.1 Las partes metálicas no portadoras de corriente de equipo fijo, incluyendo sus cubiertas y soportes metálicos, que pudieran quedar energizados bajo condiciones normales, deben conectarse a tierra en cualquiera de las siguientes condiciones.

14.8.2 Cuando el equipo opere a una tensión mayor de 150 volts a tierra.

14.8.3 Cuando el equipo este instalado en lugares húmedos o mojados y sea fácilmente accesible, así como aquel que no este protegido por resguardos de seguridad, cualquiera que sea su tensión de operación.

14.8.4 Cuando dichas partes se encuentren accesibles y en contacto eléctrico con estructuras metálicas que no estén puestas a tierra.

14.8.5 Armazones fijos específicos. Armazones de generadores o de grupos motogenerador, a menos que el generador esté eficazmente aislado de tierra, y en el caso de grupo motor – generador, también el motor que lo acciona.

Estructuras de tableros de piso y gabinetes de tableros de pared, las carcazas de motores fijos y

de motores portátiles que funcionan a mas de 150 volts.

14.8.6 La puesta a tierra de equipo en plataforma marinas es de particular importancia, debido a que el personal se encuentra en contacto con la estructura metálica, y ésta se encuentra apoyada en los pilotes que están hincados en el lecho marino, formando esta configuración estructural una red de tierra. Por otro lado la humedad y el ambiente salino contribuyen a que se rompan los aislamientos de equipo eléctrico y dispositivos similares, con la posibilidad de corrientes fuga en la superficie de los mismos. De igual manera se recomienda que todas las partes metálicas del edificio de mantenimiento, generación de energía, paquetes de proceso y recipientes sean conectados a tierra, a través de la red de tierras directamente a la estructura metálica, tomándose la precaución de tener completamente libres las áreas de contactos; de corrosión, capas de pintura anticorrosiva etc., de los miembros estructurales y/o equipos. El sistema más eficaz y seguro es el sistema de malla o anillo. Los siguientes requisitos se deben cumplir a fin de tener una malla de tierra confiable.

14.8.6.1 Para sistemas conectados a tierra sólidamente. La red debe presentar una trayectoria de baja resistencia, para cuando ocurran fallas de circuito corto, éstas retornen por la red de tierras a la fuente de suministro, y los dispositivos de protección ya sean fusibles o interruptores, aíslen la falla. Por esto es necesario que todos los equipos sean conectados a la red principal de tierras.

14.8.6.2 La conexión a tierra debe limitar la tensión que pueda presentarse entre equipo y cualquier objeto puesto a tierra con el cual pueda tener contacto el personal.

14.8.7 Recomendaciones de puesta a tierra.

La puesta a tierra de sistemas, de circuitos, equipos, canalizaciones y cubiertas metálicas de cables, deben ser permanente y continua; los elementos que la constituyan sean de una capacidad suficiente para conducir cualquiera de

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las corrientes que le puedan ser impuestas, y ser de la impedancia suficientemente baja tanto para limitar el potencial sobre tierra, como para facilitar el funcionamiento de los dispositivos de protección contra sobrecorrientes de circuito corto.

14.8.7.1 Conexión del electrodo a tierra.

La conexión de los elementos del sistema y equipos que van a ser aterrizados a través de electrodo de tierra, debe hacerse a través de un solo conductor. La conexión eléctrica del conductor de puesta a tierra deberá ser del tipo soldable, excepto en aquellos casos que tenga que removerse el equipo por maniobras de mantenimiento, para lo cual se usarán conectores mecánicos.

14.8.7.2 Electrodos de puesta a tierra.

La estructura de los pilotes puede usarse como electrodo de puesta a tierra. La estructura deberá ser eléctricamente continua en su trayectoria, hasta el punto de conexión con el conductor de la red de tierra.

14.8.7.3 Conductores de la red de tierras.El conductor del electrodo de tierra debe ser de cobre o de otro material conductor que no se corroa en exceso bajo las condiciones existentes, pudiendo ser sólidos o trenzados, aislado o desnudo. Cuando el conductor no sea de cobre su resistencia eléctrica por metro lineal no debe ser menor que la equivalente para los conductores de cobre.

14.8.7.4 Los conductores de puesta a tierra deberán protegerse si están expuestos a daños mecánicos y deberán ser eléctricamente continuos, desde el punto de unión a las cubiertas o equipos hasta el electrodo de puesta a tierra.

14.8.7.5 Calibres de conductores para electrodos de tierra.

El calibre de los conductores para electrodos de tierra de un sistema de corriente alterna aterrizado

o aislado, no deberá ser menor que el mostrado en la tabla 3.

TABLA 3 CONDUCTORES PARA ELECTRODOS DE TIERRA PARA SISTEMA DE CORRIENTE

ALTERNACALIBRE DEL

CONDUCTOR MAS GRANDE DE LA

COMETIDA

TAMAÑO DEL CONDUCTOR DEL

ELECTRODO A TIERRA

Cobre

2 o Menor

1 o 0

2/0 a 3/0

4/0 a 350 MCM

400 a 600

MCM

601 a 1100 MCM

MAYORES DE 1100 MCM

Cobre

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

En casos particulares en que se requiere calcular el conductor a un electrodo de tierra, el calibre del conductor deberá determinarse por el equivalente del conductor más grande del alimentador suministrador de energía (NEC 250-94).

14.8.7.6 Calibre del conductor de puesta a tierra para equipos.

El calibre de conductores de cobre, aluminio o aluminio con recubrimiento de cobre para poner a tierra equipos, no debe ser menor a los dados en la tabla 4.

Cuando los conductores sean tendidos en paralelo en canalizaciones múltiples, el conductor para aterrizar el equipo donde se requiera, deberá ser tendido en paralelo; asimismo deberá ser calibrado en base al rango de sobrecorriente en amperes, del dispositivo de protección del circuito de conductores en la canalización.

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TABLA 4 CALIBRES MINIMOS DE CONDUCTORES PARA PONER A TIERRA

EQUIPOSCapacidad nominal o ajuste del dispositivo de protección contra

sobrecorriente ubicado antes del equipo, conductor, etc.

Calibre del conductor de puesta a tierra.(AWG o MCM)

Amperes máximos Cobre Aluminio15 14 1220 14 1230 12 1040 10 860 10 8

100 8 6200 6 4400 4 2600 2 2/0800 1/0 3/0

1000 2/0 4/01200 3/0 2501600 4/0 3502000 250 4002500 350 5003000 400 6004000 500 8005000 700 10006000 800 1200

Cuando los conductores son calibrados para compensar caídas de tensión en equipos conectados a tierra, deberán ser calibrados de acuerdo con el área circular mil, lo cual quiere decir que: cuando se requiera calcular el calibre del conductor para poner a tierra un equipo, se requiere que sea calibrado según el dispositivo de corriente no requiriéndose ser calibrado para el conjunto de circuitos en conductor. Por ejemplo, los circuitos protegidos por dispositivos de sobrecorriente a 30, 60 y 100 amperes instalados en el mismo conducto, requerirán solamente de un conductor para puesta a tierra de equipo calibrado según el dispositivo para 100 amperes, correspondiente al calibre 8 de cobre ó 6 de aluminio según la tabla 4 (NEC 250-95).

14.8.7.7 Medios de conexión a circuitos y equipos. La conexión entre el conductor de puesta a tierra, los puentes de unión y los tubos, gabinetes o

equipo que requieran ser puestos a tierra, debe hacerse por medio de zapatas, conectores de presión, abrazaderas u otro accesorio semejante. No debe utilizarse ningún medio de conexión que incorpore uniones hechas con soldadura de aleación de estaño.

15. Sistemas de corriente directa.

15.1. Generalidades.- El suministro de corriente directa a plataformas marinas, obedece a lo siguiente.

Proporcionar corriente directa que no este sujeta a fallas o interrupciones del generador.

Proporcionar energía de reserva durante fallas o interrupciones del generador.

Servir como separador entre equipo electrónico y el generador de corriente alterna.

Proporcionar energía al equipo diseñado para corriente directa.

15.2 Aplicaciones especificas.

15.2.1 Control.- Los sistemas de control deben estar alimentados por una fuente de corriente directa desde el diseño de los mismos, ésto evita desconectar equipo innecesario con pérdidas de corriente alterna. La corriente directa es necesaria para eliminar las entradas de funciones escalón en los controladores, a menudo causados por funciones de salida en procesos cerrados.

15.2.2 Instrumentos.- En circuitos para instrumentos debe usarse corriente directa, ya que con esto se reducen los efectos de acoplamiento magnético de señales extrañas, tanto continuas como transitorias generadas en circuitos de instrumentación.

15.2.3 Aplicaciones en circuitos de reserva.- La mayor parte de energía eléctrica utilizada en plataformas es autogenerada, y las fuentes alternas de energía no siempre son fáciles de obtener. Muchos sistemas de seguridad y otras

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cargas criticas requieren de energía de reserva. Las condiciones ambientales en las plataformas, particularmente huracanes, ocasionalmente impiden el acceso al personal a estructuras alejadas, por varios días, Los sistemas de reserva de corriente directa son particularmente necesarios.

15.2.4 Los equipos suministradores de corriente alterna operados por medio de inversores de corriente directa, podrían permitirse cuando los equipos generadores de corriente directa fueran utilizados directamente. Eliminar inversores reduce el mínimo de componentes sujetos a fallas mejorando con ello la seguridad. Los inversores demás ineficientes y requieren de baterías más grandes para el sistema.

15.2.5 Los sistemas de corriente directa son a menudo para que sirvan como circuitos de reserva entre los generadores de energía y el equipo electrónico, reduciendo la exposición de transitorios y periodos cortos de equipo, cuando la alimentación de corriente alterna esta fuera de frecuencia o de tensión

15.3 Baterías. Para muchas aplicaciones las baterías recargables, son mejores que las no recargables, aunque con mantenimiento propio la confiabilidad es aproximadamente la misma para ambos tipos.

15.3.1 Las baterías no recargables están normalmente limitadas por su capacidad de descarga, mientras que las baterías recargables pueden suministrar cientos de amperes (por periodos limitados).

15.3.2 Aunque el costo inicial (incluyendo cargadores, instalación y cajas de baterías) generalmente es menor para baterías no recargables, el promedio de costo por año es menor para baterías recargables.

15.3.3 Las baterías no recargables se usan para auxiliar el equipo de navegación, controles supervisorios pequeños y sistemas remotos de monitoreo localizados en lugares aislados donde no se tiene corriente alterna.

15.3.4 Las baterías recargables son necesarias para sistemas eléctricos de seguridad, equipos de comunicación (radio y teléfono), manejo, arranque y control de maquinas y sistemas de iluminación de emergencia.

15.3.5 Tipos de baterías recargables.

Se encuentran disponibles varios tipos de baterías recargables; en la lista siguiente se analizan las características de los cuatro tipos usados con más frecuencia.

TIPO COSTO VIDA(AÑOS)

COMENTARIOS

Plomo –Acido Bajo 3 – 5 Requiere mucho mantenimiento (sí se usa el tipo sellado, puede reducirse el mantenimiento)

Plomo-Antimonio Alto 10 –15 Requiere igual la carga periódicamente.

Plomo – Calcio Alto 15 – 20 Requiere menor mantenimiento que las de plomo-acido o plomo-antimonio

Níquel- Cadmio Muy- alto

Más de 20

Puede soportar frecuencias sin daño, solo requiere descargar periódicamente e igualar la carga.


15.3.6.1 Instalación.- Si se emplean baterías de plomo-acido deberán colocarse en lugares ventilados. De ninguna manera en lugares cerrados donde exista equipo electrónico, ya que éste puede ser dañado por los gases corrosivos que producen las baterías durante la carga. Si son de niquel-cadmio su instalación deberá ser en un local ventilado normalmente para disipar la acumulación de hidrogeno producida al final de la carga. En este caso no es necesario contar con una ventilación forzada, y pueden ser instalados en el interior de gabinetes metálicos o junto a cualquier otro equipo sin que existan problemas de corrosión. Asimismo se recomienda que las

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baterías se instalen en áreas no peligrosas y por ningún motivo en áreas clasificadas como división 1. Si se instalan en áreas división 2 deberán suministrarse con interruptores adecuados (ver norma Pemex 2.203.01).

15.3.6.2 Cargadores de baterías.

Los cargadores de baterías desempeñan básicamente dos funciones:

-Suministrar corriente a cualquier demanda conectada continua o intermitente.

-Suministrar corriente para la carga.

15.3.6.3 Para la especificación de cargadores se deberá considerar las siguientes características.

- Tolerancia de tensión 10% y frecuencia 5%.

- Tensión de salida para tipo de batería en particular.

- Capacidad del cargador en amperes.

- Regulación.

- Limitadores de corriente.

- Alarma para alta y/o baja tensión de corriente directa.

- Fallas de corriente alterna.

- Indicador de tierra.

- Falla del cargador.

15.3.6.4 Tensión de entrada.

Normalmente se recomienda una tensión de alimentación monofasica de 120 volts, pero para tensiones más elevadas se dispondrá de cargadores trifasicos.

16. Bibliografía.

National Electric Code (NEC) 1997.

American Petroleum Institute (API).

- API – RP – 14F: Diseño e instalación de sistemas eléctricos para plataformas marinas de producción.

- API – RP – 500B: Clasificación de áreas para instalaciones en equipos de perforación, producción terrestre y plataformas marinas fijas y móviles.

- API – RP – 2A: Recomendaciones prácticas para proyectos y construcción de plataformas marinas fijas.

American National Standars Institute (ANSI).

- ANSI – 84.1: Rangos de tensión para equipos y sistemas eléctricos de potencia a 60 Hz.

- ANSI – C57 .12.70: Terminales y conexiones para transformadores de distribución y potencia.

17. Concordancia con normas internacionales.

En el momento de la elaboración de esta especificación, no existen normas internacionales con concordancia.

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Documents

P.2.0227.04.-DISEÑO E INSTALACION DE SISTEMAS ELECTRICOS EN