ÍNDICE DE REVISIONES

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Vicente Duarte Rivero
hace 7 años
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1 MEMORIA DE CÁLCULO ÁREA: ARCHIVO:.DOC S.A. 1 de 11 SISTEMA CONTRA INCENDIOS (TERMINAL ARICA" TERMINAL ARICA ÍNDICE DE REVISIONES DESCRIPCIÓN Y/U HOJAS AFECTADAS APROBADO PARA CONSTRUCCIÓN FECHA EJECUCIÓN C.GUARDIA VERIFICACIÓN G. CABRERA APROBACIÓN E. ROCHA

2 2 de 11 INDICE. 1. OBJETIVOS ALCANCE DEL PROYECTO NORMAS Y ESTÁNDARES EMPLEADOS BASES DEL DISEÑO Diseño De La Malla General De Sistema De Puesta A Tierra Requisitos de un Sistema de Puesta a Tierra Diseño de una Red de Puesta a Tierra con Geometría Rectangular DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 7 7. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES....11

3 3 de OBJETIVOS. Realizar cálculos del sistema de puesta a tierra de acuerdo a metodología y criterios de diseño establecidos por normas, para el sistema de control, equipos e instalaciones del Sistema Contra Incendios de Terminal Arica, de YPFB Transporte. 2. ALCANCE DEL PROYECTO. El presente trabajo abarca los aspectos de diseños del Sistema General de Puesta a Tierra para el Sistema de Control de Terminal Arica, de YPFB Transporte. 3. NORMAS Y ESTÁNDARES EMPLEADOS. IEE Std-8-2, Guide for Safety in AC Substation Grounding. IEEE , Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems. N-3, Detalle de aterramiento empleándose conectores mecánicos. IRAM 25, Conductores eléctricos. Aislados y desnudos. Identificación por colores y números. IRAM , Protección de estructuras contra descargas eléctricas atmosféricas. NFPA 7, NEC Código Nacional de electricidad. 4. BASES DEL DISEÑO. Describirá las metodologías para el cálculo y diseño de sistemas de puesta a tierra con un valor menor a 5Ω establecidos por la norma IEEE Prácticas recomendadas para la conexión a tierra de sistemas eléctricos industriales y comerciales.

4 4 de Diseño de la Malla General de Sistema de Puesta a Tierra. Se presenta una metodología para el diseño de una malla de puesta tierra, de acuerdo a norma ANSI/IEEE Std Requisitos de un Sistema de Puesta a Tierra. Un sistema de puesta a tierra debe cumplir con los requisitos básicos siguientes: Debe tener una resistencia tal, que el sistema se considere sólidamente puesto a tierra. La variación de la resistencia, debido a cambios ambientales, debe ser despreciable de manera que la corriente de falla a tierra, en cualquier momento, sea capaz de producir el disparo de las protecciones. Impedancia de onda de valor bajo para fácil paso de las descargas atmosféricas. Debe conducir las corrientes de falla sin provocar gradientes de potencial peligrosos entre sus puntos vecinos. Debe ser resistente a la corrosión Diseño de una Red de Puesta a Tierra con Geometría Rectangular. A continuación se describe el método de cálculo de resistencia de una red de puesta a tierra con geometría rectangular, se ha seleccionado esta forma de anillo, porque es la más adecuada a las características del área a proteger. Parámetros a tener en cuenta: A= Área del anillo. S= Profundidad a la que se entierra el cabezal de la jabalina. ρ= Resistividad del suelo. L= Longitud de la jabalina. r = Radio de la jabalina a= Radio del conductor del anillo.

5 5 de 11 B= Longitud total de los conductores que forman el anillo se calcula (2L 1 +2L 2. L1= Longitud del lado más corto del anillo. L2= Longitud del lado más largo del anillo. Constantes Geométricas del anillo. Expresiones de Schwarz. Resistencia de los conductores del anillo (R 1. ( ( Resistencia de todas las varillas (R 2. En este punto se puede ir incrementando la cantidad n, hasta obtener valor deseado o despejar de la ecuación el valor n y predeterminar el valor R 2 de acuerdo a la necesidad. ( ( ( Resistencia mutua (R m. Se calcula la resistencia mutua entre las varillas y el anillo de puesta a tierra. ( (

6 6 de 11 Resistencia total del sistema (R T. En este punto se puede predefinir el valor de resistencia total máxima permisible por norma y determinar el valor R 2, del cual depende el número de electrodos en el anillo. 5. DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. Para el cálculo del sistema a puesta a tierra, se tomará como patrón las ecuaciones típicas de un sistema con geometría rectangular, teniendo en cuenta que el área a proteger se ajusta a esta descripción. Para definir el valor de resistividad del suelo, se ha tomado como referencia el estudio de resistividad del suelo CHI-E9-EL-MD-1, en el cual se tiene el tipo de suelo de Terminal Arica obteniendo como resultado general, que el suelo es de tipo GW (Ver Tabla 1, se obtuvo el valor de la resistividad del suelo a partir de su composición, esta tabla es cortesía de IEEE Standart

7 7 de 11 Tabla 1. Valor de resistividad del suelo de acuerdo a su composición. 6. CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Datos. A = L 1 *L 2 S = profundidad. ρ mín = 6Ωm, ρ máx = 1Ωm (Valores mínimos y máximos de resistividad del suelo, tabla 1

8 8 de 11 ρ= 8 Ω-m (Valor medio de resistencia del suelo Para el anillo se utilizará cable desnudo de cobre de sección transversal de 7mm 2, que tiene un radio de.47m, jabalinas de cobre de diámetro 3/4 (,95m de radio, longitud 3m, por lo que: L= 3,m (longitud de la jabalina r =,95m (radio jabalina de la jabalina 3/4 a =,47m (radio del cable desnudo de 7mm 2 Considerando la longitud del área a proteger. L1= 15 m L2= 36 m Para determinar el área del anillo (A. Para determinar las Constantes Geométricas

9 9 de 11 Se puede tomar valor típico recomendado S=,8m Obtener valor de la longitud total del cable que conforma el anillo (B. Resistencia de los conductores del anillo (R1. ( ( ( (

10 1 de 11 Resistencia de todas las varillas (R 2. Tomando inicialmente como cantidad de varillas electrodos (jabalinas en el anillo, una en cada esquina del área en este caso ocho (8, por lo que n=8 (ver documento CH-E9-EL de 1, Layout de Ruteo Eléctrico y PTA, sí al final del cálculo el valor no está dentro del rango deseado, se incrementará esta cantidad, hasta obtener el resultado adecuado. ( ( ( ( ( ( Resistencia mutua (R m. Se calcula la resistencia mutua entre las varillas y el anillo de puesta a tierra. ( ( ( ( Resistencia total del sistema (R T, que se obtiene de la relación entre R 1 y R 2.

11 11 de CONCLUSIONES. Se realizaron los cálculos de sistema de puesta a tierra, para el Sistema de Control del SCI, utilizando la metodología establecida por la norma ANSI/IEEE Std 8-2, se tomó como referencia de resistencia máxima permisible para el sistema de puesta a tierra el valor de 5Ω, especificado por la norma IEEE y se adoptó valor medio de resistividad del suelo, a partir de la composición avalada por el Estudio de Resistividad dando como resultado que es un suelo de tipo pedregoso, con coeficiente de resistividad (ρ que tiene valor mínimo 6Ωm, valor máximo 1Ω-m y valor medio 8Ω-m. Después de realizados los cálculos se obtuvo los siguientes resultados: Anillo constituido por cable desnudo de cobre de 7mm 2 de diámetro. Los conductores de protección que unen las masas (tableros, instrumentos, equipos, etc. con la línea principal de aterramiento tendrá una sección mínima de 35mm 2. Se utilizará jabalinas con las siguientes características: diámetro 3/4 y longitud 3m. El número de jabalinas del anillo será de 8. Resistencia total del Sistema de Puesta a Tierra de 17,64Ω. 8. RECOMENDACIONES. Una vez realizada la implementación del sistema de puesta a tierra y antes de unir este con el sistema existente, se debe realizar comprobación del valor de resistencia del mismo, mediante medición con instrumentos, en caso de que no cumpla con los valores calculados, se deberá aumentar el número de jabalinas en la malla, hasta que se consiga los valores esperados en el cálculo. El punto de unión de las mallas nueva y existente, debe realizarse con soldadura Cadwell. Se debe realizar el cambio parcial de terreno para las jabalinas y tratamiento con Thor-Gel de 3 dosis por m3.

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