Malla de Tierra Quijos Memoria de Calculo

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




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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.

1

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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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0.0

40

0

35

0

30

0

25

0

20

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X

3

2

1

De

pt

h

200225

250275

300

325

Y

Nueva MallaEstacion Q uijos

64.0

4 0 0

3 5 0

3 0 0

2 5 02 0 0

X 321

De

pt

h

2 0 02 2 525

027

530

032

5

Y

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

2 2 5

2 5 0

2 7 5

3 0 0

3 2 5

Y (

m)

0

5

10

15

20

Vo

lts

2 0 0

2 5 0

3 0 0

35

0

40

0

X (m)

Voltaje de ToqueEstacio n Q u ijo s




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296.0

200

225

2 5 0

2 7 5

3 0 0

3 2 5

Y (

m)

0.0

2.5

5.0

7.5

Vo

lts

2 0 0

2 5 0

30

0

35

0

40

0

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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