Alumbrado Unefa

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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Bolivariana UNEFA Núcleo 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 1

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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

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Page 2: Alumbrado Unefa

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

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Page 3: Alumbrado Unefa

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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Page 4: Alumbrado Unefa

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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Page 5: Alumbrado Unefa

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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Page 6: Alumbrado Unefa

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:

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- 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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Page 11: Alumbrado Unefa

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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Page 12: Alumbrado Unefa

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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Page 13: Alumbrado Unefa

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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Page 14: Alumbrado Unefa

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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Page 15: Alumbrado Unefa

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.

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Page 16: Alumbrado Unefa

¿= 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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Page 17: Alumbrado Unefa

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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Page 18: Alumbrado Unefa

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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Page 19: Alumbrado Unefa

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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Page 20: Alumbrado Unefa

PRESUPUESTO

Materiales para la fabricación de postes

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Page 21: Alumbrado Unefa

Materiales eléctricos

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Page 22: Alumbrado Unefa

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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Page 23: Alumbrado Unefa

ANEXOS

Figura 1: Luminaria M-520

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Page 24: Alumbrado Unefa

Figura 2: Diagramas unifilares

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Page 25: Alumbrado Unefa

Figura 3: Diseño de Postes

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Page 26: Alumbrado Unefa

Figura 4: Altura de montaje

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Page 27: Alumbrado Unefa

Figura 5: Canalizaciones y Cajetines

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Page 28: Alumbrado Unefa

Figura 6: Diseño final montaje

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Page 29: Alumbrado Unefa

Tablas

Tabla 1: Nivel de ilumación para áreas públicas y estacionamiento

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Page 30: Alumbrado Unefa

Tabla 2: Altura de montaje recomendada

Tabla 3: Datos técnicos de lámparas VS alta presión

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Page 31: Alumbrado Unefa

Tabla 4: Ampacidad para conductores THW

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Page 32: Alumbrado Unefa

Fotos

Situación actual de la universidad

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Page 33: Alumbrado Unefa

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Page 34: Alumbrado Unefa

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