PDVSAGAS “INSTALACIÓN DE 10 MMPCED DE COMPRESIÓN ADICIONAL, CAMPO SANTA ROSA, NIVEL 60 PSIG” PLANTA COMPRESORA RESPALDO RECAT MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA REV. FECHA A 08-12- 2012 DESCRIPCIÓN EMISIÓN ORIGINAL PDVSA-GAS GERENPRO, C. A. ELABORADO POR REVISADO POR APROBADO POR M. NOGUERA J. CARRERA Y. BAEZ FIRMA DE APROBACIÓN PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA CONTENIDO 1. OBJETIVO DEL DOCUMENTO..........................................................................................3 2. ALCANCE DEL DOCUMENTO...........................................................................................3 3. CÓDIGOS Y NORMAS DE REFERENCIA.........................................................................3 4. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA......................................................................................4 4.1. PREMISAS........................................................................................................................4 4.2. DATOS..............................................................................................................................5 5. MODELACIÓN DEL TERRENO EN PLANTA COMPRESORA.........................................5 5.1. MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO............................................................5 5.1.1 Metodología Utilizada.......................................................................................................5 5.2. MODELACIÓN DEL TERRENO SUB-SUELO MONOESTRATIFICADO.......................6 5.2.1 Resultados de las Mediciones del Terreno Monoestratificado........................................7 6. MODELACIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA...................................................8 6.1. METODOLOGÍA UTILIZADA...........................................................................................8 6.2. RESULTADOS MODELACIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA......................8 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS.............................................................................................9 8. ANEXOS..............................................................................................................................9 PDVSA-GAS GERENPRO, C. A. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov.12 Página 2 de 27 3. C. Campo Santa Rosa. USB (Universidad Simón Bolívar).12 Página 3 de 27 . 80 Guide for Safety in AC Substation Grounding.091 Puesta a Tierra y Protección contra Sobretensiones. Miguel Martínez. CEN 2004 Código Eléctrico Nacional.A. OBJETIVO DEL DOCUMENTO Presentar la memoria de cálculo para el diseño del Sistema de Puesta a Tierra de la Planta Compresora Nueva a Instalar. ubicado en el Distrito Anaco. Mediciones de Suelos Multiestratificados – Prof. S. • Cálculos del Sistema de Puesta a Tierra de la nueva planta compresora a implantar. A. PDVSA-GAS GERENPRO. 2. ALCANCE DEL DOCUMENTO El contenido de esta Memoria de Calculo incluye los cálculos siguientes: • Modelación del Terreno donde se implantará la nueva máquina compresora asociada al Proyecto “Instalación de 10 MMPCED de Compresión Adicional. requerida para el desarrollo del proyecto: “INGENIERIA DE DETALLE PARA LA INSTALACIÓN DE 10 MMPCED DE COMPRESIÓN ADICIONAL PARA EL RESPALDO DE LA PLANTA COMPRESORA RECAT NIVEL 60 PSIG EN EL CAMPO SANTA ROSA”. PDVSA (Petróleos de Venezuela. 734 Código Nacional de Seguridad en Instalaciones de Suministro de Energía Eléctrica y de Telecomunicaciones. CÓDIGOS Y NORMAS DE REFERENCIA. Estado Anzoátegui. FONDONORMA (Fondo para la Normalización y Certificación de la Calidad).PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 1. Nivel 60 Psig”. Planta Compresora Respaldo Recat.). GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. 90619. COVENIN (Comisión Venezolana de Normas Industriales).1. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). N-201 Obras Eléctricas. N-242 Instalaciones Eléctricas y Ensayos. C. o Equipo utilizado fue un Medidor de resistividad de suelo y puesta a tierra Marca AvoMegger. (NFPA 70B).30 PM. 142 Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems. calibre 1C#2 AWG. Ground Impedance and Earth Surface Potentials of a Ground System. A. o Serán tomados los resultados de las mediciones de resistividad del suelo en la planta Santa Rosa asociado al proyecto “Instalacion de Compresion para Respaldo de la Planta Compresora Recat en el Campo Santa Rosa Anaco”. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 4. NFPA (National Fire Protection Association). color verde. tipo B. 4. 70B Recommended Practice for Electrical Equipment Maintenance. o La profundidad de colocación del cableado principal del sistema de puesta a tierra será de 100 cm a partir del nivel del suelo. Ver Anexo Nº 1.PDVSA 81 MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Guide for Measuring Earth Resistivity.00 PM y 3. Premisas Como premisas de este sistema se tienen las siguientes: o La planta compresora nueva a instalar (patín de proceso) y/o estructura metálica tendrá dos puntos de conexión al sistema de puesta a tierra mediante un cable conductor de cobre. o Para el cálculo y modelación de la malla puesta a tierra será utilizado el el programa CYMGRD ® (Programa para el diseño de malla de Puesta a Tierra de la empresa CYME).1.12 Página 4 de 27 . o Para la planta compresora del sistema de procesos se tendrá un sistema de pozos colectores compuesto por cuatro (04) barras de aterramiento colocadas en cada esquina. Serial 6210-182/050405/3504. Modelo Det 5/4R. PDVSA-GAS GERENPRO. Se especifica la colocación de una capa superficial de piedra picada de espesor igual o superior a 15 cm. Actividad desarrollada el día 02-032011 en las instalaciones ya mencionadas entre 2. Datos Temperatura ambiente 40⁰C Tiempo de despeje de la falla 0. su resistividad. A.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 4.1.5 m Retícula máxima (Lazo) 15 m Lazo Perímetral 45 m Resistividad del terreno 947. es: PDVSA-GAS GERENPRO.VP2) (electrodos de medición de voltaje).1. Este método consiste en introducir cuatro electrodos iguales de prueba en línea recta y separados a distancias iguales a. C. el cual introduce una intensidad de corriente entre los electrodos externos C1 y C2 (electrodos de medición de corriente).5 s Largo del terreno 15 m Ancho del terreno 7.2.1 Metodología Utilizada. Medición de la Resistividad del Suelo. El método a utilizar es el “Método de Wenner” o “Método de los cuatro puntos”. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. enterrados a una profundidad b que es igual a la vigésima parte de la separación de los electrodos de prueba (b= a/20) y van conectados al equipo de medición.12 Página 5 de 27 . que será medida por el equipo de la alta impedancia. generando una diferencia de potencial entre los electrodos P1 y P2 (VP1 .112 ohm/m 5. a su vez en la pantalla tendremos el resultado de la relación (V/I) que por ley de Ohm es R. 5. en términos de las unidades de longitud usadas para medir a y b. Si el suelo es homogéneo. MODELACIÓN DEL TERRENO EN PLANTA COMPRESORA 5. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. se puede concluir si el suelo posee una sola capa de resistividad homogénea. caracterizado por un sólo parámetro.11 Ω-m. A.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Figura Nº 4.1 Método de Wenner. a un modelo práctico de terreno homogéneo equivalente.12 Página 6 de 27 . la resistividad equivalente ρ=947. Modelación del Terreno Sub-Suelo Monoestratificado. El procedimiento simplificado de análisis y diseño de puestas a tierra está basado en la suposición de terreno homogéneo. Esta fórmula se aplica sólo a electrodos pequeños directamente enterrados que se conecten al equipo de medición mediante cables aislados. Graficando la resistividad en función de “a”. se puede hacer b=0. C. Para su aplicación.1.2.1. se redujo el modelo de terreno estratificado general. Si además b no es mayor que el 10 % de a. o si hay dos o más capas de suelo con resistividad y profundidad diferentes. y la ecuación anterior se reducirá a: ρ=2πaR Las mediciones se deben realizar con diferentes espaciamientos de “a” para obtener la resistividad del terreno. Valor a considerar en los cálculos PDVSA-GAS GERENPRO. 5. 40 339.98 37.1. Después del análisis de los valores de resistividad correspondientes obtenidos durante las mediciones realizadas en el terreno correspondiente a la nueva planta a implantar.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Utilizando el valor promedio resultado de las distintas resistividades obtenidas en las mediciones de campo ρ=947.30 1.12 Página 7 de 27 .1 Resultados de las Mediciones del Terreno Monoestratificado.70 1. C.23 124.11 Ω-m.64 100. se obtuvo el promedio de las resistividades del suelo mostrada en la Tabla Nº 5. la cual permite elaborar el presente estudio de la modelación del sistema de puesta a tierra en general.80 419.90 58.00 1.29 27.40 738. Punto Orientació n Distanciamiento (m) N-S 2 E-O 2 N-S 2 E-O 2 N-S 2 E-O 2 N-S 2 E-O 2 N-S 2 E-O 2 N-S 2 E-O 2 N-S 2 1A 1B 1C 1D 2A 2B 2C Resistencia (ohm) Resistividad (ohm*m) 571.28 170.50 1.730.53 19. Estas son las bases con las cuales opera el programa de modelación Cyme.00 2.00 469.256.162.168. se obtuvo esta variable.136. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov.67 93.77 45. 5.1. A.00 PDVSA-GAS GERENPRO. con este valor resistividad aparente promedio es que se permite realizar la estimación paramétrica del modelo del terreno como homogéneo y teniendo en cuenta que dicha estimación estadísticamente está sujeta a una desviación bastante elevada por lo que la misma no representa un valor exacto del nivel de resistividad del suelo en estudio.72 33.2.39 92.00 1.50 242.39 137. es decir.558.29 140.2.759.00 1. 37 96.78 V Máxima Elevación de Potencial: 5708. plantas de procesos petroleros y edificios. La modelación se realizará mediante el programa CYMGRD ® (Programa para el diseño de malla de Puesta a Tierra de la empresa CYME) desarrollado para optimizar el diseño de redes de conexión a tierra en subestaciones.56 Ω Para los Valores de Seguridad del Sistema de Puesta a Tierra se obtienen los siguientes resultados tabulados en los reportes del software de simulación (Ver Anexos Nº 4 y 5): Potencial de Paso Máximo Permisible: 3552.2.1116452 632. C. Resultados Modelación del Sistema de Puesta a Tierra La configuración del Sistema de Puesta a Tierra modelado se muestra en la figura incluida en el Anexo Nº 1 y 2. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. resistencia de la malla de puesta a tierra.2.12 Página 8 de 27 .PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA E-O 2 N-S 2 E-O 2 2D 1. Estandar 947. MODELACIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.00 194. Para el Sistema de Puesta a Tierra se obtienen los siguientes resultados (Ver Anexo Nº 4): Impedancia Equivalente de Tierra Calculada: 5.50 198.55 15.69 V. El programa puede interpretar las medidas de la resistividad del suelo. 6.85 V Potencial de Superficie: 5044.1.65 V PDVSA-GAS GERENPRO. 6. 6.1.78 15. Potencial de Toque Máximo Permisible: 1054.5330166 Tabla Nº 5. de elevación de potencial de tierra y evaluar los puntos peligrosos en cualquier área de interés. A.206.5 V Potencial de Paso: 284.1. Metodología Utilizada. Modelación del Suelo En el Anexo Nº 1 se incluye la Gráfica de la Modelación de Resistividad.80 Promedio Desv. 56 Ω). Anexo Nº 3: Configuración del Sistema de Puesta a Tierra Anexo Nº 4: Reporte del Análisis del Sistema de Puesta a Tierra. como ya se ha mencionado con el conexionado hacia cada uno de los equipos (no reflejado en la topología simulada para simplificar el procedimiento de cálculo) así como con la malla del sistema de puesta a tierra existente se disminuye el valor de resistencia de puesta a tierra total además de garantizar la equipotencialidad del sistema de puesta a tierra en la Planta Compresora de respaldo Recat. ANÁLISIS DE RESULTADOS De los resultados obtenidos se verifica que el Sistema de Puesta a Tierra propuesto cumple con los valores de seguridad.79 V 7. ANEXOS. 8.79 V) que es relativamente mayor que el potencial máximo permisible de toque (1054.78 V) y de superficie (504. ya que los potenciales de paso (284.12 Página 9 de 27 . Además esto es sin tomar en los cálculos que este sistema va conectado a la malla existente de la planta de procesos y considerando un modelo homogéneo de suelo con una desviación bastante desfavorable de la resistividad aparente incluida en dichos cálculos con lo cual es de esperarse que tomando en consideración la conexión a la malla existente y la resistencia real de un suelo multiestratificado mejora de forma importante el nuevo sistema de puesta a tierra a instalar. a excepción de los resultados del potencial de toque (1630.85 V). GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. Anexo Nº 2: Reporte de Modelación de Resistividad.69 V) obtenidos son menores que los potenciales de paso máximo permisible (3552. es aceptable para este tipo de instalaciones. respectivamente. PDVSA-GAS GERENPRO. Sin embargo.65) pero fuera de las áreas de interés para la ubicación de la nueva planta compresora a instalar (Ver Anexo 5). C. El resultado de la impedancia equivalente del sistema de puesta a tierra del sistema (5. A.5 V) y la máxima elevación de potencial (5708. Anexo Nº 5: Diagrama del Perfil de Potencial Anexo Nº 6: Reporte del Perfil de Potencial Anexo Nº 7: Diagrama del Contorno de Potencial.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Potencial de Toque: 1630. Anexo Nº 1: Gráfica de Modelación de Resistividad. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. C. A.12 Página 10 de 27 . PDVSA-GAS GERENPRO.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo Nº 1: Gráfica de Modelación de Resistividad. 12 Página 11 de 27 . MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. A. C.PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. PDVSA-GAS GERENPRO. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo Nº 2: Reporte de Modelación de Resistividad. A.12 Página 12 de 27 . C. PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. C. A.12 Página 13 de 27 . MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov.12 Página 14 de 27 .PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo Nº 3: Configuración del Sistema de Puesta a Tierra PDVSA-GAS GERENPRO. C. A. 12 Página 15 de 27 . C. A. MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov.PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. PDVSA-GAS GERENPRO.12 Página 16 de 27 . A.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo Nº 4: Reporte del Análisis del Sistema de Puesta a Tierra. GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. C. 12 Página 17 de 27 .PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. C. A. C.12 Página 18 de 27 . MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. A.PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo Nº 5: Diagrama del Perfil de Potencial PDVSA-GAS GERENPRO.12 Página 19 de 27 . GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. A. C. MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. A.PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. C.12 Página 20 de 27 . A.12 Página 21 de 27 . GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. C.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo Nº 3: Reporte de Perfil de Potencial Anexo Nº 6: Reporte del Perfil de Potencial PDVSA-GAS GERENPRO. C.PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. A. MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov.12 Página 22 de 27 . C. PDVSA-GAS GERENPRO.12 Página 23 de 27 . GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. A.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo Nº 7: Diagrama del Contorno de Potencial. 12 Página 24 de 27 . C. MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. A.PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO. 12 Página 25 de 27 . GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov.PDVSA MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Anexo 8: Reporte del Contorno de Potencial PDVSA-GAS GERENPRO. A. C. A.PDVSA PDVSA-GAS GERENPRO.12 Página 26 de 27 . MEMORIA DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA GER-COM-2012-DC001 Revisión Fecha A Nov. C.
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