R. Pot os i / H . Tapia
per s . pet r oecua.
HERNAN GUAIGUA
Proyecto:Construcción del Proyecto: “Sistemas Contra Incendios y Protección Contra Descargas Atmosféricas del Poliducto Shushufindi-Quito”
Descripción:ESTUDIO PARA VALIDAR LA RESISTENCIA Y VALORES DE VOLTAJES DE SEGURIDAD DE LA NUEVA MALLA DE PUESTA A TIERRA
Documento # 13-D-46-ES-002
Fecha:2014-03-06
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DOCUMENTO DE INGENIERÍA
Documento N.:13-D-46-ES-002
Titulo del Documento:ESTUDIO PARA VALIDACION DE UNA NUEVA MALLA DE
PUESTA A TIERRA
Nombre del Proyecto:CONSTRUCCION DEL PROYECTO: “SISTEMAS CONTRA
INCENDIOS Y PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DEL POLIDUCTO
SHUSHUFINDI–QUITO”.
Referencia del Lugar:ESTACIÓN QUIJOS
Cliente:
EP PETROECUADOR
Elaborado por:
ENERGYPETROL S.ARevisado por:
1 2014-03-05 CONSTRUCCION H. GUAIGUA Ing. H. TAPIA0 2012-08-31 CONSTRUCCION G. ALVAREZ Ing. G. LEÓNB 2012-08-17 REVISION G. ALVAREZ Ing. G. LEÓNA 2012-08-06 REVISIÓN G. ALVAREZ Ing. G. LEÓN
REV FECHA DESCRIPCIÓN POR APR
Proyecto:Construcción del Proyecto: “Sistemas Contra Incendios y Protección Contra Descargas Atmosféricas del Poliducto Shushufindi-Quito”
Descripción:ESTUDIO PARA VALIDAR LA RESISTENCIA Y VALORES DE VOLTAJES DE SEGURIDAD DE LA NUEVA MALLA DE PUESTA A TIERRA
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Tabla de contenido
1. ANTECEDENTES.............................................................................................................3
2. OBJETIVO..........................................................................................................................3
3. NORMA Y REFERENCIAS TÉCNICAS.........................................................................3
4. ALCANCE...........................................................................................................................3
5. PARAMETROS NECESARIOS PARA EL CALCULO..................................................4
6. MODELAMIENTO EN ETAP............................................................................................5
6.1. Diseño del Sistema de Puesta a Tierra en ETAP.....................................................5
6.2. Ingreso de Datos de Resistividad del Suelo:.............................................................6
6.3. Ingreso de Datos de Materiales a ser usados:..........................................................6
6.4. Ingreso de Parámetros Eléctricos al sistema:...........................................................7
6.5. Procesamiento de Datos en ETAP..............................................................................7
6.6. Reportes ETAP..............................................................................................................8
7. Conclusiones:.....................................................................................................................9
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1. ANTECEDENTES
Con motivo de la construcción del proyecto: “Sistemas Contra Incendios y protección Contra Descargas Atmosféricas del Poliducto Shushufindi – Quito” se hace la entrega a TECTOTAL los estudios previos de consultoría, en lo referente a la nueva malla en la estación Quijos es necesario validar la misma ya que el diseño previo no contempla aspectos constructivos en las instalaciones existentes que se encuentran ya en funcionamiento.En tal virtud se procede a validar un recorrido real en función de los requerimientos necesarios en instalaciones industriales.
2. OBJETIVO
Calcular la resistencia a tierra resultante dentro de los límites de
seguridad establecidos por la Norma IEEE-80.
Verificar el cumplimiento necesario de los valores de Voltajes de
Seguridad establecidos por la Norma IEEE-80
Asegurar al personal que labora en la instalación eléctrica para que no
se exponga al peligro de un choque eléctrico.
3. NORMA Y REFERENCIAS TÉCNICAS.
IEEE Std. 80-2000, “Guide for Safety in AC Substation Grounding”
4. ALCANCE.
Con la información de los sistemas eléctricos y de infraestructura en las
instalaciones de la Estación Quijos, mediante las mejores prácticas de
construcción en instalaciones industriales se calculara los valores de
resistencia de malla de puesta a tierra dentro de los límites establecidos por la
Norma IEEE-80, para obtener la integración de un sistema a tierra de manera
segura, confiable, funcional y así reducir los costos por fallas en los equipos y
accidentes.
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Para validar este alcance, se emplea la herramienta de ingeniería más
confiable como es el software ETAP y el módulo Ground Grid System
(mediante el método de elementos finitos).
5. PARAMETROS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO
Sf: Factor de división de la corriente de falla (Se considera 100% como
caso más crítico).Relaciona la magnitud de la corriente de falla versus
parte de su porción luyendo entre la malla de puesta a tierra y la tierra
circundante.
Cp: Factor de crecimiento de la instalación (100% para NO crecimiento
futuro del sistema).
Tf : Duración de la falla para calcular el factor de decremento (Df)
Tc: Duración de la falla para dimensionamiento de conductores
Ts: Duración de la falla para calcular los niveles permisibles para el
cuerpo humano.
X/R: Es la relación entre la reactancia inductiva y la resistencia. Este
valor es empleado para calcular el factor de decremento (Df)
Ifg: Valor rms de la corriente de falla a tierra en kA. La corriente máxima
de la malla es determinada a partir de este valor rms, el factor de
decremento (Df), el factor de crecimiento de la instalación (Cp) y el
factor de división de corriente (Sp).
Para efectos de cálculo Ifg=0.27 [kA], dato tomado de un estudio previo
para esta locación Quijos.
S: Sección del conductor seleccionado en mm2
Sección: 107.22 mm2 Calibre 4/0
ρ : Resistividad del suelo (Ver reportes No.RTV.03.QUI de Memoria del
Estudio de Resistividad del Suelo para la Malla de Tierra).
ρ : 60 Ω-m en suelo homogéneo
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6. MODELAMIENTO EN ETAP
El recorrido del tendido de los nuevos cables que forman la malla se ha
definido en base a visitas de campo a la estación y en función de las
facilidades constructivas en la misma, se ha tomado en cuenta los motores,
tanques, bombas, etc. que ya están instalados y actualmente en
funcionamiento.
6.1. Diseño del Sistema de Puesta a Tierra en ETAP
La ruta definida se ingresa en ETAP como muestra la siguiente figura.
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h
200225
250275
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325
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Nueva MallaEstacion Q uijos
64.0
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3 0 0
2 5 02 0 0
X 321
De
pt
h
2 0 02 2 525
027
530
032
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Nueva MallaEstacion Q uijos
6.2. Ingreso de Datos de Resistividad del Suelo:
6.3. Ingreso de Datos de Materiales a ser usados:
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6.4. Ingreso de Parámetros Eléctricos al sistema:
6.5.Procesamiento de Datos en ETAP
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6.6.Reportes ETAP
301.0
2 0 0
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Y (
m)
0
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Voltaje de ToqueEstacio n Q u ijo s
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296.0
200
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Y (
m)
0.0
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X (m )
Voltaje de Paso Es tacio n Q u ijo s
7. Conclusiones:
De los reportes obtenidos como resultados de la simulación se concluye que:
La malla propuesta garantiza seguridad tanto para los equipos e instalaciones como para el personal que trabaja en la estación.
El nuevo recorrido de la malla propuesta se ajusta a las instalaciones existentes.
El cable de cobre desnudo 4/0 AWG garantiza la implementación de la geometría propuesta en la estación.
El valor de resistencia a tierra es 0,24 ohm, lo que indica que se encuentra bajo el valor máximo recomendable (5) ohm.
El valor de Voltaje Máximo de Toque Calculado obtenido 23.8 [V] es menor al Valor Tolerable 729.7 [V] para una persona de 50 kg.
El valor de Voltaje Máximo de Paso Calculado obtenido 7.5 [V] es mucho menor al Valor Tolerable 246.7 [V] por tanto el diseño es seguro.
El valor de la resistencia de malla luego de ser instalada se proyecta será inferior a 1 Ohm cumpliendo los requerimientos de Instalaciones industriales de la norma IEEE 80
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