Alumbrado Unefa
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República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Bolivariana
UNEFANúcleo Guárico – Extensión Zaraza
DISEÑO E INSTALACION DE UN SISTEMA DE ALUMBRADO PÚBLICO
EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA
FUERZA ARMADA BOLIVARIANA.
CASO: UNEFA NÚCLEO GUÁRICO EXTENSIÓN ZARAZA
Autores:
Carlos Eduardo Páez C.I-20.683.993
Carmín Gabriela Medina Martínez C.I-20.073.802
Denny Rafael Balza Ytriago C.I-17.122.515
Isnaldo Ramón Guaregua Hernández C.I-21.065.579
Nayrim Coromoto Castillo Mania C.I-20.252.948
Stephany Emperatriz Camacho Carico C.I-20.252.376
Tutor:
Ing. Electricista
Yorman Alejandro Castillo Manrique
Marzo 2013
1
INDICE
Contenid
oPLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..............................................................4
Objetivo general...............................................................................................5
Objetivos específicos.......................................................................................5
MEMORIA DESCRIPTIVA...............................................................................5
Descripción de la zona a iluminar................................................................5
Normativa.....................................................................................................5
Criterios de diseño de la red de alumbrado público.....................................6
Descripción de luminarias............................................................................6
Descripción de circuitos...............................................................................6
Encendido y apagado del alumbrado...........................................................7
Previsión de cargas......................................................................................7
Cálculos eléctricos.......................................................................................7
Protecciones.................................................................................................8
Circuitos de alimentación y alumbrado........................................................8
Equipo de control.........................................................................................9
Suministro de la energía..............................................................................9
Potencia prevista........................................................................................10
Descripción de los materiales usados en el sistema de alumbrado..............10
Soportes.....................................................................................................10
Lámparas...................................................................................................10
Luminarias..................................................................................................10
CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS......................................................................11
Cálculos Luminotécnicos............................................................................11
2
Cálculos Eléctricos.....................................................................................14
Calculo de la carga.................................................................................14
Selección del calibre del conductor............................................................16
Calculo de la caída de tensión...................................................................16
LISTA DE MATERIALES...............................................................................19
PRESUPUESTO............................................................................................20
Materiales para la fabricación de postes....................................................20
Materiales eléctricos...................................................................................21
Mano de Obra............................................................................................22
Costo total..................................................................................................22
ANEXOS........................................................................................................23
Figura 1: Luminaria M-520.........................................................................24
Figura 2: Diagramas unifilares...................................................................24
Figura 3: Diseño de Postes........................................................................25
Figura 4: Altura de montaje........................................................................26
Figura 5: Canalizaciones y Cajetines.........................................................27
Tablas........................................................................................................30
Tabla 2: Altura de montaje recomendada..................................................31
Tabla 3: Datos técnicos de lámparas VS alta presión................................31
Fotos..........................................................................................................33
Situación actual de la universidad..............................................................33
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente en Venezuela se presentan grandes inconvenientes
relacionados con el alumbrado público, en el estado Guárico y
específicamente en la ciudad de Zaraza el sistema de alumbrado público
presenta grandes deficiencias. En la sede de la UNEFA, ubicada en la
Avenida Andrés Eloy Blanco sector Circulo del Oeste el sistema de
alumbrado público está en condiciones muy precarias debido a problemas
técnicos en el alumbrado de la avenida que perjudica de manera directa a la
institución.
La deficiencia del alumbrado frente a la universidad trae distintos
problemas en los que cabe destacar los siguientes: el peligro al que se
exponen los estudiantes, el personal docente, obrero, administrativo y todos
los que hacen vida en la institución durante el horario nocturno, cuando se
tiene que transitar por la avenida, exponiéndose así a accidentes de tránsito
ó a la delincuencia. Por tales motivo, es necesario diseñar y construir un
sistema de alumbrado público para la institución, que cumplirá con un
propósito doble; iluminar acera parte de la avenida y también iluminar la
parte interna de la institución correspondiente al estacionamiento el cual se
encuentra en total oscuridad en horas de la noche, por esta razón se
plantean las siguientes interrogantes.
En virtud de que se debe mantener la estética de la universidad ¿Que diseño
de poste cumple con dicha condición?
¿Qué tipo luminarias son necesarios para el sistema de alumbrado público
de la UNEFA extensión Zaraza?
¿Qué tipo de conductores eléctricos se empleará para el sistema de
alumbrado público de la UNEFA extensión Zaraza?
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Objetivo general
Diseñar un sistema del alumbrado público para su construcción e instalación
en la universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada
Bolivariana extensión Zaraza.
Objetivos específicos
Determinar el diseño de los postes para el sistema de alumbrado
público.
Fijar mediante cómputos el tipo de lámparas a emplear en el sistema
de alumbrado público.
Seleccionar mediantes los cómputos de caída de tensión y capacidad
de carga el tipo de conductores a emplear en el sistema de
alumbrado.
Establecer el mecanismo de autogestión y financiamiento de recursos.
MEMORIA DESCRIPTIVA
Descripción de la zona a iluminar
La zona a iluminar comprende toda la parte frontal de la unefa exterior
e interior.
Normativa
Este proyecto se rige por las normas venezolanas COVENIN 3290:1997
ALUMBRADO PÚBLICO DISEÑO.
CODIGO ELECTRICO NACIONAL, Fondonorma 200:2004 ( 7ª revisión)
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Criterios de diseño de la red de alumbrado público
Al proyectar el alumbrado público en la zona frontal exterior e interior,
se ha tenido en cuenta la topografía de la zona en proyección en cuestión,
los diseños arquitectónicos proyectados de la misma y los niveles de
iluminación y demás consideraciones técnicas especificadas en las Normas
COVENIN 3290:1997 para Instalaciones de Alumbrado Público.
Descripción de luminarias
El número total de luminarias a instalar y el tipo de éstas es el
siguiente:
14 Luminaria modelo M-520 (ver figura 1) de distribución simétrica
sobre postes decorativos con una altura de montaje 3,5 mts de altura y
brazos de 0,98 mts situados sobre las columnas bases del frental de la
unefa.
Descripción de circuitos
El diseño del alumbrado tendrá dos circuitos uno de 56 mts y unos de
20 mts y estarán comandados por un centro de mando denominado CM, el
tipo de lámparas a usar serán de Vapor de Sodio alta presión 100 W o
equivalente.
Circuito nº 1: Constituido por 10 luminarias modelo M-520 de distribución
simétrica y posee una longitud de 56 metros.
Circuito nº 2: Constituido por 4 luminarias modelo M-520 de distribución
simétrica y posee una longitud de 20 metros. Ver figura 2.
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Encendido y apagado del alumbrado
El sistema de encendido del alumbrado se producirá a partir de la
señal de una fotocélula que se acciona al detectar la falta de luz natural. La
señal emitida por la fotocélula dará paso de corriente a la bobina de un
contactor general que alimentará los circuitos de alumbrado, accionándose
éste y produciéndose el encendido.
El apagado del alumbrado se producirá en el momento que la
fotocélula detecte la suficiente luz natural, cortando el paso de corriente a la
bobina del contactor general.
Previsión de cargas
Dado que se proyectan lámparas de descarga, la carga a aplicar para
el cálculo será 1,25 veces la nominal de las lámparas correspondientes a la
corriente al momento del arranque.
En los cómputos justificativos se ha calculado una potencia total de
1540 W a distribuir en dos circuitos comandados por un Centro de Mando.
Cálculos eléctricos
Los cálculos eléctricos que deben ser realizados en un proyecto de
iluminación, son los relativos a los circuitos de alimentación correspondientes
a cálculos de carga, corrientes de cargas, selección del calibre de los
conductores y caída de tensión.
Calculo de la carga de diseño: Los cálculos de la carga de diseño
hacen referencia a la cantidad total de potencia eléctrica para la cual estará
proyectado el sistema de iluminación.
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Corrientes de carga: Los cálculos correspondientes a la corriente de
carga reflejan la máxima corriente que circula por el circuito en cualquier
instante de tiempo, sin embargo, se para objetos de cálculos se considera la
corriente de arranque en las lámparas de descargas la cual es 1,25 veces la
corriente de funcionamiento de las lámparas.
Selección del calibre de los conductores: La selección del calibre
de los conductores se efectuara de acuerdo a la magnitud de la corriente de
carga calculada, sin embargo, el conductor elegido por estas características
deberá cumplir con los requisitos de caída de tensión.
Caída de tensión: Es uno de los factores que más influye en la
selección de los calibres de los conductores, en Venezuela, para sistemas de
iluminación la máxima caída de tensión permisible no debe ser superior al 3
% de la tensión de la red.
Protecciones
Las protecciones de la instalación serán las siguientes:
- Interruptor magnetotérmico de corte omnipolar general.
- Interruptor magnetotérmico de corte omnipolar en cada uno de los
circuitos en que se ha dividido la instalación.
- Cortacircuitos con cartuchos fusibles calibrados en cada derivación a
punto de luz.
Circuitos de alimentación y alumbrado
Del planteamiento previo de las posibilidades de alimentación de los
circuitos teniendo en cuenta la potencia de los puntos de luz instalados y las
longitudes de línea necesarias, se adoptara un Centro de Mando:
8
- Centro de Mando, alimentando desde el Centro de Transformación
de la unefa.
• Circuito nº 1: 1100 W
• Circuito nº 2: 440 W
POTENCIA TOTAL INSTALADA: 1540 W
Las secciones, intensidades y caídas de tensión de cada circuito son
las calculadas en al apartado de cálculos justificativos. Ver
La sección mínima de los alimentadores será de Nº 8 THW, siendo
conductor monopolar de 5,21 mm² (THW Nº 12) la alimentación a cada punto
de luz, bien ascendiendo por el interior de la columna correspondiente.
Equipo de control
Este equipo es utilizado en sistemas de alumbrado aéreo y contienen
en su interior el control y las protecciones que permiten el encendido o
apagado de las luminarias. Además posee los soportes necesarios para su
instalación en poste.
El diseño contempla un centro de mando, el cual estará situado en el
lugar indicado en los planos adjuntos.
Estarán formados armarios de chapa de acero inoxidable de 1750 x
1550 x400 mm con zócalo de 100 mm.
Suministro de la energía
La clase de corriente, será alterna trifásica de 60 Hz. de frecuencia y
en régimen permanente. La tensión nominal, será de 208 120 V. entre fases
y neutro.
Dicha corriente, será suministrada por un Banco de transformación
trifásico de la UNEFA que aportara la potencia necesaria para abastecer la
demanda del circuito de alumbrado proyectado.
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Potencia prevista
La nueva potencia prevista para la reposición del alumbrado público,
se corresponde con la potencia total instalada descrita más adelante, es
decir la potencia instalada en alumbrado, es: 1540 vatios.
Descripción de los materiales usados en el sistema de alumbrado
Soportes
Los soportes para el sistema de alumbrado que se empleará en la
universidad serán postes ornamentales de 1,8 metros de alto, estarán
montados sobre las bases de la fachada de la institución, para una altura
final de montaje de 3,5 metros.
El soporte principal será fabricado con tubo metálico ligeros de 3
pulgadas de diámetro, los brazos estarán fabricados con tubos rectangulares
2 x 1, con una pequeña extensión de 10 cm para la colocación de la
luminaria, ver figura 3.
Lámparas
Las lámparas proyectadas son de vapor de sodio de alta presión con
una iluminación de 9500 lúmenes, sin embargo, puede emplearse otro tipo
de lámpara con una característica similar de iluminación.
Luminarias
Las luminarias seleccionadas para este sistema de alumbrado son
luminarias de distribución simétrica modelo M-520 ver figura 2, ya que cuenta
característica iluminación y económicas conveniente para la zona a iluminar.
Conductor
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Para el sistema de iluminación se emplearán dos tipos de
conductores, el conductor principal será del tipo THW Nº 8 y para las
derivaciones conductor THW Nº 12. THW quiere decir Thermoplastic, Heat
and Water Resistant (Cable con aislamiento termoplástico resistente al calor
y al agua).
Canalizaciones y Cajetines
Se emplearán canalizaciones de PVC de 1/2 pulgadas en la cual se
encontrará el conductor Nº 8 y canalizaciones del mismo material pero de
diámetro ½ pulgada para los conductores de las derivaciones. Los cajetines
serán de 20 x 20 cm de plástico tipo interperie.
CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS
Cálculos Luminotécnicos
Estos cálculos tienen como finalidad determinar la selección de
lámparas a emplear en el sistema de alumbrado de la UNEFA.
Datos:
Dimensiones del área a iluminar:
Longitud del área: 80 metros.
Ancho del área: 7 metros.
Características:
El área a iluminar está formada por dos zonas, una zona externa a la
universidad que corresponde a una vía peatonal con una acera de 2,2 metros
y una calzada de 5 metros, la zona interna a la universidad corresponde a un
estacionamiento sin acomodador.
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Nivel medio de iluminación:
Según la norma COVENIN-3290-1997 se considera el área a iluminar como
una vía de peatones tipo acera de zona A1, con una iluminación media
Emed= 15 lux. El área interna de la universidad se considera del tipo
estacionamiento exterior sin acomodador, en el cual se debe tener una
iluminación media (Emed) de lux, ver tabla 1.
Tipo de lámparas:
Se consideran lámparas de vapor de sodio de alta presión.
Tipo de luminaria:
Las luminarias se consideran del tipo abierta de distribución simétrica modelo
M-520.
Estructura de Soporte:
Poste tubular de 1,8 metros de alto con un brazo de 0,8 metros, montados
sobre bases de concreto, la altura final de montaje es de 3,5 metros de alto,
ver figura 4.
Cálculos
factor de mantenimiento (Fm):
Fm=F . D. F×F . D. S { Fm=Factor de mantenimientoF . D. F=Factor de depreciacióndel flujo .
F .D .S=Factor dedepreciación por suciedad
Para lámparas de vapor de sodio de alta presión FDF = 0,8
Para luminarias tipo abierta FDS = 0,7
Fm=0,8×0,7=0,56→Fm=0,56
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factor de utilización (Cu):
Ancho de vía = 7,2 metros.
Altura de Montaje de la luminaria = 3,5 metros
R= cH { c=Anchode la via
H=Alturade montaje
R=7,23,5
=2,05→R=2,05 Entonces Cu=0,43
altura del punto de luz (H):
La altura recomendable para este tipo de área es de 3,5 metros, según la
tabla de “Altura recomendable de las luminarias para vías públicas tanto
peatonales como de circulación de vehículos” ver tabla 2.
Separación entre postes (S):
Para una iluminación media (Emed) de 15 lux la relación es R = 4 según
la tabla de “Recomendaciones Europeas de la relación entre la distancia
interpostal sobre la altura de montaje de la luminaria”
S=R×H→S=4×3,5m=14m
Flujo luminoso necesario:
De acuerdo a la ecuación
∅ T=(Emed× A×S)
(Cu×Fm )
Donde:
∅ T :Flujoluminoso total necesarioen lúmenes .
Emed=Iluminancia en lux .
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A=Anchodel área a iluminar
S=Separaciónentre puntos de luz .
Cu=Factor deutilización .
Fm=Factor demantenimiento .
∅ T=(15×7,2×14)(0,43×0,56)
=6279,1 Lm→∅ T=6279,1Lm
Número de unidades luminosas necesarias
Nl=( LS )+1→Nl=8014
+1=6,7unidades ≈7unidades .
Selección de lámparas.
De acuerdo al flujo necesario de ∅ T=6279,1Lm la lámpara que satisface
dicha condición es Lámpara de sodio de alta presión de 100 vatios, la cual
posee un flujo luminoso de 9500 Lm, valor que se encuentra por encima del
mínimo recomendado, ver tabla 3.
Cálculos Eléctricos
Calculo de la carga
El sistema alumbrado cuenta con dos circuitos. El circuito más crítico
consta de 10 lámparas de vapor de sodio de alta presión de 100 Vatios cada
una, además, el factor de potencia de este tipo de lámparas poseen un factor
de potencia de 0.85.
El segundo circuito cuenta con 4 lámparas de las mismas
características.
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Circuito 1:
Pt=Nºl×Pl×1,1{ Nºl=Número de lamparasPl=Potenciade lalampara1,1=Perdidade los balastros
Pc1=10×100w×1,1=1100 vatios .
Circuito 2:
Pc2=4×100w×1,1=440vatios .
Potencia Total:
Pt=Pc 1+Pc 2
Pt=1100+440=1540 vatios
En kVA
St=Pfdp
→1,540,85
=1.8 kVA .
Por lo tanto, el circuito de alumbrado estará proyectado para manejar
una potencia 1540 vatios o 1.8 kVA.
Calculo de la corriente:
Circuito 1: Formado por 10 lámparas.
¿= PtV × cos∅ ¿=
1100120∗0.85
=10,78=10,8amp .
La corriente de arranque es:
Iarrq=¿∗1,25=10,8amp∗1,25=13,5amp .
Circuito 2: Formado por 4 lámparas.
15
¿= 440120∗0.85
=4,31=4,31amp.
La corriente de arranque es:
Iarrq=¿∗1,25=4,31amp∗1,25=5,37amp.
El sistema de alumbrado manejara una corriente total de 18,87 amperios.
Selección del calibre del conductor
Para la selección del calibre del conductor se selecciona el circuito
más crítico, que corresponde al circuito 1.
De acuerdo a la capacidad de corriente que maneja este circuito se
selecciona un conductor THW # 14 que maneja una capacidad de corriente
de 20 amp. El calibre final del conductor puede variar debido a que hay que
aplicar un estudio de caída de tensión, ver tabla 4.
Calculo de la caída de tensión
La máxima caída de tensión permitida para un circuito de iluminación
es no mayor al 3% de la tensión de fuente. Al igual que en el apartado
anterior, la caída de tensión se le aplica al circuito más crítico con el objetivo
de determinar el calibre adecuado del conductor.
Para efectuar el cálculo de caída de tensión, se visualiza toda la carga
del circuito al final de este, entonces:
Para un conductor THW # 14 seleccionado por capacidad de corriente
y para una alimentación de 120 voltios, la caída de tensión es:
CT=2 L× R×I1000 { L=longitud delcircuito
R=Resistencia del conductorI=Carga del circuito .
enOhm /km
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Datos:
Longitud 50 metros
Resistencia 10,17 ohm
Carga 13,5 amp
CT=100×10,17×13,51000
=13,72voltios
En tanto porciento:
%CT=100×13,72120
=11,44%
Lo que implica una caída de tensión de 11,44% la cual se encuentra
muy por encima del máximo permitido, por tanto, se procederá a seleccionar
otro conductor con calibre más próximo hasta conseguir una caída de tensión
no mayor al 3%.
Conductor THW
Calibre Resistencia CT %CT
14 10,17 ohm 13,72 voltios 11,44 %
12 6,56 ohm 8,85 voltios 7,3 %
10 5,95 ohm 5,31 voltios 4,3 %
8 3,86 ohm 3,45 voltios 2,87 %
Con un 2,87 % el conductor THW # 8 posee una caída de tensión
inferior al 3%, lo cual es adecuado para el sistema de alumbrado.
Para los circuitos ramales que están formados por dos lámparas por
poste con una altura de montaje promedio de 5 metros, y que manejan una
corriente de 2,7 amperios, se selecciona un conductor THW # 12 que ofrece
una caída de tensión igual a:
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CT=10×6,56×2,71000
=0,17 voltios
En tanto porciento:
%CT=100×0,17120
=0,14%
El cual se encuentra muy por debajo del máximo permitido.
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LISTA DE MATERIALES
Material Cantidad
¼ de fondo anticorrosivo 1
¼ Pintura en aceite color Verde 1
Angulo 1 x 1 pulgadas 1
Cajas de control 1
Cajetines 7
Fotocelda 1
Lámparas de vapor de sodio 14
Luminaria M-520 14
Rollos de conductor THW Nº 12 2
Rollos de conductor THW Nº 8 2
Teipe 3M uso general 2
Tubo de PVC ½ pulgada 10
Tubo de PVC 3/8 pulgada 80 mts
Tubo metálico de ½ pulgada 1
Tubo metálico ligero de 3 pulgadas 2
Tubo rectangular 2X1 3
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PRESUPUESTO
Materiales para la fabricación de postes
20
Materiales eléctricos
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Mano de Obra
La mano de obra involucra la construcción de los postes así como la
fijación en los soportes de la fachada de la universidad, el precio total de la
mano de obra es de 7.300 bolívares fuertes.
A cargo de:
Nombre: Raúl Antonio Infante Hernández
RIF-09917111-8
Teléfono: 0426-747.64.33
Dirección: Sector Monte Oscuro al final de la calle Páez
Ocupación: Herrero
Costo total
La obra tiene un costo total de Veintiséis mil ochocientos noventa y
siete con cuarenta Bolívares Fuertes 26.897.40 Bs.F correspondientes a.
Descripción Precio
Materiales Para la Fabricación de Postes 2.355 Bs.F
Materiales Eléctricos 17.242,40 Bs.F
Mano de Obra 7.300 Bs.F
Total 26.897,40 Bs.F
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ANEXOS
Figura 1: Luminaria M-520
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Figura 2: Diagramas unifilares
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Figura 3: Diseño de Postes
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Figura 4: Altura de montaje
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Figura 5: Canalizaciones y Cajetines
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Figura 6: Diseño final montaje
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Tablas
Tabla 1: Nivel de ilumación para áreas públicas y estacionamiento
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Tabla 2: Altura de montaje recomendada
Tabla 3: Datos técnicos de lámparas VS alta presión
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Tabla 4: Ampacidad para conductores THW
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Fotos
Situación actual de la universidad
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