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DISEÑO Y PROPUESTA ECNONÓMICA PARA LA ILUMINACIÓN LED DE ALUMBRADO PÚBLICO EN LA AVENIDA CALLE 13

ANGÉLICA HENAO SERNA DIEGO FERNANDO ARIAS CHAGUALA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROGRAMA DE TECNOLOGÍA ELÉCTRICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA POR CICLOS PROPEDEUTICOS

BOGOTÁ 2018

DISEÑO Y PROPUESTA ECONÓMICA PARA LA ILUMINACIÓN LED DE ALUMBRADO PÚBLICO EN LA AVENIDA CALLE 13

ANGÉLICA HENAO SERNA DIEGO FERNANDO ARIAS CHAGUALA

MONOGRAFÍA DE GRADO

DIRECTORA: DORA MARCELA MARTÍNEZ CAMARGO

DOCENTE PROGRAMA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROGRAMA DE TECNOLOGÍA ELÉCTRICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA POR CICLOS PROPEDEUTICOS

BOGOTÁ 2018

Nota de aceptación:

___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ____________________________ Firma del presidente del jurado ____________________________ Firma del Jurado ____________________________ Firma del Jurado

Bogotá, 2018.

Dedicatorio A Dios por habernos permitido llegar hasta este punto y habernos dado salud para lograr los objetivos, además de su infinita bondad y amor. A nuestros padres por depositar en nosotros todo su amor y habernos apoyado en todo momento, por sus consejos, valores y fortaleza para afrontar todas las dificultades. Dedicamos este trabajo de grado a nuestros padres y familiares como muestra de agradecimiento por todo su esfuerzo y dedicación.

TABLA DE CONTENIDO

GLOSARIO.................................................................................................................... 11

JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................ 12

PROBLEMA ................................................................................................................. 13

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 14

OBJETIVOS ................................................................................................................... 15

OBJETIVO GENERAL. ..................................................................................................... 15

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. .............................................................................................. 15

1. CONCEPTO GENERAL ......................................................................................... 16

2. CATEGORIZACIÓN DEL PROYECTO .................................................................... 18

2.1. CLASIFICACIÓN DE LA VÍA DE ESTUDIO............................................................... 18

2.2. CONFIGURACIÓN DE LA VÍA ............................................................................... 19

2.3. CLASIFICACIÓN DE LA SUPERFICIE DE CALZADA ................................................. 19

2.4. INFRAESTRUCTURA Y APOYOS ........................................................................... 20

2.5. PLAN DE MANTENIMIENTO ................................................................................ 21

3. DESARROLLO DEL PROYECTO ............................................................................. 24

3.1. INVENTARIO DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE ............................................ 24

3.2. SIMULACIÓN DE LA INFRAESTRUCUTRA EXISTENTE ........................................... 30

3.3. MEDICIONES FOTOMÉTRICAS EN TERRENO ....................................................... 44

3.4. SIMULACIÓN FOTOMÉTRICA CON ILUMINACIÓN LED DE LA INFRRAESTRUCTURA EXISTENTE .................................................................................................................... 45

3.5. DISEÑO FOTOMETRICO CON ILUMINACIÓN LED SOBRE EL NUEVO PLAN DE POT59

3.6. ESTUDIO FINANCIERO PARA LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO ............................... 80

3.7. EVALUACIÓN DEL DISEÑO DE ILUMINACIÓN ...................................................... 86

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 88

ANEXOS ....................................................................................................................... 91

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Clases de iluminación para Vías Vehiculares. Fuente RETILAP Tabla 510.1.1 a ..... 18

Tabla 2 Designación aproximada de superficies en las clases típicas Fuente RETILAP Tabla 535.2 b............................................................................................................................. 19

Tabla 3 Altura de poste con longitud de empotramiento ................................................. 20

Tabla 4 Alturas al punto de luz ......................................................................................... 21

Tabla 5 Cálculo de depreciación por descendimiento del flujo luminoso de la bombilla (DLB). Fuente NTC 900. Tabla 21 ...................................................................................... 22

Tabla 6 Cálculo de la depreciación de la luminaria por ensuciamiento ............................. 23

Tabla 7 Inventario de luminarias en la vía de estudio ....................................................... 30

Tabla 8 Inventario de postes en la vía de estudio ............................................................. 30

Tabla 9 Requisitos mínimos de iluminación para vías con ciclorutas y andenes adyacentes. Fuente RETILAP Tabla 510.3.a .......................................................................................... 30

Tabla 10 Nomenclatura de la información referente a la Tabla 7 ..................................... 31

Tabla 11 Clases de iluminación en áreas críticas de vías vehiculares. Fuente RETILAP tabla 510.2.3.b.......................................................................................................................... 31

Tabla 12 Requisitos fotométricos para áreas críticas. Fuente RETILAP Tabla 510.2.3.a ..... 32

Tabla 13 Relación de luminarias utilizadas para la simulación .......................................... 32

Tabla 14 Tramo 1 Calzada Occidente ................................................................................ 34

Tabla 15 Tramo 1 Calzada Oriente.................................................................................... 34



Tabla 18 Tramo 3 Cruce de la 106 con sodio ................................................................... 36



Tabla 21 Tramo 5 Cruce de la 104 con sodio ................................................................... 38









Tabla 30 Tramo 10 Calzada Occidente .............................................................................. 43

Tabla 31 Tramo 10 Calzada Oriente.................................................................................. 43

Tabla 32 Resultados medición iluminancia método de los 9 puntos ................................. 44

Tabla 33 Valores mínimos mantenidos de iluminancias promedio. Fuente RETILAP Tabla 510.2 b............................................................................................................................. 44

Tabla 34 Cumplimiento de los parámetros de iluminancia ............................................... 44

Tabla 35 Inventario de luminarias LED en la vía de estudio .............................................. 46

Tabla 36 Inventario de postes en la vía de estudio ........................................................... 46

Tabla 37 Tramo 1 LED Calzada Occidente ......................................................................... 47

Tabla 38 Tramo 1 LED Calzada Oriente ............................................................................. 47



Tabla 41 Tramo 3 Cruce de la 106 con LED ...................................................................... 49



Tabla 44 Tramo 5 Cruce de la 104 con LED ...................................................................... 51









Tabla 53 Tramo 10 LED Calzada Occidente ....................................................................... 56

Tabla 54 Tramo 10 LED Calzada Oriente ........................................................................... 56

Tabla 55 Tabla comparativa de las fuentes de iluminación Sodio y LED ............................ 57

Tabla 56 Tabla comparativa de las fuentes de iluminación Sodio y LED para las zonas críticas ............................................................................................................................. 58

Tabla 57 Condiciones de la infraestructura ideal .............................................................. 58

Tabla 58 Cálculo de Overhang y Altura punto de luz ........................................................ 63

Tabla 59 Referencia de luminarias utilizadas para el diseño de iluminación ..................... 64

Tabla 60 Infraestructura utilizada en el diseño de iluminación ......................................... 66

Tabla 61 Resultados Sección 20 propuesta 1 .................................................................... 67









Tabla 70 Resultados Sección 19- Trasmilenio propuesta 1 ................................................ 73



Tabla 73 Resultados Cruce Kr 106 propuesta 1 ................................................................. 76






Tabla 79 Resumen diseño eléctrico del proyecto ............................................................. 79

Tabla 80 Ubicación Transformadores del proyecto .......................................................... 79

Tabla 81 Vida útil de los elementos del sistema de Alumbrado Público. ........................... 83

Tabla 82 Costos Anuales de mantenimiento .................................................................... 83

Tabla 83 Comparación de los dos sistemas de iluminación ............................................... 85

LISTA DE FIGURAS Figura 1 Disposición Central Doble. Fuente RETILAP Figura 510. 5.1 b ............................. 19

Figura 2 Disposición Bilateral opuesta con separador. Fuente RETILAP Figura 510.6.1 e .. 19

Figura 3 Tipos de soportes utilizados. Fuente Likinormas AP 800-1 .................................. 20

Figura 4 Características del soporte de 1.5m. Fuente Likinormas ET832 ........................... 21

Figura 5 Proyección para el cálculo de la depreciación de luminaria por ensuciamiento .. 23

Figura 6 Levantamiento en Google Maps ......................................................................... 24

Figura 7 Calle 13 Tramo 1 ................................................................................................. 25



Figura 10 Calle 13 Tramo 6 ............................................................................................... 27




Figura 14 Calle 13 Tramo 10 ............................................................................................. 29

Figura 15 Fotometrías luminarias Existentes .................................................................... 32

Figura 16 Referencia de luminarias utilizadas en la simulación. Fuente DIALux ................ 33

Figura 17 Simulación Calle 13 Tramo 1. Fuente DIALux .................................................... 34









Figura 26 Simulación Calle 13 Tramo 10. Fuente DIALux .................................................. 43

Figura 27 Malla para la medición de iluminancia con el método de los 9 puntos .............. 44

Figura 28 Referencias luminarias LED utilizadas en la simulación. Fuente DIALux ............ 45

Figura 29 Fotometría 5102 Luminaria TECEO 2. Fuente Catálogo del fabricante ............... 45

Figura 30 Simulación Calle 13 Tramo 1 con LED. Fuente DIALux ....................................... 47









Figura 39 Simulación Calle 13 Tramo 10 con LED. Fuente DIALux ..................................... 56

Figura 40 Tipo de vía ideal para el cumplimiento de los parámetros de iluminación exigidos por el RETILAP .................................................................................................................. 58

Figura 41 Tipo de vía típico sección 20. Fuente Planos del POT ........................................ 59



Figura 44 Tipo de vía típico para las estaciones de Trasmilenio. Fuente Planos del POT ... 60

Figura 45 Cruce crítico de la Calle 13 con Kr 116. Fuente DIALux ...................................... 61

Figura 46 Cruce crítico de la Calle 13 con Kr 128. Fuente DIALux ...................................... 61

Figura 47 Postes metálicos de AP. Fuente Likinormas ET204 ............................................ 62

Figura 48 Norma de caperuzas utilizadas. Fuente Likinormas AP800-1 ............................. 62

Figura 49 Tipos de soportes para postes metálicos. Fuente Likinormas ET 204 ................ 63

Figura 50 Características fotométricas de la iluminación seleccionada ............................. 65

Figura 51 Conexión de circuitos AP en poste metálico. Fuente Likinormas Generalidades 6.2 Circuitos de AP ........................................................................................................... 78

Figura 52 Ubicación Trafo No.1 Separador central Calle 13 con Kr 97 ............................... 80

Figura 53 Ubicación Trafo No.2 Separador central Calle 13 con Kr 120 ............................. 80

Figura 54 Relación potencia demandada por cada propuesta de diseño .......................... 81

Figura 55 Costos iniciales del proyecto por propuesta ...................................................... 82

Figura 56 Detalle de los costos iniciales ............................................................................ 82

Figura 57 Resumen del análisis para la evaluación económica......................................... 84

GLOSARIO ÁREA DE TRABAJO: Es el lugar del centro de trabajo, donde normalmente un trabajador desarrolla sus actividades. BRILLO: Es la intensidad luminosa de una superficie en una dirección dada, por unidad de área proyectada de la misma. CARGA: La potencia eléctrica requerida para el funcionamiento de uno o varios equipos eléctricos o la potencia que transporta un circuito. CAPACIDAD DE CORRIENTE: Corriente máxima que puede transportar continuamente un conductor en las condiciones de uso, sin superar la temperatura nominal de servicio. CIRCUITO: Lazo cerrado formado por un conjunto de elementos, dispositivos y equipos eléctricos, alimentados por la misma fuente de energía y con las mismas protecciones contra sobretensiones y sobretensión. No se toman los cableados internos de equipos como circuitos. COEFICIENTE DE ILUMINACIÓN EN ALREDEDORES: Es una medida de iluminación en las zonas limítrofes de la vía. De esta manera asegura que los objetos, vehículos o peatones que se encuentren allí sean visibles para los conductores. CONFIABILIDAD: Capacidad de un dispositivo, equipo o sistema para cumplir una función requerida, en unas condiciones y tiempo dados. Equivale a fiabilidad. DESLUMBRAMIENTO: Es cualquier brillo que produce molestia, interferencia con la visión o fatiga visual. ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA: Es el conductor o conjunto de conductores enterrados que sirven para establecer una conexión con el suelo. EQUIPOTENCIALIZAR: Es el proceso, práctica o acción de conectar partes conductivas de las instalaciones, equipos o sistemas entre sí a un sistema de puesta a tierra, mediante una baja impedancia, para que la diferencia de potencial sea mínima entre los puntos interconectados. FACTOR DE MANTENIMIENTO: Factor usado en el cálculo de la luminancia e iluminancia después de un período dado y en circunstancias establecidas. Tiene en cuenta la hermeticidad de la luminaria, la depreciación del flujo luminoso de la bombilla, la clasificación de los niveles de contaminación del sitio y el período de operación (limpieza) de la luminaria.

FACTOR DE UNIFORMIDAD GENERAL DE LA LUMINANCIA: Relación entre la luminancia mínima y la luminancia promedio sobre la superficie de una calzada. FACTOR DE UNIFORMIDAD LONGITUDINAL DE LA LUMINANCIA: La menor medida de relación Lmin/Lmax sobre un eje longitudinal paralelo el eje de la vía que pasa por la posición del observador y situado en el centro de cada uno de los carriles de circulación. FLUJO LUMINOSO: Energía luminosa emitida por una fuente de luz durante una unidad de tiempo. ILUMINACIÓN: Es la relación de flujo luminoso incidente en una superficie por unidad de área, expresada en lux. ILUMINACIÓN COMPLEMENTARIA: Es un alumbrado diseñado para aumentar el nivel de iluminación en el área determinada. ILUMINACIÓN LOCALIZADA: Es un alumbrado diseñado para proporcionar un aumento de iluminación en el plano de trabajo. ILUMINANCIA: Densidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie. ILUMINANCIA PROMEDIO HORIZONTAL MANTENIDA: Valor por debajo del cual no debe descender la iluminancia promedio en el área especificada. Es la iluminancia promedio en el periodo en el que debe ser realizado el mantenimiento. También se conoce como iluminancia media mantenida. INSPECCIÓN: Conjunto de actividades tales como medir, examinar, ensayar o comparar con requisitos establecidos, una o varias características de un producto o instalación eléctrica, para determinar su conformidad. INSTALACIÓN ELÉCTRICA: Conjunto de aparatos eléctricos y de circuitos asociados, previstos para un fin particular: generación, transmisión, transformación, rectificación, conversión, distribución o utilización de la energía eléctrica. INTENSIDAD LUMINOSA: Flujo luminoso emitido en una dirección determinada por una luz que no tiene una distribución uniforme. LUMEN: Es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo luminoso, una medida de la potencia luminosa percibida.

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Medidas

http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_luminoso

LUMINARIA: Equipo de iluminación que distribuye, filtra o controla la luz emitida por una lámpara o lámparas y el cual incluye todos los accesorios necesarios para fijar, proteger y operar esas lámparas y los necesarios para conectarse al circuito de utilización eléctrica. LUMINANCIA: En un punto de superficie, en una dirección, se interpreta como la relación entre la intensidad luminosa en la dirección dada producida por un elemento de la superficie que rodea el punto, con el área de la proyección octogonal del elemento de la superficie sobre un plano perpendicular en la dirección dada. LUX: Es la unidad derivada del Sistema Internacional de Medidas para la iluminancia o nivel de iluminación. NIVEL DE ILUMINACIÓN: Nivel de iluminación de una superficie de un metro cuadrado. NIVEL MINIMO DE ILUMINACIÓN MANTENIDOS: Son los niveles de iluminación adecuado a la tarea que se realiza en un local o una vía. Los ciclos de mantenimiento y limpieza se deben realizar para mantener los valores de iluminación mantenido y tendrá que sustituirse las bombillas justo antes de alcanzar este nivel mínimo. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA (NTC): Norma técnica aprobada o adoptada como tal por el organismo nacional de normalización. ORGANISMO DE INSPECCIÓN: Entidad que ejecuta actividades de medición, ensayo o comparación con un patrón o documento de referencia de un proceso, un producto, una instalación o una organización y confrontar los resultados con unos requisitos especificados. PLANO DE TRABAJO: Es la superficie horizontal, vertical u oblicua, en la cual el trabajo es usualmente realizado, y cuyos niveles de iluminación deben ser especificados y medidos. PUESTA A TIERRA: Grupo de elementos conductores equipotenciales, en contacto eléctrico con el suelo o una masa metálica de referencia común, que distribuye las corrientes eléctricas de falla en el suelo o en la masa. Comprende electrodos, conexiones y cables enterrados. REFLEXIÓN: Es la luz reflejada por la superficie del cuerpo. REGLAMENTO TÉCNICO: Documento en el que se establecen las características de un producto, servicio o los procesos y métodos de producción, con inclusión de las disposiciones administrativas aplicables y cuya observancia es obligatoria.

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_derivadas_del_SI

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades

http://es.wikipedia.org/wiki/Iluminancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Iluminaci%C3%B3n_f%C3%ADsica

RESTRICCIÓN DEL DESLUMBRAMIENTO- INCREMENTO DEL UMBRAL (TI): Índice del límite para el deslumbramiento debilitante que, según las recomendaciones CIE, se expresa como "incremento porcentual relativo del contraste del umbral", esto indica en que medida porcentual ha crecido la diferencia entre la luminancia de un obstáculo situado sobre la carretera y el horizonte por efecto de los efectos parásitos de la luminancia de velo producida por los centro luminosos RETIE O Retie: Acrónimo del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas adoptado por Colombia. RIESGO: Condición ambiental o humana cuya presencia o modificación puede producir un accidente o una enfermedad ocupacional. Posibilidad de consecuencias nocivas o perjudiciales vinculadas a exposiciones reales o potenciales. RIESGO DE ELECTROCUCIÓN: Posibilidad de circulación de una corriente eléctrica a través de un ser vivo. SISTEMA DE ILUMINACIÓN: Es el conjunto de luminarias destinadas a proporcionar un nivel de iluminación para la realización de actividades específicas. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA (SPT): Conjunto de elementos conductores de un sistema eléctrico específico, sin interrupciones ni fusibles, que conectan los equipos eléctricos con el terreno o una masa metálica. Comprende la puesta a tierra y la red equipotencial de cables que normalmente no conducen corriente. SOBRECARGA: Funcionamiento de un elemento excediendo su capacidad nominal. SOBRETENSIÓN: Tensión anormal existente entre dos puntos de una instalación eléctrica, superior a la tensión máxima de operación normal de un dispositivo, equipo o sistema. TENSIÓN DE CONTACTO: Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia de un metro. Esta distancia horizontal es equivalente a la máxima que se puede alcanzar al extender un brazo. TENSIÓN DE PASO: Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre dos puntos de la superficie del terreno, separados por una distancia de un paso (aproximadamente un metro). TIERRA (Ground o earth): Para sistemas eléctricos, es una expresión que generaliza todo lo referente a conexiones con tierra. En temas eléctricos se asocia a suelo, terreno, tierra, masa, chasis, carcasa, armazón, estructura ó tubería de agua. El término “masa” sólo debe

utilizarse para aquellos casos en que no es el suelo, como en los aviones, los barcos y los carros. VIDA UTIL: Periodo de servicio efectivo de una fuente que trabaja bajo condiciones y ciclos de trabajo nominales hasta que el flujo luminoso sea el 70% del flujo luminoso total [3].

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JUSTIFICACIÓN

El Gobierno y los entes prestadores de servicio deben velar por un alumbrado público de calidad que busque mejorar las condiciones de seguridad para la sociedad, es por esto que se decide plantear el diseño en la modernización del alumbrado público con el fin de mejorar las condiciones actuales de iluminación para una vía de alto flujo vehicular en la ciudad de Bogotá D.C.

La implementación de nuevas tecnologías en el alumbrado público mejoran las condiciones actuales de regulación y consumo de energía, así como la disminución en los costos, permitiendo aumentar la confiabilidad y ahorro de energía en cumpliendo con la normatividad vigente ajustadas a las políticas del Ministerio de Minas y Energía, teniendo en cuenta los lineamientos, directrices y objetivos de la Ley 697 de 2001 (Ley URE), así como la Resolución No 123 de la Comisión de Energía y Gas CREG y la Ley 143 de 1994 que estén sintonizadas con las políticas internacionales actuales, donde el uso racional de la energía es un principio, que a todos nos concierne.

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PROBLEMA

Debido a las condiciones actuales de iluminación en el alumbrado público y las deficiencias que este presenta se plantea un estudio que propone el mejoramiento de alumbrado público con tecnología LED para aproximadamente 6 km de vía sobre la Avenida Calle 13 en la ciudad de Bogotá los cuales están definidos entre la Avenida Ciudad de Cali y el Rio Bogotá, actualmente no se conocen estudios sobre las condiciones actuales de iluminación con que cuenta la vía y mucho menos una comparación de la relación costo beneficio de este tipo de tecnologías actuales de iluminación, adicionalmente no se están cumpliendo las condiciones óptimas que según el RETILAP (Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público) establece. El no cumplimiento con esta norma genera ambientes de percepción de inseguridad que aumenta con un bajo nivel de alumbrado, de igual manera los accidentes de tránsito tienen una afectación indirecta con la iluminación en las avenidas.

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INTRODUCCIÓN

Este proyecto de grado es una guía sobre los parámetros que deben tenerse en cuenta para el desarrollo de un diseño de iluminación de una vía pública. Se tiene en cuenta como principal fuente de luz las últimas tecnologías desarrolladas en iluminación pública y los criterios básicos del operador de red. El alumbrado público de una ciudad o municipio es responsabilidad de los entes gubernamentales, para el caso de la ciudad de Bogotá, la Alcaldía por intermedio de la UAESP como ente regulador y CODENSA como operador de red, han venido desarrollando en sus planes de gobierno el cambio de la tecnología de sodio por luz blanca (LED y halogenuro metálico), dando cumplimento así con la normatividad del Ministerio de Minas y Energía. Teniendo en cuenta lo anterior, se hace necesario contar con estudios y guías que faciliten la implementación de este tipo de proyectos, identificando los beneficios, problemáticas y principales factores a tener en cuenta en el momento de presentar un proyecto de iluminación. Para el estudio de la calle 13 desde la Av. Ciudad de Cali hasta el río Bogotá, se realizó un levantamiento de la infraestructura con la tecnología existente, se presentó un diseño con iluminación LED y se estableció si es viable o no realizar un diseño con la infraestructura que actualmente cuenta la ciudad. Posteriormente, se tomo el POT que se encuentra avalado para la vía de estudio y se presentaron las tres (3) propuestas de diseño de iluminación tal cual como lo exige el RETILAP para finalmente realizar el estudio económico como lo establece el RETILAP y escoger la mejor propuesta para la vía de estudio.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL.

Realizar un diseño y estudio financiero para la implementación de alumbrado público de iluminación LED sobre la Avenida calle 13 desde la carrear 86 (Avenida ciudad de Cali) hasta el rio Bogotá, cubriendo así un tramo de 6 km, cumpliendo con el RETILAP.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Realizar el levantamiento de la infraestructura actual de la vía por medio de un

simulador que permita identificar las condiciones actuales.

Realizar un diseño que contenga un estudio de cargas, distribución y análisis de iluminación LED para el tramo de vía por medio del mismo simulador de acuerdo a la norma RETILAP.

Realizar un estudio financiero para la ejecución del proyecto en conjunto con los análisis presupuestales para su ejecución e implementación.

Realizar una evaluación técnica entre los dos sistemas de iluminación

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1. CONCEPTO GENERAL Un sistema de iluminación es un sistema conformado por elementos lumínicos que deben garantizar que la iluminación sea factor de seguridad, productividad, rendimiento en el trabajo y mejora del confort visual, garantizando el cumplimiento de los valores mínimos promedio mantenidos de iluminancia requeridos para la iluminación, de acuerdo con el uso y el área o espacio a iluminar que tenga la edificación objeto de la instalación y demás parámetros exigidos en el reglamento de iluminación y alumbrado público(RETILAP).

El (RETILAP) establece los requisitos y medidas que deben cumplir los sistemas de iluminación y alumbrado público, tendientes a garantizar: los niveles y calidades de la energía lumínica requerida en la actividad visual, la seguridad en el abastecimiento energético, la protección del consumidor y la preservación del medio ambiente; previniendo, minimizando o eliminando los riesgos originados por la instalación y uso de sistemas de iluminación. También establece las normas generales que se deben tener en cuenta en los sistemas de iluminación interior y exterior dentro de estos últimos los de alumbrado público, en el territorio colombiano, inculcando el uso racional y eficiente de energía (URE) en iluminación. En tal sentido señala las exigencias y especificaciones mínimas para que las instalaciones de iluminación garanticen la seguridad y confort con base en su buen diseño y desempeño operativo, así como los requisitos de los productos empleados en las mismas [1]. El reglamento igualmente es un instrumento técnico-legal para Colombia, que sin crear obstáculos innecesarios al comercio o al ejercicio de la libre empresa, permite garantizar que las instalaciones, equipos y productos usados en los sistemas de iluminación interior y exterior, cumplan con los siguientes objetivos legítimos: La seguridad nacional en términos de garantizar el abastecimiento energético mediante uso de sistemas y productos que apliquen el Uso Racional de Energía, la protección de la vida y la salud humana, la protección de la vida animal y vegetal, la prevención de prácticas que puedan inducir a error al usuario, la protección del Medio Ambiente.

Para cumplir estos objetivos legítimos, el Reglamento Técnico se basa en lo siguiente:

a) Fija las condiciones para evitar accidentes por deficiencia en los niveles de iluminación, luminancia y uniformidad en vías, vivienda, sitios de trabajo, establecimientos que presten algún servicio al público, lugares donde se concentren personas bien sea por motivos, comerciales, culturales o Deportivos, vivienda.

b) Establece las condiciones para prevenir accidentes o lesiones en la salud visual causados por sistemas de iluminación deficientes.

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c) Establece las condiciones para evitar daños o realización de riesgos laborales

debidos a deslumbramiento causado por exceso o carencia de luz.

d) Unifica parámetros y minimizar las deficiencias en los diseños de iluminación

interior y exterior.

e) Exige requisitos para contribuir con el uso racional y eficiente de la energía y con esto a la protección del medio ambiente y el aseguramiento del suministro eléctrico.

f) Iluminancias requeridas (niveles de flujo luminoso que inciden en una superficie)

g) Uniformidad de la repartición de las iluminancias.

h) Limitación de deslumbramiento.

i) Limitación del contraste de luminancias.

j) Color de la luz y la reproducción cromática

k) Selección del tipo de iluminación, de las fuentes de luz y de las luminarias.

Adicionalmente, fomenta el uso racional y eficiente de la energía, promueve la utilización de energías alternativas y se dictan otras disposiciones, declarando el Uso Racional y Eficiente de la Energía (URE) como un asunto de interés social, público y de conveniencia nacional, fundamental para asegurar el abastecimiento energético pleno y oportuno, y la competitividad de la economía colombiana al consumidor.

http://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/reproduccion/reproduccion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNC

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2. CATEGORIZACIÓN DEL PROYECTO

2.1. CLASIFICACIÓN DE LA VÍA DE ESTUDIO

De acuerdo a la clasificación del Plan de Ordenamiento Territorial de la ciudad de Bogotá, se establece que la vía de estudio Calle 13 desde el Río Bogotá hasta la Av. Ciudad de Cali es de clasificación V3-B, definido por el tipo de calzada vehicular, número de carriles y anchos de los mismos, ancho del andén y del separador central. (El detalle se encuentra en los anexos de este documento). Se deben tener ciertos criterios de iluminación dependiendo el tipo de vía de acuerdo a lo que establece el RETILAP, los cuales se resumen en la Tabla 510.1.1 a.

Tabla 1 Clases de iluminación para Vías Vehiculares. Fuente RETILAP Tabla 510.1.1 a

De acuerdo a las características de la vía de estudio, se establece que esta tiene una clasificación M3 según los parámetros del RETILAP. Esta selección se apoyo adicionalmente en las normas de CODENSA en Likinormas- Generalidades Alumbrado Público capítulo 6.1.

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2.2. CONFIGURACIÓN DE LA VÍA

Se definen dos configuraciones básicas en la vía de estudio, como se muestra en las siguientes figuras:

Central doble:

Figura 1 Disposición Central Doble. Fuente RETILAP Figura 510. 5.1 b

Bilateral opuesta con separador:

Figura 2 Disposición Bilateral opuesta con separador. Fuente RETILAP Figura 510.6.1 e

2.3. CLASIFICACIÓN DE LA SUPERFICIE DE CALZADA

Para los cálculos de iluminancia, se deben establecer las propiedades de reflexión de una vía. Cada superficie de calzada de la misma clase se caracteriza por un solo cuerpo o Tabla R típico de esa clase, definidos por la CIE. De acuerdo a lo establecido en el Reglamento, se debe utilizar la matriz R3 con Qo= 0,07 que corresponde al tipo de pavimento que se considera más utilizado en Colombia salvo que se especifique lo contrario. [1]

Tabla 2 Designación aproximada de superficies en las clases típicas Fuente RETILAP Tabla 535.2 b

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2.4. INFRAESTRUCTURA Y APOYOS

La infraestructura homologada y utilizada por la empresa prestadora del servicio de energía eléctrica es de 10, 12, 14 y 16 metros. De acuerdo a lo establecido por la norma los postes instalados en las vías vehiculares son susceptibles a ser impactados por vehículos, por ello deben instalarse a una distancia mayor o igual a 0,6 metros de la orilla del sardinel al menos que no exista esta posibilidad. [1] Los cálculos se realizan bajo la siguiente norma:

H1= 0,1 H + 0, 60 (m) Donde H1= Longitud total de empotramiento (m) H = Longitud del poste (m) Este valor puede modificarse de acuerdo a las condiciones en terreno Por lo tanto para los postes encontrados en la vía de estudio se definen las alturas de la Tabla 3 desde la cera hasta la cima del mismo.

Longitud poste [m] Longitud empotramiento [m]

Altura poste [m]

10 1.6 8.4

12 1.8 10.2

14 2 12 Tabla 3 Altura de poste con longitud de empotramiento

En la vía se encuentran diferentes tipos de soportes, sin embargo para contar con un parámetro fijo, se homogeniza el soporte más utilizado por la empresa prestadora del servicio como se indica en la figura 1.

Figura 3 Tipos de soportes utilizados. Fuente Likinormas AP 800-1

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Teniendo en cuenta los ángulos del soporte, se calcula la distancia que se encuentra entre la cima del poste a la cima del soporte, lo anterior para poder para determinar la altura al punto de luz:

Figura 4 Características del soporte de 1.5m. Fuente Likinormas ET832

Altura que suma el soporte= 0,6 metros. Por lo anterior, en la Tabla 4 encontramos las alturas referenciadas al punto de luz:

Longitud poste [m] Altura al punto de luz [m]

10 9

12 10.8

14 12.6 Tabla 4 Alturas al punto de luz

2.5. PLAN DE MANTENIMIENTO

Las condiciones de conservación de mantenimiento de la instalación de iluminación configuran un parámetro de gran importancia en el resultado final del proyecto, denominado Factor de mantenimiento de la instalación y debe calcularse de acuerdo a la metodología utilizada por la IESNA que considera ocho efectos, cuyo producto dará como resultado el factor de mantenimiento de la instalación. [1] El factor de mantenimiento se calcula mediante la siguiente fórmula (Sección 580.2.3)

FM= Enc x FE x DLB x R x Fb Donde FM = Factor de mantenimiento de la instalación

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Enc = Efectos no controlables FE = Depreciación de la luminaria por ensuciamiento DLB = Depreciación por descendimiento del flujo luminoso de la bombilla R = Reemplazo de la bombilla Fb = Factor de balasto

Sin embargo, algunos elementos de Factores por efectos no controlables (Enc) y Factores de reemplazo de las bombillas (R) se encuentran en estudio, por lo que no serán considerados para el cálculo. Por lo anterior, la fórmula se reduce de la siguiente manera:

FM= FE x DLB x Fb Teniendo en cuenta lo establecido en el reglamento, el factor de balasto se toma como uno (1).

De acuerdo a lo utilizado normalmente para el diseño de vías de Alumbrado Público en Bogotá el factor de mantenimiento que se establece es de 0.82. Sin embargo teniendo en cuenta los las condiciones actuales de la infraestructura de la vía de estudio con respecto a el mantenimiento y reemplazo de los componentes, se realiza el cálculo del FM con un tiempo de uso de 6 años. De acuerdo a lo establecido en la NTC 900, para el cálculo del FM se toman en cuenta las siguientes consideraciones:

Cálculo de depreciación por descendimiento del flujo luminoso de la bombilla- DLB: Se presenta un modelo de reducción de flujo tomando una depreciación del 1% por cada 1.000 horas de operación de acuerdo a como se indica en la tabla 5, de la cual se toma como DLB de 76% para nuestro caso de estudio.

Tabla 5 Cálculo de depreciación por descendimiento del flujo luminoso de la bombilla (DLB). Fuente NTC 900. Tabla 21

23

Cálculo de la depreciación de la luminaria por ensuciamiento (Fe): De acuerdo a lo establecido en el RETILAP, la hermeticidad de las luminarias debe ser de 6Xa. En la tabla 6 se presentan los valores de factor de ensuciamiento según el índice de protección IP del conjunto óptico de la luminaria y la categoría de contaminación.

Tabla 6 Cálculo de la depreciación de la luminaria por ensuciamiento. Fuente NTC 900. Tabla 19

Teniendo en cuenta que la información de la tabla sólo se encuentra hasta 36 meses, se realiza la siguiente proyección de la figura 6 para conocer el factor a 6 años. Como resultado, se toma el valor de 76% para el Fe de nuestro caso de estudio.

Figura 5 Proyección para el cálculo de la depreciación de luminaria por ensuciamiento

Aplicando la formula obtenemos: FM= FE x DLB x Fb

FM= 0.76 x 0.76 x 1= 0.57

0,76

0,50

0,70

0,90

1,10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Relación entre el factor de ensuciamiento y el índice de hermeticidad para 10 años

Alta Media Baja

24

3. DESARROLLO DEL PROYECTO

3.1. INVENTARIO DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE

Se realizó el levantamiento de la infraestructura existente en la calle 13 desde el río Bogotá hasta la Av. Ciudad de Cali. Lo anterior, con el fin de identificar las condiciones de iluminación de la vía a evaluar, para ello se procedió de la siguiente manera:

Se realizó levantamiento georeferenciado de cada uno de los puntos de la vía de estudio

Se realizó el cargue los puntos en Google Maps

Se identificaron los tipos de vía según el POT y el RETILAP

Se establecieron 10 tramos de estudio, teniendo en cuenta la distribución de luminarias y clasificación de las vías

3.1.1. Levantamiento de la infraestructura existente.

En la Figura 6 se muestra el resumen de los puntos levantados, el detalle de cada uno de se encuentra en el Anexo 1 de este documento.

Figura 6 Levantamiento en Google Maps

25

A continuación se relacionan los 10 tramos de estudio, en las figuras se muestra el perfil típico de la vía de los cuales se le asocia las respectivas tablas descriptivas para las características de cada uno de los tramos: Tramo 1: Desde la Av. Cuidad de Cali hasta la Kr 90

Figura 7 Calle 13 Tramo 1

Tipo de Vía V3 B, M3

Disposición Bilateral opuesta con separador

Poste Concreto 12 m 510 Kg- Soporte sencillo

Luminaria 400 W Roy Alpha Calima III- 250 W Onyx 1

Asfalto Q3 - Qo: 0.07

Tramo 2: Desde la Kr 90 hasta la Kr 104



Disposición Central doble

Poste Concreto 10 m 510 Kg- Soporte doble

Luminaria 250 W Onyx 1


26

Tramo 3: Cruce Vial del éxito de la Kr 104 con calle 13



Poste Concreto 14 m 750 Kg- Doble propósito

Luminaria 400W Roy Apha Calima III- 250 W Onyx 1









Tramo 5: Cruce vial de la Kr 106 con calle 13






27





Poste Concreto 12 m 510 Kg- Soporte doble

Luminaria 250 W Onyx 1- Celsa Orion


Tramo 7: Desde la Kr 123 hasta las Kr 128



Disposición Bilateral Opuesta con separador

Poste Concreto 10 m 510 Kg- Soporte sencillo (Occidente)- Concreto 14 m 1050 Kg- Soporte sencillo (Oriente)

Luminaria 400 W Roy Alpha Calima III ( Oriente )- 250 W Onyx 1 ( Occidente )


28





Poste Concreto 10 m 510 Kg- Soporte sencillo (Oriente)- Concreto 14 m 1050 Kg- Soporte sencillo (Occidente)

Luminaria 400 W Roy Alpha Calima III ( Occidente )- 250 W Onyx 1 ( Oriente )







Luminaria 250 W Celsa Orion


29

Tramo 10: Desde la Kr 137 hasta la Av. Del Río




Poste Concreto 12 m 750 Kg- Soporte sencillo (Oriente)- Concreto 14m 1050 Kg- Soporte sencillo ( Occidente )

Luminaria 400W Roy Alpha Calimma III ( Occidente )-250 W Onyx 1 ( Oriente )


3.1.2. Condiciones de la infraestructura actual.

En el levantamiento realizado a la vía de estudio, se encuentra una infraestructura obsoleta, las luminarias se encuentran sucias, en mal estado y se evidencia falta de mantenimiento. La condición de la vía no es uniforme, se encuentran tramos con anchos de calzadas diferentes y no se encuentran claramente definidos los andenes. La distancia inter postal no es uniforme, se encuentran postes con diferentes distancias entre los mismos. No existe un diseño fotométrico claro y establecido para la vía, en un mismo poste se pueden encontrar luminarias de dos referencias y fabricantes diferentes. En la Tabla 7 se resume el inventario de las luminarias en conjunto con la Tabla 8 de los postes correspondientes a la vía vehicular de la Calle 13 desde el Río Bogotá hasta la Av. Ciudad de Cali:

30

Potencia [W] Fabricante Marca Total

250 CELSA ORION 13

SCHREDER ONYX 1 203

400 ROY APLHA CALIMA III 96

Total 312 Tabla 7 Inventario de luminarias en la vía de estudio

Altura Tensión [Kg]

Total

10 510 99

1050 2

12 750 3

1050 5

510 39

14 1050 8

510 24

750 26

Total general 206 Tabla 8 Inventario de postes en la vía de estudio

3.2. SIMULACIÓN DE LA INFRAESTRUCUTRA EXISTENTE

Se evalúa si la infraestructura existente en la vía de estudio cumple con los requisitos luminotécnicos exigidos por el RETILAP, basados en los parámetros de la Tabla 9. Se tiene en cuenta que de acuerdo al estudio, el tipo de vía que se evalúa es M3.

Tabla 9 Requisitos mínimos de iluminación para vías con ciclorutas y andenes adyacentes. Fuente RETILAP Tabla

510.3.a

31

A continuación se muestra la nomenclatura utilizada en la tabla 9 de los requisitos mínimos de iluminación según el RETILAP. La definición ampliada de cada término se encuentra en el glosario de este documento.

Nomenclatura Definición Unidad

Lprom Luminancia promedio Cd/m2

Uo Factor de uniformidad general de la luminancia %

Ul Factor de uniformidad longitudinal de la luminancia %

Ti Restricción del deslumbramiento %

Eprom Iluminancia promedio lx

SR Coeficiente de iluminación en alrededores %

Tabla 10 Nomenclatura de la información referente a la Tabla 9

Adicionalmente, se evalúan los requisitos requeridos para las vías críticas, para el proyecto se identifican dos cruces viales (Tramos 3 y 5) y se clasifican de acuerdo a la Tabla 11:

Tabla 11 Clases de iluminación en áreas críticas de vías vehiculares. Fuente RETILAP tabla 510.2.3.b

32

De acuerdo a lo anterior, los tramos críticos se deben evaluar como C3 según lo establece la Tabla 12 del presente documuento y los cuales estan exigidos por el RETILAP:

Tabla 12 Requisitos fotométricos para áreas críticas. Fuente RETILAP Tabla 510.2.3.a

Los criterios anteriormente expuestos fueron validados mediante el simulador DIALux, basado en la norma internacional CIE 140, aplicando el cálculo para cada uno de los 10 tramos anteriormente mencionados. El software cumple las condiciones establecidas en el numeral 520.2 del RETILAP. De acuerdo al levantamiento de la infraestructura actual y partiendo de los 3 tipos de luminarias existente en la vía de estudio se homogenizaron esas condiciones como se muestra en la Tabla 13.

Luminaria Existente Luminaria Simulador

SCHREDER Onyx 1 - 250 W Sapphire 2 fotometría 270179

Roy Alpha Calima III- 400 W Evolo 3 fotometría 29460k

Celsa Orion- 250 W Sapphire 2 fotometría 270179 Tabla 13 Relación de luminarias utilizadas para la simulación

En la figura 15, se muestran las fotometrías de las luminarias existentes actualmente en la vía de estudio:

Figura 15 Fotometrías luminarias Existentes

33

Debido a que las luminarias existentes no se encuentran en los catálogos del DIALux y de acuerdo a la homogenización planteada, se procede a realizar una búsqueda fotométrica en los catálogos del simulador para dos luminarias que cumplan con los requisitos característicos y técnicos de las luminarias actuales, como se muestra en la Figura 16:

Figura 16 Referencia de luminarias utilizadas en la simulación. Fuente DIALux

3.2.1. Resultados fotométricos de la infraestructura actual.

Para la simulación, no se toma la totalidad de puntos (Luminarias) por tramo, se toman algunos puntos que representan el total del tramo seleccionado. Los informes de las simulaciones se encuentran en el Anexo 2 de este documento. En las siguientes figuras se muestra la vía típica a evaluar y en las tablas el resumen de los parámetros que indican si se cumple o no con los requisitos fotométricos de la vía:

34

Tramo 1: No cumple

Se realiza la simulación del primer tramo de la vía de estudio representada en la Figura 17 y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento los cuales se encuentran dentro del cuadro resumen de la Tabla 14 y Tabla 15.

Figura 17 Simulación Calle 13 Tramo 1. Fuente DIALux

Tramo 1 Calzada Occidente

Lprom [cd/m²] Uo [%] Ul [%] TI [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10

SIMULACIÓN Observador 1 1.65 84 91 3

Observador 2 1.70 84 83 6


RESULTADO Cumple Tabla 14 Tramo 1 Calzada Occidente

Tramo 1 Calzada Oriente


RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10




RESULTADO No Cumple Tabla 15 Tramo 1 Calzada Oriente

35

Tramo 2: No cumple Se realiza la simulación del segundo tramo de la vía de estudio el cual cuenta con una representación gráfica en la Figura 18 y que verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento presente en el cuadro resumen de la Tabla 16 y Tabla 17.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10




RESULTADO No Cumple Tabla 16 Tramo 2 Calzada Occidente



RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10



Observador 3 1.03 63 96 10


36

Tramo 3: No cumple Se realiza la simulación del tercer tramo de la vía (Figura 19) correspondiente a un tramo clasificado como crítico del cual se verifican los principales requisitos de iluminación que establecen si el tramo cumple lo establecido por el reglamento y se encuentran resumidos para evaluación dentro de las Tabla 18.


Tramo 3 con sodio

Emax [lx] Emin [lx] Epr [lx] Uo [%]

RETILAP >=17 >=34

OBSERVADOR 85 0.59 23 2.56

RESULTADO No cumple Tabla 18 Tramo 3 Cruce de la 106 con sodio

37

Tramo 4: No cumple Se realiza la simulación del cuarto tramo de la vía de estudio (Figura 20) y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según el cuadro resumen de la Tabla 19 y Tabla 20 correspondientes a las calzadas occidentales y orientales de la via.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10







RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10





38

Tramo 5: No cumple Se realiza la simulación del cruce de vía crítico y el cual podemos observar la representación gráfica de la Figura 21, del quinto tramo de la vía de estudio (Vía crítica) y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según lo analizado en el cuadro resumen de la Tabla 21.


Tramo 5 con sodio


RETILAP >=17 >=34

OBSERVADOR 23 0.28 6.68 4.19

RESULTADO No cumple Tabla 21 Tramo 5 Cruce de la 104 con sodio

39

Tramo 6: No cumple

Se realiza la simulación del sexto tramo de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los resultados arrojados y los cuales han sido consolidados dentro de la Tabla 22 y Tabla 23, con el fin de emitir un concepto sobre el tramo 6 y el cual podemos observar para la Figura 22.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10




RESULTADO No Cumple Tabla 22 Tramo 6 Calzada Occidente



RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10





40

Tramo 7: No cumple Se realiza la simulación del séptimo tramo y cuya presentación grafica se observa en la Figura 23 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento y los cuales han sido consolidados dentro de la Tabla 24 y Tabla 25 para la emisión de un concepto de cumplimiento.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.34 57 91 10





RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10





41

Tramo 8: No cumple

Se realiza la simulación del octavo tramo y cuya disposición se puede observar en la Figura 24 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados y consolidados en la Tabla 26 y Tabla 27.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10







RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10




RESULTADO Cumple Tabla 27 Tramo 8 Calzada Oriente

42

Tramo 9 : No cumple

Se realiza la simulación del noveno el cual se puede observar en la Figura 25 para el tramo de la vía en estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos consolidados en la Tabla 28 y Tabla 29.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10



Observador 3 1.52 79 92 10




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10




RESULTADO No cumple Tabla 29 Tramo 9 Calzada Oriente

43

Tramo 10: Cumple Se realiza la simulación del décimo tramo el cual se puede observar en la figura 26 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 30 y Tabla 31.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10







RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10




RESULTADO Cumple Tabla 31 Tramo 10 Calzada Oriente

44

3.3. MEDICIONES FOTOMÉTRICAS EN TERRENO

Se realizaron 4 medidas de iluminancia en terreno por medio del método de los 9 puntos la cual se ejecutó con la ayuda de una cuadrilla de la interventoría de Alumbrado Público, se realizó el acompañamiento a las mediciones que se hicieron sobre la vía de estudio. El método europeo de los 9 puntos se usa para calcular la iluminancia promedio sobre la vía en una instalación de Alumbrado Público como se describe en la Figura 27. [1]

Figura 27 Malla para la medición de iluminancia con el método de los 9 puntos

El informe de las mediciones de cada uno de los tramos se encuentra en el Anexo 3 de este documento y cuyo resumen del mismo se muestra en la Tabla 32.

Medición Tramo 2 Tramo 6 Tramo 7 Tramo 9

Emax [lx] 31.10 14.14 61.40 46.50 Emin [lx] 7.7 0.8 0.6 0.3 Eprom [lx] 12.74 4.675 10.825 6.96 Uo [% ] 60.42 17.11 5.54 4.31

Tabla 32 Resultados medición iluminancia método de los 9 puntos

De acuerdo a lo que establece el RETILAP, los cálculos de iluminancia, solamente pueden realizarse para las vías M3, M4 y M5 y descritos en la Tabla 33.

Tabla 33 Valores mínimos mantenidos de iluminancias promedio. Fuente RETILAP Tabla 510.2 b

Se toman los valores exigidos para la vía M3, consolidando los resultados en la Tabla 34 descrita a continuación:

Medición Tramo 2 Tramo 6 Tramo 7 Tramo 9

Eprom [lx] No cumple No cumple No cumple No cumple

Uo [%] Cumple No cumple No cumple No cumple Tabla 34 Cumplimiento de los parámetros de iluminancia

45

3.4. SIMULACIÓN FOTOMÉTRICA CON ILUMINACIÓN LED DE LA INFRRAESTRUCTURA EXISTENTE

Se simula en el software la infraestructura existente con iluminación LED, con el fin de realizar una comparación de las dos tecnologías y poder establecer si es necesario llevar a cabo alguna modificación de la infraestructura y perfiles de vías actuales. Para lo anterior, se selecciona la luminaria TECEO 2 de fotometría 5102, la cual según los catálogos del fabricante se utiliza en vías como la que se estudia en el presente documento y se referencian en las Figuras 28 y 29:

Figura 28 Referencias luminarias LED utilizadas en la simulación. Fuente DIALux

Figura 29 Fotometría 5102 Luminaria TECEO 2. Fuente Catálogo del fabricante

46

Como resultado final, este es el inventario que se tendría para el diseño en LED de la vía de estudio con la infraestructura actual, solamente se realizaría el reemplazo de las luminarias con tecnología sodio por las luminarias de tecnología LED. En la Tabla 35 se encuentra el inventario de las luminarias y en la Tabla 36 el inventario de la postería.

Fabricante Marca No. LED Total

Scheder Teceo 2 5102 128-700mA 216

Scheder Teceo 2 5102 112-700mA 96

Total 312 Tabla 35 Inventario de luminarias LED en la vía de estudio

Altura Tensión [Kg]

Total

10 510 99

1050 2

12 750 3

1050 5

510 39

14 1050 8

510 24

750 26

Total general 206 Tabla 36 Inventario de postes en la vía de estudio

3.4.1. Resultados fotométricos de la infraestructura actual con iluminación LED.

Se toman los mismos tramos, interdistancias e infraestructura (Apoyos) de la primera simulación, la variación corresponde al tipo de fuente seleccionado para la iluminación. Los informes de las simulaciones se encuentran en el Anexo 4 de este documento. En las siguientes figuras se muestra la vía típica a evaluar y en las tablas el resumen de los parámetros que indican si se cumple o no con los requisitos fotométricos de la vía.

47

Tramo 1: No cumple Se realiza la simulación del primer tramo el cual se puede observar en la figura 30 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 37 y Tabla 38.

Figura 30 Simulación Calle 13 Tramo 1 con LED. Fuente DIALux



RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.55 35 89 11

Observador 3 1.62 31 94 15

RESULTADO No cumple Tabla 37 Tramo 1 LED Calzada Occidente



RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.51 33 85 11


RESULTADO No cumple Tabla 38 Tramo 1 LED Calzada Oriente

48

Tramo 2 : No cumple

Se realiza la simulación del segundo tramo el cual se puede observar en la figura 31 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 39 y Tabla 40.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.05 28 69 12





RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.05 28 69 12

Observador 3 1.14 26 85 13


49

Tramo 3 : No cumple Se realiza la simulación del tercer tramo el cual se puede observar en la figura 32 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en la Tabla 41.


Tramo 3 con LED


RETILAP >=17 >=34

OBSERVADOR 104 0.45 24 1.87

RESULTADO No cumple Tabla 41 Tramo 3 Cruce de la 106 con LED

50

Tramo 4 : No cumple

Se realiza la simulación del cuarto tramo el cual se puede observar en la figura 33 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 42 y Tabla 43.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10







RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10



Observador 3 0.83 47 89 10


51

Tramo 5 : No cumple

Se realiza la simulación del quinto tramo el cual se puede observar en la figura 34 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en la Tabla 44.


Tramo 5 con LED


RETILAP >=17 >=34

OBSERVADOR 100 6.53 35 18.65

RESULTADO No cumple Tabla 44 Tramo 5 Cruce de la 104 con LED

52

Tramo 6 : No cumple

Se realiza la simulación del sexto tramo el cual se puede observar en la figura 35 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 45 y Tabla 46.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10







RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10



Observador 3 1.12 36 90 11


53

Tramo 7 : No cumple

Se realiza la simulación del séptimo tramo el cual se puede observar en la figura 36 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 47 y Tabla 48.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.53 24 84 15

Observador 3 1.63 20 95 12

RESULTADO No cumple

Tabla 47 Tramo 7 LED Calzada Occidente



RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10





54

Tramo 8 : No cumple

Se realiza la simulación del octavo tramo el cual se puede observar en la figura 37 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 49 y Tabla 50.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.23 38 89 10

Observador 3 1.29 31 88 14

RESULTADO No cumple




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.63 30 75 13



55

Tramo 9 : No cumple

Se realiza la simulación del noveno tramo el cual se puede observar en la figura 38 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 51 y Tabla 52.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 2.24 60 93 12

Observador 3 2.34 57 93 14

RESULTADO No cumple




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.64 37 86 11



56

Tramo 10 : No cumple

Se realiza la simulación del décimo tramo el cual se puede observar en la figura 39 de la vía de estudio y se verifican los principales requisitos de iluminación para establecer si el tramo cumple lo establecido por el reglamento según los datos arrojados por el simulador y los cuales se encuentra incluidos en las Tabla 53 y Tabla 54.




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.47 59 92 10

Observador 3 1.56 52 88 12

RESULTADO No cumple




RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10


Observador 2 1.22 34 82 11



57

3.4.2. Comparación de resultados de las dos fuentes de iluminación.

En la Tabla 55 se detalla la comparación sobre los principales parámetros fotométricos de las fuentes de iluminación de sodio y LED teniendo en cuenta la infraestructura existente en la vía de estudio.

Tramo Luminancia Deslumbramiento Uniformidad

1 Mejoran los niveles de luminancia con la tecnología LED

Los niveles de deslumbramiento son más bajo con la tecnología de sodio

Son mejores los niveles de uniformidad con la tecnología de sodio

2

No se cumplen los niveles de luminancia con ninguna tecnología

Los niveles de deslumbramiento se cumplen con la tecnología de sodio

Los niveles de uniformidad se cumplen con la tecnología de sodio

4


Los niveles de deslumbramiento son más bajo con la tecnología de sodio

Son mejores los niveles de uniformidad con la tecnología de sodio

6


Los niveles de deslumbramiento se cumplen con amabas tecnologías pero son mejores los resultados con sodio

Se cumplen los niveles de uniformidad con la tecnología de sodio

7

Se cumple parcialmente con la tecnología LED dependiendo del observador. No cumple con sodio

Se tienen niveles más bajos de deslumbramiento con la tecnología de sodio


8

Se obtienen mejores niveles de luminancia con la tecnología LED



9

Se obtienen buenos niveles de luminancia con la tecnología LED

Se cumple con amabas tecnologías

Se cumple con amabas tecnologías

10

Se cumplen los niveles requeridos con la tecnología de sodio


Se cumplen con amabas tecnologías. Sin embargo tiene mejores resultados la tecnología de sodio

Tabla 55 Tabla comparativa de las fuentes de iluminación Sodio y LED

58

En la Tabla 56 se detalla la comparación sobre los principales parámetros fotométricos de las fuentes de iluminación de sodio y LED teniendo en cuenta la infraestructura existente de las zonas críticas de la vía de estudio.

Tramo Iluminancia Uniformidad

3 No cumple los parámetros y no se observación cambios significativos con la tecnología.

No cumple los parámetros y no se observación cambios significativos con la tecnología.

5 Mejoran los niveles en LED, sin embargo no cumplen los parámetros exigidos.

Mejoran los niveles en LED, sin embargo no cumplen los parámetros exigidos.

Tabla 56 Tabla comparativa de las fuentes de iluminación Sodio y LED para las zonas críticas

Observación general: Con la iluminación LED mejoran los niveles de luminancia, pero con la iluminación sodio se obtienen mejores resultados de deslumbramiento y uniformidad.

De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede concluir que para dar cumplimiento a los requerimientos obtenidos por el RETILAP es obligatorio cambiar las condiciones actuales de la vía e infraestructura, sea en interdistancia o en altura de los postes. La mejor disposición sin modificar demasiado la infraestructura actual es la siguiente (Figura 40), la cual corresponde al tramo 10 calzada occidental:

Figura 40 Tipo de vía ideal para el cumplimiento de los parámetros de iluminación exigidos por el RETILAP




Luminaria Scheder TECEO 2 / 5102 /128 LEDS

Asfalto Q3 - Qo: 0.07 Tabla 57 Condiciones de la infraestructura ideal

59

3.5. DISEÑO FOTOMETRICO CON ILUMINACIÓN LED SOBRE EL NUEVO PLAN DE POT Se realiza el diseño de iluminación con tecnología LED sobre el plan de ordenamiento territorial planteado para la calle 13 desde la Av. Ciudad de Cali hasta el Río Bogotá. Para este nuevo POT se toman en cuenta los mismos criterios técnicos establecidos por el RETILAP:

Superficie de calzada: R3 Qo= 0,07

Tipo de Vía M3- V3

Parámetros de iluminación para calzadas y vías adyacentes establecidos en la tabla 510.3a del RETILAP

Parámetros de iluminación para zonas críticas establecidos en la tabla 510.2.3a

Plan de mantenimiento establecido en el capítulo 580.2.3 del RETILAP, se toma 0,9 para las simulaciones de vías nuevas

Se realizan 3 propuestas fotométricas diferentes, con el fin de exponer varias formas de diseño y evaluar cuál es la mejor económicamente y con menor impacto energético y ambiental.

3.5.1. Simulación fotométrica del diseño.

El tramo de estudio según el plan de ordenamiento territorial consta de 6,1 km para los cuales se toman los siguientes perfiles típicos para la simulación que se detallan en las siguientes figuras:

Sección 20: Corresponde al tipo de vía típico entre la Calle 13 desde la Av. Ciudad de Cali hasta la Alo ( Kr 106). Longitud total 1,1 km. ver Figura 41.

Figura 41 Tipo de vía típico sección 20. Fuente Planos del POT

60

Sección 21: Corresponde al tipo de vía típico entre la Calle 13 desde la Alo (Kr 106) hasta la Kr 123. Longitud total 3,3 km. ver Figura 42.


Sección 24: Corresponde al tipo de vía típico entre la Calle 13 desde la Kr 123 hasta el río Bogotá. Longitud total 1,7 km. ver Figura 43.


Sección 19: Corresponde al tipo de vía típico para las estaciones de trasmilenio. En el trayecto de estudio hay un total de 5 estaciones de trasmilenio: Estación de la Kr 123, estación de la Alo, estación de la kr 104, estación de la Kr 97 y estación de la Kr 111, cada una con una longitud promedio de 120m. ver Figura 44.

Figura 44 Tipo de vía típico para las estaciones de Trasmilenio. Fuente Planos del POT

61

Cruce de la Kr 116 con Calle 13 (Sección típica 21) Figura 45.

Figura 45 Cruce crítico de la Calle 13 con Kr 116. Fuente DIALux

Cruce de la Kr 128 con Calle 13 (Sección típica 24) Figura 46.

Figura 46 Cruce crítico de la Calle 13 con Kr 128. Fuente DIALux

62

3.5.2. Infraestructura utilizada.

Para la propuesta de iluminación se instalan postes metálicos con soportes basados en la norma del operador de Red de Bogotá. Se toman en cuenta las características exigidas en la ET204 norma para postes metálicos de Alumbrado Público como se muestra en la Figura 47.

Figura 47 Postes metálicos de AP. Fuente Likinormas ET204

En la vía se encuentran soportes sencillos y dobles dependiendo de la necesidad como se referencian en la Figura 48.

Figura 48 Norma de caperuzas utilizadas. Fuente Likinormas AP800-1

63

Teniendo en cuenta el tipo de caperuza, se calcula el valor del Overhang, dato a requerir en las simulaciones fotométricas y la altura al punto de luz las cuales se pueden observas sus esquemas constructivos en la Figura 49:

Figura 49 Tipos de soportes para postes metálicos. Fuente Likinormas ET 204

En la Tabla 58 se detallan los cálculos a realizar para determinar la Altura del punto de luz y el Overhang, datos a requerir en las simulaciones fotométricas.

Tipo de soporte Overhang Altura punto de luz

Sencillo-peatonal 0,5m+distancia al centro

óptico de la luminaria hposte+ 0,57+0,5 ( Altura

del andén)

Sencillo- Vehicular 1,5m+distancia al centro óptico de la luminaria-

Retroceso

hposte+0,6-0,2+0,5( Altura del andén)

Doble- Vehicular 1,5m+distancia al centro óptico de la luminaria-

Retroceso

hposte+0,6-0,2+0,5( Altura del andén)

Tabla 58 Cálculo de Overhang y Altura punto de luz

64

3.5.3. Luminarias utilizadas.

Se indican las características fotométricas de las luminarias utilizadas en las distintas propuestas de diseño de iluminación para la nueva vía del POT, detalladas en la Figura 50 y resumidas en la Tabla 59.

Luminaria

Akila 144 5102 144 LED 350mA- Scheder

Teceo 1 5098 24 LED 500mA- Scheder



Voltana 5 5136 64 LED 500 mA- Scheder

Voltana 2 5136 16 LED 350 mA- Scheder

Voltana 4 5136 32 LED 350 mA- Scheder Tabla 59 Referencia de luminarias utilizadas para el diseño de iluminación

65

Figura 50 Características fotométricas de la iluminación seleccionada

66

3.5.4. Características de las propuestas.

Por cada sección se realizaron 3 propuestas fotométricas las cuales cumplen con los requisitos de iluminación exigidos por el RETILAP y se detallan en la Tabla 60.

Propuesta 1 Propuesta 2 Propuesta 3

Luminaria Cantidad [U] Cantidad [U] Cantidad [U]

Akila 144 5102 144 LED 350mA 0 612 0

Teceo 1 5098 24 LED 500mA 224 174 0

Teceo 2 5102 128 LED 350mA 799 27 0

Teceo 2 5102 96 LED 500mA 27 27 0

Voltana 5 5136 64 LED 500 mA 0 0 959

Voltana 2 5136 16 LED 350 mA 0 0 261

Voltana 4 5136 32 LED 350 mA 0 0 40

Total 1050 840 1260

Soporte

Soporte doble L=1.5 2" 180mm 139 219 329

Soporte sencillo L= 1.5m 2" de 180mm 277 228 341

Soporte Sencillo L= 0.5m 2" de 180mm 359 174 261

Total 775 621 931

Poste

Poste metálico 12 metros 551 447 670

Total 551 447 670 Tabla 60 Infraestructura utilizada en el diseño de iluminación

3.5.5. Resultados fotométricos del diseño planteado A continuación se muestran los resultados fotométricos de los 6 perfiles de vía por cada una de las 3 propuestas planteadas, los cuales cumplen en su totalidad con los requisitos fotométricos establecidos por el RETILAP en cuanto a (luminancia, uniformidad y deslumbramiento) . El detalle se encuentran en el Anexo 5 de este documento.

67

3.5.5.1. Sección 20

Corresponde al tipo de vía típico entre la Calle 13 desde la Av. Ciudad de Cali hasta la Alo (Kr 106). Los resultados de las simulaciones de esta sección se detallan en las Tablas 61 a la 63.

Propuesta 1 (Luminarias Teceo)

Sección 20- Propuesta 1 Teceo

Vía Ciclo ruta Peatonal

Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33

Ciclo ruta occidente 28.88 67.71

Ciclo ruta oriente 28.88 67.71

Occidente 1 - Observador 1 1.42 86.09 91.63 8.40 1.13




Oriente 1 - Observador 1 1.37 88.48 93.10 8.50 1.13




Peatonal occidente 20.94 51.79

Peatonal Oriente 22.93 56.50

Trasmilenio- Observador 1 2.21 69.29 90.61 6.10 0.84

Trasmilenio- Observador 2 2.03 69.96 90.77 6.10 0.84 Tabla 61 Resultados Sección 20 propuesta 1

Propuesta 2 (Luminarias Akila)

Sección 20- Propuesta 2 Akila Vía Ciclo ruta Peatonal

Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33





68











Tabla 62 Resultados Sección 20 propuesta 2

Propuesta 3 (Luminarias Voltana)

Sección 20- Propuesta 3 Voltana


Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33















69

3.5.5.2. Sección 21

Corresponde al tipo de vía típico entre la Calle 13 desde la Alo (Kr 106) hasta la Kr 123. Los resultados de las simulaciones de esta sección se detallan en las Tablas 64 a la 66.


Sección 21- Propuesta 1 Teceo


Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33
















Sección 21- Propuesta 2 Akila


Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33





70














Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33



Occidente 1 - Observador 1 1.25 78.57 89.01 7.70




Oriente 1 - Observador 1 1.21 81.35 89.95 8.50






Trasmilenio- Observador 1 2.24 69.16 97.76 6.50

Trasmilenio- Observador 2 2.04 69.30 92.59 6.50 Tabla 66 Resultados Sección 21 propuesta 3

71

3.5.5.3. Sección 24

Corresponde al tipo de vía típico entre la Calle 13 desde la Kr 123 hasta el río Bogotá. Los resultados de las simulaciones de esta sección se detallan en las Tablas 67 a la 69.


Sección 21- Propuesta 1 Teceo Vía

Ciclo ruta

Peatonal

Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33
















Sección 24- Propuesta 2 Akila Vía

Ciclo ruta

Peatonal

Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33





72










Trasmilenio- Observador 2 1.73 78.17 79.20 7.10 Tabla 68 Resultados Sección 24 propuesta 2

Propuesta 3(Luminaria Voltana)


Vía

Ciclo ruta

Peatonal

Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33















73

3.5.5.4. Sección19- Trasmilenio Corresponde al tipo de vía típico para las estaciones de trasmilenio. En el trayecto de estudio hay un total de 5 estaciones de trasmilenio: Estación de la Kr 123, estación de la Alo, estación de la kr 104, estación de la Kr 97 y estación de la Kr 111. Los resultados de las simulaciones de esta sección se detallan en las Tablas 70 a la 72.

Propuesta 1(Luminarias Teceo)

Trasmilenio- Propuesta 1 Teceo Vía

Ciclo ruta

Peatonal

Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33

Bahía Occidente 28.13 55.19

Bahía Oriente 28.13 55.19











Peatonal occidente 1 27.48 53.5



Peatonal Oriente 1 27.48 53.5






Trasmilenio- Observador 2 1.42 79.25 84.70 5.80 0.96 Tabla 70 Resultados Sección 19- Trasmilenio propuesta 1

74


Trasmilenio- Propuesta 2 Akila Vía Ciclo ruta

Peatonal

Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33






















Trasmilenio- Observador 2 1.41 79.14 85.13 5.80 Tabla 71 Resultados Sección 19- Trasmilenio propuesta 2

75


Trasmilenio- Propuesta 3 Voltana


Lprom [cd/m²]

Uo [%]

Ul [%]

TI [%]

SRpu] Eprom [lx]

Uo [%]

Eprom [lx]

Uo [%]

RETILAP >=1.2 >=40 >=50 <=10 >=0.5 >=15 >=40 >=9 >=33






















Trasmilenio- Observador 2 2.05 74.16 97.49 6.90 0.90 Tabla 72 Resultados Sección 19- Trasmilenio propuesta 3

76

3.5.5.5. Cruces o intersecciones viales

3.5.5.5.1. Cruce de la Kr 116- Sección 21

Los resultados de las simulaciones de esta sección se detallan en las Tablas 73 a la 75.

Propuesta 1 (Luminarias Teceo) Propuesta 1 - Teceo

Cruce de la Kr 106- Sección 21


RETILAP >=17 >=34

OBSERVADOR 21 20 43 46 Tabla 73 Resultados Cruce Kr 106 propuesta 1

Propuesta 2 (Luminrias Akila)

Propuesta 2 - Akila



RETILAP >=17 >=34

OBSERVADOR 185 17 45 38

Tabla 74 Resultados Cruce Kr 106 propuesta 2

Propuesta 3 (Luminarias Voltana) Propuesta 3 - Voltana



RETILAP >=17 >=34



77

3.5.5.5.2. Cruce de la Kr 128- Sección 24 Los resultados de las simulaciones de esta sección se detallan en las Tablas 76 a la 78.

Propuesta 1 (Luminarias Teceo) Propuesta 1 - Teceo



RETILAP >=17 >=34




Propuesta 2 - Akila Cruce de la Kr 104- Sección 24


RETILAP >=17 >=34




Propuesta 3 - Voltana



RETILAP >=17 >=34



3.5.6. Diseño técnico de la vía de estudio.

Las instalaciones eléctricas de Alumbrado Público deben cumplir los requisitos establecidos en el Reglamento técnico de instalaciones eléctricas RETIE y sus materiales deben contar con el certificado de conformidad del producto. Para el diseño eléctrico de la vía, se tiene en cuenta lo establecido en la sección 550 del RETILAP y en la Norma Técnica del operador de red de la ciudad de Bogotá:

78

1. Los circuitos de baja tensión exclusivos de alumbrado público deben alimentarse con trasformadores exclusivos.

2. Los transformadores deben tener una tensión de salida trifásica tetrafliar de 380/220V

3. Las potencias estandarizadas son 30KVA, 45KVA y 75KVA 4. Las características de diseño de red como áerea o subterránea depende del

operador de red, para el caso de Bogotá se utiliza red subterránea si: o En vías arterias clasificadas como Vo, V1, V2 y V3. o En urbanizaciones de estratos definidos como 4, 5 y 6 de acuerdo con el

Decreto 1192 del 22 de diciembre de 1997 del Distrito Capital. o En zonas de conservación histórica o En zonas que por su desarrollo comercial y urbano lo requieran a juicio de

la UAESP 5. El calibre del conductor de puesta a tierra o conductor a tierra de la luminaria será

de mínimo de calibre 14 AWG, de acuerdo con la NTC 2050 Tabla 250-95. 6. Los cables normalizados por CODENSA S.A. ESP para esta clase de circuitos son en

conductor de aluminio calibres No. 4, No. 2, No. 1/0 AWG (25mm², 35mm², 50mm²)– THW o en conductor de cobre calibres No. 6, No. 4 y No. 2 AWG (16 mm², 25mm², 35mm²) - THW.

7. De acuerdo al artículo 6.3 “Código de colores para conductores” del RETIE, para redes a 380/220 V, los conductores de fase serán de color café, negro, amarillo; el neutro blanco y la tierra de protección desnuda o verde.

8. Se aterrizan todos los postes como se indica en la Figura 51. Conectando el poste a varilla de puesta a tierra en la parte inferior AP802. Así mismo del conector se envía el conductor de tierra a la luminaria. Llegan a la luminaria 3 hilos (FASE-NEUTRO –TIERRA ):

Figura 51 Conexión de circuitos AP en poste metálico. Fuente Likinormas Generalidades 6.2 Circuitos de AP

http://likinormas.micodensa.com/Norma/alumbrado_publico/circuitos_alumbrado_publico/generalidades_6_2_circuitos_alumbrado_publico_generalidades_documento_preliminar

http://likinormas.micodensa.com/Norma/alumbrado_publico/circuitos_alumbrado_publico/generalidades_6_2_circuitos_alumbrado_publico_generalidades_documento_preliminar

79

En la tabla 797, se presenta un resumen del diseño eléctrico realizado para cada una de las 3 propuestas de la nueva vía del POT y un estimado de de los elementos eléctricos que se encuentran actualmente en la Calle 13 tomando como premisa la longitud del tramo y las condiciones actuales de la infraestructura.

Material Propuesta 1 Propuesta 2 Propuesta 3 Actual sodio Actual LED

Trafo 75 KVA 11400/380-220 V Pedestal [U] 2 2 2 1 1

Cable de media y baja tensión [m] 34800 30115 40150 12808 12808

Fotocontrol [U] 1050 787 1260 312 312

Empalmes Gel / Resina [U] 551 447 670 0 160

Varilla de Puesta a tierra [U] 551 447 670 0 160

Bombillas Sodio [U] 0 0 312

Costo total $94,888,150 $84,133,550 $106,375,500 $38,516,560 $41,208,560

Tabla 79 Resumen diseño eléctrico del proyecto

Se debe tener en cuenta, que el IDU como responsable de la construcción de la vía, entrega toda la obra civil y el tendido de cable subterráneo para la alimentación de los transformadores. El cable que se tiende es de alimentación de las luminarias y las puestas a tierra de cada punto.

La carga total del proyecto es de 164.405W, por lo cual la alimentación debe realizarse con dos transformadores exclusivos de alumbrado público tal como se muestra en la tabla 80.

Trafo Carga [w] Longitud tramo [m] Ubicación

Trafo 1 de 75KVA 104005 Desde la Av. Ciudad de Cali hasta la Alo (3.1km) Calle 13 con Kr 97

Trafo 2 de 75KVA 60400 Desde la Alo hasta el río Bogotá (3km) Calle 13 con Kr 120

Tabla 80 Ubicación Transformadores del proyecto

Cabe resaltar que el trafo No. 2 solo se va a utilizar el 49% de su capacidad nominal, esto con el fin de preveer las futuras cargas que se puedan asociar a dicho transformador. En las figuras 52 y 53, se muestra la ubicación de los dos transformadores seleccionados para el proyecto.

80

Figura 52 Ubicación Trafo No.1 Separador central Calle 13 con Kr 97

Figura 53 Ubicación Trafo No.2 Separador central Calle 13 con Kr 120

3.6. ESTUDIO FINANCIERO PARA LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO Teniendo en cuenta los diseños fotométricos y eléctricos realizados para cada una de las 3 propuestas presentadas en LED y el diseño de la iluminación existente, se determina el costo de las luminarias e infraestructura, la potencia demandada por cada alternativa y una proyección de costos teniendo en cuenta el plan de mantenimiento establecido para el proyecto. Finalmente, se presenta una compración entre la iluminación existente y las propuestas en LED desarrolladas.

81

Se realiza la aclaración sobre la información que se presentará en las gráficas a continuación:

Propuesta 1 : Diseño presentado con las luminarias Teceo en la nueva vía del POT de la calle 13

Propuesta 2: Diseño presentado con las luminarias Akila en la nueva vía del POT de la calle 13

Propuesta 3: Diseño presentado con las luminarias Voltanta en la nueva vía del POT de la calle 13

Existente Sodio: Diseño de la calle 13 con las condiciones viales, electricas e infraestructura actual (Diseño en Sodio).

Existente LED: Diseño de la calle 13 con las condiciones viales y de infraestructura actual pero con ilumación LED.

3.6.1. Resultado de evaluación de costos del proyecto

Se realiza el cálculo de la potencia demandada con cada una de las propuestas de diseño presentadas para la nueva vía de POT, al igual que los resultados de la infraestructura existente en la vía de estudio. La relación de potencia por propuesta se presenta en la Figura 54.

Figura 54 Relación potencia demandada por cada propuesta de diseño

Posteriormente, se realiza el cálculo del transformador y los elementos eléctricos requeridos para el diseño de las propuestas planteadas. Se toma en cuenta que de acuerdo al Plan de Ordenamiento Territorial de Bogotá y la Unidad Administrativa de Servicios Públicos, para los diseños de Alumbrado Público, el IDU es el responsable de la

178.752164.405 159.371

92.400

24.0150

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

200.000

Total potenciaPropuesta 1 [W]



Total PotenciaExistente Sodio [W]

Total PotenciaExistente LED [W]

Potencia por popuesta

82

construcción de la infraestructrua civil tanto víal como de iluminación. Por lo anterior, la propuesta presentada, contempla la energización desde la cámara hasta el poste y conexión de la luminaria, al igual que la energización del trasformador exclusivo de Alumbrado Público. De esta manera, se realiza el cálculo de los costos inciales del proyecto para cada una de las propuestas, como se presentan en la Figura 55. El detalle de los costos se encuentra en el Anexo 6 de este documento.

Figura 55 Costos iniciales del proyecto por propuesta

En la Figura 56 se específica el detalle de los costos iniciales por cada propuesta, para lo cual se contempla el costo de las luminarias, la infraestructura o apoyos y los materiales requeridos para la construcción del circuito electrico y energización del sistema de alumbrado:

Figura 56 Detalle de los costos iniciales

$2.412 $2.568

$2.323

$392 $563

$-

$500

$1.000

$1.500

$2.000

$2.500

$3.000

Gran TotalPropuesta 1



Gran TotalExistente Sodio

Gran TotalExistente LED

Mill

on

es

Costos iniciales del Proyecto

$1.350 $1.696

$1.036

$259 $427

$967 $787

$1.181

$94 $94

$95 $84 $106

$39 $41

$-

$500

$1.000

$1.500

$2.000

$2.500

$3.000

Propuesta 1 Propuesta 2 Propuesta 3 Existente Sodio Existente LED

Mill

on

es

Detalle costo incial

Luminarias Infraestrucutra Eléctrica

83

De acuerdo a lo establecido en la sección 610.7 del RETILAP, se procede a realizar el análisis de costos teniendo en cuenta la operación y el mantenimiento de la infraestructura en un período de evaluación a 30 años y la vida útil de los elementos del sistema de Alumbrado Público. En la Tabla 81 se presenta la vida útil para los elementos de la red de Alumbrado Público de acuerdo a lo que establecen los principales fabricantes.

Vida útil Sodio LED

Luminaria 15 20 Bombilla 3 0 Balasto / Driver 10 5 Fotocontrol 10 10 Limpieza 2 2

Tabla 81 Vida útil de los elementos del sistema de Alumbrado Público.

En la Tabla 82 se presentan los costos anuales de mantenimiento para las 3 propuestas planteadas y la infraestructura existente con iluminación sodio y LED.

Tabla 82 Costos Anuales de mantenimiento

Se determinan los costos anuales de operación y mantenimiento del sistema de alumbrado público y se determina el costo anual equivalente a 30 años los cuales se resumen en la Figura 57. El detalle de los cálculos se encuentran en el Anexo 6 de este documento.

Actividad Propuesta 1 Propuesta 2 Propuesta 3 Existente

Sodio Existente LED

Cambio de luminaria

$ 5,250,000 $ 4,200,000 $ 6,300,000 $ 2,080,000 $ 1,560,000

Cambio de bombilla

$ - $ - $ - $ 13,416,000 $ -

Cambio componente eléctrico

$ 9,870,000 $ 7,896,000 $ 11,844,000 $ 1,466,400 $ 2,932,800

Limpieza $ 16,800,000 $ 13,400,000 $ 20,160,000 $ 4,992,000 $ 4,992,000 Consumo energía $ 750,758 $ 690,501 $ 669,358 $ 388,080 $ 100,800 Cambio de fotocontrol

$ 3,150,000 $ 2,520,000 $ 3,780,000 $ 936,000 $ 936,000

Total $ 35,820,758 $ 28,746,501 $ 42,753,358 $ 23,278,480 $ 10,521,600

84

Figura 57 Resumen del análisis para la evaluación económica

De lo anterior, se determina que a pesar de que la propuesta 2 tiene el costo inicial más alto, cuando se hace la proyección de costos a 30 años resulta la propuesta económicamente más viable. Debido a que el RETILAP establece que la selección debe realizarse con base a esta proyección, se selecciona finalmente la propuesta 2 para el desarrollo del proyecto.

3.6.2. Factibilidad del proyecto (costo-beneficio y beneficios ambientales)

Partiendo del análisis del diseño de la infraestructura existente con los dos tipos de tecnologías planteados sodio y LED, la primera conclusión es que no cumplen con los requisitos fotométricos establecidos por el RETILAP, debido a que los valores de luminancia, uniformidad y deslumbramiento obtenidos en las simulaciones para los 10 tramos de la vía de estudio, están fuera de la referencia que indica el reglamento. Lo que obliga a un rediseño en la infraestructura o en la vía para poder que cumpla fotométricamente. En segunda instancia, realizando el análisis de costos vemos como a pesar de que los costos iniciales con tecnología LED son más elevados, cuando se realiza la proyección a 30 años con la propuesta en LED obtenemos una ganancia de $10 millones anuales con respecto a la propuesta en sodio. Es importante aclarar, que con la infraestructura adecuada ( distancia interpostal, altura, ancho de vía ) se puede lograr que los diseños fotométricos cumplan tanto para la propuesta sodio como LED, sin embargo obliga a un rediseño en la infraestructura actual y a un sobre costo al operador de red, responsable de la construcción de iluminación víal. Cuando se evidencia el análisis de la nueva vía del POT con las 3 propuestas de iluminación, se garantiza que los 3 diseños cumplan con los parámetros fotometricos, sin embargo, cada propuesta tiene unos costos iniciales diferentes debido al costo de las luminarias, y a la cantidad de infraestructura utilizada en cada diseño. En la proyección a

Costo inicial CAOM VP(CAOM) VP(T) CAUE

Propuesta 1 $2.412.217.061 $35.820.758 $221.271.935 $2.633.488.996 $63.918.842

Propuesta 2 $2.567.507.031 $26.976.301 $177.572.843 $2.745.079.874 $58.653.440

Propuesta 3 $2.322.863.988 $42.753.358 $264.095.980 $2.586.959.968 $69.810.636

Existente Sodio $391.949.408 $23.278.480 $143.795.792 $535.745.200 $27.844.001

Existente LED $562.685.040 $10.521.600 $64.994.012 $627.679.052 $17.075.891

$- $500

$1.000 $1.500 $2.000 $2.500 $3.000

MIL

LON

ES

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30 años, se observa que el costo inicial del proyecto no se vuelve el criterio prinicipal de selección de la propuesta, existen otros factores más relevantes como cantidad de infraestructura instalada y costos de mantenimiento de la misma. En la Tabla 83 se realiza una compración entre las tecnologías de iluminación sodio y LED

LED SODIO

Tecnológico

Bajo consumo de potencia, lo que conlleva a un ahorro energético. Mayor vida útil en la fuente luminosa. Tienen una mayor eficiencia que las fuentes tradicionales. Mejor IRC. Menores tiempos de encendido. Permite utilizar elementos telecontrolados lo que incentiva los smart Grid.

Al no contar con tanta diversidad de fotometrías en cada referencia, se hace más fácil para el operador de red el cambio y reposició de estas luminarias.

Económico

Costo inicial más elevado, pero con una proyección más economica. Requiere menos mantenimientos e intervenciones en la red.

Costo inicial menor, pero con costos de mantenimiento más elevados. Se cuenta con más componentes de reemplazo o mantenimiento y con mayor frecuencia.

Ambiental

No genera luz ultravioleta a infraroja, lo que no causa prejuicios en la salud humana. Menos producción de calor, por lo tanto menos CO2. Al tener mejor reproducción de color, si cuenta con un buen diseño tiene menos impactos visuales para el ojo humano.

Con esta tecnología se tiene menos riesgo de contaminación luminica. Los diseños pueden ser más ligeros y afectar menos en contaminación visual.

Tabla 83 Comparación de los dos sistemas de iluminación

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3.7. EVALUACIÓN DEL DISEÑO DE ILUMINACIÓN

A continuación se relacionan los documentos que deben anexarse en la presentación de una propuesta de diseño de iluminación.

3.7.1. Memorias de cálculo

De acuerdo a lo establecido por el RETILAP en el capítulo, se establecen los criterios de selección de las propuestas de iluminación víal presentadas. Al igual se detallan las memorias de cálculo requeridas para su aprobación ( los correspondientes al desarrollo de las propuestas planteadas se encuentran en los anexos de este documento). Para toda propuesta de diseño de iluminación víal, se realiza la evaluación técnica del diseño y la evaluación financiera del proyecto, y se solicitan las siguientes memorias de cálculo:

Parámetros fotométricos del diseño: Las simulaciones realizadas tanto de la infraestructura existente como las propuestas planteadas en la vía nueva del POT fueron desarrolladas en dos simuladores los cuales cumplen los requisitos establecidos por el reglamento RETILAP.

Parámetros eléctricos y de obras civiles: De acuerdo a lo establecido en la ciudad de Bogotá el IDU es la entidad encarga del diseño y construcción de las obras civiles viales, por lo anterior lo correspondiente a la parte civil es entregada por esta entidad. Los planos eléctricos que contien información de alimentación de la infraestructura es suministrada por el oferente del diseño.

Planos y dibujos: Los planos presentados son desarrollados en AutoCAD y se encuentran con las convenciones correspondientes y atendiendo la vía definida por el POT. Adicionalmente, cuentan con la localización de los postes, luminarias, redes de alimentación y transformadores. Los planos de la propuesta seleccionada se encuentran en el Anexo 7 del documento.

Los costos fueron evaluados en el capítulo anterior de este documento y se encuentran en los anexos.

3.7.2. Guía de operación y mantenimiento

Todo proyecto de iluminación debe contar con el plan de mantenimiento y guía de operación ya que la metodología de operación influye directamente en los costos anuales de mantenimiento los cuales son factor principal para la selección del mejor diseño. Cabe resaltar, que todos los planes de mantenimiento, deben tener en cuenta los parámetros básicos que presenta el RETILAP en la sección 580.2. El plan de mantenimiento preventivo y correctivo del proyecto se encuentra en el Anexo 8 de este documento.

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3.7.3. Guía para el diseño de una propuesta de iluminación Vial

Con el propósito de facilitar la elaboración de proyectos de iluminación vial, se elabora una guía con los requisitos principales a tener en cuenta para la elaboración y presentación del proyecto, al igual que se detallan los capítulos, secciones o tablas a consultar. La guía se encuentra en el Anexo 9 de este documento.

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4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El documento expuesto en este trabajo de grado, sirve como guía para los estudios o propuestas que se requieran presentar sobre diseño de iluminación vial ya que se detallan los parámetros requeridos tanto de iluminación como de presentación del diseño para su respectiva aprobación. Con la infraestructura existente no se cumplen los parámetros de iluminación exigidos por el reglamento RETILAP en ninguna de las dos tecnologías estudiadas (Sodio y LED). Se intenta solucionar cambiando el tipo de brazo o ángulo de inclinación, sin embargo no se logra dar cumplimiento. Por lo anterior, se hace necesario re diseñar la vía con su infraestructura, para poder cambiar interdistancias y lograr alturas de montaje homogéneas en todo el diseño. Actualmente, el operador de Red y el distrito de la ciudad de Bogotá presentan esta problemática en su proyecto de modernización del Alumbrado Público, ya que por normatividad, estos cambios deben contar con diseño fotométrico; sin embargo, las condiciones de la infraestructura actual no permiten su cumplimiento. De acuerdo a los estudios realizados en las diferentes propuestas de estudio, se concluye que el mejor diseño es en el que se presenta una mayor interdistancia con una menor altura. Como se evidencia en el estudio económico, el mejor diseño es el que se presenta con una mayor interdistancia. Teniendo en cuenta la proyección económica realizada a 30 años tal cual como lo exige el reglamento, se evidencia que a pesar de que la propuesta seleccionada tiene un costo inicial más elevado, debido al precio de las luminarias a utilizar, al tener una mayor interdistancia, se tiene menos infraestructura, lo que implica menos costos de administración y mantenimiento. También, se puede concluir que los costos de operación son un factor crítico en el análisis del costo anual uniforme equivalente (CAUE) del proyecto. A pesar de que el RETILAP establece los criterios para la presentación de diseños fotométricos en iluminación LED, tiene un vacio en cuanto a las especificaciones técnicas de los productos LED, ya que no establece las características técnicas que deben cumplir. Por lo anterior, los criterios quedan a solicitud de cada operador de red.

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Se evidencian diferentes ventajas de la iluminación LED con respecto a la de sodio, como bajo consumo, mayor vida útil de la fuente luminosa, menor mantenimiento, menos reproducción de calor. Sin embargo, hay una característica de esta tecnología que puede pasar de ser ventaja del producto a ocasionar grandes impactos en la calidad visual del ojo humano; al tener una excelente reproducción de color, obliga a que la instalación de esta tecnología cuente con un diseño fotométrico exigente que cumpla con los parámetros de iluminación planteados por los diferentes reglamentos de las ciudades que lo estén implementando. Lo anterior, debido a que su instalación sin diseño puede ocasionar una alta contaminación lumínica, impacto directo en la visión del ser humano, problemática que experimentan varias ciudades a nivel mundial. Sería recomendable realizar una investigación sobre diseños de iluminación con mástiles de gran altura los cuales permitirían cubrir grandes zonas de iluminación con poca infraestructura lo cual abarataría los costos de construcción y el mejoramiento del aspecto visual, no se incluye dentro del presente documento debido a que en el RETILAP no se encuentran las especificaciones técnicas fotométricas para dicho diseño ni tampoco se encuentra normalizado dentro del mismo.

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BIBLIOGRAFÍA

[1] Ministerio de Minas y Energía, “Reglamento Técnico De Iluminación y Alumbrado Público (RETILAP ). Resolucion N° 18-1331. pp 1 -227, 2010. [2] Norma Técnica de energía de la Ciudad de Bogotá, Likinormas- Generalidades de Alumbrado Público. [3] Mapas del Plan de Ordenamiento Territorial (POT) de la Ciudad de Bogotá. [4] Manual Único de Alumbrado Público (MUAP) [5] ICONTEC Norma NTC 900 Código Colombiano de Alumbrado Público Primera revisión Publicaciones ICONTEC 1996 [6] Schreder UNIDADES LIMITADAS Catálogo versión I, 2011. [7] Philips LAMPARAS LATINO AMERICA Philips Lighting, Brasil. [8] Osram CATALOGO GENERAL DE LUZ’ OSRAM GmbH Munchen. [9] Metalpo CATALOGO DE POSTES METALPOL , No 158. [10] Elecdor CATALOGO DE Postes de Hormigón Armado, Fabricados según NORMAS INEN 1964, INEN 1965, INEN 1966, INEN 1967)

[11] DECRETO 500 DE 2003.

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ANEXOS

1. Levantamiento de infraestructura existente 2. Resultados de simulaciones de la infraestructura existente en sodio 3. Mediciones de iluminancia 4. Resultados de simulaciones de la infraestructura existente en LED 5. Resultados de las simulaciones de la nueva vía del POT por cada una de las 3

propuestas fotométricas planteadas. 6. Memorias de cálculos del análisis de costos de las tres (3) propuestas 7. Planos del diseño 8. Plan de mantenimiento correctivo y preventivo del proyecto 9. Guía para el diseño de iluminación vial 10. PDF del nuevo POT de la Calle 13 desde la Av. Ciudad de Cali hasta el río Bogotá

diseÑo y propuesta ecnonÓmica para la iluminaciÓn led de...

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