Informe puesta a tierra rll

Seguridad Eléctrica Ltda.
PETROECUADOR-PETROINDUSTRIAL
EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y
PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS
TIPO RAYO – REFINERÍA LA LIBERTAD
Abril 18 de 2006

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS TIPO RAYO – REFINERÍA
LA LIBERTAD
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CONTENIDO
1. OBJETIVO................................................................................................................................................4
2. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN. ......................................................................................4
3. PERSONAL Y RECURSOS EMPLEADOS.....................................................................................5
4. ANTECEDENTES....................................................................................................................................6
5. ALCANCE DE LOS TRABAJOS........................................................................................................6
6. CONCLUSIONES...................................................................................................................................7
6.1 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA DE LOS PARÁMETROS DEL RAYO ................................7
6.2 EVALUACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO....................................................................................14
6.3 SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO CONTRA RAYOS – SPE .................................16
6.3.1 TERMINALES DE CAPTACIÓN. ...................................................................................................17
6.3.2 BAJANTES..............................................................................................................................................21
6.3.3 PUESTAS A TIERRA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS...............................................22
6.3.4 EQUIPOTENCIALIZACIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS.......................................28
6.4 EQUIPOTENCIALIZACIÓN CON DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA
SOBRETENSIONES TRANSITORIAS (DPS). ........................................................................................32
6.5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DEL SISTEMA DE POTENCIA Y
TOPOLOGÍA DE CABLEADOS.......................................................................................................................35
6.6 MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA. ...................................................43
7. RECOMENDACIONES .......................................................................................................................44

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7.1 SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO CONTRA RAYOS-SPE.....................................44
SOBRETENSIONES TRANSITORIAS (DPS). ........................................................................................56
7.3 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DEL SISTEMA DE POTENCIA Y
TOPOLOGÍA DE CABLEADOS.......................................................................................................................65
− ANEXO 1: Abreviaturas, definiciones, metodología y normas utilizadas.
− ANEXO 2: Evaluación de riesgo.
− ANEXO 3: Artículos técnicos.
− ANEXO 4: Manual de construcción.
− ANEXO 5: Comportamiento gráfico de resistividades medidas.
− ANEXO 6: Medición de equipotencialidad.
− ANEXO 7: Medición de resistencias de puesta a tierra.
− ANEXO 8: Memorias de cálculo de PT de potencia.
− ANEXO 9: Planos.
− ANEXO 10: Registro fotográfico.
− ANEXO 11: Cartilla de seguridad.
− ANEXO 12: Cantidades de obra.

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1. OBJETIVO.
Realizar un estudio del sistema de protección contra rayos y sobretensiones transitorias a
todas las plantas de proceso, de servicios industriales, los cuartos de control, edificios
administrativos y demás áreas que requieran protección, de tal forma que minimice el
riesgo a niveles aceptados por las normas nacionales e internacionales para la industria
petroquímica.
2. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN.
La refinería La Libertad propiedad de Petroecuador, se encuentra ubicada
aproximadamente a 120 km de la ciudad de Guayaquil en el municipio de La Libertad.
Cuenta con un área de más de 400 000 m2
, distribuida en las siguientes zonas para
efectos del análisis de riesgo y recolección metódica de información dentro de este
estudio:
Zona 1: Planta de generación a 50 Hz.
Zona 2: Planta Cautivo
Zona 3: Planta Universal
Zona 4: Planta Parsons
Zona 5: Tanques La Libertad
Zona 6: Sistemas y Finanzas
Zona 7: Casas de bombas
Zona 8: Despacho
Zona 9: Planta de Gas Propano
Zona 10: Muelle
Zona 11: Tanques Crucita
Zona 12: Tanques Lomas
Zona 13: Zona Administrativa
La refinería cuenta con una planta de generación de 750 MVA de 5 unidades a 50 Hz 11
kV y otra de 1,12 MW a 60 Hz 480 V y acometidas de 13,2 kV para la alimentación
eléctrica.
Las señales de trabajo en la instalación son las siguientes:
Señal de potencia:
o Corriente continua
o Corriente alterna de 60 Hz y 50 Hz a 11 kV, 4160 V, 3300 V 400/230 V y
240/120 V.
Señales de instrumentación:

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o De 4 a 20 mA.
Señales de telecomunicación.
o Microondas 5,7 y 5,8 GHz.
o De datos a 100 Mbps y 10 Mbps.
La refinería actualmente tiene chimeneas en las siguientes zonas:
• Hornos Planta Cautivo
• Calderas Planta Cautivo
• Hornos Planta Universal
• Hornos Planta Planta Parsons
• Calderas Plantas generación 50 Hz
• Turbinas Plantas generación 50 Hz
Tiene cinco pararrayos, los cuales se encuentran ubicados en:
• Planta Cautivo. En poste al lado de la casa de generación. (Radiactivo Am 241 0,5
mCi aproximadamente)
• Planta Cautivo. En Campo de entrenamiento contra incendios. (Punta Franklin)
• Casa Bombas 3. En poste del pórtico de la acometida de media tensión. (Radiactivo
Am 241 0,5 mCi aproximadamente)
• Casa Bombas 3. En poste iluminación frente CCM. (Tipo ESE)
• Planta de generación 50 Hz. Poste de iluminación en esquina de la casa de
generadores. (Tipo ESE)
Igualmente, cuenta con equipos electrónicos, tales como:
Controladores lógicos programables.
Redes de control de procesos.
Redes de cómputo.
Sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS).
Transmisores de flujo, presión, etc.
Reles de protección.
Equipos de telecomunicación.
3. PERSONAL Y RECURSOS EMPLEADOS
Para el desarrollo de las actividades propias del alcance de este proyecto, se designó al
siguiente personal:
Director de proyecto: Ing. Favio Casas Ospina
Trabajos en campo: Ings. Héctor Eduardo Graffe Cantillo y Jhon Fredy Grisales Vallejo

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Modelamiento: Ing. Héctor Eduardo Graffe Cantillo
La interventoría estuvo a cargo del Ing. Washington Vasquez – Jefe de taller eléctrico.
Los equipos utilizados fueron:
• Analizador Fluke 41
• Pinza de corriente Fluke 80i – 500s
• Radios de comunicación
• Telurómetro Megabras de 25 kHz.
• Telurómetro Megabras EM 4055 Serie OE5137A
• Multímetro digital Fluke 179
• Pinza de corriente Fluke 336
• Cámara digital Panasonic AV50
• Cámara digital HP M307
• Cable Coaxial de 200 m
• Cable 14 AWG de 400 m
• Cables 16 AWG de 12 y 8 m
4. ANTECEDENTES
De las reuniones sostenidas con el ingeniero Washington Vasquez, el área de sistemas y
el área de instrumentación, se concluye que los daños más frecuentes se presentan como
quema de instrumentos y sensores de campo, pérdidas de señales, pantallas de
computadores cuya imagen es inestable, discos duros y fuentes de computadores
quemadas, redes lentas.
5. ALCANCE DE LOS TRABAJOS
5.1 Levantamiento de información en campo.
5.2 Evaluación del nivel de riesgo según la metodología de la norma Internacional IEC
62305-2.
5.3 Análisis comparativo de resultados de evaluación.
5.4 Definición del nivel de protección requerido en cada área de la refinería.
5.5 Evaluación del sistema de protección externa existente.
5.5.1 Terminales de captación.
5.5.2 Bajantes.
5.5.3 Puestas a tierra.
5.5.3.1 Medición de resistividad aparente.
5.5.3.2 Modelamiento del terreno en capas.
5.5.3.3 Medición de resistencia de puesta a tierra por el método de la caída de
potencial, empleando una señal de 25 kHz, de acuerdo con la IEEE 81/1983.

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5.5.3.4 Medición de PH.
5.6 Evaluación del sistema de protección interna existente.
5.6.1 Equipotencialización entre conductores no activos y el SPT.
5.6.2 Equipotencialización entre conductores activos y el SPT – DPS existentes.
5.6.3 Zonificación
5.7 Elaboración de informe.
5.7.1 Evaluación de riesgo según la IEC 62305-2.
5.7.2 Comparación de resultados.
5.7.3 Nivel de riesgo
5.7.4 Nivel de protección
5.7.5 Conclusiones (Define el estado actual).
5.7.5.1 Protección externa por cada área.
5.7.5.1.1 Terminales de captación.
5.7.5.1.2 Bajantes.
5.7.5.1.3 Puestas a tierra.
5.7.5.2 Protección interna.
5.7.5.2.1 Dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias.
5.7.5.2.2 Filtros.
5.7.5.2.3 Apantallamientos localizados.
5.7.6 Recomendaciones.
5.7.6.1 Especificaciones.
5.7.6.2 Esquemas y planos.
5.7.7 Cantidades de obras.
5.7.8 Anexos técnicos.
5.8 Presentación de resultados.
6. CONCLUSIONES.
6.1 EVALUACIÓN ESTADÍSTICA DE LOS PARÁMETROS DEL RAYO

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El rayo o descarga eléctrica atmosférica es una de las perturbaciones electromagnéticas
que más puede afectar las instalaciones.
La tierra es una gran pila y constantemente está cediendo electrones a la atmósfera, esta
corriente es del orden de 3 µA/km2; pero el total es de 2000 A continuos. La naturaleza
logra equilibrar el proceso con 100 rayos por segundo, provenientes de 2000 tormentas
eléctricas permanentes sobre la tierra, lo que los convierte en el principal regulador del
balance calorífico del planeta, además de ser un gran fijador del nitrógeno en el suelo,
necesario para la vida vegetal y un recuperador del ozono en el aire.
Un rayo puede considerarse como una fuente de corriente, capaz de hacer fluir una
corriente permanente (la asociada con el rayo) a través de una impedancia. La tensión
generada por el rayo es el producto de la corriente y de la impedancia a través de la cuál
fluye. Las ondas de tensión normalizadas para rayos son 1,2/50 µs ó 2,5/40 µs.
Figura 1 Ejemplo de ondas de tensión y corriente normalizadas para rayos.
Los parámetros actuales del rayo mostrados en la norma IEC 62305-1, se basan en los
resultados del International Council on Large Electrical Systems (CIGRE) los cuales
son resumidos en la taba 1. La distribución estadística se puede asumir del tipo
logarítmica normal. El correspondiente del valor medio µ y la dispersión σlog se presentan
en la tabla 2 y la función de distribución se muestra en la figura 2 Sobre esta base, la
probabilidad de la ocurrencia de cualquier valor de cada parámetro puede ser
determinada. Una probabilidad 10 % de descargas positivas y una probabilidad 90 % de
descargas negativas es asumida, sin embargo la polaridad de la descarga es una función
del territorio. Si no hay información local disponible, la probabilidad asumida debe ser
usada.

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Tabla 1. Valores de corriente del rayo según IEC 62305-1

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Tabla 2 Distribución logarítmica normal de los parámetros del rayo

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Figura 2 Distribución de frecuencia acumulada de los parámetros del rayo.
En la figura 3 se presenta el mapa mundial de niveles ceráunicos, el cual es tomado de el
libro “El Rayo” de Horacio Torres Sánchez – Universidad Nacional de Colombia.
Figura 3 Mapa mundial de niveles ceráunicos.
De la figura 3 se puede concluir que el nivel ceráunico – NC en la ciudad e La Libertad -
Ecuador, es del orden de 10 días de tormenta al año.

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En la figura 4 se presenta el mapa de rayos de la NASA acumulado desde 1995 hasta
1999, generado con el sistema OTD – Optical Transient Detector.
Figura 4 Rayos en el mundo (Tomada de la NASA - OTD)
De acuerdo con entrevistas sostenidas con personal que ha vivido en la zona durante
muchos años, se concluye que en el lugar normalmente no hay más allá de 5 o 10 días de
tormenta eléctrica durante el año, sin embargo no dudan en afirmar que en la época
donde se ha generado el fenómeno del niño, se puede presentar tormenta eléctrica
prácticamente todos los días durante tres meses seguidos.
En la figura 5 se presentan los mapas de rayos de la NASA acumulados para los años
1998 y 2002, generados con el sistema LIS - Lightning Imaging Sensor, de donde se
puede concluir que hubo más de 100 y 50 tormentas respectivamente; información
científica que coincide con lo relatado por los habitantes de la zona.

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Figura 5 Rayos en el mundo (Tomada de la NASA - LIS)

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Luego de analizar los diversos datos, para este estudio se han tomado los parámetros del
rayo indicados en la tabla 3.
Tabla 3. Parámetros del rayo seleccionados.
ÍTEM PARÁMETRO VALOR
1 Nivel ceráunico - NC 40
2 Densidad de rayos a tierra – DRT por km2
(0,1*NC) 4 RT/km2
.año
3 Densidad de descargas a tierra - DDT por km2
(3*DRT) 12 DT/km2
.año
4 Polaridad del 90% Negativa
5 Corriente de la primera descarga negativa 50% probable > 32 kA
6 Corriente de la descarga subsecuente negativa 50% probable > 11,8 kA
7 Corriente de la primera descarga negativa 98% probable > 4 kA
8 Corriente de la descarga subsecuente negativa 98% probable > 4,9 kA
9
Rata de ascenso de corriente di/dt de la descarga de retorno
negativa 50% probable
> 39,9 kA/µs
6.2 EVALUACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO.
El objetivo de la protección contra rayos es controlar el riesgo por un impacto directo o
indirecto a una estructura; para ello se establecen niveles de riesgo. El riesgo para cada
estructura depende de la densidad de descargas eléctricas a tierra por kilómetro cuadrado
al año (exposición) y de las pérdidas que se puedan presentar. Están determinadas por
factores como el uso y contenido del volumen a ser protegido, materiales de construcción
y medidas que se tomen para reducir los efectos del rayo.
La valoración del riesgo de daños originados por rayos a una estructura, permite que el
ingeniero de diseño decida sobre la necesidad de proteger o no una estructura y sobre las
medidas de protección requeridas.
El riesgo, definido para un promedio anual de pérdidas potenciales en una estructura y los
servicios indispensables, depende de:
El número anual de rayos esperados sobre la estructura.
La probabilidad de daños de la estructura.
La magnitud de las pérdidas como consecuencia de un rayo que afecte directa o
indirectamente la estructura.
La evaluación del riesgo se presenta en el Anexo 2 y los resultados en la Tabla 4. La
metodología aplicada se tomó de la norma IEC 62305-2. El cálculo del riesgo según la
IEC 62305-2 se hizo con el software Risk Assessment Calculador: Version 3.0.3.

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Tabla 4. Evaluación del nivel de riesgo
ÁREA
Zona NOMBRE
R1 R2 R3 R4
Nivel de
protección
requerida
(1)
Protección
contra
incendio
requerida
(2)
1
Generación a 50
Hz.
1,06E-03 1,29E-04 0,00E+00 1,05E-03 II Automático
2 Planta Cautivo 5,21E-01 1,00E-02 0,00E+00 1,93E+01 I Automático
3 Planta Universal 5,72E-02 1,10E-03 0,00E+00 2,12E+00 I Automático
4 Planta Parsons 1,19E-01 2,29E-03 0,00E+00 4,41E-00 I Automático
5
Tanques La
Libertad
1,77E+00 3,41E-02 0,00E+00 6,57E+01 I Automático
6
Sistemas y
Finanzas
2,65E-8 1,08E-3 0,00E+00 1,08E-02 III Automático
7 Casas de bombas 6,56E-02 1,25E-03 0,00E+00 2,39E-00 I Automático
8 Despacho 6,02E-02 1,15E-03 0,00E+00 2,19E-00 I Automático
9
Planta de Gas
Propano
4,07E-02 7,73E-04 0,00E+00 1,47E-00 I Automático
10 Muelle 1,35E-01 2,59E-03 0,00E+00 4,96E+00 I Automático
11 Tanques Crucita 3,49E-01 4,77E-03 0,00E+00 5,35E+00 I Automático
12 Tanques Lomas 1,32E-02 2,58E-04 0,00E+00 5,06E-01 I Automático
13
Zona
Administrativa
2,16E-08 1,25E-03 0,00E+00 1,25E-02 III Automático
R1: Riesgo de pérdida de la vida humana
R2: Riesgo de pérdida de servicios esenciales
R3: Riesgo de pérdidas de la herencia cultural
R4: Riesgo de pérdidas económicas
SIPRA: Sistema integral de protección contra rayos.
Riesgo tolerable RT según IEC 62305-2/5.4
Tabla 5 Riesgo tolerable.
Tipo de pérdidas RT
Pérdida de la vida humana 1,00E–5
Pérdida de servicios públicos 1,00E–3
Pérdida de la herencia cultural 1,00E–3
1 en 10 años 1,00E–1
1 en 100 años 1,00E–2
1 en 1.000 años 1,00E–3
Pérdidas
económicas
1 en 10.000 años 1,00E–4

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1 en 100.000 años 1,00E–5
(1) Niveles de protección según IEC 62305-1/8.1
Tabla 6. Niveles de protección
Nivel de
Protección
Eficiencia del
sistema
Probabilidad de
parámetros
Nivel de Riesgo Clase de
protección
I 0,98 99 % Alto I
II 0,95 75 % Medio II
III 0,90 50 % Bajo III
IV 0,80 50 % Leve IV
Tabla 6-1. Acciones recomendadas de acuerdo con el nivel de riesgo.
NIVEL DE RIESGO ACCIONES RECOMENDADAS
Nivel de riesgo leve Cableados y puesta a tierra según NEC, IEEE 1100, IEC 364, IEC
61000-5-2
Sistema de Protección Interno (SPI) si la acometida es aéreaNivel de riesgo bajo
Cableados y puesta a tierra según NEC, IEEE 1100, IEC 364, IEC
61000-5-2
Sistema de Protección Interno (SPI) en MT y BT
61000-5-2
Nivel de riesgo medio
Sistema de Protección Externo (SPE)
Sistema de Protección Interno (SPI) en MT y BT
61000-5-2
Sistema de Protección Externo (SPE)
Nivel de riesgo alto
Plan de prevención y contingencia
(2) Según IEC 62305-2 un área determinada puede o no requerir un sistema de protección
contra incendio.
6.3 SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO CONTRA RAYOS – SPE
La IEC 62305-3 en el ítem 5.1.1 indica que el sistema externo de protección contra
rayos, está concebido para interceptar impactos directos de rayos sobre una estructura
así como los impactos al lado de ella y conducir la corriente de forma segura a tierra para
luego allí ser dispersada de tal manera que no se causen daños térmicos o mecánicos ni
la generación de arcos eléctricos que pueden generar fuego o explosiones.

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El sistema de protección externo, está compuesto básicamente por terminales de
captación, bajantes, puestas a tierra de protección contra rayos, conectores, herrajes y
otros como puentes equipotenciales.
6.3.1 Terminales de captación.
La IEC 62305-3/5.2.2 indica que los métodos aceptados para la ubicación de terminales
de captación – pararrayos, son los siguientes:
• Ángulo de protección.
• Método de la esfera rodante.
• Método de mallas.
El método de la esfera rodante es el más conveniente para todos los casos, mientras que
el método del ángulo es sujeto a limitaciones de altura del pararrayos y el método de
mallas es conveniente para estructuras de superficie plana.
En la tabla 7 y figura 6, se presentan los valores para cada método y clase de protección.
Tabla 7 Tomado de la IEC 62305-3

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Figura 6 Ángulo de protección según la altura del terminal de captación. Adoptada de la
IEC 62305-3
Igualmente en el ítem 5.1.3, se indica que el LPS puede considerar como terminales de
captación naturales, los elementos metálicos como el acero de refuerzo o el armazón de
la estructura.
Las siguientes partes de una estructura deben ser consideradas como terminales de
captación naturales y parte de un LPS.
a) Materiales metálicos cubriendo la estructura a ser protegida siempre y cuando:
• La continuidad eléctrica entre las diferentes partes de la cubierta sea garantizada y
duradera.
• El espesor de la cubierta de metal no es menor del valor t' indicado en la tabla 8,
si no es importante prevenir perforación o considerar ignición de cualquier
combustible.
• El espesor de la cubierta de metal no es menor del valor t indicado en la tabla 8, si
es necesario tomar las precauciones contra perforaciones o considerar los
problemas de puntos calientes.
• Los materiales no son revestidos con material aislante.
b) Los componentes metálicos del techo, debajo del cubrimiento no metálico siempre y
cuando este no requiera ser protegido.

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c) Partes metálicas como la ornamentación, barandas, tuberías de agua, con sección
transversal mayor o igual a lo especificado para terminales de captación.
d) Tuberías y tanques metálicos en el tejado, siempre y cuando ellos sean construidos
con materiales con los espesores y sección transversal de acuerdo con la tabla 6 de la
IEC 62305-3. (Ver anexo 4)
e) Tuberías y tanques que conducen combustible o mezclas explosivas en forma
permanente, siempre y cuando ellos se construyan con materiales con el espesor
apropiado t indicado en la tabla 8 y que el aumento de temperatura de la superficie
interna al punto de impacto no constituya un peligro.
Si no se cumplen las condiciones para el espesor, las tuberías y tanques se considerarán
como estructuras a ser protegidas.
Tuberías que transportan combustible o mezclas explosivas en forma permanente, no
serán consideradas como un terminal de captación si la empaquetadura en los
acoplamientos, o si las pestañas de los acoplamientos no son correctamente
equipotencializados.
Nota: Una capa delgada de pintura o menos de 1 mm de asfalto o 0,5 mm de PVC, no se
considera como un aislador.
Tabla 8 Espesor mínimo de láminas y tubos metálicos

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* En la tabla 9 se presentan los radios de protección de los terminales de captación
existentes en la refinería, sobre el nivel del piso y considerando una altura de 10 m.
Tabla 9
Clase de protección I II III IV
Radio de protección (m) 10 14 19 21
* Respecto a la ubicación de los pararrayos, existen estructuras que están por debajo
del nivel de instalación del mismo a una distancia de menos de 2 m, por tanto el radio
de protección sería el indicado en la tabla 10.
Tabla 10
Clase de protección I II III IV
Radio de protección (m) 5,5 7 9 10
Figura 7 Altura relativa del pararrayos respecto a estructuras a proteger
* De la figura 7 y tabla 10, se puede concluir que como se encuentran instalados los
pararrayos existentes, no garantizan protección ni siquiera dentro del nivel 4.
* En la refinería La Libertad existen dos pararrayos radiactivos instalados en planta
Cautivo y casa de bombas 3, los cuales tienen aproximadamente 0,5 mCi de Am 241;
estos terminales de captación son prohibidos en el mundo, y no estan instalados de
acuerdo con los métodos descritos anteriormente. (Ver anexo 3 – Pararrayos
Radiactivos)
* En la planta de generación de 50 Hz y en la casa de bombas 3, existen pararrayos tipo
ESE, cuya metodología de instalación no cumple con los procedimientos indicados en
la IEC 62305-3 descritos anteriormente. (Ver anexo 3 – Franklin vs. ESE y ESE
paper)

LA LIBERTAD
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* Las estructuras metálicas que por su ubicación relativa con las estructuras vecinas y
su capacidad de conducción de corriente (de acuerdo con IEC 62305-3/5.1.3,
62305-3 Anexo D – Estructuras con riesgo de explosión, NFPA 780 - 2004 /
4.9 y 7.4.) cumplen como terminales de captación son:
• Chimeneas de calderas y hornos de las plantas universal, parsons y cautivo.
• Chimeneas de calderas de plantas de generación de 50 Hz.
• Tubos de escape de generadores de 50 y 60 Hz.
• Cerramientos metálicos
• Tanques de almacenamiento de combustible líquido y gas.
• Tea.
• Tuberías.
• Torres fraccionadoras y de enfriamiento.
• Torres de telecomunicaciones (4).
• Vientos de torres de telecomunicaciones.
• Postes metálicos de iluminación.
6.3.2 Bajantes
El objeto de las bajantes es derivar la corriente del rayo que incide sobre la estructura e
impacta en los terminales de captación.
De acuerdo con el nivel de protección requerido por cada instalación las bajantes se
ubicarán en el perímetro de cada estructura, según la Tabla 3 de la IEC 61024-1 y
Tabla 4 de la IEC 62305-3, que se presenta a continuación. Según la cláusula 5.3.5 de
la IEC 62305-3, si el material de una estructura o un viento cumple con los
requerimientos de la Tabla 6 de la IEC 62305-3 (Ver anexo 4), se tomarán como
bajantes esas partes de la instalación siempre y cuando garanticen la total y permanente
continuidad eléctrica de acuerdo con el artículo 5.5.2.
Tabla 11. IEC 61024-1 (Tabla 3) e IEC 62305-3 (Tabla 4)
Distancia promedio Distancia promedio
Nivel de protección
IEC 61024-1 IEC 62305-3
I 10 10
II 15 10
III 20 15
IV 25 20
Según el ítem 5.3.4 de la IEC 62305-3 las bajantes se deben instalar lo más vertical
posible y sin ángulos, de manera que entre el terminal de captación y la puesta a tierra el
camino tenga la trayectoria mas corta. Para su instalación consultar el Anexo 4.

LA LIBERTAD
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En la refinería La Libertad, no se consideran algunas estructuras como bajantes naturales
al no estar conectadas directamente con la puesta a tierra y en otros casos al no
garantizar la continuidad permanente en los cambios constructivos.
6.3.3 Puestas a tierra de protección contra rayos.
La puesta a tierra de protección contra rayos es una parte fundamental del SPE, que
contribuye de forma sustancial a la seguridad de las personas y lo equipos, puesto que
provee una equipotencialidad, una baja impedancia a la onda del rayo y permite su
disipación y dispersión en el terreno sin causar daño. Su resistencia debe ser siempre
menor a 10 Ω, pero preferiblemente menor a 1 Ω.
La forma y dimensiones de la puesta a tierra son más importantes que la resistencia de
puesta a tierra. Sin embargo, un valor bajo de resistencia de puesta a tierra es una buena
práctica, siempre y cuando las condiciones del terreno lo permitan (IEC 61024-1,
numeral 2.3.1 e IEC 62305-3, numeral 5.4.1).
Las puestas a tierra pueden conformarse por uno o más de los siguientes electrodos:
Anillos en cable, varillas verticales (o inclinadas), radiales (contrapesos) o electrodos
encapsulados en concretos. La distribución de varios conductores es mejor a un único
conductor de longitud equivalente (IEC 61024-1, cláusula 2.3.2 e IEC 62305-3, cláusula
5.4.1). El electrodo tipo anillo es preferible cuando hay equipos electrónicos o
hay riesgo de incendio en las instalaciones, según IEC 62305-3, numeral 5.4.3.
De acuerdo con la IEC 6 1000-5-2/1997, se deben interconectar todas las puestas a
tierra (potencia, equipo electrónico y protección contra rayos), así:

LA LIBERTAD
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Pararrayos o
terminales de
captación
Suelo
Conductores
de protección
Conductores
aislados
Conexiones
equipotenciales
para edificios altos
Bajantes
Conexiones
Puestas a
tierra
Figura 8. Interconexión de puestas a tierra
• Estudio de resistividad
Las mediciones se hicieron aplicando el método de Wenner; para ello se utilizó un
telurómetro marca MEGABRAS aplicando una señal de 270 Hz y 0,1% de precisión. Para
el modelamiento se utilizó el programa TecAT-IV Plus 3.2. La medición se realizó en
cuatro sitios diferentes obteniendo los siguientes resultados:
Tabla 12. Medición de resistencias para cálculo de resistividad
SEPARACIÓN
ELECTRODOS
(m)
RESISTENCIA
1
(Ω)
RESISTENCIA
2
(Ω)
RESISTENCIA
3
(Ω)
RESISTENCIA
4
(Ω)
1 13,45 0,64 1,00 0,91
2 6,87 0,26 0,29 0,48
3 2,29 0,13 0,20 0,40
4 1,01 0,13 0,52 0,33
5 0,88 0,11 0,33 0,29
6 0,70 0,09 0,27 0,25
7 0,39 0,12 0,29 0,20
8 0,31 0,09 0,26 0,14
En el anexo 5 se presentan las mediciones con sus comportamientos gráficos.

LA LIBERTAD
- 24 -
En la siguiente tabla se hace la comparación y el resumen entre los datos promedios
obtenidos en la medición y los calculados por el programa.
Tabla 13. Datos medidos y datos calculados por el programa
• Estratificación del terreno
Con los datos anteriores se obtiene la siguiente estratificación del terreno:
________________________________________________________________
| |
R1= 28.64 | H1= 1.42 |
_____________| |
|
R2= 10.05 | H2= Inf.
La estratificación se hizo en dos capas, de las cuales, la capa superior tiene una
resistividad aparente de 28,64 Ω.m, hasta una profundidad de 1,42 m, y de este punto
hacia abajo el terreno muestra una resistividad aparente de 10,05 Ω.m.
a (m) ρ medido
(Ω.m)
ρ calculado
( Ω.m)
Diferencia
(%)
1 25,13 26,37 -4,92
2 24,76 20,36 17,76
3 14,33 15,81 -10,33
4 12,57 13,28 -5,66
5 12,57 11,96 4,82
6 12,44 11,26 9,45
7 11,00 10,87 1,14
8 10,05 10,64 -5,94

LA LIBERTAD
- 25 -
Calculated
Measured
Rho1 = 28,64 Ohm.m H1 = 1,42 m
Rho2 = 10,05 Ohm.m
Source = datos de resistividad.rsi
a (m)
1 10
R(Ohm.m)
10
100
Figura 9. Curva de tendencia del modelo
De acuerdo con la IEC 62305-3 / 5.4.2.1, la longitud de electrodos de tierra debe tener
las dimensiones mínimas indicadas en la figura 10. Nótese que para valores de
resistividad aparente como la encontrada en La Libertad, la longitud mínima de electrodos
horizontales debe ser mayor o igual a 5 m independiente del nivel de protección; en el
caso de electrodos verticales o inclinados, la longitud mínima debe ser de 0,5 veces el
valor indicado en la figura 10, es decir 2,5 m.
En los tanques de almacenamiento, torres de comunicación, pórticos de media tensión,
subestaciones tipo poste, algunas subestaciones de pedestal, plantas de despacho,
subestaciones de suministro de potencia por parte de EMEPE, pararrayos tipo ESE y
radiactivos, etc., se encontraron electrodos verticales de 1,8 m de longitud; en algunos
casos se trataba de electrodos de hierro dentro de un tubo de cobre, lo cual no cumple
con lo indicado en la tabla 7 de la IEC 62305-3 (ver tabla 14) y el ítem 5.4.2.1 de la
misma norma.
En el ítem 5.4.3 de la IEC 62305-3, se indica que los conductores horizontales y el
extremo superior de los electrodos verticales, deben quedar a una profundidad de por lo
menos 0,5 m y en el caso de electrodos tipo anillo, estos deben quedar a 1 m de las
paredes externas de la estructura a ser protegida. En la mayoría de las puestas a tierra
de la refinería, la parte superior de los electrodos tipo varilla están a nivel del piso y en
algunos casos no se encuentran totalmente enterrados. Ver anexo 10.

LA LIBERTAD
- 26 -
Figura 10 Mínima longitud de cada electrodo de tierra de acuerdo con el nivel de
protección.

LA LIBERTAD
- 27 -
Tabla 14 Material, configuración y mínima dimensión de los electrodos de tierra.
Adoptado de la IEC 62305-3 / 5.6.2 Tabla 7
* Se encontraron cajas de inspección solo en la puesta a tierra del tanque 53 y la casa
de generadores de la planta Cautivo.
* Las diferentes conexiones entre electrodos tipo varilla y conductor del electrodo de
puesta a tierra, se hacen por medio de conectores tipo perno que no están avalados
por las normas IEC 60364-5-54 / 542.3.2 o la IEEE-837.
* En diferentes lugares de la refinería, se encontró que los conductores enterrados
presentan corrosión y se encuentran en malas condiciones.

LA LIBERTAD
- 28 -
* De acuerdo con la norma AS/1768-1991 /7.5.1.1 (b) y la IEC 62305-3/5.4.2.2
y Anexo D, los tanques se deben conectar a tierra por lo menos en dos partes. En
la refinería se cumple con este criterio parcialmente. (Véase Tabla 15).
Tabla 15
Diámetro del tanque
(m)
Mínimo número de electrodos
independientes
≤ 30 2
> 30 3
∗ En la siguiente tabla se presentan los valores de pH medidos en diferentes lugares de
la Refinería.
Tabla 16 Medición de pH
Lugar pH Conductivida
d µS
Temperatura
ºC
Despacho 8,23 39,4 27,8
Planta Universal 8,43 243 27,5
TEA 7,9 775 27,4
Plantas 50 Hz 9,23 75,4 27,8
Tanques La Libertad 7,31 778 27,8
De la tabla 16 se puede concluir que el pH tiene tendencia a ser básico.
6.3.4 Equipotencialización de estructuras metálicas.
Consiste en la interconexión eléctrica de los componentes del sistema de protección
contra rayos y de las partes metálicas, para garantizar mínimas diferencias de potencial
en una localización dada. Constituye una medida importante para reducir los riesgos de
fuego y explosión en el espacio protegido.
La equipotencialización se puede hacer por medio de conductores de interconexión, donde
la continuidad eléctrica no es proporcionada por la conexión propia de la estructura.
Donde la conexión directa no es permitida, por ejemplo en bridas de aislamiento, o
estructuras metálicas que tienen diferentes protecciones catódicas, la interconexión se
debe hacer por medio de DPS del tipo conmutación de la tensión.
* De acuerdo con la API 2003 5.4.2.2, la protección más efectiva contra la ignición por
rayos en tanques de techo flotante, es el dimensionamiento apropiado de los shunts.

LA LIBERTAD
- 29 -
Los shunts son tiras metálicas colocadas a intervalos de no más de 3 metros sobre la
circunferencia del techo flotante permitiendo el contacto con el casco del tanque para
la propagación a tierra de cualquier corriente asociada al rayo sin la generación de un
arco que pudiese encender el vapor. En todos los tanques de techo flotante,
varios de los shunts no están haciendo contacto con el casco del tanque. No
se cumple además con la NFPA 780-2004 / 7.4.1.2
Shunt sin contacto
con el casco lo que
implica riesgos de
explosión , deben
reemplazarse
Figura 11 Tanque de techo flotante.
* La NFPA 780-2004 en el capítulo 7, ítem 7.4.1.1, indica que los tanques de techo
fijo, se pueden considerar autoprotegidos, siempre que todos los cambios
constructivos, sean unidos mediante tornillos (pernos) o con soldadura autógena, las
tuberías que llegan al tanque sean conectadas metálicamente en el punto de entrada
y el techo sea fijado mediante tornillos o soldadura autógena; además indica que el
techo debe tener un espesor mínimo de 4,8 mm y que los salidas de gas o vapor
deben tener protección contra la llama o ser cerradas. Nótese que esta información
es coincidente con lo ya descrito anteriormente según la IEC 62305.
En los tanques de techo fijo de la refinería La Libertad, no se cumple con este criterio.

LA LIBERTAD
- 30 -
No hay puente equipotencial, no se garantiza continuidad eléctrica ante un rayo.
Figura 12 Tanques de techo fijo.
* La NFPA 780 y la API 2003, recomiendan la conexión temporal de vehículos de
cargue y descargue de combustible con la puesta a tierra local de los puntos de
despacho o acopio. En la refinería La Libertad, las tierras temporales se encuentran
conectadas a la estructura de las unidades de despacho por medio de pernos en
avanzado estado de oxidación y en el punto de unión entre el cable y estructura existe
pintura la cual se considera no conductora, la pinzas tipo Jackson utilizadas para la
conexión de los vehículos tienen dañado el sistema de resorte y también se
encuentran oxidadas.
* Interconexión del sistema de puesta a tierra. Esta consideración se encuentra en el
artículo 250.60 del NEC y la IEC 61000-5-2 / 5.3.2.
La medición de resistencia de interconexión se realizó mediante la técnica de la caída
de potencial. Una corriente continua se hace circular entre dos estructuras que se
requieren medir, mientras se registra la caída de tensión. La resistencia de
interconexión se obtiene de la relación V/I. En el Anexo 6 se presentan los
protocolos de las mediciones.
De acuerdo con los resultados de las mediciones de equipotencialidad, en general, la
estación presenta resistencias en corriente continua de interconexión de las
estructuras metálicas y conductores de electrodo de puesta a tierra con valores bajos.
Se cumplen las recomendaciones de la IEC 6 2305-3 / 6.2.2.
Sin embargo, existen puntos de la instalación que no se encuentran
equipotencializados y aunque la gran mayoría están interconectados, las conexiones
tienen pintura entre la estructura y el terminal, otras están corroídas y en otros casos
las conexiones están flojas o sueltas o se utilizan conectores para calibre mayor al del
cable utilizado. (Véase Anexo 10 - Registro fotográfico).

LA LIBERTAD
- 31 -
∗ En la refinería La Libertad las corazas metálicas recubiertas con PVC no tienen
conductor de puesta a tierra por encima de la envolvente. Esto no cumple la IEC 6
1000-5-2 / 7.5.
Figura 13 Coraza sin conductor paralelo de tierra
∗ Las torres de comunicaciones no disponen de barrajes equipotenciales de tierra. No
cumple la MOTOROLA R 56 / 9.35
∗ Al no existir barrajes en la torre, las pantallas de los cables coaxiales no son
conectadas a tierra de manera efectiva. No cumple con la UIT K27 / 4.2.1.
∗ En la ventana de ingreso de los diferentes cuartos de equipos de comunicaciones, no
disponen de barrajes de tierra ni en la parte interna ni en la parte externa. No se
cumple con la Motorota R56/6.3.3
∗ La base de las torres de comunicaciones, no está sólidamente puestas a tierra. No
cumple con la IEC 61024-1/3.1.2 (a).
∗ No hay una adecuada unión eléctrica entre templetes y torre (no se utilizan
conectores bimetálicos para unir cobre con acero). No cumple con la IEC 61024-
1/3.1.2 (b).
∗ La norma IEEE 141/12,9, indica que las pantallas de los cables XLPE deben ser
conectadas a tierra en cada punto donde estas sean expuestas; en la refinería La
Libertad se cumple parcialmente este criterio. Donde se cumple dicho criterio
normativo, se utiliza un cable 10 AWG enrollado sobre el cable XLPE y con conectores
no certificados, lo cual aumenta la impedancia del camino a tierra.

LA LIBERTAD
- 32 -
SOBRETENSIONES TRANSITORIAS (DPS).
La equipotencialización de líneas activas se obtiene con la instalación de dispositivos de
protección contra sobretensiones transitorias (DPS), con el fin de disminuir a niveles
aceptables las sobretensiones transitorias conducidas que se pueden presentar al interior
de una instalación.
La protección de equipo contra sobretensiones transitorias involucra la instalación de DPS
en el punto de ingreso a un dispositivo o equipo, en los conductores activos (potencia y
comunicaciones) y de tierra, considerándose los modos de protección común y
diferencial.
La selección de los DPS parte del principio que los equipos de baja tensión son capaces de
tolerar sin daño tensiones al impulso dadas en la Tabla 1 de la IEC 60364-4-443.
Tabla 17.
TENSIÓN AL IMPULSO QUE DEBEN SOPORTAR LOS EQUIPOS
Adoptada de IEC 60364-4-443
BIL requerido en (kV)
Contadores Tableros,
interruptores,
cables, etc.
Electrodomésticos,
herramientas
portátiles
Equipo
electrónico
Nivel de tensión
(V) IV III II I
120-240; 120/208 4 2,5 1,5 0,8
230/400; 254/440:
277/480
6 4 2,5 1,5
1000 8 6 4 2,5
La protección interna se basa en el concepto de zonificación, que se aprecia en la Figura
14.

LA LIBERTAD
- 33 -
ZONA 3 ZONA 2 ZONA 1 ZONA 0B ZONA 0A
Categoría A Categoría B Categoría C Categoría D Categoría E
I
6 kV, 500 A,100kHz
I
5 kA, 8 /20 sµ 20 kA, 10 /350 sµ
I
12,5 kA, 10 /350 sµ
I
42 kA, 10 /350 sµ
I
Figura 14. Zonificación

LA LIBERTAD
- 34 -
∗ Los DPS instalados en los pórticos y subestaciones tipo poste de 13,2 kV de EMEPE,
no se encuentran bien montados desde el punto de vista de protección contra
transitorios de acuerdo con la IEEE 142/2.2.7 e IEC 60364-5-53 / 534.2.4 y
534.2.9. (Ver figura 15). Esta situación puede llegar a presentar sobretensiones
elevadas ante la presencia de una corriente de rayo que llegue por el circuito de
alimentación (Véase Figura 16).
DPS
VLVR
Equipo
a proteger
I de falla
DPS
VLVR
Equipo
a proteger
I de falla
Figura 15
40 kA/
µs
4 m
Rptl =5 Ω
VR
L=6 µH
Transformador
1 m
Figura 16 Análisis de sobretensión en cable XLPE

LA LIBERTAD
- 35 -
En la Figura 16 se tiene:
VR Es la tensión de reacción del DPS estimada en 28 kV para 5 kA.
L Es la inductancia del cable de puesta a tierra, para el cual se tiene
una inductancia de 1,5 µH/m.
Por lo tanto ante una corriente de rayo de 40 kA/µs, ocasiona en la disposición actual,
la siguiente sobretensión:
kV
s
kA
HkVRI
dt
di
LVV Rab 328
40
5,728 =×+=++=
µ
µ
Los 328 kV quedan aplicados al aislamiento del cable, cuyo BIL no se espera que sea
mayor a 100 kV.
∗ En baja tensión, solo se encontraron DPS en el circuito de la UPS del cuarto de control
de la planta Cautivo y en el circuito de la UPS del cuarto de control de planta de
generación a 50 Hz.
∗ Las bridas de aislamiento no tiene descargadores de sobretensiones; esta situación
aumenta el riesgo de explosión en caso que hubiese una corriente tipo rayo conducida
por la tubería, ya que la no equipotencialización puede generar un arco o chispa.
∗ En los cables RF no hay dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias.
No se cumple con la Motorota R56 / 9.3.
∗ En los cables de señales que llegan de los sensores de campo, no hay DPS instalados.
6.5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DEL SISTEMA DE POTENCIA Y TOPOLOGÍA
DE CABLEADOS.
Parte de la alimentación eléctrica esta compuesta por un grupo de generadores ubicados
en la refinería. Estas fuentes de potencia se conectan a tierra a través de una
impedancia que limita la corriente de falla a tierra en el caso de la generación a 50 Hz –
11 kV; por esta razón, los potenciales asociados a una falla de este tipo no son un factor
de riesgo que afecte los equipos electrónicos en sus puertos o a las personas por
tensiones de paso o contacto. En la Figura 17 se puede apreciar la situación. La
corriente de falla asimétrica en todo los casos esta limitada por ZL y por otras impedancias
como se ve en la ecuación No. 1.
CTTHLF
LT
F
ZZZZZ
V
I
++++
= [1]
donde:

LA LIBERTAD
- 36 -
ZL Impedancia limitadora. Se ajusta para que la corriente de falla no sea superior a
la corriente soportada por el generador.
ZF Impedancia de los conductores de fase.
ZTH Impedancia interna del generador.
ZT Impedancia del conductor de puesta a tierra.
ZC Impedancia de contacto en el punto de falla.
ZL
If
G Carga
Falla
Figura 17
También hay circuitos que son alimentados por circuitos de la compañía EMEPE a 13,2 kV,
donde se podrían tener los efectos de una falla a tierra en 60 Hz, los cuales son los
siguientes:
• Elevación de potencial de neutro hasta el GPR.
• Asimetría en las tensiones de alimentación. En los circuitos trifásicos durante la falla,
una fase disminuye su diferencia de potencial con respecto a tierra y las otras dos se
elevan. Cuando es prolongada la duración de la falla, esto puede ocasionar daños a
los equipos por el esfuerzo a que se ven sometidos sus aislamientos y en ocasiones
los dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias se dañan porque
entran en conducción permanente debido a que se supera la máxima tensión de
operación continua del dispositivo.
• Potenciales de paso y de contacto que superan los límites tolerables por el cuerpo
humano.
En media tensión, la corriente de falla a tierra es aquella que circula en la trayectoria
cerrada por los conductores de 13,2 kV, el cable de neutro, las puestas a tierra de la
refinería, el terreno entre la subestación de la refinería y la subestación del proveedor de
electricidad y la puesta a tierra del proveedor. El personal y los equipos electrónicos de la
refinería, se pueden ver afectados por los potenciales que se podrían presentar en caso

LA LIBERTAD
- 37 -
de una falla a tierra en el nivel de tensión de 13,2 kV. En este caso, la falla involucra el
cable de neutro. (Véase Figura 18).
Subestación del
proveedor
Subestación
estación
RPT RPT1
Condición
de falla
Corriente de
falla
GPR
34.5 kV
34,5 kV13,2 kV
Figura 18
La norma IEEE 80-2000 indica que la mejor configuración para controlar tensiones de
paso y contacto, son conductores horizontales formando mallas, mejorada con electrodos
verticales en la periferia.
∗ En las subestaciones alimentadas por EMEPE, no se pudo determinar la topología de
puestas a tierra, ya que no existen planos de tierras.
∗ El ingeniero Vasquez informa que en la Casa de Bombas 3, existe una gran malla en
cable de cobre mayor al 2/0 AWG desnudo; sin embargo aunque en la medición de
equipotencialidad da continuidad, el cable de guarda tanto del circuito de 13,2 kV
como el de 11 kV que llegan a dicha casa de bombas, tienen puestas a tierra
independientes de la subestación. No cumple con la IEC 61000-5-2.
∗ En la central de generación de 50 Hz, se encontraron tubos de profundidad
desconocida que se encuentran en avanzado estado de oxidación, los cuales son
conectados a la malla de puesta a tierra construida para la nueva turbina de
generación.
∗ En la casa de generadores de 60 Hz – 480 V, hay cajas de inspección que permiten
apreciar la existencia de electrodos tipo varilla de acero con recubrimiento de cobre;
dichas varillas se conectan con una malla por medio de conectores mecánicos no
certificados, incumpliendo con lo indicado en las normas IEC 60364-5-54/542.3.3 e
IEEE 837.

LA LIBERTAD
- 38 -
Figura 19 Caja de inspección en casa de generadores a 60 Hz.
∗ En los pórticos de acometidas de media tensión provistas por EMEPE, las puestas a
tierra se construyen con electrodos tipo varilla de acero con recubrimiento de cobre
de 1,8 m x 5/8”, los cuales en muchas ocasiones no se encuentran totalmente
enterrados. Esta configuración no cumple con lo recomendado por la IEEE 80 en
cuanto a control de tensiones de paso y contacto se refiere, al igual que en el material
utilizado para los electrodos.
Figura 20 Puesta a tierra acometida de 13,2 kV en planta Cautivo.
∗ La subestación de servicios auxiliares de EMEPE ubicada en casa de generación de 50
Hz, no tiene puesta a tierra local, sino que es conectada a la puesta a tierra del
pórtico donde la red cambia de aérea a subterránea por medio de un cable 4 AWG. El
pórtico se encuentra a más de 20 m y su puesta a tierra es un electrodo tipo varilla de
1,8 m con conectores no certificados.

LA LIBERTAD
- 39 -
∗ La puesta a tierra de la subestación de planta de agua en la planta Cautivo, está
conformada por 5 varillas de acero con recubrimiento de cobre, interconectadas por
un cable de cobre 4 AWG desnudo, el cual no está enterrado. No se cumple con las
recomendaciones de la IEEE 80 en cuanto a la configuración y electrodos
recomendados.
∗ En el muelle hay una acometida monofilar de EMEPE a 7620 V, el circuito lo están
cerrando por el suelo, ya que tan solo llega la fase, poniendo en peligro a las personas
que circundan el lugar. No se debe permitir la instalación de circuitos
monofilares.
Las fallas a tierra en baja tensión, se presentan en el interior de las instalaciones, cuando
un conductor activo de baja tensión, diferente al neutro es conectado a tierra, bien sea
por deterioro de los aislamientos o por algún otro tipo de incidente. La corriente proviene
del transformador que alimenta la falla, fluye por el conductor activo hasta el punto de
falla y retorna a la fuente a través del conductor de puesta a tierra de equipos o por el
suelo en caso que el circuito no tenga conductor de tierra; en este caso, la puesta a tierra
no debería formar parte del circuito de falla. La figura 21 muestra el circuito que
debería formarse.
I falla
6300/480/208/120 V
34,5 o
11,4 kV
13,2 kV
11 kV
4160 V, 3300 V, 400 V, 240 V, 208V
Figura 21
En la refinería, el régimen de conexión a tierra, se fija mediante el NEC y se denomina
TNC o TNCS, según la norma IEC 60364-3; es decir, que debe existir una conexión a
tierra en el punto neutro de la fuente o en el conductor de neutro de la acometida de baja
tensión. Para la refinería La Libertad, la conexión a tierra se debe hacer en el punto
neutro de la fuente (Generadores de 11 kV y 480 V y transformadores reductores a 4160,
3300, 400, 240 y 208 V) y en el punto neutro de transformadores de aislamiento en caso
que existan; además, cada circuito debe estar acompañado a partir de estos puntos, del
conductor de tierra de seguridad.

LA LIBERTAD
- 40 -
∗ En la caja de bornes de los generadores de 60 Hz en planta Cautivo y en el generador
auxiliar de la subestación Calderas, se está uniendo el neutro con la tierra. Esta
situación es una violación al NEC 250-20 (d), ya que los generadores dejan de ser
un sistema derivado independiente, por tener el neutro unido permanentemente con
el neutro del transformador. Dicha conexión está haciendo una segunda unión del
neutro del sistema de 480 y 400 V, lo cual causa que haya flujo de corrientes en los
conductores de tierra.
Fase
Neutro
Tierra
Unión NT
No. 1
Unión NT
No. 3
Carga
Monofásica
Transferencia
Tablero
distribución. No
hay barraje de N
N si aisladores
Unión NT
No. 2
Figura 22 Diagrama de conexión a tierra de la subestación calderas y su generador
auxiliar.
* De la figura 22 se puede concluir que se están utilizando los conductores de tierra
enterrados para hacer el retorno de las cargas alimentadas a 230 V, no se cumple con
el NEC capítulo 3.
* En la subestación 4, el neutro se une con tierra en los motores de las bombas.

LA LIBERTAD
- 41 -
* En muchos de los circuitos, los conductores de puesta a tierra no acompañan los
conductores activos por el interior de la canalización. Esta situación no cumple lo
dispuesto en la NFPA 70-NEC / 300-3 (b), pues al incrementar la separación de
conductores del circuito de falla, aumenta la inductancia y por ende la impedancia. La
corriente de falla disminuye, retrasando el disparo de las protecciones.
* En la refinería, la mayoría de los cables son armados con una cubierta de acero con
las dimensiones suficientes para cumplir como conductor de tierra de equipos de
acuerdo con la NFPA 70 - NEC Artículo 250.118; sin embrago en varios de ellos, la
armadura metálica no se encuentra conectada a tierra en ambos extremos. No se
cumple con la NFPA 70-NEC Artículo 333.
* Los circuitos para equipo electrónico, no cumplen con lo recomendado en la IEEE
1100 capítulos 8 y 9, en lo referente a tipo de fuentes de alimentación, tableros,
rutas de cableados, dimensionamiento de conductores de neutro y de tierra, concepto
de tierra aislada, conectividad de las UPS, dimensión de de tierra.
• Los barrajes de tierra existentes, están directamente conectados al chasis sin
aisladores y en varios casos se utiliza a la vez como barraje de neutro para las
cargas monofásicas. No se cumple con la IEEE 1100 y el NEC.
• Donde no existe barraje de tierra, utilizan el chasis del tablero como barra
equipotencial.
• En algunos tableros donde llegan solo tres conductores de fase a 400 VL-L y a veces
el conductor de tierra (chaqueta de acero del cable armado conectada a tierra en
ambos extremos), utilizan el chasis como referencia para cargas monofásicas; el
caso más común se presenta en los tableros de bombas localizados en las zonas
de tanques Crucita y tanques La Libertad, donde se requiere para la alimentación
de los instrumentos de campo un nivel de tensión de 230 V. Dicha situación es
causante de las corrientes por los conductores de tierra al convertir las chaquetas
metálicas de los cables armados (conductor de tierra de equipos) en un conductor
activo al que se podría llamar conductor de neutro. Cuando no se conecta a tierra
la chaqueta metálica en ambos extremos, el retorno de las cargas monofásicas, se
haría por el piso y diferentes estructuras metálicas como tuberías. No se cumple
con lo indicado en el capítulo 3 del NEC, de donde se concluye que todos los
conductores de un circuito deben ir por la misma canalización.
• Las corrientes en conductores del sistema de puesta a tierra, son producidas por la
unión en más de un punto del neutro con tierra, la inversión del neutro con el
conductor de tierra en el lado de la carga o la utilización de estructuras metálicas y
conductores de tierra como neutro. En la refinería, se encontraron corrientes
demás de 30 A por los conductores de tierra , no cumpliendo así con el artículo
250.6 (A) del NEC y la norma IEEE 1100/tabla 4.3.

LA LIBERTAD
- 42 -
Figura 23 Corriente por conductor de tierra.
• El conductor de puesta a tierra de equipos de los circuitos de las diferentes UPS
existentes en la refinería, no acompaña el circuito de potencia. Además, de no
cumplir con las condiciones de seguridad (NFPA 70-NEC/ 300-3 (b)), se viola lo
recomendado para redes eléctricas de equipo electrónico, IEEE 1100 / 8.3.2.2.2.
• De acuerdo con la norma ANSI/EIA/TIA 607/5.5.1.1., los tableros para equipo
electrónico deben tener un barraje equipotencial de tierras de 5x50x30 mm, como
mínimo y de acuerdo con el número de circuitos serán de mayores dimensiones.
Este criterio no se cumple en los tableros que alimentan equipo electrónico en
diferentes lugares de la refinería.
• La norma IEEE 1100-1999/8.5.3.2 indica que la red regulada debe disponer de
una conexión de tierra aislada; es decir, de un conductor de puesta a tierra para
equipos con aislamiento eléctrico, el cual recorre las misma canalizaciones que los
conductores activos y parte desde el punto neutro del último sistema derivado
independiente, en este caso el transformador de la estación, y llega hasta los
puntos de conexión de los equipos incluidas las UPS. Esta disposición no se
cumple en la refinería La Libertad.
• La norma IEEE 1100-1999/8 recomienda instalar sistemas derivados
independientes para la alimentación de equipo electrónico. En la refinería la
libertad, la alimentación de equipo electrónico se toma desde sistemas de potencia
que igualmente alimenta cargas como motores de las bombas que continuamente
están parando y arrancando, lo cual genera sobretensiones y sobrecorrientes
transitorias que pueden afectar los puertos de los equipos sensibles.

LA LIBERTAD
- 43 -
Adicionalmente, en algunos lugares se utilizan autotransformadores para regular la
caída de tensión debida a la gran longitud de circuitos, lo cual incrementa la
magnitud de la sobretensión transitoria vista por la carga electrónica, no se
cumple con el ítem 8.4.1 de la IEEE 1100 que recomienda la utilización de
transformadores de aislamiento con pantalla electrostática; no se recomienda
utilizar transformadores monofásicos y no se permite la utilización de
autotransformadores.
• La UPS de 8 kVA del cuarto de control de la planta Cautivo tiene puesta a tierra
independiente del sistema de tierras de la planta. El circuito que la alimenta no
trae conductor de tierra.
∗ En el tablero de 380 V en casa de generación de 50 Hz (nueva turbina), la barra de
tierras no está montada sobre aisladores y no cumple con las dimensiones según el
NEC – 2005 Artículo 250.30(A)(4)(c).
∗ En el tablero de 208/120 V de la nueva turbina en casa de generación de 50 Hz, la
barra de tierras no está montada sobre aisladores y tampoco cumple con las
dimensiones según el NEC – 2005 Artículo 250.30(A)(4)(c); además se está
compartiendo tanto para neutro como para tierra.
∗ En casa de generadores de 50 Hz, existe un tablero de servicios auxiliares alimentado
por un transformador reductor que a su vez es alimentado por EMEPE. A este tablero
el neutro llega en conductor desnudo, lo cual no cumple con el NEC artículo 200-6
que indica que el neutro debe ser aislado en color blanco o gris. Igualmente el
circuito no trae conductor de tierra desde el transformador, sino que es tomada
localmente desde una varilla de hierro.
∗ De acuerdo con el artículo 250.28 del NEC, los puentes equipotenciales de los
tableros, se deben hacer en la misma dimensión del conductor de tierra del circuito
que lo alimenta. En las instalaciones de la refinería, los puentes equipotenciales de
los tableros en general se hacen con cualquier conductor sin tener en cuenta esta
recomendación, convirtiendo en “receta” la utilización de conductores de calibre 10 ó
8 AWG cuando en muchas ocasiones se puede requerir hasta conductores del calibre 2
AWG.
6.6 MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.
En el Anexo 7 se presenta el protocolo de mediciones puntuales. El montaje aplicado se
expone en la Figura 24, conforme a la metodología expuesta en la IEEE 81.2-1991.

LA LIBERTAD
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Figura 24
La distancia para el electrodo auxiliar de corriente (EI) fue de 100 m utilizando cable
coaxial.
En general los valores medidos son menores a 5 Ω; la IEC 62305-3 recomienda para
protección contra rayos una resistencia menor o igual a 10 Ω pero preferiblemente menor
a 1 Ω y la IEEE 80 recomienda para subestaciones de media tensión, una resistencia de
menos de 5 Ω. En el caso de la subestación de tanques Lomas y planta Universal, la
resistencia fue mayor a 10 y 5 Ω respectivamente.
7. RECOMENDACIONES
7.1 SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO CONTRA RAYOS-SPE.
7.1.1 Clasificación de zonas según IEC 62305-3 Anexo D.
Para el diseño del sistema externo de protección contra rayos, se definen las siguientes
zonas peligrosas de acuerdo con la IEC 62305-3/Anexo D, IEC 60079-10 e IEC
61241-10.
Zona 0 Lugar en que una atmósfera explosiva consistente en una mezcla de aire y
sustancias inflamables en forma de gas, vapor o bruma, está presente en forma
permanente o por largos periodos o frecuentemente.
Zona 1 Lugar en que una atmósfera explosiva consistente en una mezcla de aire y
sustancias inflamables en forma de gas, vapor o bruma tiene probabilidad de aparecer en
operación normal de manera ocasional.

LA LIBERTAD
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Zona 2 Lugar en que una atmósfera explosiva consistente en una mezcla de aires y
sustancias inflamables en forma de gas, vapor o bruma, no tiene probabilidad de
aparecer en operación normal, pero si esta apareciera, sería solamente por un corto
periodo de tiempo.
Para la clasificación de zonas en la refinería la libertad, ver planos 1, 2 y 3, donde el color
amarillo indica la zona 2, el color naranja la zona 1 y el color rojo la zona 0.
7.1.2 Consideraciones particulares para la selección y ubicación de
terminales de captación.
Debido a que los terminales de captación existentes en la refinería no garantizan ningún
tipo de protección tal como están instalados, estos no se tuvieron en cuenta dentro del
cálculo del apantallamiento y deberán ser retirados de los lugares donde actualmente se
encuentran instalados junto con sus bajantes y puestas a tierra; no obstante donde se
indique la instalación de pararrayos Franklin, se pueden utilizar los terminales tipo ESE
existentes que no son radiactivos.
Se propone relizar la gestión y disposición del pararrayos radiactivo, según el siguiente
procedimiento:
Caracterización de la fuente.
Inspección y o evaluación radiológica del lugar y de las fuentes. (Se requiere
equipo para medición de radiación ionizante).
Desmonte del pararrayos.
Construcción de blindajes adicionales requeridos.
Adecuación de la fuente para el transporte.
Transporte.
Tratamiento y almacenamiento definitivo como residuo radiactivo.
Acta formal de recpeción y disposición definitiva de elemento radiactivo por parte
de la entidad encargada y autorizada por el gobierno del Ecuador para el control y
manejo de material radiactivo.
Cada una de las etapas de la gestión deben ser llevadas a cabo respetando las normas de
Seguridad Radiológica, con personal capacitado y certificado en el manejo de
Material Radiactivo y Protección Radiológica.
7.1.3 Consideraciones particulares para el cálculo de las bajantes.
Para el caso de las instalaciones de la refinería La Libertad, las bajantes son
aproximadamente de 9 m; por lo tanto, las tensiones generadas en cada una de las
bajantes está determinada por:

LA LIBERTAD
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dt
di
LV =
Donde:
L = Inductancia de la bajante
di/dt = Rata de ascenso de la corriente 50 % probable de la descarga de retorno.
El máximo potencial en la bajante, considerando que L = 9 µH/m (teniendo en cuenta
una inductancia aproximada de 1 µH/m) será:
kVV
skAmHV
359
/9,39*/9
=
= µµ
7.1.4 Consideraciones particulares para el cálculo de PT
Con el programa TecAt Plus 3.2, se calculó la resistencia para diferentes tipos de arreglos,
encontrando los valores que se resumen en la tabla 18, de donde se puede concluir que
los arreglos propuestos de puestas a tierra de protección contra rayos cumplen con lo
sugerido en la IEC 62305-3 tanto en resistencia como en configuración.
Tabla 18 Resistencias de PT esperadas para diferentes arreglos.
Arreglo R(Ω)
Electrodo tipo varilla de 2,4 m por 5/8” 5
Electrodo tipo varilla de 7 m por 5/8” 1,8
Cable 2/0 AWG de 5 m de longitud 6,5
Electrodo tipo varilla de 2,4 m con cable de 5 m de longitud 3,2
Electrodo tipo varilla de 2,4 m con cable de 10 m de longitud 2,3
Anillo de 6 m de diámetro 2,1
Para el diseño de la puesta a tierra se tuvo en cuenta la resistividad del terreno, la
estructura física del suelo, las condiciones de seguridad para las personas que puedan
circular alrededor de las edificaciones y la necesidad de garantizar una vida útil
aproximada de 20 años.
La máxima tensión que se encontraría en la puesta a tierra (GPR) está dada por:
V r = IR
Donde:
I = Valor pico de corriente de la descarga de retorno 50% probable.

LA LIBERTAD
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R = Resistencia de la puesta a tierra calculada. (Los arreglos propuestos garantizan en
todos los casos una resistencia de menos de 2,5 Ω)
Considerando que por lo menos el 60 % de la corriente circula por la puesta a tierra más
cercana al punto de impacto del rayo, se tendría que:
kVVr
kAVr
5,29
8,115,2
=
×Ω=
Por tanto la máxima tensión que se vería en los terminales de captación respecto a tierra,
estaría dada por:
Vt = V + Vr
Vt = 359 kV + 29,5 kV
Vt = 388,5 kV
7.1.5 Especificaciones.
∗ Para los edificios de sistemas y finanzas, bienestar social, oficinas centrales, edificios
de capacitación en planta La Libertad y Cautivo, edificio administración planta cautivo,
laboratorios, oficinas de obras civiles, oficinas planta de generación eléctrica a 50 Hz,
CCM casa de bombas 3, talleres, casetas de transformadores, cuartos de control y
puestos de vigilantes, no se instalará un sistema de protección externo, ya que por su
ubicación respecto a las demás estructuras y los resultados de la evaluación de riesgo,
se determina que no lo requieren; sin embargo en caso que sus estructuras
aporticadas (vigas y columnas) y soportes de techos que sean metálicos, estos
deberán ser sólidamente puestos a tierra por medio de cable 2 AWG de cobre aislado
o desnudo.
∗ Para las casas de bombas 1, 2 y 3, casa de máquinas planta de generación de 50 Hz,
taller eléctrico, casa de generadores a 60 Hz en la planta Cautivo y caseta del Alfa
Laval, se debe construir una malla de apantallamiento con un alambrón de cobre de 8
mm de diámetro por el borde del techo del edificio, montado sobre aisladores de no
menos de 5 cm cada 1 m y la longitud máxima del lado de la cuadrícula será de 15 m.
En las edificaciones antes mencionadas donde haya alguna estructura sobresaliendo
de la superficie del techo como es el caso de casas de bombas 1 y 3, se instalará una
varilla de cobre sólido de 5/8” por 60 cm sobre cada elemento sobresaliente, teniendo
la precaución de equipotencializarlo con el terminal de captación en caso que sea
metálico, utilizando para ello cable de cobre 2 AWG desnudo. Ver figuras 25 y 26

LA LIBERTAD
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Varillas de cobre de 5/8" x 60 cm
Cable de cobre 2 AWG desnudo o alambrón de 8 mm de diámetro
Figura 25 Detalle de apantallamiento en casa de bombas 3.
Aisladores separados 1m
Alambron de 8 mm de diametro
Cable de cobre 2 AWG desnudo
Figura 26
∗ En la casa de bombas 1, se utilizarán las columnas metálicas de las cuatro esquinas
como bajantes de rayos; en cada una de las esquinas se instalará un electrodo tipo
varilla de 2,4 m por 5/8” en cobre sólido unidos entre si por un conductor de cobre
2/0 AWG desnudo a 50 cm bajo la superficie del suelo y a un metro de la edificación,
tal como se indica en el plano anexo. Las cerchas metálicas se conectarán
eléctricamente con el anillo de apantallamiento por medio de cable 4 AWG de cobre
con terminales de ponchar de doble ojo o soldadura exotérmica.
∗ En la casa de bombas 2, se instalarán 4 bajantes, en los lugares indicados en el plano
anexo; las bajantes serán en cable de cobre 2 AWG o alambrón de 8 mm de diámetro,

LA LIBERTAD
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montado sobre aisladores cada 1,5 m y conectadas a la puesta a tierra indicada en el
plano anexo, la cual estará compuesta por electrodos tipo varilla de 2,4 m por 5/8” en
cobre sólido, unidos entre si por un conductor de cobre 2/0 AWG desnudo a 50 cm
bajo la superficie del suelo y a un metro de la edificación. Las cerchas metálicas se
conectarán eléctricamente con el anillo de apantallamiento por medio de cable 4 AWG
de cobre con terminales de ponchar de doble ojo o soldadura exotérmica.
∗ En la casa de bombas 3, se instalarán 4 bajantes, al igual que en la casa de bombas
2. Dichas bajantes se conectarán a la malla de puesta a tierra existente bajo las
edificaciones. Las cerchas metálicas se conectarán eléctricamente con el anillo de
apantallamiento por medio de cable 4 AWG de cobre con terminales de ponchar de
doble ojo o soldadura exotérmica.
∗ Instalar varillas de 1,2 m por 5/8” en cobre sólido sobre los postes de iluminación de
la casa de bombas 3; dichas varillas (pararrayos Franklin) serán conectadas a la
puesta a tierra existente por medio de cable de cobre 2 AWG desnudo fijado al poste
con cinta de acero de ½”. Ver figura 27.
Cable de cobre
desnudo 2 AWG
Cinta metálica de
acero de 3/4"
Terminal de captación:
Varilla de cobre de 5/8"
x 1,2 m
Puente equipotencial
entre brazo de luminaria y
bajante
Figura 27
∗ En la casa de generadores de planta Cautivo, se instalarán 4 bajantes igual que en
casa de bombas 3, y se conectarán a la puesta a tierra existente en el lugar.
∗ En la caseta del Alfa Laval, se utilizarán las columnas metálicas de las cuatro esquinas
como bajantes de rayos; en cada una de las esquinas se instalará un electrodo tipo
varilla de 2,4 m por 5/8” en cobre sólido unidos entre si por un conductor de cobre
2/0 AWG desnudo a 50 cm bajo la superficie del suelo y a un metro de la edificación.
Las cerchas metálicas se conectarán eléctricamente con el anillo de apantallamiento

LA LIBERTAD
- 50 -
por medio de cable 4 AWG de cobre con terminales de ponchar de doble ojo o
soldadura exotérmica.
∗ Para los tanques pertenecientes al Alfa Laval los cuales no se encuentran en el plano
suministrado, se deben instalar anillos de puesta a tierra como en los demás tanques
de la planta.
∗ En la casa de máquinas de la planta de generación de 50 Hz y el taller eléctrico, se
instalarán bajantes en cable de cobre 2 AWG o alambrón de 8 mm de diámetro
montado sobre aisladores cada 1,5 m y conectadas a las puestas a tierra indicadas en
el plano anexo, la cual estará compuesta por electrodos tipo varilla de 2,4 m por 5/8”
en cobre sólido, unidos entre si por un conductor de cobre 2/0 AWG desnudo a 50 cm
bajo la superficie del suelo y a un metro de la edificación. Las cerchas metálicas se
conectarán eléctricamente con el anillo de apantallamiento por medio de cable 4 AWG
de cobre con terminales de ponchar de doble ojo o soldadura exotérmica.
∗ En todas las edificaciones donde se construirá un SPE todas las estructuras metálicas
sobre y bajo la superficie del techo, deberán ser conectadas al sistema de externo de
protección contra rayos, por medio de cable de cobre 2 AWG desnudo con soldadura
exotérmica o terminal de ponchar de doble ojo.
∗ Para la conexión a tierra de estructuras metálicas consideradas como pararrayos o
bajantes naturales, se utilizará cable de cobre 2/0 AWG y soldaduras exotérmicas o
terminales de ponchar de doble ojo del tipo barril largo.
* Para las chimeneas de calderas, hornos y torres fraccionadoras y de enfriamiento, de
las plantas universal, parsons y cautivo, se instalará un electrodo de 7 m por 5/8” en
cobre sólido a 1 m de la estructura; dicho electrodo será interconectado con la puesta
a tierra existente por medio de cable de cobre 2/0 AWG desnudo.
* Los tubos de escape de generadores de 50 y 60 Hz, serán conectados al punto más
cercano del SPE (Terminales de captación, bajantes o puestas a tierra), por medio de
cable de cobre 2/0 AWG desnudo. Para el caso de los generadores de 50 Hz, se
conectará la plataforma y escalera metálica a los tubos de escape, y estos a su vez
con el conductor de apantallamiento de la casa de máquinas; igualmente la escalera
metálica se conectará con la puesta a tierra a construir en los dos extremos.
* Para la conexión a tierra de los cerramientos metálicos, se instalará un electrodo tipo
varilla de 2,4 m por 5/8” en cobre sólido cada 50 m.
* Para los tanques de almacenamiento de combustible líquido y gas, se construirán las
puestas a tierra indicadas en el plano anexo y se conectarán por lo menos en dos
puntos para el caso de tanques de menos de 30 m de diámetro y en tres puntos para
el caso de tanques de más de 30 m de diámetro. Para la conexión se utilizará cable

LA LIBERTAD
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de cobre 2 o 2/0 AWG desnudo, y se utilizarán soldaduras exotérmica o terminales
aprobados por las normas con la dimensión adecuada para el cable a utilizar.
* Para la torre de comunicaciones de tanques crucita, se construirá la puesta a tierra
indicada en la figura 28. Nota: La longitud de los contrapesos es de 10 m.
* Para la Tea, instalar una puesta a tierra con la misma configuración indicada para la
torre de comunicaciones de tanque Crucita. Ver figura 28 y plano anexo.
Cimentación vientos
Cable de cobre 2/0 AWG desnudo a 50 cm de profundidad
Conexión de torre y vientos con la puesta a tierra
en cable de cobre 2 o 2/0 AWG desnudo
Punto de conexión de
bajante
Electrodo tipo varilla
de 2,4 m x 5/8"
en cobre sólido
Caja de inspección
de 35 x 35 cm
Cimentación vientos Cimentación vientos
torre
Figura 28
* En las torres instaladas en planta cautivo y finanzas y sistemas, se instalarán dos
contrapesos de 10 m cada uno en cable de cobre 2/0 AWG desnudo a 50 cm bajo la
superficie con un electrodo tipo varilla de cobre sólido de 2,4 m por 5/8” en el punto
de conexión de la bajante – inicio de los contrapesos.
* En la parte superior de las torres se instalará un pararrayos Franklin de tal manera
que sobresalga de la antena más alta en por lo menos 3 m; dicho pararrayos se
conectará a tierra por medio de una bajante en cable de cobre 2/0 AWG desnudo
fijado con cinta de acero de ½” por la parte exterior de la torre.

LA LIBERTAD
- 52 -
* En cada poste metálico de iluminación, se instalará un electrodo de tierra tipo varilla
de 2,4 m x 5/8” de cobre sólido, y se conectará al poste y a la puesta a tierra
existente más cercana por medio de cable 2/0 AWG desnudo y soldaduras
exotérmicas o conectores certificados.
* En la zona de tanques de gas propano, instalar apantallamiento de acuerdo con la
figura 29 y puestas a tierra de acuerdo con plano anexo. Para las bajantes se
utilizarán las columnas metálicas de las cuatro esquinas del área de tanques; no
obstante todas las estructuras serán conectadas al SPE (terminales de captación,
bajantes o puestas a tierra) por medio de cable de cobre 2 AWG.
Alambrón de cobre de 8 mm de diámetro montado sobre aisladores
Varillas de cobre de 60 cm x 5/8"
Figura 29 Apantallamiento tanques planta de gas propano
* Instalar las cajas de inspección indicadas en el plano anexo; dichas cajas deberán
cumplir con lo sugerido en el anexo 4.

LA LIBERTAD
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* Las diferentes conexiones entre electrodos tipo varilla y conductor del electrodo de
puesta a tierra, se hará por medio soldaduras exotérmicas o por medio de conectores
tipo cuña avalados por las normas IEC 60364-5-54 / 542.3.2 o la IEEE-837.
∗ Realizar un mantenimiento correctivo a todas las conexiones de la refinería aplicando
el siguiente procedimiento:
Medir la corriente en el conductor de tierra en el punto de unión.
Si la corriente es diferente de cero, se debe investigar cuál(es) es(son) la(s)
carga(s) que la origina(n) y llevarla a cero.
Una vez la corriente este en cero, desconectar el cable de la unión.
Limpiar la superficie con removedor de pintura sin producir raspaduras o
erosiones en la superficie de contacto.
Definir el tipo de conexión, bien sea terminal de ponchar de doble ojo,
soldadura exotérmica o conectores irreversibles aprobados por UL.
Cubrir la unión con grasa no combustible para protegerla de la corrosión.
Incorporar al plan de mantenimiento la revisión de las conexiones. De
acuerdo con los resultados de las inspecciones ajustar los tiempos de cambio
de grasa o de conectores.
∗ Programar un mantenimiento correctivo a las escobillas o shunts de los tanques de
techo flotante. Cambiar aquellas conexiones de fijación que han perdido su
flexibilidad o presentan un avanzado estado de corrosión.
∗ Instalar dos barrajes de tierra en la torre de comunicaciones; uno en la parte superior
y otro en la parte inferior, y conectar los cables coaxiales y guías de onda de acuerdo
con la figura 30. Estos barrajes deben tener las siguientes dimensiones: 0,5x5x30
cm.
Figura 30. Montaje de barraje en la parte inferior de la torre.
∗ Los barrajes equipotenciales anteriores deberán instalarse sobre aisladores de 5 cm y
su conexión, deberá realizarse horizontalmente con la bajante más cercana en un

LA LIBERTAD
- 54 -
conductor No. 2 AWG de cobre; el barraje inferior se conectará a tierra a través de
tres cables 2/0 AWG desnudo.
∗ Instalar barrajes equipotenciales de 5x50x300 mm en la ventana de ingreso del
cuarto de equipos de comunicaciones tanto en la parte exterior como en la parte
interior; el barraje interno se conectará a tierra por medio de un cable de cobre 2/0
AWG que saldrá hacia la puesta a tierra al nivel del piso. El barraje externo se
conectará a tierra por medio de tres láminas de cobre de 5 cm de ancho por 1 mm de
espesor como mínimos. Ver la siguiente figura.
Conexión
equipotencial
de pantallas de
cables RF
Bajante de
barraje en
ventana de
ingreso
Figura 31
∗ Soldar la bajante de la torre de comunicaciones con la estructura, en la parte inferior
y superior.
∗ Conectar los vientos de la torre de comunicaciones y de la Tea con la puesta a tierra
por medio de cable de cobre 2 AWG; para la unión de cobre con los vientos, se deben
utilizar conectores bimetálicos con el objeto de evitar problemas de corrosión
galvánica.
∗ Todos los cables de comunicaciones se deben alojar en el interior de la torre.
∗ Todas las pantallas de los cables de comunicaciones se deberán unir eléctricamente
con los barrajes equipotenciales de puesta a tierra, instalados en la torre. De
acuerdo con el recorrido de los cables y la altura de la torre, siempre deberán tener al
menos dos conexiones, una superior y otra cuando los cables cambian de rumbo hacia
el cuarto de equipos.
∗ Conectar todas las estructuras metálicas al sistema de puesta a tierra. Ante una falla
las estructuras deben elevarse al GPR de la refinería.

LA LIBERTAD
- 55 -
* Instalar puentes equipotenciales en cable de cobre 4 AWG aislado y terminal de
ponchar doble ojo del tipo barril largo en todos los cambios constructivos que no
garantizan continuidad eléctrica (pintura, bisagras) de los tanques de techo fijo y
techo flotante. Para el caso de la lámina que está en la parte superior del tanque, se
recomienda fijarla con tornillos o soldadura autógena.
* Se recomienda instalar un barraje de 5x50x300 mm, el cual será conectado a la
misma puesta a tierra utilizada para las estructuras metálicas de las islas de
despacho, por medio de cable de cobre 2/0 AWG desnudo. A este barraje se
conectarán dos cables flexibles tipo batería No. 2 AWG aislado por medio de terminal
de ponchar del tipo barril largo de doble ojo y al otro extremo se le conectará una
pinza tipo Jackson; una vez el cable se conecte al barraje, a 20 cm se creará un
segundo punto de fijación mecánica (no eléctrica), de tal manera que se proteja el
cable de posibles daños mecánicos por manipulación en el punto de unión con el
barraje, también es recomendable disponer de algún tipo de soporte donde se pueda
enrollar el cable una vez haya sido utilizado.
ELECTRODO
RESISTENCIAPUESTA A TIERRA
TEMPORAL
PUESTA A TIERRA
CON CADENA
ALETA
SOLDADURA
Figura 32

LA LIBERTAD
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Cable de cobre
multifilar 2 AWG
o conetor
mecánico
Figura 33
∗ En todas las corazas metálicas recubiertas con PVC, se debe instalar el conductor de
tierra paralelo uniendo los extremos de estas, de manera que el recorrido sea lo más
corto, es decir, evitar el exceso de vueltas sobre la coraza. El conductor de tierra
debe fijarse mecánicamente a la coraza mediante amarres plásticos resistentes a la
luz ultravioleta.
∗ Conectar a tierra las pantallas de los cables XLPE en los dos extremos por medio de
un cable de cobre 4 AWG aislado por cada cable apantallado, evitando el exceso de
vueltas y fijándolo mecánicamente al cable XLPE mediante amarres plásticos.
SOBRETENSIONES TRANSITORIAS (DPS).
Se proponen varios sistemas de protección que dependen del tipo de instalación. Por
tanto, según el área se debe adoptar el sistema que cubra sus necesidades.
∗ En los sistemas de control y medición de las plantas Parsons, Universal, Cautivo,
Calderas, Bombas 1, tanques Crucita y tanques La Libertad, en todos los cables
multipares y multifilares que traen señales de campo, instalar filtro en modo común
con el objeto de bloquear las sobretensiones transitorias asociadas a las descargas
eléctricas atmosféricas. Se instalará un filtro por cada paquete de cables y no
necesariamente por cada par de cobre. Si es fibra óptica, no se requiere instalar filtro
(Véase Figura 34).

LA LIBERTAD
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Descargador
a gas
Equipo
electronico
Punto de ingreso al
cuarto de equipos
Kit de tierras
Cable encauchetado
con multiples pares
de cobre
Nucleo
ferromagnetico
Campo
Conductor de
tierra proveniente
del tablero de
alimentación
eléctrica.
Figura 34
Nota: El núcleo ferromagnético que hace parte del filtro en modo común, varía
sus dimensiones de acuerdo con el diámetro del cable multipares y multifilares.
Longitud: 3 veces el diámetro del cable.
Espesor: 1,5 cm.
∗ En la figura 35, se presenta el diagrama sugerido para el sistema contra incendio de
tanques Crucita. Los DPS para las líneas provenientes de los sensores de campo,
serán filtros en modo común como los indicados en la figura 34.
Para el testigo luminoso, se deberá instalar un DPS en modo común del tipo limitación
de la tensión, con un nivel de protección menor o igual a 800 V y un MCOV mayor o
igual a 300 V, (fase, neutro y tierra).
Para el circuito de alimentación eléctrica, se debe instalar un DPS categoría C según
IEEE o Clase 1 según IEC, del tipo limitación de la tensión.

LA LIBERTAD
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Unidaddecontroleindicación
Detector grupo 1
Detector grupo 2
Sirena 1
Detector grupo 4
Anunciador
Rociadores
Panel de control brigada
Bodega equipo contra incendio
Detector principal
Detector grupo 3
Sirena 2
Testigo
Sistema de alarma
exterior 1
Sistema de alarma
exterior 2
Sistema de alarma
exterior 3
Telecomuni
caciones
Sistema de protección interno para unidades de control de sistemas de alarma contra incendio.
Figura 35. Protección interna para sistema contra incendio.
∗ En la figura 36, se presentan las configuraciones recomendadas para los edificios
sistemas y finanzas, abastecimientos, bienestar social, oficinas centrales, edificios de
capacitación en planta La Libertad y Cautivo, edificio administración planta cautivo,
laboratorios, salas de operaciones plantas Parsons, Universal, Cautivo, Calderas,
Bombas 1 y sistema de medición de nivel tanques Crucita; es de recordar que los DPS
para los cables provenientes de los sensores de campo serán filtros en modo común.

LA LIBERTAD
- 59 -
Servidor
COM 1
procesador
COM 2
procesador
repetidor
Edificio 1
Edificio 2
Suministro de potencia
Panel de
equipos
Panel de
equipos
Sensor de temperatura
Sistema de protección interno para sistemas de control y medición de señales de campo en edificios sin protección externa.
Figura 36. Protección interna para señales sin SPE
∗ En las figuras 37 y 38 se presenta la configuración recomendada para el cuarto de
control de sistema de medición de nivel tipo radar de tanques La Libertad, aunque no
se requiere instalar un sistema externo de protección contra rayos en el edificio, si se
requiere la protección interna en todos los niveles.

LA LIBERTAD
- 60 -
Longitud del
circuito > 15 m
o inductancia
> 15 µH
Longitud del
circuito > 15 m
o inductancia
> 15 µH
Equipos de
campo
Edificio 1
Edificio 2
Equipos de
campo
Estación de
Automati-
zación
Estación de
Automati-
zación
switchgear switchgear
Sistema de protección interno para centro de automatización en edificos con protección externa.
Figura 37. Protección interna para señales con SPE
Longitud del circuito
> 15 m o
inductancia > 15 µH
RECTIFICADOR
CLASE IICLASEI
SENSOR EXTERIOR
ALARMA DE
INCENDIO
Conexión a otros
controladores en otros
edificios
Edificio
switchgear
Conexión a
módulos
Sistema de protección interno para centro administrativo de servicios en una edificación con sistema de protección externa
Figura 38. Protección interna para edificio con SPE

LA LIBERTAD
- 61 -
Acometida
telefónica
UsuarioRed de
telecomunicaciones
Teléfono
Módem
Fax
Sistema de protección interno para conexiones análogas
Figura 39. Protección interna para conexiones análogas.
∗ Reinstalar los DPS en los pórticos de 13,2 kV de EMEPE y el pórtico de 11 kV de la
subestación de casa de bombas 3 y Alfa Laval de acuerdo con la figura 40.
CORTACIRCUITO
Figura 40 Conexión de DPS en acometidas de MT

LA LIBERTAD
- 62 -
∗ Reinstalar los DPS de los transformadores de las subestaciones tipo poste de acuerdo
con la figura 41.
Figura 41 DPS en subestación tipo poste
∗ Instalar DPS del tipo conmutación de la tensión en las bridas de aislamiento o
reemplazar el empaque aislante por empaques que garanticen la continuidad eléctrica
en los casos donde el sistema de protección catódica lo permita.
∗ Instalar DPS en cada uno de los cables RF de las cuatro torres de comunicaciones de
la refinería La Libertad. Estos DPS deberán seleccionarse con la frecuencia de
transmisión y recepción de la señal y la potencia de operación.
∗ En los DPS de baja tensión, se deben instalar dispositivos de corte (interruptor
termomagnético o fusible) en caso que el DPS quedara en cortocircuito en el
momento de conmutar la sobretensión transitoria.

LA LIBERTAD
- 63 -
Interruptor para
el DPS
DPS
Barraje de tierras en aisladores
Figura 42 DPS en tablero.
DPS trifásico categoría C o clase 1:
Tensión nominal: 208/120 V ó 240-120 V
Corriente nominal descarga: 20 kA en cada modulo
Corriente máxima descarga: 40 kA en cada modulo
Máxima tensión de operación continua: más de 150 V para el modo común.
Nivel de protección: Menor a 1500 V
Modo de protección: Común
Tecnología del DPS: De limitación de la tensión o híbrida
Tensión nominal: 400/230 V ó 380/220 V

LA LIBERTAD
- 64 -
Tensión nominal: 480/277 V
DPS trifásico categoría B o clase 2:
Tensión nominal: 208/120 ó 240-120 V
Máxima tensión de operación continua: más de 150 V
Tensión nominal: 400/230 V ó 380/220 V
Tensión nominal: 480/277 V

LA LIBERTAD
- 65 -
DPS monofásico categoría A o clase 3:
Tensión nominal: 120 V
Corriente nominal descarga: 5 kA
Máxima tensión de operación continua: 150 V
7.3 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DEL SISTEMA DE POTENCIA Y TOPOLOGÍA
DE CABLEADOS.
∗ Instalar un electrodo tipo varilla de 2,4 m por 5/8” en cobre sólido en la base de los
postes que conforman los pórticos de 13,2 kV y 11 kV de la casa de bombas 3 e
interconectarlos con la malla de puesta a tierra construida para la subestación.
∗ Desconectar los tubos existentes en la planta de generación eléctrica de 50 Hz con el
objeto de evitar efectos de corrosión en la malla de puesta a tierra.
∗ En la casa de generadores de 60 Hz – 480 V, reemplazar los electrodos tipo varilla
existentes por electrodos de 5/8” x 2,4 m en cobre sólido y hacer la conexión por
medio de soldadura exotérmica.
∗ Construir puestas a tierra para subestación, Servicios auxiliares EMEPE, subestación
casa de bombas 2, subestación planta de agua en Cautivo, subestación Alfa Laval,
Subestaciones en Tanques Crucita y subestación oficinas centrales, de acuerdo con la
figura 43. Ver Anexo 8 – Memorias de cálculo de PT de S/E, pórtico de 13,2 kV.

LA LIBERTAD
- 66 -
Varillas de cobre sólido de 5/8" x 2,4 m
Cable de cobre 2/0 AWG desnudo enterrado.
Cable de cobre 2/0 AWG desnudo no enterrado
Caja de inspección de 30 x 30 cm
Cola para conexión
a barraje en S/E
3 m
3 m
6 m
Figura 43 Diagrama de construcción de puestas a tierra para subestaciones de casa de
bombas 2 y planta de agua en planta Cautivo
∗ Construir puesta a tierra en pórticos de 13,2 kV en Planta Eléctrica, Casa de Bombas
2, sistema de generación Planta Cautivo, Planta de Agua en Planta Cautivo, acometida
de MT en oficinas centrales, acometida de MT en Muelle y subestaciones tipo poste en
Planta Cautivo, Tanques Lomas y sistemas y finanzas, de acuerdo con la figura 44.

LA LIBERTAD
- 67 -
Varillas de cobre sólido de 5/8" x 2,4 m
Cable de cobre 2/0 AWG desnudo enterrado.
Cable de cobre 2/0 AWG desnudo no enterrado
Caja de inspección de 30 x 30 cm
Cola para conexión
de bajante
5 m5 m
Diámetro = 2 m
Figura 44 Puesta a tierra para pórticos de 13,2 kV y subestaciones tipo poste
∗ Las puestas a tierra a construir, deberán ser interconectadas con las puestas a tierra
existentes por medio de cable de cobre 2/0 AWG.
∗ Disponer los circuitos de generador – transferencia – red de tal manera que se cumpla
con los indicado en las figuras 45 y 46
Figura 45 Diagrama de conexión a tierra de neutros de sistemas de potencia con planta
de emergencia.

LA LIBERTAD
- 68 -
T 1
BN T 1
BN GENERADORES
G
BE CPT
BE CAPT
Indica conductor neutro
Indica conductor de puesta a tierra para equipo
Indica conductor aislado de puesta a tierra para equipo
Indica conexión con estructura metálica o chasis
Aislador para barraje
PEP PEP
BE PRINCIPAL
2/0 AWG
BE CPT: Barraje Equipotencial de puesta a tierra.
BE CAPT: Barraje Equipotencial de puesta a tierra aislada
BN: Barraje de Neutro.
Nota: En cada subestación se debe instalar un BE – Barraje equipotencial principal desde
donde se conectarán todas las estructuras y barrajes de tableros.
PEP: Puente equipotencial principal.
Figura 46 Diagrama de conexión a tierra de neutros de transformadores en 400, 480 y
208 V.
* Corregir la conexión del sistema de potencia de la subestación 4 de acuerdo con el
esquema de la figura 46.
* Instalar transformadores 400/240-120V o 400/208/120 en los puntos donde se
requiera alimentar cargas monofásicas y se tengan circuitos trifásicos a 400 V.

LA LIBERTAD
- 69 -
* Instalar transformadores con pantalla electrostática de 400/240-120 V ó 400/208/120
para alimentar los instrumentos de campo. Estos transformadores tendrán el punto
neutro conectado a tierra y en todo caso el circuito de alimentación de los
instrumentos, tendrá la configuración general indicada en la figura 47.
* Diseñar y construir redes para equipo electrónico, de acuerdo con la configuración
básica indicada en las figuras 47 y 48.
TUBERÍA
METÁLICA
TRANSFORMADOR
DE
AISLAMIENTO BARRAJE
EQUIPOTENCIAL
UPS
CABLE DE SEÑAL
DPS
N
F
T
Figura 47 Configuración eléctrica recomendada para las redes de cómputo, tableros de
control y equipos electrónicos en campo.

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