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PROYECTO:NUEVA UNIDAD DE HTNC “B” EN RLP

TITULO: Memoria de cálculo de Sistema de Proteccióncontra Descargas Atmosféricas

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INDICE

1 Objeto ............................................................................................................................................... 3

2 Alcance ............................................................................................................................................ 3

3 Normas y estandares de aplicación .................................................................................................. 3

3.1

Normas Nacionales e Internacionales .......................................................................................... 3

4

Documentos de referencia ................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

5

Diseño del sistema de protección contra descargas atmosféricas “spcda” ...................................... 4

5.1 Bases de diseño ........................................................................................................................... 4

5.2 Importancia de la evaluación del riesgo ........................................................................................ 5

5.3 Sistema de Protección contra Rayos de una Estructura ............................................................ 16

5.4

Densidad ceráunica de la zona en estudio ................................................................................. 18

5.5

Determinación del área “Ae” equivalente de captura de las estructuras ..................................... 19

6 Cálculo del nivel de protección de las estructuras .......................................................................... 20

7 Resultados de la evaluacion de riesgo ........................................................................................... 21

8 Conclusiones .................................................................................................................................. 24

9

Anexos ........................................................................................................................................... 24

9.1Anexo I: “cálculo de spcda según iram 2184-2” (9 páginas) .......... ¡Error! Marcador no definido.

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1 OBJETO

El objeto de la presente memoria de cálculo es el dimensionamiento y verificación del

“Sistema de Protección contra Descargas Atmosféricas”, (SPCDA), de la nueva Unidad de

Hidrotratamiento de Nafta de Coque (HTNC)-ISBL y los offsites (interconexiones de proceso

y servicios). La nueva unidad estará ubicada en el Complejo Industrial La Plata (CILP),

propiedad de S.A.

2 ALCANCE

El alcance del estudio comprende el cálculo y verificación del “Sistema de Protección contraDescargas Atmosféricas” para los siguientes sectores: nueva unidad HTNC-ISBL, ampliación

de la SE22 y Sala de Racks.

3 NORMAS Y ESTANDARES DE APLICACIÓN

Todas las Normas y Especificaciones a continuación mencionadas son complemento de este

documento y como tal deben ser considerados en conjunto. La edición de cada una de ellas

es la que esté vigente al momento de la emisión de este documento.

3.1 Normas Nacionales e Internacionales

Ley 13660, Decreto 10877/60 – Normas de Seguridad para las Instalaciones de

Elaboración, Transformación y Almacenamiento de Combustible.

Ley 19587, Decreto 351/79 y 295/03 Higiene y Seguridad en el trabajo.

Norma IRAM 2184-1 Protección contra los rayos. “Parte 1: Principios generales”

Norma IRAM 2184-2 Protección contra los rayos. “Parte 2: Evaluación del riesgo”.

Norma IRAM 2184-3 Protección contra los rayos. “Parte 3: Daño físico a estructuras y

riesgo humano”.

Norma IRAM 2184-4 Protección contra los rayos. “Parte 4: Sistemas eléctricos yelectrónicos en estructuras”.

Norma IRAM 2184-11 Protección contra los rayos. “Parte 11: Guía para la elección de los

sistemas de protección contra los rayos (SPCR) para usar en la República Argentina”.

Serie AEA 92305: Reglamentación para la Protección contra Rayos - Partes 1 a 4 y 11.

Serie IEC 62305: Protection against lightning- Partes 1 a 4.

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3.2 Normas de la compañía

ED-P-01.00-00, Instalaciones Eléctricas.

ED-P-01.04-00, Sistema de Protección con Pararrayos.

Serán de aplicación en todos los casos la última revisión vigente al momento del desarrollo

de la ingeniería.

4 DISEÑO DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

“SPCDA”

5.1 Bases de diseño

Las tormentas eléctricas son fenómenos naturales que no pueden evitarse y un sistema de

protección contra descargas eléctricas atmosféricas no impedirá la formación de rayos.

Además ningún sistema garantiza en forma absoluta la protección de la vida, bienes y

estructura pues el rayo es un fenómeno del tipo probabilístico, pero dicho sistema si reducirá

de manera significativa el riesgo de daños producidos por dicho rayo.

El procedimiento de selección del “Sistema de Protección contra Descargas Atmosféricas”,

(SPCDA), en lo que respecta a las estructuras metálicas correspondientes a la nueva unidad

HTNC-ISBL se realizará siguiendo lo indicado en el documento ED-P-01.04-00- en

concordancia con IRAM 2184-11(AEA 92305-11).Para los edificios los cuales son: Subestación 22 y Sala de Racks, el procedimiento de

selección del “SPCDA” estará basado en el análisis de riesgo recomendado por IRAM 2184-

2(AEA 92305-2) derivadas de IEC 62305-2.

La diferencia anterior para los procedimientos de selección del “SPCDA” entre ISBL y

Edificios se debe a que las estructuras metálicas de ISBL son de menor complejidad en

comparación con los edificios referidos anteriormente en lo respectivo a la posibilidad de que

personas, líneas de energía y equipamiento eléctrico o electrónico sensible estén dentro de

las estructuras de ISBL.

Cuando existen personas , equipamiento eléctrico y/o electrónico sensible en el interior de unedificio, o también existen líneas de energía y/o de telecomunicaciones o de datos que

ingresan o egresan de dicho edificio, puede ocurrir que dichas líneas y el equipamiento

eléctrico o electrónico sensible sufran desperfectos motivados por la corriente del rayo con la

consecuencia de que pueden poner en peligro la vida de las personas , dañar el contenido

interior del edificio , producir pérdidas del servicio o producir pérdidas económicas, por lo que

es conveniente en este caso analizar los riesgos de daño que puede producir la corriente del

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Ángulo de Protección

Cálculo de las frecuencias esperadas “Nd” y aceptadas “Nc”

Nd= Ng x Ae x C1 x 10(-6) descargas / año

TABLA 1 - DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE C1

Situación relativa de la estructura de altura H C1

Estructura situada en un espacio donde hay otras estructuras o árboles de la

misma o mayor altura que la de la estructura considerada (H).

0,25

Estructura rodeada de otras estructuras mas pequeñas (alturas < H). 0,5

Estructura aislada: no hay estructuras a distancias menores a 3 x H. 1

Estructura aislada en la cumbre de una colina o sobre un promontorio. 2

Ng es el número de descargas por Km cuadrado por año que se esperan que impacten en la

estructura, (ver punto 5.4). Ae es el área equivalente de descargas de una estructura, (ver

punto 5.5).

I 20 5x5II 30 10x10III 45 15x15IV 60 20x20

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Nc= 5,5 x 10(-3) descargas / año C=C2 x C3 x C4 x C5C


Evaluación del tipo de construcción de la estructura C2

Estructura metálica y techo metálico. 0,5

Estructura metálica y techo común. 1

Estructura metálica y techo inflamable. 2

Estructura común y techo metálico. 1

Estructura común y techo común. 1

Estructura común y techo inflamable. 2,5

Estructura inflamable y techo metálico. 2

Estructura inflamable y techo común. 2,5

Estructura inflamable y techo inflamable. 3


Contenido de la estructura C3

Sin valor o no inflamable. 0,5

De valor común o normalmente inflamable. 1

De gran valor o particularmente inflamable. 2

De valor excepcional, irremplazable o muy inflamable, explosivo. 3


Ocupación de la estructura C4

No ocupada. 0,5

Normalmente ocupada. 1

De evacuación difícil o con riesgo de pánico. 3

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Consecuencias de un impacto de rayo C5

Sin necesidad de continuidad en el servicio y con alguna consecuencia sobre

el entorno.

1

Con necesidad de continuidad en el servicio y con algunas consecuencias

para el entorno.

5

Con varias consecuencias para el entorno. 10

Método detallado de evaluación de riesgos según IRAM 2184-2 (AEA 92305-2)

Está basado en las fuentes de daños y tipos de daño con sus siniestros, (pérdidas),

asociados producidos por la corriente del rayo.

Fuentes de daño

La corriente del rayo es la fuente principal de daño; las fuentes de daños se diferencian

según el lugar de impacto del rayo en una estructura/edificio o en un servicio. Se

establecen cuatro fuentes de daños, dependiendo del lugar de impacto del rayo en la

estructura/edificación o servicio o en sus alrededores. Las fuentes de daños son lassiguientes:

• S1: Impacto a la estructura

• S2: Impacto cercano a la estructura

• S3: Impacto a un servicio

• S4: Impacto cercano a un servicio

Tipos de daños:

Los daños que puede causar el rayo dependen de las características del objeto a proteger

tales como: el tipo de construcción, el contenido y el uso, los tipos de servicios y de lasmedidas de protección aplicadas.

Para el análisis del riesgo se distinguen tres tipos básicos de daños:

• D1: Lesiones a los seres vivos

• D2: Daños físicos

• D3: Fallas de los sistemas eléctricos y electrónicos

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Tipos de pérdidas:

Para cada tipo de daño, solo o en combinación con otros, puede producir pérdidas de distinta

importancia en el objeto a proteger. Las pérdidas que pueden presentarse en una edificación

o estructura son:

• L1: Pérdidas de vidas humanas

• L2: Pérdidas de servicios públicos

• L3: Pérdidas del patrimonio cultural

• L4: Pérdidas de valores económicos (por la edificación, estructura y su contenido, así

como también por pérdidas relacionadas con la actividad productiva).

La tabla de abajo muestra los tipos de fuentes, daños y pérdidas para la evaluación del

riesgo que son aplicables a las instalaciones de la planta en estudio:

Punto del impacto Fuente de daño Tipo de daño Tipo de pérdidas

En la edificación oEstructura

S1D1D2D3

L1,L4 2)

L1,L2,L3,L4L1 1),L2,L4

Cerca de la edificacióno estructura

S2 D3 L11),L2,L4

Servicio conectado a laestructura

S3D1D2D3

L1,L4 2)

L1,L2,L3,L4L11),L2,L4

Cercano a un servicio S4 D3 L11

,L2,L4

[1] Sólo para estructuras con riesgo de explosión y para hospitales o estructuras en las

que los fallos de los sistemas internos dan lugar a un riesgo inmediato para la vida

humana.

[2] Sólo para propiedades donde puedan producirse pérdidas de animales.

Clasificación de Riesgos

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El riesgo “R” es una medida de las pérdidas y para cada tipo de pérdida debe evaluarse elriesgo relacionado. Los riesgos a evaluar en una edificación o una estructura pueden ser:

• R1: Riesgo de pérdida de vidas humanas

• R2: Riesgo de pérdida de servicios públicos

• R3: Riesgo de pérdida del patrimonio cultural

• R4: Riesgo de pérdida de valores económicos

Cada riesgo R estará formado por la suma de otros riesgos, llamados riesgos componentes.

Cuando se calcula un riesgo R, los riesgos componentes serán agrupados de acuerdo a la

fuente de daño (S) y al tipo de daño (D).El riesgo R de daño por rayo, se calcular a partir de la siguiente relación general:

RX = Nx x Px x Lx Dónde:

Nx = densidad anual de rayos en el área de la estructura o edificación en estudio en 1 / km2

/año

Px = Probabilidad de daño a la estructura

Lx = La pérdida consecuente

Determinación del Riesgo Tolerable (RT)Son valores representativos del riesgo R, donde la caída de rayos involucra pérdida de vidas

humanas, o pérdida de valores culturales o sociales, a continuación se indican los valores

típicos de riesgos permitidos según norma y denominados riesgos tolerables RT.

TIPO DE PÉRDIDA Riesgo Tolerable RT

Pérdida de vidas humanas 10-5

Pérdida de servicios públicos 10-3

Pérdida del patrimonio cultural 10-3

Procedimiento para evaluar la necesidad de protección

La metodología para la evaluación del nivel de riesgo, se realiza para determinar si se

requiere implementar un sistema de protección contra rayos sobre la estructura o edificación

y las acciones necesarias a tomar que permitan disminuir el riesgo a un valor tolerable. El

procedimiento básico para realizar la evaluación del nivel de riesgo de una estructura o

edificación es la siguiente:

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• Identificar el objeto a proteger y sus características• Identificar todos los tipos de pérdidas en el objeto y los riesgos R relevantes

correspondientes (R1 hasta R4)

• Evaluar el riesgo R; el cual representa la suma de todos los componentes de riesgosrelevantes para el tipo de perdida (L1 o L2 o L3 ) respectivo

• Evaluar la necesidad de protección de una estructura comparando los riesgos R1, R2 y

R3 (R’ para un servicio) con el riesgo tolerable RT

• Evaluación de la conveniencia económica de la protección comparando los costos de laspérdidas totales con o sin medidas de protección. En este caso se debe considerar el

riesgo R4

Si R ≤ RT, entonces, la edificación o estructura no requiere de protección contra descargas

atmosféricas o la misma está protegida contra daños por efectos del rayo.

Si R > RT, entonces se deben implementar medidas de protección para reducir los riesgos al

cual el objeto está expuesto.

A continuación se muestra el diagrama de flujo, donde se indica el procedimiento para

determinar mediante el cálculo del riesgo y compararlo con valor del riesgo tolerable, la

necesidad de adoptar medidas de protección.

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Componentes del riesgo R

A continuación se indican los componentes de riesgo a ser considerados para cada tipo de

pérdida en una estructura, de acuerdo al tipo de riesgo a ser considerado:

El riesgo R1 de pérdidas de vidas humanas, viene dado por la suma de riesgos

componentes:

R1 = RA + RB + RC + RM + RU + RV + RW + RZ

El riesgo R2 de pérdidas de servicios públicos, se compone de la siguiente manera:

R2 = RB + RC + RM + RV + RW + RZ

Identificar la estructura a proteger

Identificar los tipos de pérdidas relativos ala estructura o al servicio a proteger

Para cada tipo de pérdida:

* Identificar el riesgo tolerable R

* Identificar y calcular todas las componentesde riesgo relevantes Rx

CalcularR = ΣRx

R > Rt

Instalar medidas de protecciónadecuadas convenientes parareducir R

Estructura o servicioprotegido para este

tipo de pérdidas

NO

SI

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El riesgo R3 de pérdidas de patrimonio cultural, se compone de la siguiente manera:R3 = RB + RV

El riesgo R4 de pérdidas de valores económicos, se compone de la siguiente manera:

R4 = RA

Componente de riesgo RA

RA = Componente del riesgo relacionado a daños a seres vivos, debido a voltajes de toque

y paso por impacto de rayos a la estructura, hasta los 3 metros fuera de la estructura o

edificación, con pérdida tipo L1 .

El valor de RA se obtiene mediante la siguiente expresión:

RA = ND x PA x ra x Lt (1)

ND = Ng x Ae x Cd x 10 -6 (2)

Ng ≈ 0.1 x TD

Dónde:

ND = Frecuencia esperada de rayos directo en una estructura

TD = Numero de tormentas eléctricas por año

Ae = Área colectora o equivalente de captura de rayo en una estructura aisladaCd = factor asociado al lugar de instalación de la estructura

Ng = Densidad de rayos (1/km2 /año)

PA = Probabilidad de que impacto de rayo en la estructura cause daño a seres vivos

ra = factor asociado al tipo de suelo o piso superficial

Lt = factor asociado al tipo de estructura

Componente de riesgo RB

RB = Componente del riesgo R relacionado con el impacto de rayo a la estructura o

edificación, tiene que ver con el daño físico causado por una chispa peligrosa dentro en la

estructura o edificación, provocando incendio o explosión, perdidas tipo L1, L2, L3 y L4

pueden aplicar.

El valor de RB se obtiene mediante la siguiente expresión:

RB = ND x PB x rp x rf x hz x Lf (3)

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Dónde:PB = Probabilidad de que impacto de rayo en la estructura cause daños físicos la estructura

rp = factor asociado a la previsión para reducir las consecuencias de incendio .

rf = factor de reducción de perdida debido a daños físicos dependiendo del riesgo de incendio

en la estructura.

hz = factor asociado al incremento de las perdidas como consecuencias de riesgos

especiales

Lf = factor asociado al tipo de estructura

Componente de riesgo RC

RC = Componente del riesgo R relacionado con falla del sistema eléctrico y electrónico (falla

sistema interno) causado por LEMP (Impulso electromagnético del rayo) lo cual genera

pérdida de tipo L2 y L4 y L1 en el caso de estructuras con riesgos de explosión o

edificaciones como un hospital por el impacto del rayo en la estructura.

El valor de RC se obtiene mediante la siguiente expresión:

RC = ND x PC x L0 (4)

Dónde:

PC = Probabilidad de que impacto de rayo en la estructura cause falla en el sistema interno

L0 = factor asociado al tipo de estructuraComponente de riesgo RM

RM = Componente del riesgo R relacionado con falla del sistema eléctrico y electrónico (falla

sistema interno) causado por LEMP. Perdida de tipo L2 y L4 podrían ocurrir y L1 en caso de

estructuras con riesgos de explosión o un hospital por impacto de rayos cerca de la

estructura.

Para calcular RM se obtiene mediante la siguiente expresión:

RM = NM x PM x L0 (5)

NM = Ng x (Am – Ae x Cd) x 10-6

(6)Dónde:

Am = Área colectora o equivalente de captura de rayo cerca de la estructura que se

extiende hasta una línea situada a una distancia de 250 m desde el perímetro

PM = Probabilidad de que un rayo cerca de la estructura cause falla en el sistema interno de

la estructura

Componente de riesgo RU

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RU = Componente del riesgo R para la estructura, debido a un impacto de rayo a un servicio(líneas eléctricas aéreas de potencia o telecomunicaciones) conectado a la misma. Este

componente se relaciona con daños a los seres vivos causado por el voltaje de toque dentro

de la edificación, provocado por la corriente del rayo inyectada en la línea que entra en la

edificación (perdida tipo L1).

El valor de RU se obtiene mediante la siguiente expresión:

RU = (NL + ND) x PU x rp x Lt (7)

NL = Ng x AI x Cd x Ct x 10 -6 (8)

Dónde:

PU = Probabilidad de que un rayo a un servicio cause daño a seres vivos

NL = Frecuencia de impacto de rayos directamente a un servicio conectado a la edificación o

estructura

AI = Es el área colectora asociado a impacto de rayos a tierra cerca del servicio

Ct =Factor de corrección por la presencia de transformador de medio/bajo voltaje asociado al

servicio conectado a la estructura.

Componente de riesgo RV

RV = Componente del riesgo R para la edificación o estructura debido a impacto de rayo a un

servicio conectado a la misma. Componente del riesgo relacionado con el daño físico(incendio o explosión provocados por una chispa entre la instalación externa y partes

metálicas generalmente en el punto de entrada de la línea eléctrica o de telecomunicaciones

a la edificación) debido a la corriente de rayo transmitida a través de los servicios de entrada

(perdidas tipo L1, L2, L3 y L4 pueden ocurrir).

El valor de RV se obtiene mediante la siguiente expresión:

RV = (NL + NDa) x PV x rp x hz x rf x Lf (9)

Dónde:

PV = Probabilidad de que un rayo a un servicio cause daño físicos

Componente de riesgo RW

RW = Componente del riesgo para la edificación o estructura debido a impacto de rayo a un

servicio conectado a la misma. Este componente se relaciona con falla en el sistema interno

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(sistema eléctricos y electrónicos) causado por sobrevoltaje inducidos en la entrada delíneas eléctricas y transmitida a la estructura (perdidas tipo L2 y L4 podrían ocurrir y L1 en

caso de estructuras con riesgo de explosión).

El valor de RW se obtiene mediante la siguiente expresión:

RW = (NL + NDA) x PW x L0 (10)

Dónde:

PW = Probabilidad de que un impacto de rayo a un servicio cause falla en el sistema interno

(eléctrico y electrónico).

Componente de riesgo RZRZ = Componente del riesgo para la edificación o estructura debido a impacto de rayo cerca

de un servicio conectado a la misma. Este componente se relaciona con falla en el sistema

interno (sistema eléctricos y electrónicos) causado por sobrevoltaje inducidos en la entrada

de líneas eléctricas y transmitida a la estructura (perdidas tipo L2 y L4 podrían ocurrir y L1

en caso de estructuras con riesgo de explosión).

El valor de RZ se obtiene mediante la siguiente expresión:

RZ = (NI – NL) x PZ x L0 (11)

Para una sección de servicio (aéreo, subterráneo, apantallado, no apantallado, etc.) el valor

de NI puede obtenerse por la expresión:

NI = Ng x Ai x Ce x Ct x 10 -6 (12)

Dónde:

PZ = Probabilidad de imanto de rayo a un servicio cause falla en el sistema interno

Ai = Área colectora asociada al impacto de rayos a tierra cerca del servicio

NI = Frecuencia de impacto de rayos adyacente al servicio conectado a la edificación

5.3 Sistema de Protección contra Rayos de una Estructura

El sistema de protección contra rayos lo comprende la protección externa y protección

interna.

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Sistema de protección externa

La protección externa está formada por tres elementos esenciales:

• Sistema de captación (terminales aéreos) encargados de interceptar los impactosdirectos de rayos a la estructura.

• Sistema de conductores bajantes, encargado de conducir de manera adecuada ysegura la corriente del rayo al sistema de puesta a tierra.

• Sistema de puesta a tierra, encargado de dispersar adecuadamente la corriente del rayoen la tierra.

Sistema de captación:Los terminales aéreos o puntas captoras pueden estar compuestos por cualquier

combinación de los siguientes elementos:

Varillas Tipo Franklin (incluyendo los mástiles auto-soportados)

• Cables tendidos

• Malla de conductores

Ubicación de los terminales aéreos o captores:

Para la ubicación de los terminales captores se emplearan los siguientes métodos, loscuales pueden ser usados independientemente o en combinación entre ellos:

• Esfera ficticia rodante, este método es adecuado para estructuras de forma compleja

• Ángulo de protección: Este método es adecuado para estructuras de formas simples, sinembargo tiene limitaciones geométricas.

Tipos de protección externa:

Existen dos tipos de sistema de protección externa uno aislado eléctricamente de la

estructura y el otro unido directamente a la misma. La decisión de qué tipo de sistema se va

a utilizar depende de ciertos factores tales como los efectos térmicos o explosivos en el

punto de impacto del rayo y del tipo de material almacenado en la estructura. Por ejemplo

una estructura con paredes de tipo combustible o la ubicación de la misma en área

clasificada puede incidir en la elección de una protección externa tipo aislada.

En la protección externa no-aislado el sistema de protección contra descarga se encuentra

en contacto con la estructura, y la parte metálica o armazón de la estructura puede ser

utilizada como transporte de la corriente del rayo, es decir como un componente natural de la

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protección contra rayo, para ello se tiene que cumplir con ciertos requerimientos de espesorde la parte metálica y características de las estructuras indicadas en el punto 5.2.4 de la ED-

P-01.04-00.

Sistema de Protección interna

La protección interna tiene como función la de prevenir chispas peligrosas dentro de la

edificación o estructura. Esto se logra por medio de uniones equipotenciales y mantener

distancia de seguridad entre los componentes del sistema de protección contra rayos y

otros elementos conductivos dentro de la edificación o estructura.

Adicionalmente también aquí se incluye los dispositivos eléctricos complementarios con el

objeto de reducir los efectos electromagnéticos (voltajes inducidos) de la corriente del rayoen los sistemas eléctricos y electrónicos dentro del espacio a proteger.

Los efectos electromagnéticos en los sistemas eléctricos y electrónicos en la edificación son

más acentuados cuando se utiliza un sistema de protección no-aislado.

5.4 Densidad ceráunica de la zona en estudio

El valor de la densidad ceráunico de la zona en estudio es adoptada según mapa de la

República Argentina que se muestra a continuación, donde se indica el número promedio

anual de rayos a tierra caídos en el área de 1km2 en cierto lugar geográfico. Para el caso de

no disponer de la densidad ceráunico se puede recurrir a la siguiente expresión:

Ng = 0,04 TD1,25

Dónde: TD es el nivel ceráunico (promedio anual de días con tormentas eléctricas).

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5.5 Determinación del área “Ae” equivalente de captura de las estructuras

El área equivalente de descargas de una estructura se define como la superficie de terreno

que tendría el mismo número anual de descargas directas que la estructura que se analiza.La superficie de captura equivalente corresponde a la superficie comprendida en el interior de

una línea imaginaria cerrada, obtenida por la intersección entre el terreno y una línea recta

con una pendiente 1/3 la cual rodearía toda la estructura pasando por el perímetro más alto

de la misma, según se representa a continuación.

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Dicha área puede calcularse con la siguiente expresión:Ae = L × W + 6 × H × (L + W ) + 9 × π × H 2

5 CÁLCULO DEL NIVEL DE PROTECCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS

Como criterio de estudio para el análisis y dimensionamiento del sistema de protección

contra descargas atmosféricas de la planta en cuestión se realizará una evaluación de riesgo

considerando el agrupamiento de las estructuras y equipos según pertenezcan a ISBL o a

OSBL.

Las estructuras y equipos se agrupan según el siguiente detalle:Estructuras y equipos de ISBL:

[1] Aeroenfriadores

[2] Galpón de Compresores

[3] HC-D-01: Reactor de diolefinas

[4] HC-D-02: Reactor de hidrotratamiento

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[5] HC-E-01: Torre estabilizadora[6] HC-E-02: Splitter Nafta liviana

[7] HC-E-03: Splitter Nafta pesada

[8] HC-F-11: Recipiente de inyección de agente sulfidante

[9] HC-F-50: Acumulador de Hot Oil

[10] HC-B-50: Horno de Hot Oil

[11] HC-B-01: Horno de carga de reactor

Edificios:

[1] Subestación 33

[2] Sala de control

[3] Sala de Variadores

6 RESULTADOS DE LA EVALUACION DE RIESGO

A continuación se muestran los resultados de la evaluación de riesgo de los equipos y

estructuras arriba mencionadas y su recomendación sobre la necesidad de protección para

asegurar su verificación en los casos que corresponden.

Por los análisis de evaluación de riesgo ver los ANEXO I adjunto a la presente memoria de

cálculo.

Estructuras y equipos de ISBL (análisis de riesgo según IRAM 2184-11):

[1] Aeroenfriadores

Se realizó la evaluación de Riesgo y al efecto de su verificación y cumplimiento, se

instalaran puntas captoras de 45 m de altura como se muestra en el plano “R-216-14-H35 -

Plano de protección contra descargas atmosféricas – ISBL” y de tal manera que se cumpla

la condición del criterio de esfera rodante de nivel III, conectadas a la malla de puesta atierra a construir. Ver anexo I.

[2] Galpón de Compresores


instalaran puntas captoras de 45 m de altura como se muestra en el plano “R-216-14-H35 -

Plano de protección contra descargas atmosféricas – ISBL” y de tal manera que se cumpla

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la condición del criterio de esfera rodante de nivel 45, conectadas a la malla de puesta atierra a construir. Ver anexo I.

[3] HC-D-01: Reactor de diolefinas

Equipo autoprotegido puesto que el mismo cumple con las exigencias de la ED-P-01.04-00

punto 3.3.2 y 5.2.4, no requiere la instalación de un sistema captor”, (SPCDA Nivel IV).

[4] HC-D-02: Reactor de hidrotratamiento


punto 3.3.2 y 5.2.4, no requiere la instalación de un sistema captor, no obstante se instalan

puntas captoras en la parte superior de dicho equipo para proteger a operarios que pueden

estar en dicha parte superior, ver “R-216-14-H35 - Plano de protección contra descargas

atmosféricas – ISBL”, (SPCDA Nivel I).

[5] HC-E-01: Torre estabilizadora

Equipo autoprotegido por lo explicado en el punto de arriba, no requiere la instalación de un

sistema captor, no obstante se instalan puntas captoras en la parte superior de dicho equipo

para proteger a operarios que pueden estar en dicha parte superior, ver plano “R-216-14-H35

- Plano de protección contra descargas atmosféricas – ISBL”, (SPCDA Nivel II).

[6] HC-E-02: Splitter Nafta liviana

Ídem “HC-E-01”, ver “R-216-14-H35 - Plano de protección contra descargas atmosféricas –ISBL”, se instalan puntas captoras en la parte superior de HC-E-02, (SPCDA Nivel I).

[7] HC-E-03: Splitter Nafta pesada

Ídem “HC-E-01”, ver plano “R-216-14-H35 - Plano de protección contra descargas

atmosféricas – ISBL”, se instalan puntas captoras en parte superior de HC-E-03, (SPCDA

Nivel II).

[8] HC-F-11: Recipiente de inyección de agente sulfidante



[9] HC-F-50: Acumulador de Hot Oil



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Revisión: A

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[10] HC-B-50: Horno de Hot OilEquipo autoprotegido puesto que el mismo cumple con las exigencias de la ED-P-01.04-00

punto 3.3.2 y 5.2.4, no requiere la instalación de un sistema captor”, (SPCDA Nivel I).

[11] HC-B-01: Horno de carga de reactor


punto 3.3.2 y 5.2.4, no requiere la instalación de un sistema captor”, (SPCDA Nivel I).

[12] HC-L-50: Torre de enfriamiento


instalaran puntas captoras de 60 m de altura y de tal manera que se cumpla la condición delcriterio de esfera rodante de nivel IV, conectadas a la malla de puesta a tierra a construir.

Ver anexo I.

-Edificios (análisis de riesgo según IRAM 2184-2):

[1] Subestación 22:

Se realizó la evaluación de riesgo y al efecto de su verificación y cumplimiento, se instalaran

puntas captoras tipo Franklin, se deberán equipotencializar todas las estructuras metálicas de

la SE22 y se deberán instalar extinguidores de incendio en su interior, (Ver anexo II “Análisis

de Riesgo SE22”).Las puntas captoras estarán ubicadas como se muestra en el plano “R-216-14-H73 - Plano

de protección contra descargas atmosféricas – Edificios” de tal manera que se cumpla la

condición del criterio de esfera rodante de Nivel IV, conectadas a la malla de puesta a tierra

a construir.

[2] Sala de Variadores:

Se realizó la evaluación de riesgo para esta sala resultando que no es necesaria la

instalación de puntas captoras para proteger dicha sala pero sí es necesaria la

equipotencializacion de todas las estructuras metálicas de la Sala de Variadores y la

instalación de extinguidores de incendio en su interior, (Ver anexo II “Análisis de Riesgo Salade Variadores”).

[3] Sala de control:


instalaran puntas captoras tipo Franklin, se deberán equipotencializar todas las estructuras

metálicas de la Sala de Control y se deberán instalar extinguidores de incendio en su interior,

(Ver anexo II “Análisis de Riesgo Sala de Control”).

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Revisión: A

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Las puntas captoras estarán ubicadas como se muestra en el plano “R-216-14-H73 - Planode protección contra descargas atmosféricas – Edificios” de tal manera que se cumpla la

condición del criterio de esfera rodante de Nivel lll, conectadas a la malla de puesta a tierra

a construir.

7 CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados de la evaluación del riesgo de pérdida por efectos de rayos

realizado, se concluye que una parte considerable de las equipos estudiados de ISBL-OSBL

son del tipo autoprotegidos que no requieren la instalación de un sistema captor puesto que

cumplen con la ED-P-01.04-00 punto 3.3.2 y 5.2.4Los demás edificios y equipos que no son autoprotegidos y que requieren un SPCDA para

protección de los mismos se indican y se realizan las recomendaciones correspondientes.

8 ANEXOS

Forman parte de la presente memoria de cálculo los siguientes anexos.

9.1 ANEXO II: “CÁLCULO DE SPCDA SEGÚN IRAM 2184-2” (9 PÁGINAS)

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Complejo Industrial La Plata


ETAPA 2

TITULO: Memoria de cálculo de Sistema de Proteccióncontra Descargas Atmosféricas-ANEXO II

Revisión: A

ANEXO II“Cálculo de SPCDA según IRAM 2184-2”

(9) páginas incluyendo la presente

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ETAPA 2


Revisión: A

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1. ANÁLISIS DE RIESGO “SUBESTACIÓN 22” (AMPLIACIÓN MÁS SALA EXISTENTE)

NOMBRE DE LA ESTRUCTURA: SUBESTACIÓN 22

PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS-ANÁLISIS DE RIESGOS IRAM 2184-2(IEC 62305-2)

SE CONSIDERA COMO PUNTO DE PARTIDA PARA EL ANÁLISIS QUE LA SUBESTACIÓN NO TIENENPROTECCION

DATOS DE LA ESTRUCTURA Y DATOS CLIMÁTICOS

Parámetro Símbolo Variable UnidadLargo: L 28,14 metros

Ancho: W 13,33 metros

Altura: H 9,25 metros

Densidad de rayos a tierra: Ng 5 Rayos / km2

x año

Localización de estructura: Cd 1

Área colectora equivalente de laestructura Ae 5096 m2

Área colectora extendida de

estructura

Am 217460 m2

Área colectora extendida deservicios Ai 230000 m2

Frecuencia esperada de rayossobre la estructura ND = Ng x Ae x Cd x 10 –6 0,025479569

DETERMINACIÓN DE COMPONENTES DE RIESGO RA

Probabilidad de daño a seres vivos PA 1

Factor asociado al tipo de suelo ra 0,01

Factor asociado al tipo de estructura Lt 0,01Factor asociado al tipo deestructura: LA= ra x Lt 0,0001

Componente de riesgo RA: RA = ND x PA x LA 2,548E-06

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ETAPA 2


Revisión: A

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DETERMINACIÓN DE COMPONENTES DE RIESGO RBProbabilidad de daño a laestructura: PB 1

Factor de reducción como unafunción de previsiones tomadaspara reducir las consecuencias delincendio

rz 1

Factor de Incremento de pérdidapor daño físico hz 2

Factor asociado a la reducción de

pérdida contra incendio:rf 0,01

Factor asociado al tipo deestructura:

Lf 0,05

Pérdidas en una estructura enrelación al daño físico LB= LV = rz x hz x rf x Lf 0,001

Componente de riesgo RB: RB = ND PB LB 2,548E-05

Componente de riesgo RC: RC = ND PC LC 0

Componente de riesgo RM: RM = NM x PM x LM 0

Componente de riesgo RU: RU = (NL + NDa) x PU x LU 0

Componente de riesgo RV: RV = (NL + NDa) x PV x LV 0

Componente de riesgo RW: RW = (NL + NDa) x PW x LW 0

Componente de riesgo RZ: RZ = (NI – NL) x PZ x LZ 0

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ETAPA 2


Revisión: A

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DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO

Riesgo tolerable según el tipo de pérdida

Riesgo tolerable RT: Pérdida de vidas humanas 1,00E-05

Riesgo de pérdida de vidas humanas R1:RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ

2,80275E-05

Riesgo de pérdida de servicios: RB+RC+RM+RV+RW+RZ2,54796E-

05

Riesgo de pérdida del patrimonio cultural: RB+RV N/A

Riesgo de pérdida de valoreseconómicos: RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ N/A

Riesgo calculado Se adopta R1 2,802E-05

R1>RT

(Consideramos la peor condición que es la pérdida de vidas humanas o “R1” según

IRAM 2184-2)

Se requiere instalar Sistema de Protección contra Descargas Atmosféricas

Según IRAM 2184-2/IEC62305-2 los riesgos RC, (Rayos al edificio), RM, (Rayos cercanos al

edificio), RW, (Rayos al servicio que ingresa al edificio), y RZ, (Rayos cercanos al servicio

que ingresa al edificio), solamente son considerados para estructuras con riesgo de explosión

y para hospitales con equipo eléctrico de reanimación u otras estructuras, cuando fallas de los

sistemas internos ponen en peligro de manera inmediata la vida humana.

En el caso de la Subestación 22 no existe riesgo de explosión de la misma ante la caída de un

rayo ni tampoco riesgo inmediato de pérdida de la vida humana por la misma causa y de

acuerdo a esto consideramos que RC, RM, RW y RZ son todos “0 (cero)”.

En cuanto a RU es el riesgo de daños a seres vivos en el interior de las estructuras portensiones de contacto originadas dentro de las mismas por una descarga atmosférica en las

líneas eléctricas que ingresan o egresan de una estructura. En nuestro caso tenemos que las

líneas de baja y media tensión que ingresan o egresan de la SE 22 lo hacen en forma

subterránea para el sector existente de la SE22 y lo harán por bandejas portacables con tapa

en la parte que se ampliará de la misma, dichas tapas actúan como blindaje ante una descarga

atmosférica en los cables que están instalados en las bandejas y además las mismas estarán

vinculadas al sistema de puesta a tierra, por lo tanto es muy improbable que se transmitan

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ETAPA 2


Revisión: A

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sobretensiones al interior de la SE22 que pongan en riesgo la vida de las personas quepudieran estar en el interior de la misma y en consecuencia RU=0.

En cuanto a RV, es el riesgo de daños físicos (incendio o explosión desatados por chispas

peligrosas entre la instalación externa y partes metálicas, generalmente en el punto de entrada

de la línea a la estructura) debido a la corriente eléctrica transmitida a través de los servicios

entrantes o salientes de una estructura. Para la SE22 por las consideraciones hechas para RU

acerca de las instalaciones de los cables través de cañeros y bandejas, consideramos que es

muy improbable que se incendie o explote la SE 22 ante una descarga atmosférica en las

líneas de baja y media tensión que ingresan o egresan a la SE22 por lo que RV=0.

Si se instala un Sistema de Protección contra Descargas Atmosféricas “Nivel 4 ” compuesto porpuntas captoras tipo Franklin, se equipotencializan todas las estructuras metálicas en el interior

de la SE22 y además se tiene en cuenta que en el interior de la misma se instalarán extintores

de incendio, recalculando luego los riesgos se obtiene un nuevo cuadro de Determinación

del Nivel de Riesgo que se muestra abajo:




Riesgo de pérdida de vidas humanas R1: RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ 2,5744E-06

Riesgo de pérdida de servicios: RB+RC+RM+RV+RW+RZ 2,5476E-06

Riesgo de pérdida del patrimonio cultural: RB+RV N/ARiesgo de pérdida de valoreseconómicos: RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ N/A


R1<RT

Estructura potegida contra las descargas atmosféricas por SPCDA Nivel IV

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ETAPA 2


Revisión: A

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Como se observa, al instalar las puntas captoras, al equipotencializar todas las estructurasmetálicas de la SE22 y contar con extintores de incendio en la misma se verifica que R1<RT

y de esta manera la subestación queda protegida contra este tipo de riesgo que es el de

pérdida de vidas humanas. En cuanto al “Riesgo de pérdida de servicios” que la norma lo

califica como “R2”, se observa en la tabla de arriba que el mismo tiene un valor de “2,5476E-

06” valor que es menor al de referencia que estipula la norma que es de “1x10-3 ” y por lo tanto

también se verifica la protección contra la pérdida de servicios. El “Riesgo de pérdida del

patrimonio cultural” “R3” y el “Riesgo de pérdida de valores económicos” “R4”, no aplican para

este análisis, (ver punto “5.2”).

No se necesitan medidas de protección adicionales a las anteriormente mencionadas contra

los efectos de las descargas atmosféricas las cuales podrían ser medidas para reducir los

efectos de las sobretensiones inducidas por los rayos en equipos sensibles y que podrían ser,

la instalación de descargadores de sobretensión y /o blindajes de dichos equipos entre otras

ya que las medidas anteriores no son necesarias según este análisis de riesgo, dichas

medidas influyen en el valor de los riesgos RC, RM, RW, RZ, RU y RV.

La realización de la equipotencializacion y la instalación de extintores de incendio modifican el

valor de los riesgos “RA” y “RB” respectivamente disminuyéndolos.

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ETAPA 2


Revisión: A

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2. ANÁLISIS DE RIESGO “SALA DE RACKS”

NOMBRE DE LA ESTRUCTURA: SALA DE RACKS

PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS-ANÁLISIS DE RIESGOS IRAM 2184-2(IEC 62305-2)

SE CONSIDERA COMO PUNTO DE PARTIDA PARA EL ANÁLISIS QUE LA SALA DE RACKS NO TIENEN PROTECCIÓN

DATOS DE LA ESTRUCTURA Y DATOS CLIMÁTICOS

Parámetro Símbolo Variable Unidad

Largo: L 28,8 metros

Ancho: W 6,82 metros

Altura: H 8,55 metros

Densidad de rayos a tierra: Ng 5 Rayos / km2

x año

Localización de estructura: Cd 0,5

Área colectora equivalente de laestructura Ae 4091 m2

Área colectora extendida de estructura Am 214356 m2

Área colectora extendida de servicios Ai 0 m2

Frecuencia esperada de rayos sobre laestructura ND = Ng x Ae x Cd x 10 –6 0,010226616

DETERMINACIÓN DE COMPONENTES DE RIESGO RA

Probabilidad de daño a seres vivos PA 1Factor asociado al tipo de suelo ra 0,01

Factor asociado al tipo de estructura Lt 0,01

Factor asociado al tipo de estructura: LA= ra x Lt 0,0001

Componente de riesgo RA: RA = ND x PA x LA 1,02266E-06

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ETAPA 2


Revisión: A

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DETERMINACIÓN DE COMPONENTES DE RIESGO RB

Probabilidad de daño a la estructura: PB 1

Factor de reducción como una funciónde previsiones tomadas para reducirlas consecuencias del incendio

rz 1

Factor de Incremento de pérdida pordaño físico

hz 1

Factor de reducción "rf" como unafunción del riesgo de incendio de la

estructura:

rf 0,01

Factor asociado al tipo de estructura: Lf 0,05

Pérdidas en una estructura en relaciónal daño físico LB= LV = rz x hz x rf x Lf 0,0005

Componente de riesgo RB: RB = ND PB LB 5,11331E-06

Componente de riesgo RC: RC = ND PC LC 0

Componente de riesgo RM: RM = NM x PM x LM 0

Componente de riesgo RU: RU = (NL + NDa) x PU x LU 0

Componente de riesgo RV: RV = (NL + NDa) x PV x LV 0

Componente de riesgo RW: RW = (NL + NDa) x PW x LW 0

Componente de riesgo RZ: RZ = (NI – NL) x PZ x LZ 0

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ETAPA 2


Revisión: A




Riesgo de pérdida de vidas humanas R1: RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ 6,17E-06

Riesgo de pérdida de servicios: RB+RC+RM+RV+RW+RZ 5,11E-06

Riesgo de pérdida del patrimonio cultural: RB+RV N/A

Riesgo de pérdida de valores económicos: RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ N/A


R1<RT

No se requiereinstalar Sistema de Protección contra Descargas Atmosféricas

Las mismas consideraciones hechas para la Subestación 22 con respecto a los riesgos RC,

RM, RW, RZ,RU y RV se aplican en este caso para la Sala de Variadores , es decir “RC=RM=

RW= RZ=RU= RV=0”,(ver Análisis de Riego SE-22).

Cabe aclarar que siempre estará presente la medida de protección de la equipotencializacionde todas las estructuras metálicas existentes en la Sala de Racks.

En cuanto al “Riesgo de pérdida de servicios” que la norma lo califica como “R2”, se observa

en la tabla de arriba que el mismo tiene un valor de “5,11E-06” valor que es menor al de

referencia que estipula la norma que es de “1x10-3 ” y por lo tanto también se verifica la

protección contra la pérdida de servicios. El “Riesgo de pérdida del patrimonio cultural” “R3” y

el “Riesgo de pérdida de valores económicos” “R4”, no aplican para este análisis, (ver punto

“5.2”).

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