I
UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
CARATULA
ÁREA TÉCNICA
TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
Diseño de un sistema de iluminación eficiente para plaza “SAN
SEBASTIÁN” de la ciudad de Loja
TRABAJO DE TITULACIÓN
AUTOR: Castillo Cabrera, Oscar Israel
DIRECTOR: Dávila Vargas, Fernando Marcelo, Ing.
LOJA – ECUADOR
Esta versión digital, ha sido acreditada bajo la licencia Creative Commons 4.0, CC BY-NY-SA: Reconocimiento-No comercial-Compartir igual; la cual permite copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra, mientras se reconozca la autoría original, no se utilice con fines comerciales y se permiten obras derivadas, siempre que mantenga la misma licencia al
ser divulgada. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es
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APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
Ingeniero.
Fernando Marcelo Dávila Vargas
DOCENTE DE TITULACIÓN
De mi consideración:
El presente trabajo de titulación “Diseño de un sistema de iluminación eficiente para plaza SAN SEBASTIÁN de la ciudad de Loja” realizado por Castillo Cabrera Oscar Israel; ha sido orientado y revisado durante su ejecución, por cuanto se aprueba la presentación del mismo.
Loja, septiembre de 2016
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DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS
“Yo Castillo Cabrera Oscar Israel declaro ser autor del presente trabajo de titulación:
“Diseño de un sistema de iluminación eficiente para plaza SAN SEBASTIÁN de la ciudad de Loja” de la Titulación Electrónica y Telecomunicaciones, siendo el Ing. Fernando Marcelo Dávila Vargas director del presente trabajo; y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. Además certifico que las ideas, conceptos, procedimientos y resultados vertidos en el presente trabajo investigativo, son de mi exclusiva responsabilidad.
Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 88 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente textualmente dice: “Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado o trabajos de titulación que se realicen con el apoyo financiero, académico o institucional (operativo) de la Universidad”
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DEDICATORIA
V
AGRADECIMIENTO
Quiero agradecer primeramente a Dios por la vida, y por permitirme cumplir esta meta, y llenarme de bendiciones, a mis padres quienes con su apoyo emocional y financiero hicieron que culmine mi formación profesional, a mis hermanas que siempre me apoyaron y a mis amigos de aulas.
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ÍNDICE DE CONTENIDOS
CARATULA ... I APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN ... II DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS ... III
DEDICATORIA ... IV AGRADECIMIENTO ... V ÍNDICE DE CONTENIDOS ... VI
RESUMEN ... 1
ABSTRACT ... 2
INTRODUCCION ... 3
CAPITULO I Generalidades sobre Plazas eficientes... 5
1.1. Introducción ... 6
1.2. Generalidades ... 6
1.3. Plazas urbanas eficientes ... 6
1.4. Iluminación Urbana eficiente. ... 8
1.4.1. Espacios de Aplicación ... 13
1.5. Alumbrado Publico ... 20
1.5.1. Delineación de aspectos relativos a la iluminación en alumbrado publico ... 20
1.5.2. Luminarias para alumbrado público ... 21
1.5.3. Uso adecuado de luminarias ... 21
1.5.4. Reducción inteligente de potencia. ... 22
1.5.5. Exceso de niveles de iluminación ... 23
1.6. Normas ... 23
1.6.1. Normativa Nacional ... 23
1.6.1.1. Regulación No. CONELEC 005-14 ... 23
1.6.2. Normativa Internacional ... 24
1.6.2.1. Norma CEN EN 12464 ... 24
2. CAPITULO II Aplicación de Metodologías... 26
2.1. Introducción ... 27
2.2. Metodología para levantamiento en 3D ... 27
2.2.1. Generalidades ... 27
2.2.2. Descripción de la metodología implementada ... 27
VII
2.3.1. Generalidades ... 33
2.3.2. Descripción de la metodología implementada ... 33
2.3.3. Implementación de la metodología. ... 34
2.4. Metodología para la realización del estudio lumínico de sistemas de iluminación de áreas peatonales en el levantamiento en 3D ... 37
2.4.1. Generalidades ... 37
2.4.2. Descripción de la metodología implementada ... 38
2.4.3. Implementación de la Metodología ... 39
3. CAPITULO III Estudio técnico –económico del sistema de iluminación ... 42
3.1. Introducción ... 43
3.2. Extracto y/o consideraciones de diseño ... 43
3.2.1. Luminarias ... 43
3.2.2. Elementos de control ... 44
3.2.3. Demanda ... 44
3.2.4. Sistema de medición ... 45
3.2.5. Estudio Lumínico ... 45
3.3. Memoria técnico-económica ... 45
3.3.1. Introducción ... 45
3.3.2. Antecedentes... 46
3.3.3. Objetivo ... 48
3.3.4. Estudio de la demanda ... 48
3.3.5. Acometida en media tensión. ... 50
3.3.6. Estación de transformación ... 50
3.3.7. Acometida en baja tensión y medición ... 50
3.3.8. Características de las instalaciones ... 51
3.3.9. Puestas a tierra. ... 52
3.3.10. Tablero de distribución TP y TDS-F (fachadas). ... 53
3.3.11. Canalización sistema de baja tensión ... 54
3.3.12. Alimentadores en baja tensión ... 54
3.3.13. Centros de carga... 55
3.3.14. Circuitos derivados ... 55
3.3.15. Iluminación ... 56
3.3.16. Control de iluminación ... 57
3.3.18. Tubería y accesorios ... 57
3.3.19. Características de sujeción y derivación ... 58
VIII
3.3.21. Piezas de conexión ... 58
3.3.22. Presupuesto. ... 58
3.3.23. Cálculos lumínicos ... 59
3.3.24. Imágenes en perspectiva ... 61
CONCLUSIONES ... 67
RECOMENDACIONES ... 69
BIBLIOGRAFÍA ... 70
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RESUMEN
En el presente trabajo de titulación, se describe los resultados obtenidos en la elaboración de una propuesta de diseño de iluminación eficiente para una plaza, tomando en cuenta la aplicación de una metodología de diseño de 3D para el levantamiento de plazas e incursión en sistemas de iluminación, ya elaborada anteriormente, desde la perspectiva de la Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones. Al aplicar esta metodología nos permite a los profesionales del área asumir los fundamentos conceptuales y las herramientas informáticas disponibles para levantar en formato 3D los sitios a intervenir, para diseñar el sistema de iluminación eficiente; y, efectuar el dimensionamiento eléctrico del sistema en correspondencia a las normas vigentes. Como ejemplo de la aplicación de la metodología, se diseñó un sistema de iluminación para la Plaza de San Sebastián de la ciudad de Loja.
PALABRAS CLAVES: Eficiencia energética, sistemas de iluminación, iluminación eficiente,
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ABSTRACT
In the present work of academic degree, describes the results obtained in the development of a design proposal efficient lighting for a place, considering the application of a methodology for designing 3D for lifting squares and foray into lighting systems as it is explained previously, from the perspective of Engineering in Electronics and Telecommunications. Applying this methodology it allows us to area professionals take the conceptual fundaments and informatics tools available to lift 3D format the sites to intervene, to design the sensitive lighting system; and carry out the electrical dimensioning of the system in line with to current standards. As an example of the application of the methodology, a lighting system for the Plaza de San Sebastián city of Loja was designed.
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INTRODUCCION
El presente trabajo de titulación trata sobre el desarrollo de un diseño de un sistema de iluminación sensitiva/eficiente basándose en la aplicación de una metodología para el diseño de sistemas de iluminación sensitiva en parques y plazoletas.
El primer capítulo aborda en un inicio, una introducción breve sobre generalidades que se debe tener en cuenta para que una plaza urbana sea eficiente, tipologías de lámparas a usarse y la existencia de las mismas en el mercado, que posteriormente van ser consideradas para la elaboración de nuestros diseños de iluminación. A continuación se realiza un análisis de la normativa local, nacional e internacional en los que respecta a niveles de iluminación óptimos para áreas peatonales y plazas, los mismos que serán considerados en los sistemas de iluminación propuestos.
En el segundo capítulo se hace uso de tres metodologías propuestas anteriormente elaboradas por (Ochoa Camacho, 2015), las cuales permiten el levantamiento de una infraestructura en 2D a 3D, la incursión de sistemas de iluminación en una planimetría en formato 3D digital, y la ejecución de un estudio lumínico de áreas peatonales y de acceso, respectivamente. Las mismas que van a ser aplicadas en una plaza de la ciudad de Loja, seleccionada como caso de estudio, que va ser la Plaza de San Sebastián, dicho propósito es ejecutado haciendo uso de varias herramientas informáticas, ahora disponibles con facilidad.
El tercer capítulo está destinado a la elaboración de una memoria técnico/económica, sobre la implementación de sistemas de iluminación en la plaza de estudio. El detalle de la misma sigue un formato muy similar al que la EERSSA mantiene para la aprobación de cualquier proyecto eléctrico con el objeto de cubrir todos los requerimientos técnicos que se solicitarían a futuro en el caso de una posible ejecución de la misma.
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CAPITULO I
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1.1. Introducción.
En este capítulo abordaremos, generalidades y características acerca de lo que concierne a plazas urbanas eficientes, que son, que parámetros se debe considerar para que sea eficiente, etc. Tipologías de lámparas que ayuden a tener una iluminación urbana eficiente, así mismo delineamientos para iluminación monumental y alumbrado peatonal. Al final incursionaremos en un análisis de normativas tanto local, nacional e internacional, en lo que respecta a los niveles de iluminación óptimos para alumbrado peatonal.
1.2. Generalidades.
Según (AEREOMAN, s.f.), la iluminación se manifiesta como un papel fundamental e importante en el desarrollo de las actuales actividades sociales, comerciales e industriales. La tecnología ha ido avanzando a sistemas de alumbrado capaces de adaptarse a las exigencias actuales y que, a su vez, son más eficientes energéticamente. La iluminación representa en muchos municipios un porcentaje elevado en cuanto al gasto económico. De acuerdo a (ecourbanilum, 2008) La iluminación en un espacio público debe darle carácter y forma al espacio nocturno, facilitar la vida más allá de las horas de sol, permitiendo una buena comunicación entre los habitantes.
Entonces (ARAGON, s.f.), nos puede decir que, existe un gran potencial de ahorro, energético y económico, alcanzable mediante el uso de equipos eficientes, unido al uso de sistemas de regulación y control adecuados a las necesidades del local a iluminar.
Como consecuencia de lo antes expuesto, en este capítulo se indican las pautas y conocimientos para que los sistemas de iluminación sean energéticamente eficientes prestando también atención a los criterios de calidad y al mismo tiempo contribuir a la protección del medio ambiente.
1.3. Plazas urbanas eficientes.
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Cuando hablamos de una plaza urbana eficiente existen numerosos aspectos a tener en consideración en un proyecto de plazas eficientes donde el que más relevancia tiene es su iluminación en el afán de disminuir costos y promover sostenibilidad económica, política y ambiental, para que este proyecto sea eficiente tiene algunas características que son las siguientes:
• Sistemas de iluminación eficiente
Entonces (Marquez, s.f.), dice que en iluminación, la eficiencia energética pasa entonces por la utilización de una menor cantidad de energía eléctrica sin comprometer cualitativa ni cuantitativamente los niveles de iluminación deseados. Un sistema de iluminación envuelve diversos componentes diferentes. Para ser eficiente, todos estos componentes tienen que ser eficientes. Esto se aplica tanto a la lámpara propiamente dicha, como al sistema de alimentación y, globalmente, a la propia luminaria. La tecnología LED más reciente permite alcanzar los niveles de eficacia global deseados, alrededor de los 60 lm/W.
• Reducción de la contaminación lumínica
Según (de la Paz Gomez, Sanhueza, & Diaz Castro, 2010), esta contaminación se refiere a toda luz que no es aprovechada para iluminar el suelo y las construcciones, aunque pretenda hacerlo, se puede definirse como la introducción, directa o indirectamente, de luz artificial en el medio ambiente
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Figura 1.1. Niveles de Flujo luminoso
Fuente: Extraída de la Guía práctica de iluminación exteriores
• Generación de energía renovable a escala urbana.
De acuerdo (Siarq, 2005), la generación de energía renovable a escala urbana se basa en programas de ahorro energético basados en criterios sostenibles para conseguir la autosuficiencia energética con fuentes renovables de energía, el diseño, el uso de materiales nobles y/o autóctonos y la aplicación de los principios europeos de las 3R (reducir, reutilizar y reciclar). Criterios que deben permitir optimizar las relaciones energéticas de dichos elementos con el medio ambiente
• Precisión en la medición de la energía consumida.
En lo que se refiere a los niveles de iluminación (de la Paz Gomez, Sanhueza, & Diaz Castro, 2010), nos menciona se deberá atenderse, en este orden, a las leyes, reglamentaciones, normas y recomendaciones para establecer los niveles necesarios para la iluminación de espacios, edificios, monumentos y letreros públicos y privados en cada uno de los casos .Reducir los niveles de iluminación o incluso el apagado de la instalación a partir de ciertas horas de la noche o si la actividad o premisa que indujo su instalación cambiase de requisitos luminotécnicos (Ejemplo de alumbrado comercial a seguridad, reducción de la intensidad de tráfico, alumbrado de edificios y monumentos, carteles luminosos, etc.).
1.4. Iluminación Urbana eficiente.
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un conjunto de elementos que deben conforman la iluminación urbana como: plazas, parques, vías y los edificios patrimoniales contribuyendo de forma decisiva al aumento de la seguridad para los peatones.Un sistema de alumbrado energéticamente eficiente permite obtener una importante reducción del consumo, sin necesidad de disminuir sus prestaciones de calidad, confort y nivel de iluminación.
De acuerdo a (Lataillade, 2013), los principales factores que intervienen en la evaluación del concepto de iluminación eficiente son tres: el factor de eficiencia energética, eficiencia visual y eficiencia económica. Respecto al primero el autor, refiere al diseño y la tecnología aplicada a la utilización de luminarias con mayor grado de protección y más seguras para su mantenimiento, al sistema de alimentación eléctrica de la instalación, elementos de control, costo inicial, costo operativo y costo de mantenimiento.
• Tipología de lámparas para iluminación urbana.
Según (TRIDONIC, 2012) en lo que se refiere a instalaciones nuevas y para la modernización de equipos anteriores existen diferentes tecnologías modernas y eficientes aplicables en función de los requerimientos y las circunstancias locales: LED, lámparas de vapor metálico y lámparas de vapor de sodio son las tecnologías dominantes actualmente.
• Lámparas L.E.D (Diodo emisor de luz):
De acuerdo a (TRIDONIC, 2012), los L.E.D como se ilustra en la Figura 1.2, no solo convencen por su larga duración, además alcanzan la máxima potencia lumínica de inmediato tras el encendido. Son rápidas y pueden ser reguladas de forma continua. Con las diferentes temperaturas de color se puede crear ambientes. Y a través de una óptica adecuada se puede dirigir la luz allí donde es realmente necesaria. De este modo es posible dirigir hacia un objetivo concreto la luz y la energía.
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Figura 1.2. L.E.D
Fuente: (de la Paz Gomez, Sanhueza, & Diaz Castro, 2010)
• Lámpara de vapor de sodio de alta presión:
Las lámparas de vapor de sodio de alta presión (ver Figura 1.3.) según (TRIDONIC, 2012) generan una luz amarilla cálida y se basan en una tecnología probada y muy eficaz. Por su espectro cromático, su luz es menos atrayente para los insectos. La regulación de estas lámparas abarca una gama muy amplia, también con balastos magnéticos y, además, son especialmente duraderas.
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Figura 1.3. Lámpara de vapor de sodio de alta presión
Fuente: (de la Paz Gomez, Sanhueza, & Diaz Castro, 2010)
• Lámpara de vapor de sodio de baja presión:
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Figura 1.4. Lámpara de vapor de sodio de alta presión
Fuente: (de la Paz Gomez, Sanhueza, & Diaz Castro, 2010)
Lámpara halogenuros metálicos:
De acuerdo a (TRIDONIC, 2012) las lámparas de halogenuros metálicos con quemador de cerámica (ver Figura 1.5) puntúan con todas las ventajas que lleva consigo la luz blanca con un elevado CRI (Índice de reproducción cromática). Son consideradas estéticas y mejoran claramente la percepción de los contrastes. Además, con la misma iluminancia, la luz blanca es percibida como mucho más brillante que la luz amarilla. Ese efecto permite reducir las potencias en vatios y de ese modo ahorrar energía.
Figura 1.5 Lámpara de halogenuros metálicos.
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1.4.1. Espacios de Aplicación.
De acuerdo a (Garcia Lopez, 2012), el espacio urbano público abarca las vías de circulación abiertas: calles, plazas, carreteras, parques, así como ciertos edificios públicos, como estaciones, bibliotecas públicas, ayuntamientos u otros. Los centros comerciales, por ejemplo, son espacios privados con apariencia de espacio público. Todos estos lugares pueden ser iluminados de una forma diferente, de acuerdo a los requerimientos de luminosidad y al tipo de lugar.
Según (ERCO, 2012), nombra varios espacios de aplicación en los cuales indica diferentes herramientas de iluminación dependiendo del espacio al cual se ilumine.
• Monumentos
Según (ERCO, 2012), los monumentos dotados de una iluminación diferenciada destacan huellas históricas en el espacio urbano o el paisaje nocturno. Se alzan en memoria de personas o eventos significativos. Al mismo tiempo, constituyen el cierre de ejes en trayectos, plazas y parques, o bien ocupan un lugar central. El contraste de luminancia con respecto al entorno es determinante para la identificar los monumentos desde la distancia. Las posibilidades de diseño para la iluminación de monumentos van desde la iluminación sutil y uniforme, orientada a hacerlos perceptibles en una plaza en la oscuridad, hasta los conceptos de iluminación expresivos y temporales para ocasiones festivas.
Figura 1.6. Iluminación de monumento
Fuente: (ERCO, 2012)
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Figura 1.7. Proyectores
Fuente: (ERCO, 2012)
Las luminarias empotrables de suelo (ver Figura 1.8) se integran discretamente en la arquitectura de los monumentos. En la Figura 1.9, se observa una iluminación con este tipo de luminarias.
Figura1.8. Luminarias empotrables
Fuente: (ERCO, 2012)
Figura1.9. iluminación con luminarias empotrables.
Fuente: (ERCO, 2012)
• Vegetación
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iluminación específicas. En la Figura 1.10 se observa un grupo de árboles iluminados en diferente forma.
Figura 1.10. Iluminación arboles
Fuente: (ERCO, 2012)
Las formas de árbol más conocidas son la forma esférica, de columna, de sombrilla y de palma. Una iluminación bañadera desde varios lados crea una sensación de luminosidad homogénea desde cualquier perspectiva. Si la iluminación procede de dos lados opuestos, el juego de luz y sombra en la copa del árbol da lugar a un modelado más intenso.
Figura 1.11. Arboles de raíces superficiales
Fuente: (ERCO, 2012)
En caso de árboles de raíces superficiales, (ver Figura 1.11) el montaje de las luminarias empotrables de suelo fuera de la copa del árbol evita dañar las raíces.
Figura 1.12. Iluminación desde 2 puntos
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La luz procedente de dos lados opuestos (ver Figura 1.12) da lugar a un modelado rico en contrastes, en comparación con una iluminación desde cuatro lados, la cual crea un efecto más homogéneo.
Figura 1.13. Iluminación de haz extensivo Fuente: (ERCO, 2012)
Los proyectores de haz extensivo en árboles (ver Figura 1.13) con forma de sombrilla otorgan a las copas el aspecto de tejados iluminados.
Figura1.14. Luminaria junto al árbol
Fuente: (ERCO, 2012)
Los proyectores junto al tronco (ver Figura 1.14.) acentúan el árbol como elemento vertical lineal. En caso de una trama de árboles, esta iluminación ejerce un efecto rítmico.
• Fachada
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Figura 1.15. Palacio della Borsa Vecchia, Trieste.
Fuente: (ERCO, 2012)
A continuación se detalla la disposición de luminarias en la iluminación de fachadas
Figura 1.16. Disposición de luminarias en fachadas
Fuente: (ERCO, 2012)
Las luminarias empotrables de suelo (ver Figura 1.16) se integran discretamente en el entorno. Las luminarias dispuestas cerca de la fachada generan una luz tenue intensiva.
Los bañadores (ver Figura 1.16.), con cierta distancia a la fachada posibilitan una iluminación homogénea de la fachada y evitan las sombras proyectadas largas en la misma.
La iluminación desde arriba hacia abajo (ver Figura 1.16.), se corresponde con la dirección de la luz durante el día y reduce el problema de la radiación luminosa hacia el cielo nocturno. Durante el día, el brazo en voladizo puede perfilarse marcadamente en el borde del tejado.
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formación de sombras. Es importante evitar el deslumbramiento de los habitantes al mirar hacia el exterior desde el edificio.
Las luminarias dispuestas directamente en la fachada (ver Figura 1.16.), generan una luz tenue que puede realzar las texturas de la superficie mediante sombras marcadas.
• Situaciones de ingreso.
Según (ERCO, 2012), durante la aproximación a un edificio, el efecto lejano de la fachada suele ir seguido de la impresión que la situación de entrada ofrece al observador. La entrada puede marcarse mediante elementos arquitectónicos o sistemas de orientación, pero también mediante la iluminación como medio de apoyo o dominante. La iluminación en la zona de entrada es la tarjeta de visita nocturna de un edificio, crea una atmósfera determinada y facilita la orientación. La manera más sencilla de guiar al interior del edificio mediante la luz es un nivel de iluminación incrementado con respecto a otras partes del edificio.
Figura 1.17.Iluminación en zona de entrada
Fuente: (ERCO, 2012)
En la Figura 1.17, observamos una fachada transparente se interpreta como un gesto de apertura, que invita al visitante a entrar. Los proyectores (ver Figura 1.17.), proporcionan la iluminación básica para la zona.
• Trayectos
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Los contornos suaves de los conos luminosos sobre el propio trayecto, así como las iluminancias reducidas de la vegetación circundante, facilitan la adaptación entre zonas claras y oscuras en el paisaje.
Figura 1.18. Iluminación para Entradas
Fuente: (ERCO, 2012)
• Entorno
Con respecto a la iluminación en un espacio público (ERCO, 2012), nos menciona (ver Figura 1.19, 1.20), que debe darle carácter y forma al espacio nocturno, facilitar la vida más allá de las horas de sol, permitir una buena comunicación. El acto de poner luz sobre un espacio urbano, es más que tecnología de la luz.
Figura 1.19. Iluminación en plazoleta
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Figura1.20. Iluminación Espacio Urbano
Fuente: (ERCO, 2012)
1.5. Alumbrado Público.
De acuerdo a (TRIDONIC, 2012) y (CONUEE), el alumbrado público puede llegar a representar el 40-50% del consumo energético de un ayuntamiento, por lo que se hace necesario definir algunas de las tecnologías más eficientes que se encuentran en el sector y algunas medidas que pueden aplicarse para reducir el consumo. Los requisitos que debe cumplir un sistema de alumbrado eficiente son muy exigentes. Las luminarias deben operar bajo cualquier condición meteorológica, cumplir las normas de iluminación y consumir la menor cantidad de energía posible.
El alumbrado público facilita la orientación y aumenta la seguridad. Al mismo tiempo se emplea cada vez con mayor frecuencia el efecto de la iluminación para crear ambientes.
1.5.1. Delineación de aspectos relativos a la iluminación en alumbrado público.
Para (CONUEE), el primer aspecto a considerar en el alumbrado público es que se debe diseñar para proporcionar el nivel de iluminación requerido por el tipo de viabilidad, es decir considerando el tamaño de las calles y el flujo de tránsito. En todos los casos debe considerar las condiciones del caso específicas de la iluminación, tanto en los pasos peatonales y las banquetas .
La iluminación y el consumo de energía eléctrica están íntimamente como lo está cualquier aparato que use electricidad para funcionar, por lo tanto los tres parámetros que definen el consumo, son:
• La potencia del foco, la cual se mide en watts.
• El segundo factor determinante en el consumo de la energía, es el tiempo de uso de la iluminación.
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De acuerdo a (CONUEE) la tecnología de iluminación está en un mundo muy cambiante. Nuevas técnicas y equipos de iluminación, así como fuentes de luz más eficientes, permiten a los diseñadores enfrentarse con los retos del dinámico mundo del confort en las oficinas, sin olvidar los costos energéticos en constante aumento.
1.5.2. Luminarias para alumbrado público.
Según (CONUEE), las luminarias para el alumbrado público , debe ser de cuerpo fabricado en fundición de aluminio inyectado a alta presión y cubierto con pintura poliéster en polvo aplicada por el proceso electrostático y curada al horno; de una sola puerta, el sistema óptico debe constar de un reflector facetado con acabado texturizado en la cavidad de la lámpara, fabricado de aluminio con acabado brillante que lo provea de alta eficiencia y lo proteja contra la corrosión; un porta lámpara localizado en el frente del luminario, que deberá ser ajustable a diferentes posiciones y una cubierta de cristal plano, claro, termo templado.
1.5.3. Uso adecuado de luminarias.
De acuerdo a (CONUEE), en el mercado existe una amplia variedad de luminarias (ver Figura 1.21.), cuya eficiencia varía notablemente. Para identificar los de mayor eficiencia es necesario evaluar el nivel de iluminación y la forma de distribuir la luz; ésta también tiene relación con la altura de montaje y con la separación entre postes.
Figura 1.21. Tipos de luminaria
Fuente: (CONUEE)
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Figura 1.22 Tipos de iluminación
Fuente: (CONUEE)
Según (CONUEE), la selección de uno u otro, así como el espaciamiento, altura y número de hileras, y el tipo de acabado de la superficie reflejante receptora de la luz, depende del criterio de diseño del sistema. Como se puede observar en la Figura 1.22, hay que tomar en cuenta diferentes aspectos para alcanzar la calidad total del servicio.
1.5.4. Reducción inteligente de potencia.
Sobre la reducción inteligente de Potencia (TRIDONIC, 2012) nos aclara que la operación regulada busca adaptar el nivel de iluminación a la densidad de tráfico durante la noche. En la práctica ha demostrado ser una medida eficaz el bajar la iluminancia hasta el 50 por ciento durante las horas de menos frecuencia de uso De este modo se mantiene la homogeneidad en la distribución de la luz; el ahorro de energía y la seguridad van de la mano. El apagado de algunas luminarias o grupos de éstas parece ser una solución sencilla para disminuir el consumo de energía. Sin embargo el resultado no es óptimo porque se generan zonas oscuras. La oscuridad provoca una sensación desagradable e inseguridad, aumentando el riesgo de accidentes. Con soluciones regulables inteligentes, tecnologías modernas y componentes de alta calidad se puede lograr un ahorro considerable de energía sin mermar la homogeneidad de la iluminación (ver Figura 1.23.)
Figura 1.23. Regulación de luminarias
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1.5.5. Exceso de niveles de iluminación.
En lo que se refiere a los niveles de iluminación deberá atenderse, en este orden, a las leyes, reglamentaciones, normas y recomendaciones para establecer los niveles necesarios para la iluminación de espacios, edificios, monumentos y letreros públicos y privados en cada uno de los casos mínimos.
1.6. Normas.
1.6.1. Normativa Nacional.
1.6.1.1. Regulación No. CONELEC 005-14.
Esta regulación tiene como objetivo normar las condiciones técnicas, económicas y financieras que permitan a las distribuidoras de energía eléctrica prestar el servicio de alumbrado público general con calidad, eficiencia y precio justo. En dicha regulación se muestran definiciones de los diferentes tipos de alumbrado público.
Iluminancia (E)
Es el flujo luminoso recibido por una superficie. Su símbolo es E y su unidad el lux (lx) que es un lm/m2.
De acuerdo a (CONELEC) los requisitos fotométricos para alumbrado público en el ecuador son los siguientes.
Requisitos fotométricos
• Alumbrado de pasarelas peatonales, escaleras y rampas: Se necesitara una iluminancia media de 20 a 30 lx y una uniformidad media (Um) 0.40, Cuando existan escaleras y rampas de acceso, la iluminancia en el plano vertical no será inferior al 50% del valor en el plano horizontal de forma que se asegure una buena percepción de los peldaños
• Alumbrado de parques y jardines: Las principales áreas, tales como accesos al parque o jardín, sus paseos y glorietas, áreas de estancia y escaleras, que estén abiertos al público durante las horas nocturnas, deberán tener una iluminancia horizontal en el área de la calzada entre 5 a 15 lux, y entre las áreas para peatones y ciclistas una iluminancia entre 20 a 25 lx y con una uniformidad media (Um) de 0.40
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• Niveles de iluminación de alumbrados ornamentales: Se consideran alumbrados ornamentales los que corresponden a la iluminación de fachadas de edificios y monumentos, así como estatuas, murallas, fuentes. Y paisajista de ríos, riberas, frondosidades, equipamientos acuáticos, etc.
Los valores de referencia de los niveles de iluminancia media, del alumbrado ornamental son los establecidos en la tabla 1.1
Tabla 1.1. Niveles mínimos de iluminancia media en servicio del alumbrado ornamental
Naturaleza de los materiales de la superficie iluminada
Niveles de iluminancia media (lux)
Iluminación de los alrededores
Baja Media Elevada
Piedra clara, mármol claro 20 30 60
Piedra media, cemento, mármol coloreado claro 40 60 120
Piedra oscura, granito gris, mármol oscuro 100 150 300
Ladrillo amarillo claro 35 50 100
Ladrillo marrón claro 40 60 120
Ladrillo marrón oscuro, granito rosa 55 80 160
Ladrillo rojo 200 150 300
Ladrillo oscuro 120 180 360
Hormigón arquitectónico 60 100 200
Fuente: (Ochoa Camacho, 2015) Elaboración: Autor.
1.6.2. Normativa Internacional.
1.6.2.1. Norma CEN EN 12464.
De acuerdo a (CEN, 2007) esta norma europea especifica requisitos de iluminación para lugares de trabajo en exteriores, que satisfacen las necesidades de confort y las prestaciones visuales en términos de cantidad y calidad de iluminación.
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Requisitos de iluminación para áreas, tareas y actividades
Tabla 1.2.- Areas de circulacion general en lugares de trabajo en exteriores.
Tipo de área, tarea o actividad Iluminancia ( ) [Lux] Uniformidad de iluminancia mínima( ) Límite de deslumbram iento ( ) I.R.C Aceras reservadas exclusivamente para peatones
5 0.25 50 20
Áreas de tráfico para vehículos que se desplazan lentamente (max. 10 km/h), como las bicicletas,
camiones y excavadoras.
10 0.40 50 20
Trafico regular de vehículos (max. 40Km/h)
20 0.40 45 20
Paso de peatones, puntos de giro, de carga y descarga de vehículos.
50 0.40 50 20
Fuente: (CEN, 2007) Elaborado: Autor
Tabla 1.3. Áreas de aparcamiento.
Tipo de área, tarea o actividad Iluminancia ( ) [Lux] Uniformidad de iluminancia mínima( ) Límite de deslumbram iento ( ) I.R.C
Trafico ligero, por ejemplo, áreas de aparcamiento de tiendas, casas adosadas y edificios de apartamentos, parque de bicicletas
5 0.25 55 20
Trafico medio, por ejemplo áreas de aparcamiento de almacenes comerciales, edificios de oficinas, plantas, complejos deportivos y multiusos.
10 0.25 50 20
Tráfico pesado, por ejemplo, área de aparcamiento de escuelas, iglesias, centros comerciales importantes, complejos deportivos y multiusos importantes.
20 0.25 50 20
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2. CAPITULO II
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2.1. Introducción.
En el presente capítulo se aborda la aplicación/ejecución de metodologías previamente elaboradas enfocadas a un caso de estudio, las mismas que fueron elaboradas por (Ochoa Camacho, 2015), que permiten el levantamiento de una infraestructura en 2D a 3D, la incursión de sistemas de iluminación en una planimetría en formato 3D digital, y la ejecución de un estudio lumínico de áreas peatonales y de acceso, respectivamente. Las mismas que van a ser aplicadas en una plaza de la ciudad de Loja, específicamente la Plaza de San Sebastián, dicho propósito es ejecutado haciendo uso de varias herramientas informáticas, ahora disponibles con facilidad.
2.2. Metodología para levantamiento en 3D.
2.2.1. Generalidades.
El levantamiento de planos de 2D a 3D consiste en tomar como base los planos hechos en formato digital en 2D de obras de construcción (casas, edificios, iglesias, parques, etc.), llevarlos a un programa donde será moldeado en tres dimensiones dando como resultado una maqueta digital donde se pueda observar las facetas externas e internas del proyecto, se puede dar orientación a la construcción y se puede dar una mejor percepción de la construcción.
De acuerdo a (Arquinetpolis, s.f.), el software SketchUp es un programa de modelado en 3D y diseñado para entornos de Arquitectura, Ingeniería Civil y diseño industrial, aunque se puede aplicar prácticamente para cualquier otra actividad que se quiera modelar. Su interfaz de trabajo y sus barras de herramientas son muy didácticas, con lo cual para el usuario más fácil familiarizarse con el entorno del programa, en cuanto al flujo de trabajo se refiere abarca desde lo más conceptual y básico, hasta elaboración de modelos 3D a detalle y planos con secciones y detalles constructivos.
2.2.2. Descripción de la metodología implementada.
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Figura 2.1. Flujograma general de metodología para levantamiento en 3D
Fuente: (Ochoa Camacho, 2015)
Se ha tomado en cuenta la metodología aplicada al levantamiento en 3D, donde (Ochoa Camacho, 2015), ha resumido secuencialmente en los siguientes pasos.
Etapa 1: identificación de los requerimientos básicos: Obtener planimetría en formato
digital de la plaza pública, gestionando la entrega en el departamento responsable de la Municipalidad, para de esta manera poder corroborar la ubicación y dimensiones de plaza proyectada
Etapa 2: Captura fotográfica y acondicionamiento de imágenes de la fachada: Capturar
varias imágenes de cada una de las fachadas por medio de una cámara fotográfica de alta prestaciones, para posteriormente con ayuda de una herramienta informática acondicionar las imágenes, es decir eliminar obstáculos y perspectiva para finalmente obtener una imagen depurada de la fachada en análisis.
Etapa 3: Remarcar y extrudir: Partiendo de la imagen optimizada, remarcar (trazado de
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3D a partir de un objeto 2D), para finalmente obtener un modelo preliminar en 3D de la fachada en análisis
Etapa 4: Adición de colores, texturas y modelos predefinidos: Adicionar colores,
texturas (acabados internos y externos) y modelos 3D predefinidos al modelo preliminar
2.2.3. Implementación de la Metodología
Etapa 1: identificación de los requerimientos básicos
Se solicita al departamento de Planificación del I. Municipio de Loja, planimetría lo más actualizado posible en formato 2D, es decir un archivo con extensión dwg(AutoCAD).
Figura 2.2. Planimetría del parque San Sebastián
Elaboración: Autor.
Etapa 2: Captura fotográfica y acondicionamiento de imágenes de la fachada:
30
Figura 2.3. Iglesia y mercado San Sebastián
Fuente: Autor.
En las Figuras 2.4 y 2.5 se muestran los resultados de las imágenes tanto de la iglesia como la del mercado respectivamente una vez que se haya eliminado obstáculos y cambiando la perspectiva, la inclinación que tiene el lente de la cámara al momento de la captura fotográfica.
Figura 2.4 Imagen de iglesia acondicionada.
31
Figura 2.5.Imagen mercado acondicionada.
Elaboración: Autor.
Etapa 3: Remarcar y extrudir:
Partiendo de la imagen optimizada, remarcar (trazado de líneas en contornos de fachadas en función de la imagen de fondo) y extrudir (crear objetos 3D a partir de un objeto 2D), para finalmente obtener un modelo preliminar en 3D de la fachada en análisis.
Cabe recalcar que en esta etapa, a diferencia de la metodología propuesta, hemos omitido el desarrollo en el programa AutoCAD, y directamente se ha realizado en el software SketchUp, debido a que con este se optimizo recursos y se llegó a la creación del diseño en 3D directamente. Al concluir el remarcado se logra obtener un modelo preliminar como se puede observar en las Figuras 2.6, 2.7, y 2.8
Figura 2.6. Iglesia remarcada y creada en 3D
32
Figura 2.7. Mercado remarcado y creado en 3D
Elaboración: Autor.
Como resultado de remarcar y modelar en 3D todo el parque realizado en SketchUp, obtenemos el siguiente modelo, como se observa en la Figura 2.8
Figura 2.8. Parque san Sebastián en 3D
Elaboración: Autor.
Etapa 4: Adición de colores, texturas y modelos predefinidos:
En esta etapa se selecciona áreas específicas y se colorea dicha área en función a los colores de la edificación real, añadir texturas, que sean visibles en la plaza como ejemplo a las jardineras, y el césped dentro de ellas
El resultado de esta etapa se tendrá una modelo 3D definitivo en formato .skp, semejante a la plaza edificada en condiciones físicas.
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Figura 2.9. Modelo 3D de parque San Sebastián
Fuente: Autor.
2.3. Metodología para la incursión de sistemas de iluminación en el levantamiento 3D.
2.3.1. Generalidades.
Para incursionar en sistemas de iluminación en diseños en 3D, hemos utilizado la herramienta Vray de SketchUp para realizar la propuesta lumínica de una construcción digital. Vray es un motor de renderizado, como un complemento para los programas de modelado en tres dimensiones.
Para el desarrollo de la iluminación en varias de nuestras escenas se basa en la aplicación de archivos .ies, que es nada menos que un formato de archivo estándar, que fue creado para la transferencia electrónica de datos fotométricos en la web. Ha sido ampliamente utilizado por muchos fabricantes de iluminación y es uno de los estándares de la industria en la distribución de datos fotométricos.
Según (Alomar, Barrero, & Chiang, s.f.), al renderizar una imagen con cualquier programa de representación, incluyendo el V-Ray para SketchUp, se debe entender tres factores principales que afectarán la imagen: Iluminación, materiales, y el traz. La iluminación desempeña el papel más importante entre estos tres. Afectará el color, la sombra, la reflexión y la refracción.
2.3.2. Descripción de la metodología implementada.
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Descripción del cumplimiento:
• Instalación de VRAY para SketchUp
• Búsqueda bibliográfica, referente a iluminación decorativa, y descarga de archivos .ies, entregado por los fabricantes de luminarias.
• Ubicación de luminarias, en el modelo definitivo
• Cargar archivos .ies en las luminarias ubicadas
• Configuración del ambiente, teniendo un ambiente nocturno, o mediante la utilización de una imagen HDR cargada a la configuración del ambiente
• Renderización, en una resolución aceptable, para poder apreciar los detalles de la iluminación
2.3.3. Implementación de la metodología.
• Ubicación de luminarias, en el modelo definitivo Figura 2.10. Metodología para diseños de iluminación
Fuente: (Ochoa Camacho, 2015)
Figura 2.11. Metodología para diseños de iluminación
Fuente: (Ochoa Camacho, 2015)
Vray Incursión a los sistemas de
iluminación:
35
[image:44.595.121.503.134.340.2]En la Figura 2.12 se observa la ubicación de luminarias en los distintos puntos de las fachadas que se pretende iluminar.
Figura 2.12. Ubicación de luminarias.
Elaboración: Autor
• Cargar archivos .ies en las luminarias ubicadas
Al momento de cargar los archivos .ies se busca catálogos de fabricantes de iluminación más importantes que tengan disponibles estos archivos, entre ellos encontramos SILVANIA, PHILIPS, OSRAM, etc.
Figura 2.13. Luminarias disponibles de HAVELS SYLVANIA
[image:44.595.155.469.474.709.2]36
• Configuración del ambiente, teniendo un ambiente nocturno, o mediante la
utilización de una imagen HDR cargada a la configuración del ambiente
Para obtener una visión realista de la plaza iluminada se configura el ambiente, utilizando una imagen HDR, como se observa en la Figura 2.14.
Figura 2.14. Configuración del ambiente nocturno
Elaboración: Autor
• Renderización, en una resolución aceptable, para poder apreciar los detalles de
la iluminación
[image:45.595.149.475.205.407.2]Al momento de renderizar, obtenemos varias imágenes, del modelo ya iluminado teniendo en cuenta que se puede hacer varias tomas dependiendo del ángulo que se ubique la cámara del Vray. En las siguientes Figuras 2.15, 2.16, 2.17 se observa la iluminación de la plaza.
Figura 2.15. Iluminación fachada de la iglesia
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Figura 2.16. Iluminación parque San Sebastián
Fuente: Autor
Figura 2.17. Iluminación fachada mercado
Elaboración: Autor
2.4. Metodología para la realización del estudio lumínico de sistemas de iluminación de áreas peatonales en el levantamiento en 3D.
2.4.1. Generalidades.
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2.4.2. Descripción de la metodología implementada.
Incluir sistemas de iluminación en áreas específicas, con el objetivo de obtener un informe lumínico de las áreas peatonales, (Ochoa Camacho, 2015) propone la siguiente metodología (Ver Figuras 2.18, 2.19).
A continuación se detalla los pasos para el cálculo lumínico en Dialux:
Descripción del cumplimiento
• Eliminar objetos fuera del área de interés.
• Exportar archivo .dwg, remarcar la plaza con dimensiones por las áreas que muestra el plano importada.
• Descargar de catálogos de luminarias, utilizadas en el primer paso de esta etapa
Incursión a los sistemas de iluminación: Dialux
[image:47.595.117.507.361.616.2]yálculos Lumínicos
Figura 2.18. Metodología para cálculos lumínicos
Fuente: (Ochoa Camacho, 2015) Elaborado: Autor.
Figura 2.19. Metodología para cálculos lumínicos
39
• Remarcar el área de cálculo, teniendo en cuenta que solo dentro de esta zona se realizaran los cálculos
• Insertar de luminarias seleccionadas;
• Simular y obtención de cálculos
2.4.3. Implementación de la Metodología.
• Eliminar objetos fuera del área de interés
[image:48.595.110.517.272.579.2]Para eliminar objetos del área de interés del plano, se utiliza el software AUTOCAD, al final obtenemos un área delimitada, sin objetos como se puede apreciar en la Figura 2.20
Figura 2.20. Área del parque San Sebastián en AutoCAD
Elaboración: Autor.
• Exportar archivo .dwg Anexo 1, remarcar la plaza con dimensiones por las
áreas que muestra el plano importada
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Figura 2.21. Área del parque remarcada para el cálculo lumínico en Dialux
Elaboración: Autor.
• Insertar de luminarias seleccionadas
Las mismas luminarias que se ocuparon en el apartado 2.3.3 , se utiliza dentro de este análisis, siendo solo utilizadas exclusivamente la de uso peatonal, mas no para la iluminación de fachadas
Figura 2.22. Luminarias utilizadas en Dialux para el parque
[image:49.595.111.513.444.754.2]41
• Simular y obtención de cálculos
[image:50.595.136.488.210.444.2]Al simular se obtiene el espectro del iluminación y los cálculos lumínicos para la plaza de acuerdo a la área que se seleccionó, en la Figura 2.23 se observa la simulación en 3D, mientras que en la Figura 2.24 se observa los cálculos lumínicos, en el capítulo 3 se explica con mayor detalle todos los cálculos obtenidos.
Figura 2.23. Luminarias utilizadas en Dialux para el parque
Elaboración: Autor.
Figura 2.24. Obtención de cálculos lumínicos
[image:50.595.135.490.491.715.2]42
3. CAPITULO III
43
3.1. Introducción.
En este último capítulo se tomará en cuenta las generalidades y características sobre plazas urbanas eficientes, vistos en el capítulo 1, para el diseño de nuestro estudio de caso. Se elaborará una memoria técnica, basándonos en las consideraciones de diseño antes mencionado, en donde se detallan: circuitos de iluminación, demanda, elementos de control, características de las instalaciones, presupuesto económico, cálculos lumínicos sobre áreas peatonales siendo estos últimos tomados como criterios de decisión para el aumento o disminución de luminarias del área de estudio, apoyándonos de la normativa vigente.
Por tratarse de la proyección de sistemas de iluminación y con el propósito de tener una visión muy cercana a la realidad, dicha propuesta está respaldada con un video demostrativo en 3D, que plasma la apariencia de los mismos en las fachadas y en la plaza.
3.2. Extracto y/o consideraciones de diseño.
3.2.1. Luminarias.
Según (Rodriguez & Llano, 2012) es de suma importancia seleccionar adecuadamente el conjunto lámpara-luminaria pues de éste depende que se produzca la iluminancia promedio que se requiera. Al momento de seleccionarlos se deben tener en cuenta características como el flujo luminoso emitido por la bombilla o lámpara, la potencia activa requerida para el funcionamiento de la bombilla, el tipo de montaje de la luminaria (adosado, suspendido, etc.) y el diagrama polar de la distribución luminosa entregado por el fabricante, el cual es muy importante tener en cuenta al momento de seleccionar la disposición de las luminarias.
44
La distribución de las luminarias se lo ha realizado por sectores, específicamente por fachadas, el total de luminarias que se utilizó para todo la propuesta lumínica es de 1041 lámparas utilizando potencias comprendidas entre 5 W y 160 W la más alta que es para alumbrada peatonal, las luminarias comprenden entre reflectores lineales, cuadrados, lámparas peatonales, donde el objetivo es dar realce al diseño arquitectónico (ventanas, cornisas, columnas, arcos, puertas) de las fachadas, tanto de la iglesia, torre, casa parroquial, mercado, y también iluminando adecuadamente los sectores peatonales para las personas que transitan por estos lugares.
Aunque el costo inicial de la luminaria puede ser alto, con respecto a las otras tecnologías, el hecho de no necesitar mantenimiento y sustituciones de lámpara durante su vida útil, baja el costo de mantenimiento y de operación.
3.2.2. Elementos de control.
Los tableros de control de iluminación ayudan a resolver los requerimientos de ahorro de energía y control de alumbrado en sus instalaciones. Un sistema de control automático programable, es basado en: un reloj digital de tiempo real, un contactor que ayuda a manejar el switcheo de cargas de las lámparas, un breaker general que controla todo el sistema. Dicho sistema puede ser usado para controlar toda la iluminación, en este caso el reloj envía una señal al contactor para el encendido, dependiendo de la hora programada. Para cada centro de carga secundario, va un tablero de control automático, que controla un determinado número de luminarias dependiendo de los circuitos que contengan el centro de carga, para este diseño se ha utilizado un total de 7 tableros automáticos, para controlar la iluminación de todo el parque.
La programación de horarios que posee este sistema automático, apaga el sistema de iluminación cuando no es requerido. Ajustando el horario para aprovechar la luz natural, se lo programara de lunes a domingo en horario nocturno de 19h00 pm a 24h00 pm, tendrá una misma hora de encendido y una misma hora de apagado. Además se puede hacer una excepción en algún día o días de la semana, por ser festivo o fechas especiales, y se lo programe diferente a las horas antes mencionadas, donde se necesite más horas de iluminación.
3.2.3. Demanda.
45
por ser considerado como un espacio privado. La segunda consta en la realización del levantamiento de carga de todo el sistema de iluminación “público” de la plaza, la torre, pileta y en el área de jardineras, por ser considerado como espacios de bien público.
La demanda total de la propuesta es de 10.5 KW.
3.2.4. Sistema de medición.
Con la finalidad de llevar un histórico sobre el consumo de la propuesta lumínica, la medición de la energía consumida está a cargo dos medidores trifásicos, uno destinado al registro del área proyectada y el otro destinado al área publica, esto nos ayudará a poder realizar a futuro, proyecciones económicas sobre costos de implementación y ventajas del uso de cambio de tecnología.
3.2.5. Estudio Lumínico.
4.
Con el objeto de conocer a ciencia cierta si la propuesta lumínica proyectada para las áreas peatonales, es la correcta, es decir, si la cantidad de luminarias, emiten un flujo luminoso suficiente, necesario y optimo que garantice la normal transitabilidad de peatones, se hace uso del software DIALUX en el que se colocan las luminarias utilizadas con el fin de obtener valores casi reales del flujo luminoso emito en el área de estudio para de esta manera compararlos con los valores normados, y finalmente emitir un criterio de conformidad o desconformidad que llevara a la conservación, aumento o disminución de luminarias.
De acuerdo a (CONELEC) manifiesta: Alumbrado de parques y jardines: Las principales áreas, tales como accesos al parque o jardín, sus paseos y glorietas, áreas de estancia y escaleras, que estén abiertos al público durante las horas nocturnas, deberán tener una iluminancia horizontal en el área de la calzada entre 5 a 15 lux, y entre las áreas para peatones y ciclistas una iluminancia entre 20 a 25 lx y con una uniformidad media (Um) de 0.40.
Para las areas de estudio, se obtiene una iluminancia promedio de 56 lux, por encima de la norma.
3.3. Memoria técnico-económica. 3.3.1. Introducción.
46
mantiene para la aprobación de cualquier proyecto eléctrico con el objeto de cubrir todos los requerimientos técnicos que se solicitarían a futuro en el caso de una posible ejecución de la misma.
La propuesta en mención, consiste en la incursión de sistemas de iluminación eficientes en las fachadas, y, en la conservación de mobiliario y arquitectura existente de la plaza. Considerado como objetivo principal el realce de las fachadas mediante un óptimo y eficiente sistema de iluminación, finalmente realizar un estudio lumínico de las áreas peatonales con el objeto de valorar si la iluminación existente se encuentra dentro de parámetros normalizados.
3.3.2. Antecedentes.
Según (Salazar, 2013), el monumento a la Independencia de Loja, también conocida como Torre del Reloj de San Sebastián, es una estructura conmemorativa ubicada en la plaza de San Sebastián (o de la Independencia), de la ciudad ecuatoriana de Loja. Concebida para rendir tributo a la independencia de la urbe y su zona de influencia, hecho acaecido el 18 de noviembre de 1820, está considerada como uno de los más sobresalientes atractivos de la ciudad.
De acuerdo a (Salazar, 2013), la torre, de 32 metros de alto y estilo arte déco, se encuentra coronada por un reloj público de cuatro esferas, una a cada lado de la estructura. En su base se pueden apreciar cuatro sobre relieves de bronce que rememoran la historia del territorio lojano: cuando fue habitado por los paltas y bracamoros, cuando constituyó la gobernación española de Maynas y Yaguarzongo, la Independencia de 1820, y finalmente cuando se instauró el Gobierno Federal de Loja durante la crisis política que casi llevó a Ecuador al borde de su desaparición.
Según (Jaramillo Alvarado, 1991) La torre fue construida para rememorar la independencia del territorio lojano en 1820, inaugurándose en 1950 durante la alcaldía de Alfredo Moreno Reyes. Su emplazamiento en la plaza de San Sebastián responde al hecho de que, la tarde del 18 de noviembre de 1820, los lojanos fueron convocados en este sitio por Ramón Pinto, José María Peña, Nicolás García, José Picoita y Manuel Zambrano para realizar una marcha que avanzó hacia la Plaza Mayor en favor de la Independencia del territorio, que al día siguiente lograría sustituir al Jefe de Gobierno español por uno lojano, José María Torres Riofrío.
47
Figura 3.1. Vista aérea de la Plaza de San Sebastián-Loja
Elaboración: Autor
Recientemente se ha adicionado iluminación artificial a través de luminarias decorativas al área de la fachada, de la iglesia, mercado, casa parroquial sin embargo poseen un deficiente sistema de iluminación, por lo que su realce y elegancia son apreciables de menor manera en horas de la noche.
Esta propuesta permitirá mejorar las condiciones físicas de la plaza de San Sebastián, siendo un atractivo para propios y extraños, mostrando una cara renovada y fomentando el turismo dentro de la región sur del país.
[image:56.595.101.523.87.322.2]48
3.3.3. Objetivo.
El presente estudio tiene por finalidad presentar los requerimientos eléctricos para la mencionada plaza, con las consideraciones técnicas que garanticen confiabilidad, seguridad y continuidad del servicio de energía eléctrica, con el fin de obtener un funcionamiento satisfactorio del sistema y reducir al mínimo los peligros de incendio y accidentes.
Este proyecto se rige en las normas establecidas por el Código Eléctrico Americano, el Código Eléctrico Nacional, las normas técnicas de la EERSSA y todos los reglamentos vigentes en el país.
3.3.4. Estudio de la demanda.
[image:57.595.194.432.82.364.2]Para este análisis se ha divido la problemática en dos partes: La primera consta en la realización del levantamiento de carga de todo el sistema de iluminación “proyectado” de lo que se refiere únicamente a fachadas, siendo estas de la iglesia, casa parroquial y mercado por ser considerado como un espacio privado. La segunda consta en la realización del levantamiento de carga de todo el sistema de iluminación “público” de la plaza, la torre, pileta y en el área de jardineras, por ser considerado como espacios de bien público.
Figura 3.2. Iluminación actual de la iglesia de San Sebastián
49
Para la determinación de la demanda de esta propuesta se ha considerado únicamente la carga de circuitos de iluminación exterior. A partir de este punto se diseña los circuitos de iluminación, sobre la cual se ha aplica el factor de simultaneidad.
De los cálculos realizados para obtener la demanda, se determina que para servir el área “proyectada” que comprende a las fachadas del templo, casa parroquial y mercado, se requiere de una disponibilidad de carga de aproximadamente 7,5 KW, conforme se demuestra en los cálculos del Anexo 1 que corresponden a la cargabilidad del tablero principal TP1 (4,2KW)y TP2(3,3KW), la misma que será proporcionada por el tablero general TG(existente) del área del parque, por tratarse de una carga relativamente baja no es necesario la proyección de un nuevo sistema de transformación.
En un segundo plano, de los cálculos realizados para obtener la demanda, se determina que para servir el área “publica” que comprende la plaza y las áreas de jardinería, se realizó un levantamiento de información acerca de las luminarias existentes en la plaza, torre, y en el área de jardineras, las cuales necesitan una demanda de aproximadamente de 3,1 KW conforme se demuestra en los cálculos del Anexo 1 que corresponden a la cargabilidad del tablero secundario, TDS-F7. Por tratarse estas áreas de un bien público, dichos sistemas de iluminación también son considerados como tal, por tal razón la energía suministrada para dichos sistemas son alimentados desde un tablero general TG, ubicado en la cámara de transformación subterránea de la EERSSA en el parque.
En resumen la demanda máxima para la propuesta lumínica es de 10,3 KW.
Por el momento no está previsto el respaldo de emergencia por un grupo electrógeno, por lo que en dicho estudio no se detalla dicha opción.
50
Tabla 3.1. Caída de tensión por tramos de los tableros que sirven a las fachadas
TRAMOS
DV% PARCIAL
TRAFO/TG 0,31
TG/TP1 0,69
TP1/TDS-F1 0,25
TP1/TDS-F2 0,10
TP1/TDS-F3 0,13
TP1/TDS-F4 1,26
TG/TP2 1,42
TP2/TDS-F5 1,20
TP2/TDS-F6 0,66
TG/TDS-F7 1,93
DIV MAX 2.42
Elaboración: Autor
3.3.5. Acometida en media tensión.
Según el estudio de demanda, la carga necesaria para garantizar operatividad del sistema de iluminación en las fachadas es relativamente baja, es por esta razón que no es necesaria la proyección de una acometida de media tensión.
3.3.6. Estación de transformación.
No está proyectado este tipo de servicio para el presente estudio, ya que la demanda será cubierta desde la salida en baja tensión de uno transformadores de 100KVA, existentes en una cámara de transformación subterránea que pertenece a la EERSSA cuya numeración de los mismos es # 14289, 14288, 14287, que según la información suministrada por el SIG-EERSSA poseen una cargabilidad del 76,24%, lo que nos indica que se posee un reserva modesta para la demanda de nuestro proyecto.
3.3.7. Acometida en baja tensión y medición.
Como se indica en el Anexo 1, la demanda máxima para los sistemas de iluminación de la fachada del templo, casa parroquial, mercado, será suministrada desde los tableros de distribución secundarios: TDS-F1, TDS-F2, TDS-F3, TDS-F4, TDS-F5, TDS-F6, los mismos que se alimentan por medio de una acometida con conductor de 3x10 TTU+1X10
TTU+1X12TTU-AWG los cuales parten de los tableros principales TP1 y TP2, tal como se indica en el Anexo 4.10(Diagrama de Tableros).
51
La demanda máxima del alumbrado público para el área “publica”, es suministrada de un tablero secundario de distribución de baja tensión TDS-F7, la cual se alimenta por medio de una acometida de 3x8 TTU+1X8 TTU+1X10TTU-AWG, que partirá desde un tablero principal existente TG, ubicados subterráneamente en la cámara de transformación publica de la EERSSA en la plaza, tal como se indica en el Anexo 4.10
Desde cada tablero secundario de distribución TDS-F1 a TDS-F7, se derivan cada uno de ellos a tableros de control automático de iluminación nominados como TCA-F1 a TCA-F7 respectivamente, las cuales son alimentados por medio de conductor de 2x#10THHN+1x#10THHN, ubicados estratégicamente con el objeto de considerarlos como centros de carga y mitigar el problema de caídas de tensión, tal como se indica en el Anexo 4.1 a 4.9.
El registro y medición de la energía consumida está a cargo dos medidores trifásicos, uno destinado al registro del área proyectada y el otro destinado al área publica, para la instalación de los mismos se deberá gestionar con la EERSSA los permisos respectivos, en el caso de una posible intervención según los presentes estudios, tal como se indica en el Anexo 4.11 (Diagrama Unifilar).
3.3.8. Características de las instalaciones.
Se parte del tablero general TG, que se encuentra ubicado en la cabina de transformación existente de la EERSSA, el mismo que alimenta a TP1 por medio de conductor de tipo TTU flexible, conducido subterráneamente por los pozos P1 a P4 por medio de tubería PVC ¾”, a TP2 conducido por los pozos P1,P2,P5 a P6 por medio de tubería PVC ¾”, y , por ultimo a TDS-F7 conducido por las pozos P7 a P10 por medio de tubería PVC ¾”, tal como se indica en el Anexo 4.10.
Desde TP1 se alimenta a los sub-tableros de distribución secundarios TDS-F1, TDS-F2, TDS-F3, TDS-F4, por medio de acometidas áreas con conductor tipo TTU, conducidas por medio de tubería PVC ¾”, de TP2 se alimenta a los sub-tableros de distribución secundarios TDS-F5 y TDS-F6 por medio de acometidas áreas con conductor tipo TTU, conducidas por medio de tubería PVC ¾”, tal como se indica en el Anexo 4.10.
52
aérea PVC de ½”, los mismo que se nombran como TCA-1, TCA-2, TCA-3, TCA-4, TCA-5, TCA-6, y TCA-7, como se indican en los Anexos 4.1 a 4.9.
[image:61.595.115.513.215.417.2]Los tableros de distribución secundarios en conjunto con los tableros de control automático de iluminación sirven a áreas o fachadas específicas (ver Tabla 3.2) las cuales se detallan a continuación:
Tabla 3.2. Ubicación de tableros de distribución secundarios y automáticos
Ubicacibn Nominacibn de TDS Nominacibn de TCA
Fachada 1-Lateral Templo TDS-F1 TCA-F1
Fachada 2-Frontal Templo TDS-F2 TCA-F2
Fachada 3-Frontal Casa
Parroquial-Glorieta TDS-F3 TCA-F3
Fachada 4E/S-Lateral Casa
Parroquial-Posterior Templo/Casa Parroquial TDS-F4 TCA-F4
Fachada 5O/S-Lateral y Posterior de
Mercado- Plazoleta TDS-F5 TCA-F5
Fachada 5E/N-Lateral y Frontal de
Mercado- Accesos TDS-F6 TCA-F6
Fachada
Torre-Jardinería-Parque-Pileta-Accesos TDS-F7 TCA-F7
Elaboración: Autor.
Los tableros de control de automático de iluminación (TCA), serán los encargados del encendido/apagado, por medio de sistemas de control temporizados los cuales permitirán la configuración del encendido y el apagado de acuerdo a la conveniencia del administrador del convento. Los mismos están conformados por un termo magnético principal, sistemas electrónicos de temporización (configurables) y contactores de potencia debidamente dimensionados para manejar la carga de cada uno de los circuitos de iluminación, ubicados estratégicamente como se indica en el Anexo 4.1 a 4.9.
3.3.9. Puestas a tierra.
La resistencia de puesta a tierra tendrá un valor máximo de 10 ohmios, de tenerse valores superiores podrá colocarse un mayor número de varillas cooperweld, mejorarse el terreno o diseñarse mallas de puesta a tierra.
Se conectará la “puesta a tierra” con el conductor neutro en los siguientes casos:
• En todos los terminales y divisiones de las redes de baja tensión urbanas.
• En todas las luminarias (se conectará la carcasa de la luminaria al neutro del sistema que estará a su vez multiaterrado).
