Cod.: SIED-PRY-ING-PROC-11 SIED-PRY-ING-PROC-11
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO CONSTRUCION DE MALLA DE ATERRAMIENTO PARARRAYO CONTRA DESCARGAS ATMOSFERICA” ATMOSFERICA”
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INDICE
1. INTRODUCCION 2. OBJETIVO 3. ALCANCE 4. DEFINICIONES 5. RESPONSABILIDADES 6. MEDIDAS DE SSMA 7. PROCEDIMIENTO 8. ANEXOS
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1. INTRODUCCIÓN. El objetivo principal de las mallas de tierra de un sistema de pararrayo es proteger contra descargas atmosféricas es el de garantizar protección al personal, y equipos durante fallas, las mallas
también sirven sirven como medio de disipación de corrientes corrientes dentro
de la tierra de tal forma que no excedan los límites operativos de los equipos. Existen demasiados parámetros que afectan las tensiones alrededor del área de la CNS, los cuales son dependientes del sitio de instalación, por lo cual es imposible diseñar una malla que pueda ser aceptada en cualquier lugar, dado que tanto la magnitud de la corriente a disipar, la duración de la falla, la resistividad del terreno, el material superficial, así como el tamaño y forma de la malla tienen gran influencia sobre las tensiones que aparecen.
2. OBJETIVO Realizar el diseño para la nueva malla de aterramiento, considerando pozos de tierra con tratamiento aditivos, conductores eléctricos, selección de jabalinas, aplicación de soldadura exotérmica de acuerdo a normas y especificaciones técnicas que se establecen en el presente proyecto.
Determinar
el
estudio
y
cualidad
del
terreno
inmediatamente
determinar si es resistivo o conductivo haciendo uso de instrumentos de medición como ser el Megahometro fluke 1625-2.
Definir el tipo de método que se utilizara para medir la resistividad del terreno.
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Cuantificar y definir el tipo de malla a realizarse según diseño de ingeniería.
3. ALCANCE El siguiente alcance se define en realizar un estudio de resistividad de terreno, cálculos, formulas, para el diseño de la malla de aterramiento, considerando las medidas de resistivas tipos de tecnología a utilizar, características técnicas de los aditivos a implementar, para tener un terreno bastante conductivo.
4. DEFINICIONES Tierra de Protección. Los sistemas eléctricos se conectan a tierra con el fin de limitar la tensión que pudiera aparecer en ellos, por estar expuestos a descargas atmosféricas, por interconexión en casos de fallas con sistemas de conexiones superiores, o bien, para limitar el potencial máximo con respecta a tierra, producto por la tensión nominal del sistema. Este tipo de conexión se denominará Tierra de Servicio. Tierra de Servicio. Los equipos eléctricos se conectan a tierra pata evitar que la carcasa o cubierta metálica de ellos represente un potencial respecto de tierra que pueda significar un peligro para el operario u usuario del equipo. Este tipo de conexión a tierra se denominará Tierra de Protección. Tierra de Referencia. Se entiende por tierra de referencia a la tierra que se le asigna potencial. Electrodo de Tierra. Se entiende por electrodo de tierra a un conductor (cable, barra, tubo, placa, etc.) enterrado en contacto directo con la tierra o sumergido en agua que este en contacto con la tierra. Mallas de Tierra. Es un conjunto de electrodos unidos eléctricamente entre sí.
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 Conexión a Tierra. Es la conexión eléctrica entre una malla o electrodo en tierra y una parte exterior. Las partes de conexiones a tierra no aisladas y enterradas, se consideran como parte de la malla de electrodo. Poner a Tierra. Cuando un equipo o instalación está conectado eléctricamente a una malla o electrodo a tierra. Resistividad de un Terreno. Es la relación entre la tensión de la malla con respecto a tierra de referencia y la corriente que pasa a tierra a través de la malla. Gradiente Superficial. Es la diferencia de potencial que existe entre dos puntos de la superficie del terreno o del agua, distante entre sí en 1 m.
1. RESPONSABILIDADES Gerente de proyectos: Tiene la responsabilidad de asignar todos los recursos necesarios para poder desarrollar y cumplir con todas las tareas correspondientes a la presente actividad.
Supervisor de obra: Tiene la responsabilidad de supervisar la correcta ejecución de las tareas aquí descritas, así como preparar la planificación y los recursos necesarios para realizar los trabajos.
Control de calidad: Es responsable de supervisar el acabado de las tareas realizadas en el servicio y dar el visto bueno para su acabado final, cumpliendo los requisitos exigidos.
Supervisor de SMS: Tiene la responsabilidad de llevar el control de la seguridad industrial con el grupo de trabajo, obtener y cerrar los permisos de trabajos según actividad a desarrollar, verificar el control médico a diario. Dar la charla de cinco minutos antes de iniciar la jornada de trabajo con el fin de prevenir accidentes e incidentes, realizando un análisis de riesgos asociados a la actividad y determinar su respectiva mitigación.
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 Velar que el personal haga cumplimiento de los procedimientos, instructivos, manuales y estándares de seguridad salud y medio ambiente.
Personal técnico calificado: Son las que realizaran todas las actividades programadas para la buena ejecución de las tareas encomendadas en el sistema de aterramiento.
2. MEDIDAS DE SMS
Coordinar permiso de trabajo a través del fiscal de proyecto de CNS un día antes haciendo mención a las actividades a desarrollarse al día siguiente.
Contar con APR donde estén descritos todas las actividades a desarrollarse.
Realizar una charla de 5 minutos junto al personal que será involucrado en el trabajo del día.
Verificar que las condiciones de trabajo estén en óptimas condiciones para desarrollar las actividades en caso de alguna irregularidad se para el trabajo (lluvia, viento con velocidad mayor a lo establecido).
Verificar todas las herramientas de trabajo, equipos y materiales.
Delimitar el área de trabajo con señalizaciones de peligro, personas trabajando, conos y malla salmón.
Contar en todo momento con un extintor contra fuego.
Verificar que el personal se encuentre con los siguiente EPPs:
Camisa y pantalón Jeans de algodón.
Casco de seguridad
Auditivos
Gafas
Guantes de cuero
Botas con punta de fierro
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 3. PROCEDIMIENTO Se realizara los siguientes procedimientos descritos a continuación:
6.1 Equipos y herramientas Para actividades relacionadas con el sistema de aterramiento tendrán los siguientes equipos y herramientas.
Palas
Picotas
boca lobo
Carretillas
Apisonador
6.2 Desarrollo de trabajo Paso 1: Fabricación de mástil.
La fabricación del mástil tendrá una construcción de cañería galvanizada, con un diámetro de 2” y una altura superior de los
tres metros sobre la base de la edificación de la CNS.
Lo cual tendrá gran resistencia a la flexión por viento, fácil montaje de piezas de adaptación, fácil anclaje a la estructura, gran durabilidad ante la corrosión.
La autosoportacion del mástil se lo realizara con tornillos hexagonales M8 de acero inoxidable y respectivas tuercas.
Se construirá una base fija de 30x30cmx6mm de espesor para anclarlo a la base del edificio para obtener una mayor resistencia y auto soportados con las respectivas abrazaderas omegas.
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Paso 2: Instalación del pararrayo Para realizar un diseño de protección efectivo contra el rayo mediante puntas Franklin o Mallas captadoras, deben aplicarse las siguientes normas:
CTE SUA 8: Código Técnico de la Edificación. Seguridad frente al riesgo causado por la acción del rayo.
IEC 62305:2013 Lightning protection (Partes 1, 2, 3 y 4). UNE - EN 62305:2011 Protección contra el rayo (Partes 1, 2, 3 y 4 NFPA 780:2014 Standard for the installation of lightning protection systems.
Una vez fabricado
el mástil se procederá a la instalación del
pararrayo franklin, donde en su construcción final del mastil se realizara el montaje de una base metalica con rosca M-22 LA INFORMACIÓN DE ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE SIE&D SIENDO SU UTILIZACIÓN PROHIBIDA PARA OTRO FIN. DOCUMENTO DESARROLLADO POR SIE&D SERVICIO DE INGENIERIA ELECTRICA Y DATOS.
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 luego se procederá al enroscado del pararrayo con el respectivo
ajuste de una herramienta manual hasta lograr su total compresión
Paso 3: Cable bajante del pararrayo Para los cables bajantes de los pararrayos, podrá utilizarse los materiales indicados en la Norma UNE-EN 50164-2 (IEC 62.561:2011.Part.2), siendo los conductores más comunes el
cable de cobre desnudo multifilar de 50 mm2 (como mínimo), o la pletina de cobre de 30x2mm. El bajante de conexión a tierra irá fijado directamente sobre las estructuras sin aisladores. Para su fijación en cubiertas o paredes de hormigón, se utilizarán
abrazaderas de latón con tornillo de M-8 y taco metálico para pared, para terrazas se utilizarán soportes de hormigón, y para estructuras LA INFORMACIÓN DE ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE SIE&D SIENDO SU UTILIZACIÓN PROHIBIDA PARA OTRO FIN. DOCUMENTO DESARROLLADO POR SIE&D SERVICIO DE INGENIERIA ELECTRICA Y DATOS.
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 metálicas abrazaderas con pata para facilitar su fijación. El número de abrazaderas será a razón de 3 unidades por metro de conductor. El número mínimo de conductores para cualquier tipo de instalación será de 2 bajantes de conexión a tierra según normas UNE 62305, NFC 17.102 y UNE 21186:2011.
La misma norma y fabricante del pararrayo indican que el cable bajante deben estar aterrado a estructura y no estar separados por
aisladores,
ya
que
toda
la
estructura
es
una
puesta
a
tierra, donde todas las riendas de los tiravientos deben estar aterrados a la tierra general para logra una mejor dispersión de las energías transcientes.
Paso 4: Medición de la resistividad del terreno Para la medición de resistividad del terreno se utilizara el método de WENNER Este método se realiza con cuatro puntas de prueba o electrodos separados, las cuales se conectan a los cuatro terminales del instrumento para medición de la resistencia a tierra como se muestra en la figura. De aquí que el nombre de esta prueba sea llamado: “Método de Cuatro Terminales”. Es importante aclarar que en
la figura se aprecia que la cuarta punta de prueba es un electrodo fijo y no removible, esto es indicativo de que este método no solo es para mediciones iniciales sino también puede ser usado para corroborar mediciones anteriores o el estado de una puesta a tierra existente. El espaciamiento entre la jabalina y las sondas deben tener una distancia de 1,2 metros (4 pies), usted obtendrá la resistividad de la tierra a una profundidad de 1,2 metros (4’).
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Paso 5: Excavación de zanja de 0.30cm x 0.60cm. Normativa Aplicable: para la ejecución de este alcance se aplicara la Norma. NTP. 278 Excavación de zanjas
Las excavaciones se realizarán a cielo abierto con dimensiones de 60cm de profundidad 30cm de ancho, serán efectuadas con los lados aproximadamente verticales, el fondo nivelado y terminado de manera que la base ofrezca un apoyo firme y uniforme.
Cualquier exceso de excavación de la zanja será rellenado por cuenta
de
SIE&D
y
lo
dejara
en
estado
operable
y
en
mejores
condiciones antes de su modificación.
La
excavación
puentes
de
será
paso,
efectuada
que
por
tramos
posteriormente
de
serán
manera
de
derribados
compactación en relleno. LA INFORMACIÓN DE ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE SIE&D SIENDO SU UTILIZACIÓN PROHIBIDA PARA OTRO FIN. DOCUMENTO DESARROLLADO POR SIE&D SERVICIO DE INGENIERIA ELECTRICA Y DATOS.
formar para
su
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El material proveniente de la excavación será apilado a un lado de la zanja, a no menos 1 m. del borde de la zanja de manera tal de
no
producir
mayores
presiones
en
el
talud
respectivo,
quedando el otro lado libre para la manipulación y maniobra de los cables denudo para el aterramiento
Durante todo el proceso de excavación el Constructor pondrá el máximo cuidado para evitar daños a estructuras y/o edificaciones que se hallen en sitios adyacentes a la excavación y tomará las medidas aconsejables para mantener en forma ininterrumpida todos los
servicios
existentes,
tales
como
agua
potable
alcantarillado, energía eléctrica y otros; en caso de daño a las mismas el SIE&D cubrirá los costó de restauración.
En la realización de la excavación se evitará obstrucciones e incomodidades
al
tránsito
peatonal
y
vehicular,
debiendo
para
ello mantener en buenas condiciones las entradas del edificio, garajes,
oficinas,
etc.;
cuidando
de
colocar
la
señalización,
cercas, barreras y luces necesaria para su identificación.
Paso 6: Inst. de jabalinas copperweld de 3/4x2.40mts Normativa Aplicable: para la ejecución de este alcance se aplicara la Norma NEC NFPA 70 los Art. 250-52 Electrodos de Puesta a Tierra. LA INFORMACIÓN DE ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE SIE&D SIENDO SU UTILIZACIÓN PROHIBIDA PARA OTRO FIN. DOCUMENTO DESARROLLADO POR SIE&D SERVICIO DE INGENIERIA ELECTRICA Y DATOS.
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 Este tipo de jabalinas se utilizan como electrodos en el sistema de tierra y tienen las siguientes características.
Son
de
acero
y
protegen
contra
aseguran
un
la
capa
la
buen
de
cobre
corrosión. desempeño
que
Por
poseen
su
durante
el
en
su
superficie
composición, proceso
estas
de
la
barras
instalación,
evitando que la barra se doble o agriete al ser sometida al esfuerzo mecánico de enterramiento.
Para
puestas
a
tierra
de
sistemas
eléctricos,
las
barras
tipo
coperweld de acero con revestimiento de cobre para enterrado directo han reemplazado prácticamente a todos los otros métodos y materiales hasta ahora conocidos. Las razones más importantes son:
Económicas para instalar
Seguridad en las instalaciones eléctricas
Fáciles de inspeccionar y controlar
Tienen
como
ventaja
adicional,
disminuir
fácilmente
la
resistencia eléctrica a tierra; mediante la adición de más barras en paralelo, el empleo de barras acopladas o en última instancia, el tratamiento químico del terreno.
Las barras tipo copperweld poseen una sólida e inseparable capa exterior de cobre que las protege contra la corrosión y les da una excelente conductividad. Esta capa forma un sólo cuerpo con su alma de acero de alta resistencia. El acero da la rigidez necesaria,
para
que
puedan
ser
clavadas
fácilmente
martillo liviano o con cualquier otro método conveniente.
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con
un
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Paso 7: Tendido de cable desnudo de 50mm2 Normativa Aplicable: para la ejecución de este alcance se aplicara la Norma NEC NFPA 70 los Art. 250.62, 250.64(A)(F) Material conductor del electrodo de puesta a tierra. Este ítem comprende la instalación de un cable desnudo de 7 hilos
los
cuales
se
aterramiento,
emplearan y
la
para
respectiva
la
elaboración
unión
entre
de
la
ellas,
malla
su
de
función
principal es transportar las sobretensiones, energías estáticas hacia la malla para disiparlos por medio de las jabalinas. Este
conductor
blando
y
será
con
revestimiento
un y
de
cobre
alto
debe
electrolítico
módulo
garantizar
de un
desnudo,
elasticidad, campo
de
temple
no
tendrá
eléctrico
radial
uniforme. Características técnicas del cable desnudo.
-
Cable Aislación Seccion Capacidad de conducción Tipo de conexión
: : : : :
Cobre flexible. desnudo 35 mm² 89 A C de cobre a soldadura Exotérmica.
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La
ejecución
constructivos
de
esta
y
las
tarea buenas
se
realizara
prácticas
según
del
métodos
profesional
especialista lo cual tendrá en cuenta los siguientes criterios.
Elongación del cable de tierra por inmediaciones del zanjeo.
Medición y corte del cable desnudo según requerimiento
Conexión
mediante
soldadura
exotérmica
cable-cable,
cable
Jabalina
Paso 8: Aplicación jabalina.
de
El
soldadura
proceso
de
la
Soldadura
exotérmica
exotérmica
es
cable-cable un
método
y de
cablehacer
conexiones seguras de cobre a cobre o de cobre a acero sin requerir ninguna fuente exterior de calor o de energía. En este proceso, se enciende el polvo granular metálico en un molde de alta temperatura. Este proceso de ignición de las partículas (reacción exotérmica) produce una temperatura superior a 1,400 grados centígrados. El metal líquido de cobre fluye en la cavidad del molde, llenando cualquier espacio disponible. La ignición y el proceso se completan alrededor de los 30 segundos. La soldadura deberá entonces enfriar y solidificar. Se retira el molde y estará listo para la siguiente soldadura. Las conexiones de soldadura exotérmica producen una unión permanente (o conexión) superior en funcionamiento comparado con cualquier conector mecánico o conector tipo presión Este método está permitido según la norma NEC 250 Art 8.- (A) Métodos
Permitidos. (4) Procesos de soldadura Exotérmica. Además según la NEC 250 Art 113.- Los conductores de puesta a tierra y los cables de conexiones equipotenciales se deben conectar mediante soldadura exotérmica, conectores a presión certificados, abrazaderas u otros medios también certificados. No se deben utilizar LA INFORMACIÓN DE ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE SIE&D SIENDO SU UTILIZACIÓN PROHIBIDA PARA OTRO FIN. DOCUMENTO DESARROLLADO POR SIE&D SERVICIO DE INGENIERIA ELECTRICA Y DATOS.
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 dispositivos o accesorios de conexión que dependan exclusivamente de soldadura. Para conectar los conductores de puesta a tierra a los armarios o encerramientos no se deben usar tornillos para lámina metálica (golosos o autorroscantes).
Paso 9: Preparación y uso de aditivos Esta actividad se refiere al tratamiento químico que se realizara en pozos ubicados previamente en el subsuelo. Este método será aplicado siempre y cuando el terreno sea bastante resistivo y paso los 200ohmio de resistividad.
Thor Gel
El tratamiento químico de los pozos; utilizando tierra greda, agua y Thor Gel, usado para dar mayor conductividad eléctrica al suelo). Realizando un análisis de esta acción se puede mencionar lo siguiente. Uso de Químicos no Tóxicos: El propósito del tratamiento químico de las puestas a tierra es el de asegurar en todo momento, una baja resistencia al paso de cualquier corriente de falla, sin corroer los electrodo y demás elementos del sistema; para cumplir este objetivo THOR-GEL posee cualidades extraordinarias. THOR-GEL es un compuesto de naturaleza compleja que se forma cuando se mezclan en el terreno las soluciones acuosas de sus 2 componentes. El compuesto químico resultante tiene naturaleza coloidal, forma una malla tridimensional de íones positivos y negativos, cuyos espacios vacíos pueden ser atravesados por ciertas moléculas, pero no por otras; esto lo convierte en una membrana semipermeable, que facilita el movimiento de ciertos íones dentro de la malla, de modo que pueden cruzarlo en uno u
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otro sentido; esto lo convierte en un verdadero conductor eléctrico. Tiene una gran atracción por el agua, de modo que pueda aprisionarla manteniendo un equilibrio con el agua superficial que lo rodea; esto lo convierte en una especie de reservorio acuífero. Rellena los espacios intersticiales dentro del pozo, constituyendo una excelente conexión eléctrica entre el terreno de cultivo (reemplazado) y el electrodo, asegurando una conductividad Permanente.
Rendimiento de una dosis de Thor-gel La aplicación de THOR-GEL es de 1 a 3 dosis por m3 según sea la resistividad natural del terreno y la resistencia final deseada.
Naturaleza terreno Terrenos cultivables fértiles
del Resistividad (Ohm-m)
Dosis THORGEL por m3
50
1
50
1
500
1 a 2
3000
2
Suelos rocosos fraccionados
6000
2 ª 3
Suelos rocosos compactos
14000
3
Terraplenes compactos húmedos
y
y
Terrenos cultivables poco fértiles terraplenes. Suelos pedregosos desnudos
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Estabilidad del Thor-gel vs otros productos
Thor Cem Marca
Thor Cem
Material
Cemento
Peso
25Kg
Vida mínima
útil
uso
20 años
Para pozos Incrementa el
tierra. área de
contacto del conductor y evita su corrosión creando un sistema libre de mantenimiento. Procedencia
Nacional
recomendación
Usar 2 bolsas para un pozo de 3m de profundidad
Beneficios
No requiere mantenimiento, seguro para el medio ambiente.
Tipo
Tratado de tierra
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 Formas de aplicación Realizar la excavación 0.x30mtsx0.60mts.
de
la
zanja
Cernir la tierra de la zanja en una piedras y otros compuestos sólidos.
con
malla
dimensiones
de
½”
haci
de
evitar
Luego compactar el nivel del suelo con un pisón de 10Kg. Agregar la primera capa de Thor Cem en toda la zanja. Colocar el cable desnudo de 50mm2. Luego cubrir con otra capa de Thor Cem todo el cable desnudo. Utilizar de 4 a 5 mts una bolsa de Thor Cem de 25Kg Luego rellene la zanja con 20 cm de tierra cernida y compacte. Rellenar con tierra normal la zanja hasta lograr el nivel uniforme de la malla excavada.
Paso 10: Construcción de cámara de aterramiento de 40X40X50 cm con tapa de hierro.
Las cámaras de aterramiento tienen el objeto de poder facilitar las mediciones de resistividad de la malla de tierra, también facilita las mejoras del mantenimiento preventivo.
Las cámaras de aterramiento tendrán una construcción física de hormigón
simple
(H-15).
sobre
el
cual
deberá
instalarse
o
asentarse la tapa de hierro fundido
La superficie superior de la cámara acabada o tapa de registro quedara al mismo nivel del piso acabado o según las condiciones del área del terreno.
La
tapa
deberá
dimensionales
ser
mínimas,
de
hierro
para
lo
fundido, cual
deberá
con
imperfecciones
utilizarse
moldes
suficientemente rígidos y verificar continuamente su geometría. La holgura entre la tapa y el receptáculo anular no deberá ser mayor a 5 mm y guardar entre ambos compatibilidad geométrica. El nivel de acabado de la tapa colocada coincidirá con la rasante de la acera, o piso acabado, según corresponda.
Una vez concluida la ejecución de la cámara, ésta deberá ser inmediatamente tapada, a fin de evitar accidentes y el ingreso de material extraño.
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06
Detalle constructivo de la cámara de aterramiento.
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Cod.: SIED-PRY-ING-PROC-06
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO CONSTRUCION DE MALLA DE ATERRAMIENTO PARARRAYO CONTRA DESCARGAS
Rev.: 1 Fecha: 05/06/2017
ATMOSFERICA”
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06 8. ANEXOS
Certificado de calidad cable desnudo de 50mm2
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Cod.: SIED-PRY-ING-PROC-06
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO CONSTRUCION DE MALLA DE ATERRAMIENTO PARARRAYO CONTRA DESCARGAS
Rev.: 1 Fecha: 05/06/2017
ATMOSFERICA”
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06
Certificado de calidad Thor-Gel
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Cod.: SIED-PRY-ING-PROC-06
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO CONSTRUCION DE MALLA DE ATERRAMIENTO PARARRAYO CONTRA DESCARGAS
Rev.: 1 Fecha: 05/06/2017
ATMOSFERICA”
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COD. SIE&D-PRY-ING-PROC-06
Certificado de calidad Thor-Cem
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