Trabajo de Investigacion de Instalaciones Electricas

TRABAJO DE INVESTIGACION DE INSTALACIONES ELECTRICASING. YURY MALAGA TEJADA

23/09/2013UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNACURSO DE DIESÑO ELECTRICO EN EDIFICACIONESINTEGRANTES:

1. KATTEREINNE CARDENAS CANCINOS2. VERONICA CASTRO VELASCO3. JORGE ATAU CAMA4. BRAYANS FLORES VARGAS5. MIRKO FLORES JIMENES6. MARCO GUZMAN NAVARRO7. DIEGO ANDRE RAMOS CARI8. CARLOS CHOQUE HUAMAN9. LUIZ QUISPE CHOQUE10. FRANCHESCO COPA ALAVE11. IVES GUTIERREZ GUTIERREZ

I. TITULO

“CALCULO DE INSTALACIONES DE ALUMBRADO DEL AUDITORIO DE LA FACULTAD DE DERECHO Y CIENCIAS POLITICAS DE LA UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA”

II. PROBLEMA PRIORIZADO

Un auditorio para el uso de conferencias, exposiciones, etc. Como lo es el Auditorio de la Facultad de Derecho y Ciencias Políticas, requiere de una iluminación óptima para que se pueda captar toda la ponencia, sin tener dificultades de visión, sin ardor en la vista, cansancio, etc., haciéndose un estudio profundo del tipo de luminaria a usarse, es por ello que se requieren

propuestas para que estos eventos se den de una manera óptima, sin problemas de visión, dándole la comodidad al usuario.

JUSTIFICACION DEL PROYECTO

El fin de toda la iluminación de este auditorio es, brindar calidad en iluminación al momento de realizarse eventos de corta o larga duración dentro de este auditorio.

Es importante priorizar que se hace con el fin de evitar incomodidad en la salud de los usuarios con respecto a la visión y así poder realizarse muchos eventos en el auditorio, dándole un uso continuo.

III. OBJETIVOS:

a. Objetivo General:

Establecer el diseño óptimo de instalación de alumbrado en el auditorio de Facultad de Derecho y Ciencias Políticas de la Universidad Privada de Tacna.

b. Objetivos específicos:

Elaborar el cálculo de las luminarias y lámparas de tipo LED para el auditorio de Facultad de Derecho y Ciencias Políticas.

Elaborar el cálculo de las luminarias y lámparas de tipo Fluorescente para el auditorio de Facultad de Derecho y Ciencias Políticas.

Comparar luminarias y lámparas de tipo LED y Fluorescentes.

IV. INNOVACION QUE SE PRETENDE DESARROLLAR

Después de realizar un estudio previo e identificar el problema actual previamente mencionado, se decidió plantear una nueva propuesta del auditorio de la facultad de derecho acorde a las necesidades del lugar ,aplicando la tecnología hacia las necesidades en estos tiempos como es el cuidado del medio ambiente, es por eso que decidimos plantear un diseño eléctrico, con luces LED; puesto que presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente por el bajo consumo de energía, mayor tiempo de vida, tamaño reducido, durabilidad, resistencia a las vibraciones, reducen la emisión de calor, entre otras propiedades. Si bien pueden ser consideradas en una primera estancia algo caras, el ahorro generado por su largo tiempo de vida lo compensan totalmente.

DISEÑO ELECTRICO EN EDIFICACIONES Página 2

El presente proyecto se pretende desarrollar con el buen uso de las técnicas de estudio aprendidas como lo es el método de lumen, cuyo desarrollo de cálculo se detallara en un capitulo posterior.

V. BENEFICIARIOS

1. Estudiantes, Profesionales y demás autoridades de la Facultad de Derecho y Ciencias Empresariales y la propia Universidad Privad de Tacna, al contar con uninnovador y nuevo sistema de iluminación.

2. Implementación de la nueva tecnología, Iluminarias LED que pueden resultar mucho más caros que un foco común, pero a la larga significan un ahorro.

3. El menor consumo de energía con este tipo de lámparas provoca una menor emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. Cualquier aparato que obtenga su energía de fuentes no renovables, como lo son los combustibles fósiles, contamina, por lo que al gastar menos energía eléctrica, se contamina menos.

4. Con cualquier tecnología en desarrollo, las ventajas son mayores que sus desventajas. Aunque existen desafíos técnicos que superar. En el caso de la iluminación con LED, los principales desafíos incluyen los costos, la eficacia y la potencia. Todas estas son áreas en progreso.

VI. RELEVANCIA DEL PROYECTO

Al comienzo se pretendió diseñar nuestro Auditorio con lámparas fluorescentes según el diseño Técnico ya conocido, pero viendo como una nueva propuesta lo diseñaremos con luces LED como ya se explicó: Son más ahorrativas en cuestión de energía eléctrica, pero un poco más costosas pero de calidad. Pero esto tendra que ser demostrado mediante calculos matematicos.

Pero al diseñar el sistema con luces led, existirán efecto posterior como el siguiente:

Los LED tienen un alto contenido de radiaciones de la banda del azul, que por exposición continuada puede afectar a nuestra retina.


La luz LED cada vez está más presente en nuestras vidas. Es eficaz y ahorra energía, dicen los técnicos, de modo que ya está presente en los semáforos, en la iluminación y también en dispositivos domésticos como móviles o televisores. Sin embargo, la luz LED no es aliada de nuestra vista. La exposición continuada a este tipo de luz daña la retina.

Se deberá tomar soluciones a esto, pues tendremos bajo esta luz muchas personas, pero lo bueno es que no es un área constante de trabajo, pero así mismo se realizara una breve comparación con ambos diseños con lámparas fluorescentes y LED, para ver su disposición de alumbrado y eficiencia de cada uno.

Se propuso usar lámparas led como solución al uso convencional de lámparas fluorescentes, las más conocidas para tener una mejor eficiencia, mayor ahorro continuo, calidad y desarrollo óptimo del mismo.

VII. RECURSOS DISPONIBLES

Es apropiado, para quienes van realizar la evaluación de un sistema de iluminación, tener un conocimiento previo de las situaciones que es posible encontrar. A los efectos de una mayor ilustración sobre el cálculo de instalaciones eléctricas.

El cálculo estudiadocomprende 2 niveles, abarcando en total 106 equipos de lámparas fluorescentes. Se recopilaron datos sobre el tipo de instalación carácter de uso de los salones, derroche, condiciones de servicios y mantenimiento de los mismos.

-Recursos humanos¿Quién administra el sistema?

Un aspecto a considerar en la evaluación del mantenimiento es la administración del sistema. Por lo general, esta ejercido por personal de categoría intermedia, con funciones administrativas. Los casos de esta tarea son relegada a personal de menor rango quien, entre otras tareas, ejecuta las acciones de mantenimiento.

En la mayoría de los casos, la fuerza laboral para las tareas de mantenimiento tiene una capacitación deficiente y se cubre con personal propia. Solo se contara con personal especializado cuando se requiera realizar alguna tarea especial.

-Recursos materiales

Se consideró la calidad de la instalación existente y la calidad de los materiales de reposición.Seanalizó la calidad de las luminarias LED incorporados a las instalaciones como reemplazo de los que se deterioran. Los resultados indican quela iluminación con LEDs presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc.


VIII. MARCO TEORICO

Método de los lúmenes

La finalidad de este método es calcular el valor medio en servicio de la iluminancia en un local iluminado con alumbrado general. Es muy práctico y fácil de usar, y por ello se utiliza mucho en la iluminación de interiores cuando la precisión necesaria no es muy alta como ocurre en la mayoría de los casos.

El proceso a seguir se puede explicar mediante el siguiente diagrama de bloques:

Datos de entrada

Dimensiones del local y la altura del plano de trabajo (la altura del suelo a la superficie de la mesa de trabajo), normalmente de 0.85 m.

Determinar el nivel de iluminancia media (Em). Este valor depende del tipo de actividad a realizar en el local y podemos encontrarlos tabulados en las normas y recomendaciones que aparecen en la bibliografía.

Escoger el tipo de lámpara (incandescente, fluorescente...) más adecuada de acuerdo con el tipo de actividad a realizar.

Escoger el sistema de alumbrado que mejor se adapte a nuestras necesidades y las luminarias correspondientes.

Determinar la altura de suspensión de las luminarias según el sistema de iluminación escogido.

h: altura entre el plano de trabajo y las luminariash': altura del locald: altura del plano de trabajo al techod': altura entre el plano de trabajo y las luminarias


http://edison.upc.edu/curs/llum/web-Antigua/lamparas/luminar1.html

http://edison.upc.edu/curs/llum/web-Antigua/interior/iluint1.html#sist_al

http://edison.upc.edu/curs/llum/web-Antigua/interior/iluint1.html#luminar

http://edison.upc.edu/curs/llum/web-Antigua/interior/iluint1.html#nivel

Altura de las luminarias

Locales de altura normal (oficinas, viviendas, aulas...)

Lo más altas posibles

Locales con iluminación directa, semidirecta y difusa

Mínimo:

Óptimo:

Locales con iluminación indirecta

Calcular el índice del local (k) a partir de la geometría de este. En el caso del método europeo se calcula como:

Sistema de iluminación Índice del local

Iluminación directa, semidirecta,directa-indirecta y general difusa


Iluminación indirecta y semiindirecta

Donde k es un número comprendido entre 1 y 10. A pesar de que se pueden obtener valores mayores de 10 con la fórmula, no se consideran pues la diferencia entre usar diez o un número mayor en los cálculos es despreciable.

Determinar los coeficientes de reflexión de techo, paredes y suelo. Estos valores se encuentran normalmente tabulados para los diferentes tipos de materiales, superficies y acabado. Si no disponemos de ellos, podemos tomarlos de la siguiente tabla.

ColorFactor de reflexión

( )

Techo

Blanco o muy claro

0.7

claro 0.5

medio 0.3

Paredes

claro 0.5

medio 0.3

oscuro 0.1

Sueloclaro 0.3

oscuro 0.1

En su defecto podemos tomar 05 para el techo, 0.3 para las paredes y 0.1 para el suelo.

Determinar el factor de utilización ( ,CU) a partir del índice del local y los factores de reflexión. Estos valores se encuentran tabulados y los suministran los fabricantes. En las tablas encontramos para cada tipo de luminaria los factores de iluminación en función de los coeficientes de reflexión y el índice del local. Si no se pueden obtener los factores por lectura directa será necesario interpolar.

Determinar el factor de mantenimiento (fm) o conservación de la instalación. Este coeficiente dependerá del grado de suciedad ambiental y de la frecuencia de la limpieza del local. Para una limpieza periódica anual podemos tomar los siguientes valores:

Ambiente Factor de mantenimiento


(fm)

Limpio 0.8

Sucio 0.6

Cálculos

Cálculo del flujo luminoso total necesario.

Para ello aplicaremos la fórmula

donde:

es el flujo luminoso total

Ees la iluminancia media deseada

Ses la superficie del plano de trabajo

es el factor de utilización

fm es el factor de mantenimiento

Cálculo del número de luminarias.

redondeado por exceso

donde:

N es el número de luminarias

es el flujo luminoso total

es el flujo luminoso de una lámpara

n es el número de lámparas por luminaria

Emplazamiento de las luminarias

En los locales de planta rectangular las luminarias se reparten de forma uniforme en filas paralelas a los ejes de simetría del local según las fórmulas:


donde N es el número de luminarias

La distancia máxima de separación entre las luminarias dependerá del ángulo de apertura del haz de luz y de la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo. Veámoslo mejor con un dibujo:

Como puede verse fácilmente, mientras más abierto sea el haz y mayor la altura de la luminaria más superficie iluminará aunque será menor el nivel de iluminancia que llegará al plano de trabajo tal y como dice la ley inversa de los cuadrados.

Comprobación de los resultados

Por último, nos queda comprobar la validez de los resultados mirando si la iluminancia media obtenida en la instalación diseñada es igual o superior a la recomendada en las tablas.

IX. INGENIERIA DEL PROYECTO

Calculo de Iluminación interior del Auditorio de FADE de la Universidad Privada de Tacna


http://edison.upc.edu/curs/llum/web-Antigua/fotometria/magnitud.html#Ilumin

a) Características principales

- Nivel requerido de iluminación : 500 y 750 Lux.

- Sistema de alumbrado : Directo.

- Factor de mantenimiento : Limpio

- Tipo de lámpara : LED de 25 W

- Flujo luminoso : 1900 Lum.

- Tensión nominal : 220 V.

- Frecuencia : 50 - 60 Hz.

- Altura de nivel : De acuerdo a plano

b) Dimensiones del Local

Se dividió el Auditorio en 3 ambientes para hacer el trabajo más ordenado y una mejor distribución de las luminarias:

1º Sala de Conferencias

2º Escenario

3º Sala de Audio y Salón

AMBIENTE

Ancho(a) Largo(b) Altura(h') A. Optima(h)

SALA DE CONFERENCIAS 7.00m 3.50m 2.95m 2.95mESCENARIO 5.20m 4.00m 2.95m 2.95mSALA DE AUDIO Y SALON 3.45m 3.50m 2.95m 2.95m

PROPUESTA 01 : SMARTFORM LED BBS460

1) Cálculo del índice del local


Con la siguiente fórmula se procede a calcular el índice del Local de cada ambiente

Figura 01: Dimensiones de Ambientes

2) Determinación de los Coeficientes de reflexión y factor de mantenimiento

Dependiendo del color se toma el valor de los coeficientes de reflexión

SALA DE CONFERENCIAS

Color Coe. Refx.

Techo Blanco 0.7Paredes Claro 0.5Suelo Oscuro 0.1

ESCENARIO Color Coe. Refx.


SALA DE AUDIO Y SALON Color Coe. Refx.


El factor de mantenimiento se tomó un valor un poco más bajo que el limpio al considerar la contaminación ambiental pero no tan bajo considerando que son luminarias LED.

AMBIENTE

fm


0.8

ESCENARIO 0.8SALA DE AUDIO Y SALON 0.8

3) Determinación del coeficiente de utilización (η)


AMBIENTE kSALA DE CONFERENCIAS 0.79ESCENARIO 0.77SALA DE AUDIO Y SALON 0.59

Se utilizaron tablas proporcionadas por el fabricante para esta acción

Figura 02: Tabla de factor de Utilización

Figura 03: Propiedades de la Luminaria

Con los Datos del índice del local y los coeficientes de reflexión se procede a determinar el


coeficiente o factor de utilización con la Figura 01.

AMBIENTE

η


0.67

ESCENARIO 0.67SALA DE AUDIO Y SALON 0.59

4) Cálculo de Flujo Luminoso total

Con la siguiente formula se procede a calcular el Flujo luminoso total, solo se necesita la iluminancia media deseada, la superficie del plano de trabajo (Largo * Ancho), el factor de utilización y el factor de mantenimiento

5) Cálculo del número de lámparas

Por fórmula tenemos:

Nº de luminarias = Número de lámparas .

Lámparas por luminaria

Una vez calculado el número de luminarias se procede al emplazamiento en los planos, el mismo que debe realizarse teniendo en cuenta una óptima distribución.

N: Número mínimo de Luminarias

n: Número de Lámparas por Luminaria

AMBIENTE

nN

SALA DE CONFERENCIAS 1 7ESCENARIO 1 8SALA DE AUDIO Y SALON 1 4


AMBIENTE

ΦT


22855

ESCENARIO 29105SALA DE AUDIO Y SALON 12792

6) Emplazamiento de las Luminarias en los planos

Se calcula la distribución de las luminarias en lo ancho y largo por cada ambiente

- En el caso de la Sala de conferencias su área total se dividió en 4 partes iguales ya que en esta parte el techo es como si fueran gradas de las dimensiones del área tomada

Como para una de las 4 partes de la Sala de conferencias se utilizará 8 luminarias para todo este ambiente se utilizará un total de 32 luminarias.


SALA DE CONFERENCIASAncho N luminarias 3.74 4.00Separación (m) 1.75Separación de las paredes (m) 0.88Largo N luminarias 1.87 2.00

Separación (m) 1.75Separación de las paredes (m) 0.88 Separación máxima entre luminarias (m) 1.4 Hm 4.13mCumple los criterios SiNúmero toral de Luminarias 8.00

Figura 04: Distribución de luminarias en la Sala de conferencias

- En el caso del Escenario se tomó un área rectangular y se trabajo con un requerimiento de iluminación de 750 lux ya que era el valor optimo para la parte mas importante del auditorio.

En este caso si el total de luminarias en el escenario es de 12 luminarias

Figura 05: Distribución de luminarias en el Escenario


ESCENARIOAncho N luminarias 3.22 4.00Separación (m) 1.30Separación de las paredes (m) 0.65Largo N luminarias 2.48 3.00


- En los ambientes de Salón y Sala de Audio se usó un requerimiento de iluminación de 500 lux para ambos casos y las dimensiones de los dos pequeños ambientes son los mismos asi que se hizo solo un análisis para ambos.

SALÓN Y SALA DE AUDIOAncho N luminarias 1.99 2.00Separación (m) 1.73Separación de las paredes (m) 0.86Largo N luminarias 2.01 2.00


En ambos ambientes se usaron 4 luminarias ya que cumplían con los criterios.

Figura 06: Distribución de luminarias en el Salón, identica a la de la Sala de Audio


7) Calculo de la potencia consumida

Potencia consumida en los diferentes ambientes

AMBIENTE

ParcialTotal


376 watts

1504 watts

ESCENARIO 564 watts 564 wattsSALA DE AUDIO Y SALON 188 watts 376 watts

En total el Auditorio de FADE consume 2.444 KW al usar las 52 luminarias que se proponen.

PROPUESTA 02: (NOMBRE DE LA PROPUESTA)


CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

1. Ficha Tecnia de Lamparas y Luminarias, Empresa Phillips, disponible en: http://www.lighting.philips.co.uk/subsites/oem/download/application/index.wpd

2. Riesgos para la salud usando luces LED de alta Potencia, disponible en: http://www.ehowenespanol.com/riesgos-salud-luces-led-alta-potencia-lista_122459/

3. Rebeca Vega, “luminarias y Lamparas”, disponible en:http://www.rebecavega.es/wp-content/uploads/2012/06/TEMAS-7.pdf

4. Ing. Mario Raitelli, “Diseño de Iluminacion de Interiores”, disponible en: http://www.edutecne.utn.edu.ar/eli-iluminacion/cap08.pdf

5. Julian Andres Rodriguez Ramirez y Cristian Alejandro Llano, “Guia para el diseño de Instalacion de Interior utilizando Dialux”, disponible en: http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2663/1/621322LL791.pdf


http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2663/1/621322LL791.pdf

http://www.edutecne.utn.edu.ar/eli-iluminacion/cap08.pdf

http://www.rebecavega.es/wp-content/uploads/2012/06/TEMAS-7.pdf

http://www.ehowenespanol.com/riesgos-salud-luces-led-alta-potencia-lista_122459/

http://www.lighting.philips.co.uk/subsites/oem/download/application/index.wpd

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