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  • 8/15/2019 SPC TK y PA

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      UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

    DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 

    DISEÑO DEL SPC DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE

    COMBUSTIBLE Y DEL SPT DE LA PJBA

    Por:

    Christian Eduardo Bande De León

    INFORME DE PASANTÍA  Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar

    como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electricista 

    Sartenejas, Noviembre de 2010 

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      UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

    DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 

    DISEÑO DEL SPC DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE

    COMBUSTIBLE Y DEL SPT DE LA PJBA

    Por:

    Christian Eduardo Bande De León

    INFORME DE PASANTÍA  Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar

    como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electricista 

    Sartenejas, Noviembre de 2010 

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    DISEÑO DEL SPC DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE

    COMBUSTIBLE Y DEL SPT DE LA PJBA

    REALIZADO POR:

    CHRISTIAN EDUARDO BANDE DE LEÓN

    RESUMEN

    En este informe se presenta el diseño del Sistema de Protección Catódica de tres tanques de

    almacenamiento de combustible y del Sistema de Puesta a Tierra del Complejo Generador Planta

    Juan Bautista Arismendi; ambos sistemas son necesarios para el correcto funcionamiento de la

    Planta; la Protección Catódica tiene como objetivo prolongar la vida útil de los tanques de

    almacenamiento de combustible, que cumplen una función importante en el proceso de

    generación de electricidad en la Planta, mientras que el Sistema de Puesta a Tierra tiene como

    finalidad asegurar la integridad de las personas y los equipos presentes en el área de la Planta. En

    ambos casos se empezará por un resumen del marco teórico básico necesario para la comprensión

    de los temas tratado, seguido por una revisión de las normativas nacionales e internacionales

    correspondientes a ambos temarios, posteriormente se desarrollará las metodologías planteadas

     para el diseño de los sistemas, se realizará el diseño de los sistemas tomando en cuenta las

     particularidades del lugar donde se implementarán presentando los resultados obtenidos durante el

    desarrollo y, finalmente, se presentaran los resultados obtenidos durante el desarrollo y

    cumplimiento de las pasantías observando que los sistemas diseñados cumplen con los criterios

     presentados a lo largo del informe.

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    NDICE

    ÍNDICE DE FIGURAS ix

    ÍNDICE DE TABLAS xi

    LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS xii

    CAPÍTULO 1 1

    INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS DEL TRABAJO 1

    1.1 INTRODUCCIÓN 1

    1.2 OBJETIVO GENERAL 2

    1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2

    1.4 METODOLOGÍA 3

    CAPÍTULO 2 4

    DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA 4

    2.1 MISIÓN 5

    2.2 VISIÓN 5

    CAPÍTULO 3 7

    PRINCIPIOS DE PROTECCIÓN CATÓDICA 7

    3.1 DEFINICIÓN DE CORROSIÓN 7

    3.2 CORROSIÓN EN MATERIALES FERROSOS 8

    3.3 MÉTODOS DE PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN 10

    CAPÍTULO 4 20

    MARCO NORMATIVO SOBRE PROTECCIÓN CATÓDICA 20

    4.1 DETERMINACIÓN DE LA NECESIDAD DE PROTECCIÓN CATÓDICA

    EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO 20

    4.2 CRITERIOS DE PROTECCIÓN 22

    4.3 DENSIDAD DE CORRIENTE REQUERIDA 24

    4.4 CRITERIO UTILIZADO EN EL PROYECTO 25

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    CAPÍTULO 5 27

    METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA 27

    CAPÍTULO 6 32

    DISEÑO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA 32 6.1 DISEÑO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA DE LOS TANQUES DE

    COMBUSTIBLE

    32

    6.2 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN EN LA MALLA DE TIERRA 37

    6.3 CONCLUSIONES 39

    CAPÍTULO 7 40

    MARCO TEÓRICO SOBRE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA 40

    7.1 GENERALIDADES 40

    7.2 SELECCIÓN DE LOS CONDUCTORES 41

    7.3 POTENCIALES TRANSFERIDOS 42

    7.4 PUESTA A TIERRA DE PLANTAS DE GENERACIÓN 43

    CAPÍTULO 8 45

     NORMATIVA SOBRE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA 45

    8.1 PASO DE CORRIENTES POR EL CUERPO HUMANO 46 8.2 TENSIONES DE TOQUE Y PASO MÁXIMAS PERMISIBLES 46

    8.3 EFECTOS DE LA NO HOMOGENEIDAD DE LA TIERRA 49

    8.4 PUESTA A TIERRA DE TANQUES 51

    8.5 PUESTA A TIERRA EN INSTALACIONES DE BAJA TENSIÓN 52

    8.6 CRITERIO DE DISEÑO UTILIZADO EN EL PROYECTO 54

    CAPÍTULO 9 55

    METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA 55

    9.1 DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES 55

    9.2 DISEÑO PRELIMINAR Y REDISEÑO DE LA MALLA DE PUESTA A

    TIERRA 57

    9.3 CORRIENTES MANEJADAS POR EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 58

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    9.4 CORRIENTES DE FALLA 59

    9.5 FACTOR DE ASIMETRÍA 59

    9.6 FACTOR DE DIVISIÓN DE CORRIENTE 62

    9.7 ANÁLISIS DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA 63

    CAPÍTULO 10 65

    DISEÑO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA 65

    10.1 RESISTIVIDAD MEDIDA EN LA PJBA 66

    10.2 DISEÑO PRELIMINAR DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA 68

    10.3 ANÁLISIS DE LA RED DE TIERRA 69

    10.4 CONEXIONES PARTICULARES 70

    10.5 CONCLUSIONES 74

    CONCLUSIONES 76

    REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 78

    ANEXO 1 81

    SERIE ELECTROQUÍMICA DE LOS METALES 81

    ANEXO 2 82

    CÁLCULO DE LAS IMPEDANCIAS DE TIERRA DE LOS CABLES DE GUARDA 82

    ANEXO 3 87

    TÉRMINOS BÁSICOS RELACIONADOS 87

    ANEXO 4 90

    MATERIALES A UTILIZAR PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL

    PROYECTO 90

    A4.1 PROTECCIÓN CATÓDICA 90

    A4.2MALLA DE TIERRA 91

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    ANEXO 5 92

    PLANO DE PROTECCIÓN CATÓDICA 93

    ANEXO 6 94

    PLANO DE UBICACIÓN GENERAL DE EQUIPOS 95

    ANEXO 7 96

    PLANO DE SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 97

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    NDICE DE FIGURAS

    Figura 2.1 Estructura organizativa de INELMECA 5

    Figura 2.2 Ubicación de las oficinas de INELMECA 6

    Figura 3.1 Curva de polarización para materiales pasivables 12

    Figura 3.2 Esquema de protección anódica 13

    Figura 3.3 Mecanismo de protección catódica con ánodo de sacrificio 16

    Figura 3.4 Esquema de protección catódica con corriente impresa de una tubería 19

    Figura 5.1 Procedimiento para el diseño de la protección catódica 28

    Figura 5.2 Circuito equivalente del sistema de protección catódica 31

    Figura 6.1 Diagrama esquemático de la protección catódica 32

    Figura 8.1 Potenciales de contacto, de paso y transferidos en torno a una barra de

    tierra

    45

    Figura 8.2 Circuito de impedancias de toque 47

    Figura 8.3 Exposición a tensión de paso 47

    Figura 8.4 Circuito de tensión de paso 48

    Figura 9.1 Metodología para el diseño de la malla de tierra 56

    Figura 9.2 Falla de una fase a tierra en la torre en un circuito con conductor de

    guarda

    62

    Figura 9.3 Circuito equivalente de la fase bajo falla a tierra en la torre n 63

    Figura 10.1 Diagrama esquemático de la malla de puesta a tierra 65

    Figura 10.2 Ubicación de mediciones de resistividad en la PJBA 66

    Figura 10.3 Resistividades medidas en la PJBA 67

    Figura 10.4 Diagrama de conexión de una célula de Kirk 73

    Figura 10.5 Conexión a tierra del tanque de combustible crudo 73

    Figura 10.6 Conexión a tierra de las bombas de combustible limpio 74

    Figura A1.1 Serie electroquímica de los metales 81

    Figura A2.1 Resistencia de puesta a tierra de las estructuras de la línea JBA-Los

    Millanes

    84

    Figura A2.2 Resistencia de puesta a tierra de las estructuras de la línea JBA-Los

    Robles

    84

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    x

    Figura A2.3 Resistividad promedio del terreno a lo largo de la línea JBA-Los

    Millanes

    85

    Figura A2.4 Resistividad promedio del terreno a lo largo de la línea JBA-Los

    Robles

    85

    Figura A2.5 Circuito equivalente del cable de guarda 86

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    xi

    NDICE DE TABLAS

    Tabla 3.1 Clasificación del medio electrolítico de acuerdo a su resistividad 10

    Tabla 3.2 Cuadro comparativo entre protección catódica por corriente impresa y

     protección catódica por ánodos de sacrificio

    19

    Tabla 4.1 Guía para determinar el nivel de corrosión a partir de parámetros del

    suelo

    21

    Tabla 4.2 Potencial de protección adoptado generalmente en el suelo y agua de

    mar

    23

    Tabla 4.3 Densidades de corriente requeridas para protección catódica de acero

    desnudo en diversos medios

    25

    Tabla 6.1 Ánodos de Ferrosilicio-Cromo para sistemas por Corriente Impresa 33

    Tabla 6.2 Resistencias del circuito de protección catódica 36 Tabla 6.3 Corrientes de protección catódica de los tanques con el voltaje de diseño 36

    Tabla 6.4 Corrientes ajustadas de protección catód