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Normalização de instalações elétricas offshore (Parte II)

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Edição 52, Maio de 2010
Por Oscar Felizzola Souza

IEC 61892-3 – Unidades offshore móveis e fixas – instalações elétricas – Parte 3: Equipamentos

Esta norma prescreve condições para equipamentos elétricos em unidades fixas e móveis usadas na indústria marítima de petróleo e gás com a finalidade de perfuração, produção, processamento e armazenamento, incluindo oleodutos, estações de bombeamento, estações de lançamento e recebimento de pigs, estações de compressão e monobóias de ancoragem.

O seu conteúdo aborda os seguintes temas:

- Requisitos gerais
- Geradores e motores
- Transformadores de força e iluminação
- Painéis de distribuição e controle
- Conversores com semicondutores
- Células secundárias e baterias
- Luminárias
- Utensílios para cozinha e aquecimento
- Traço e aquecimento de superfície
- Comunicação
- Sistemas submarinos e dispositivos
- Instrumentação e controle
- Acessórios

Esta norma está atualmente em revisão e muitas referências podem ser mudadas. Pode ser aplicada a todas as máquinas rotativas de potência superior a 750 W.

Cada gerador de corrente alternada para serviços gerais acionado pela sua máquina primária deve ser provido de um sistema de excitação capaz de manter a tensão sob condições estáveis dentro dos limites de ± 2,5% da tensão nominal para todas as cargas entre zero e a carga nominal com o fator de potência nominal. Estes limites podem ser aumentados para ± 3,5 % para ajustes de emergência.

Quando o gerador estiver trabalhando na sua velocidade nominal fornecendo energia na sua tensão nominal para uma carga simétrica nominal, a distorção da sua forma de onda senoidal não deve exceder os seguintes limites:

- Distorção harmônica total: 5%
- Harmônica simples: 3%

Quando o gerador estiver trabalhando na sua velocidade nominal fornecendo energia na sua tensão nominal e é submetido a uma mudança brusca de carga simétrica dentro dos limites de corrente e fator de potência especificados, a tensão não deve cair abaixo de 80% ou exceder a 120% da sua tensão nominal.

Se o gerador for submetido a condições de curto-circuito, pode ser necessário sustentar um valor mínimo de corrente (após o distúrbio transitório haver cessado) para assegurar a operação dos dispositivos de proteção do sistema elétrico. O valor da corrente de curto-circuito sustentado deve ser acordado entre o comprador e o fornecedor.

Os transformadores devem ser “double wound” (dois enrolamentos separados) ou “triple-wound“ (três enrolamentos separados). Transformadores de partida devem ser do tipo autotransformadores. Quando instalados internamente, os transformadores devem ser preferencialmente do tipo seco (air-cooled type).

Transformadores do tipo imerso em óleo devem ser preferencialmente do tipo hermeticamente selado. De acordo com a norma, painéis de distribuição de alta tensão devem cumprir os requisitos das normas IEC 62271-200 e IEC 60271-201.

Cada gerador de corrente alternada deve, no mínimo, ser provido com os seguintes instrumentos:

- um voltímetro para medição de tensão de cada fase e entre cada fase e o neutro (quando aplicável);
- um amperímetro para medição de corrente de cada fase;
- um wattímetro trifásico para geradores de potência nominal maior do que 50 kVA, se a operação em paralelo for possível;
- um medidor de frequência.

Em áreas em que haja um aumento do risco de dano, as luminárias devem possuir proteção mecânica.

Equipamentos de comunicação devem atender aos requisitos legais e aos requisitos de normas IEC, como a IEC 60065. Osinvólucros devem ser feitos de metal resistente à corrosão ou de material isolante retardante de chama.

IEC 61892 -4 – Unidades offshore móveis e fixas – instalações elétricas – Parte 4: cabos

Esta norma especifica requisitos para a escolha e instalação de cabos elétricos em unidades fixas e móveis usadas na indústria marítima de petróleo e gás com a finalidade de perfuração, produção, processamento e armazenamento, incluindo oleodutos, estações de bombeamento, estações de lançamento e recebimento de pigs, estações de compressão e monobóias de ancoragem.

Esta norma contém requisitos referentes aos seguintes aspectos:

- Inner Sheat
- Isolação elétrica
- Bitola mínima de condutores
- Designações de tensões nominais
- Bitolas de cabos de controle e de instrumentação
- Class 5 Strand

Tensão (U)

Bitola mínima em mm²

250 volts

0,5

1000 volts

1,0

3000 volts

10

6000 volts

10

10000 volts

16

15000 volts

25

20000 volts

35

30000 volts

50

A tensão nominal de qualquer condutor elétrico não pode ser menor do que a tensão nominal do circuito elétrico em que o condutor está inserido. Para facilitar a escolha do cabo elétrico, os valores de tensão recomendados para cabos utilizados em sistemas trifásicos estão listados na Tabela 1. Estes sistemas são divididos em três categorias:

- Categoria A: Esta categoria compreende aqueles sistemas em que, quando qualquer condutor de fase entrar em contato com a terra, o condutor de terra é automaticamente desconectado do sistema.
- Categoria B: Esta categoria compreende aqueles sistemas que, sob condições de falta, são operados por um curto tempo, não excedendo a oito horas em qualquer situação com uma fase aterrada.
- Categoria C: Esta categoria compreende todos os sistemas não incluídos nas categorias A e B.

A tensão nominal típica para cabos de controle e instrumentação considerada nessa norma é 250 volts.

Em alguns casos, para condutores de bitola de 1 mm², maior ou alimentados por uma fonte de baixa impedância, cabos de tensão nominal 0,6/1 kV podem ser usados como cabos de instrumentação ou controle.

IEC 61892-5 – Unidades offshore móveis e fixas – instalações elétricas – Parte 5: Unidades móveis

Esta norma especifica as características para as instalações elétricas em unidades flutuantes para uso durante o deslocamento de um lugar para outro e para utilização durante a exploração e a explotação de recursos de petróleo e gás. Esta norma abrange os seguintes tópicos:

- Requisitos gerais
- Limites de inclinação da unidade
- Bombas de fundo
- Iluminação de navegação
- Steering gear
- Propulsão elétrica
- Posicionamento dinâmico
- Sistemas de lastro
- Sistemas de jacking
- Sistemas de ancoragem

Uma aplicação típica dessa norma é realizada em instalações elétricas em unidades FPSO (Floating Production, Storage and Offloading), ou seja, um tipo de navio utilizado pela indústria petrolífera para exploração, armazenamento de petróleo e/ou gás natural e escoamento da produção por navios aliviadores. São utilizados em locais de produção distantes da costa com inviabilidade de ligação por oleodutos ou gasodutos.

Os FPSOs têm capacidade para processar e armazenar o petróleo, além de prover a transferência do petróleo e/ou gás natural. No convés do navio, é instalada uma planta de processo para separar e tratar os fluidos produzidos pelos poços. Depois de separado da água e do gás, o petróleo é armazenado nos tanques do próprio navio, sendo transferido para um navio aliviador de tempos em tempos.

O navio aliviador é um petroleiro que atraca na popa da FPSO para receber petróleo que foi armazenado em seus tanques e transportá-lo para a terra. O gás comprimido é enviado para a terra por meio de gasodutos e/ou reinjetados no reservatório. Os maiores FPSOs têm sua capacidade de processo em torno de 200 mil barris de petróleo por dia, com produção associada de gás de aproximadamente dois milhões de metros cúbicos por dia. Outra aplicação da norma é em instalações elétricas de navios-sonda.

Navio-sonda é um navio projetado para a perfuração de poços submarinos. Sua torre de perfuração localiza-se no centro do navio, onde uma abertura no casco permite a passagem da coluna de perfuração. O sistema de posicionamento do navio-sonda, composto por sensores acústicos, propulsores e computadores, anula os efeitos do vento, ondas e correntes que tendem a deslocar o navio de sua posição.

Outra aplicação da norma é em instalações elétricas em plataformas auto-eleváveis. São constituídas, basicamente, de uma balsa equipada com estrutura de apoio, ou pernas, que, acionadas mecânica ou hidraulicamente, movimentam-se para baixo até atingirem o fundo do mar. Em seguida, inicia-se a elevação da plataforma acima do nível da água, a uma altura segura e fora da ação das ondas. Essas plataformas são móveis, sendo transportadas por rebocadores ou por propulsão própria. Destinam-se à perfuração de poços exploratórios na plataforma continental, em lâmina d’água que variam de 5 m a 130 m.

A norma pode ser aplicada para as instalações elétricas de plataformas semi-submersíveis. As plataformas semi-submersíveis são compostas de uma estrutura de um ou mais conveses, apoiada por colunas em flutuadores submersos. Uma unidade flutuante sofre movimentações devido à ação das ondas, correntes e ventos, com possibilidade de danificar os equipamentos a serem descidos no poço. Por isso, torna-se necessário que ela fique posicionada na superfície do mar, dentro de um círculo com raio de tolerância ditado pelos equipamentos de subsuperfície, operação esta a ser realizada em lamina d’água. Dois tipos de sistema são responsáveis pelo posicionamento da unidade flutuante: o sistema de ancoragem e o sistema de posicionamento dinâmico.

O sistema de ancoragem é constituído de 8 a 12 âncoras e cabos e/ou correntes, atuando como molas que produzem esforços capazes de restaurar a posição do flutuante quando é modificada pela ação das ondas, ventos e correntes.

No sistema de posicionamento dinâmico, não existe ligação física da plataforma com o fundo do mar, exceto a dos equipamentos de perfuração. Sensores acústicos determinam a deriva e propulsores no casco acionados por computador restauram a posição da plataforma. As plataformas semi-submersíveis podem ou não ter propulsão própria. De qualquer forma, apresentam grande mobilidade, sendo as preferidas para a perfuração de poços exploratórios.

Entre os requisitos gerais da norma IEC 61892-5 temos os seguintes:

- Os equipamentos devem ser protegidos contra inundação;
- O principal painel de comando e distribuição deve ser dividido no mínimo em duas partes;
- Máquinas horizontais devem ser instaladas preferencialmente com o eixo no sentido da proa à popa, longitudinal da unidade móvel.

As bombas de fundo ("Blidge Pumps") instaladas permanentemente devem ser alimentadas por painel elétrico de emergência.

A Iluminação de navegação deve atender aos requisitos dos regulamentos da Organização Marítima Internacional (IMO).

Com relação à propulsão elétrica dessas unidades móveis, ela deve atender aos seguintes requisitos principais:

- O torque deve ser acordado entre o construtor da unidade móvel e fabricante do equipamento de propulsão elétrica;
- As máquinas primárias devem ser equipadas com um governador capaz de manter a velocidade pré-ajustada dentro de uma faixa de maneira que não exceda a 5% da velocidade a plena carga para variações entre a plena carga e a vazio;
- Equipamentos produzindo variações transitórias de tensão, frequência ou corrente não devem causar distúrbios em outros equipamentos do painel nem por condução, indução ou radiação;
- Temperatura do ar de resfriamento de máquinas e de equipamentos deve ser monitorada;
- Máquinas com potência acima de 500 kW devem ter sensores de temperatura em seus enrolamentos;
- O sistema de gerenciamento de energia deve assegurar a potência adequada ao sistema de propulsão;
- Os circuitos de propulsão principais devem possuir alarme para detecção de corrente de fuga para terra;
- Com relação à instrumentação, cada gerador de propulsão deve ter amperímetro para medição de corrente de cada fase, voltímetro para medição de tensão de cada fase, wattímetro trifásico e tacômetro ou medidor de frequência;
- Motores de propulsão alimentados do sistema elétrico principal devem ter amperímetro para medição da corrente principal de cada motor e amperímetro para medição da corrente de campo de cada motor elétrico síncrono;

- Cada eixo propulsor deve ter indicador de velocidade.

*OSCAR FELIZZOLA SOUZA é engenheiro eletricista, mestre em sistemas de gestão, consultor sênior e engenheiro de equipamentos sênior da Petrobras. É coordenador da Comissão de Estudos de Instalações Elétricas em Unidades Marítimas Fixas e Móveis do Cobei/ABNT e delegado, representando o Brasil na Comissão Técnica (TC) 18 da IEC.

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Comentários  

 
0 #2 estudardjalma da silva 2013-08-30 23:04
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0 #1 RE: Normalização de instalações elétricas offshore (Parte II)djalma 2013-08-30 23:02
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