trabajo de investigacion de instalaciones electricas
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TRABAJO DE INVESTIGACION DE INSTALACIONES ELECTRICASING. YURY MALAGA TEJADA
23/09/2013UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNACURSO DE DIESÑO ELECTRICO EN EDIFICACIONESINTEGRANTES:
1. KATTEREINNE CARDENAS CANCINOS2. VERONICA CASTRO VELASCO3. JORGE ATAU CAMA4. BRAYANS FLORES VARGAS5. MIRKO FLORES JIMENES6. MARCO GUZMAN NAVARRO7. DIEGO ANDRE RAMOS CARI8. CARLOS CHOQUE HUAMAN9. LUIZ QUISPE CHOQUE10. FRANCHESCO COPA ALAVE11. IVES GUTIERREZ GUTIERREZ
I. TITULO
“CALCULO DE INSTALACIONES DE ALUMBRADO DEL AUDITORIO DE LA FACULTAD DE DERECHO Y CIENCIAS POLITICAS DE LA UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA”
II. PROBLEMA PRIORIZADO
Un auditorio para el uso de conferencias, exposiciones, etc. Como lo es el Auditorio de la Facultad de Derecho y Ciencias Políticas, requiere de una iluminación óptima para que se pueda captar toda la ponencia, sin tener dificultades de visión, sin ardor en la vista, cansancio, etc., haciéndose un estudio profundo del tipo de luminaria a usarse, es por ello que se requieren
propuestas para que estos eventos se den de una manera óptima, sin problemas de visión, dándole la comodidad al usuario.
JUSTIFICACION DEL PROYECTO
El fin de toda la iluminación de este auditorio es, brindar calidad en iluminación al momento de realizarse eventos de corta o larga duración dentro de este auditorio.
Es importante priorizar que se hace con el fin de evitar incomodidad en la salud de los usuarios con respecto a la visión y así poder realizarse muchos eventos en el auditorio, dándole un uso continuo.
III. OBJETIVOS:
a. Objetivo General:
Establecer el diseño óptimo de instalación de alumbrado en el auditorio de Facultad de Derecho y Ciencias Políticas de la Universidad Privada de Tacna.
b. Objetivos específicos:
Elaborar el cálculo de las luminarias y lámparas de tipo LED para el auditorio de Facultad de Derecho y Ciencias Políticas.
Elaborar el cálculo de las luminarias y lámparas de tipo Fluorescente para el auditorio de Facultad de Derecho y Ciencias Políticas.
Comparar luminarias y lámparas de tipo LED y Fluorescentes.
IV. INNOVACION QUE SE PRETENDE DESARROLLAR
Después de realizar un estudio previo e identificar el problema actual previamente mencionado, se decidió plantear una nueva propuesta del auditorio de la facultad de derecho acorde a las necesidades del lugar ,aplicando la tecnología hacia las necesidades en estos tiempos como es el cuidado del medio ambiente, es por eso que decidimos plantear un diseño eléctrico, con luces LED; puesto que presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente por el bajo consumo de energía, mayor tiempo de vida, tamaño reducido, durabilidad, resistencia a las vibraciones, reducen la emisión de calor, entre otras propiedades. Si bien pueden ser consideradas en una primera estancia algo caras, el ahorro generado por su largo tiempo de vida lo compensan totalmente.
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El presente proyecto se pretende desarrollar con el buen uso de las técnicas de estudio aprendidas como lo es el método de lumen, cuyo desarrollo de cálculo se detallara en un capitulo posterior.
V. BENEFICIARIOS
1. Estudiantes, Profesionales y demás autoridades de la Facultad de Derecho y Ciencias Empresariales y la propia Universidad Privad de Tacna, al contar con uninnovador y nuevo sistema de iluminación.
2. Implementación de la nueva tecnología, Iluminarias LED que pueden resultar mucho más caros que un foco común, pero a la larga significan un ahorro.
3. El menor consumo de energía con este tipo de lámparas provoca una menor emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. Cualquier aparato que obtenga su energía de fuentes no renovables, como lo son los combustibles fósiles, contamina, por lo que al gastar menos energía eléctrica, se contamina menos.
4. Con cualquier tecnología en desarrollo, las ventajas son mayores que sus desventajas. Aunque existen desafíos técnicos que superar. En el caso de la iluminación con LED, los principales desafíos incluyen los costos, la eficacia y la potencia. Todas estas son áreas en progreso.
VI. RELEVANCIA DEL PROYECTO
Al comienzo se pretendió diseñar nuestro Auditorio con lámparas fluorescentes según el diseño Técnico ya conocido, pero viendo como una nueva propuesta lo diseñaremos con luces LED como ya se explicó: Son más ahorrativas en cuestión de energía eléctrica, pero un poco más costosas pero de calidad. Pero esto tendra que ser demostrado mediante calculos matematicos.
Pero al diseñar el sistema con luces led, existirán efecto posterior como el siguiente:
Los LED tienen un alto contenido de radiaciones de la banda del azul, que por exposición continuada puede afectar a nuestra retina.
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La luz LED cada vez está más presente en nuestras vidas. Es eficaz y ahorra energía, dicen los técnicos, de modo que ya está presente en los semáforos, en la iluminación y también en dispositivos domésticos como móviles o televisores. Sin embargo, la luz LED no es aliada de nuestra vista. La exposición continuada a este tipo de luz daña la retina.
Se deberá tomar soluciones a esto, pues tendremos bajo esta luz muchas personas, pero lo bueno es que no es un área constante de trabajo, pero así mismo se realizara una breve comparación con ambos diseños con lámparas fluorescentes y LED, para ver su disposición de alumbrado y eficiencia de cada uno.
Se propuso usar lámparas led como solución al uso convencional de lámparas fluorescentes, las más conocidas para tener una mejor eficiencia, mayor ahorro continuo, calidad y desarrollo óptimo del mismo.
VII. RECURSOS DISPONIBLES
Es apropiado, para quienes van realizar la evaluación de un sistema de iluminación, tener un conocimiento previo de las situaciones que es posible encontrar. A los efectos de una mayor ilustración sobre el cálculo de instalaciones eléctricas.
El cálculo estudiadocomprende 2 niveles, abarcando en total 106 equipos de lámparas fluorescentes. Se recopilaron datos sobre el tipo de instalación carácter de uso de los salones, derroche, condiciones de servicios y mantenimiento de los mismos.
-Recursos humanos¿Quién administra el sistema?
Un aspecto a considerar en la evaluación del mantenimiento es la administración del sistema. Por lo general, esta ejercido por personal de categoría intermedia, con funciones administrativas. Los casos de esta tarea son relegada a personal de menor rango quien, entre otras tareas, ejecuta las acciones de mantenimiento.
En la mayoría de los casos, la fuerza laboral para las tareas de mantenimiento tiene una capacitación deficiente y se cubre con personal propia. Solo se contara con personal especializado cuando se requiera realizar alguna tarea especial.
-Recursos materiales
Se consideró la calidad de la instalación existente y la calidad de los materiales de reposición.Seanalizó la calidad de las luminarias LED incorporados a las instalaciones como reemplazo de los que se deterioran. Los resultados indican quela iluminación con LEDs presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc.
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VIII. MARCO TEORICO
Método de los lúmenes
La finalidad de este método es calcular el valor medio en servicio de la iluminancia en un local iluminado con alumbrado general. Es muy práctico y fácil de usar, y por ello se utiliza mucho en la iluminación de interiores cuando la precisión necesaria no es muy alta como ocurre en la mayoría de los casos.
El proceso a seguir se puede explicar mediante el siguiente diagrama de bloques:
Datos de entrada
Dimensiones del local y la altura del plano de trabajo (la altura del suelo a la superficie de la mesa de trabajo), normalmente de 0.85 m.
Determinar el nivel de iluminancia media (Em). Este valor depende del tipo de actividad a realizar en el local y podemos encontrarlos tabulados en las normas y recomendaciones que aparecen en la bibliografía.
Escoger el tipo de lámpara (incandescente, fluorescente...) más adecuada de acuerdo con el tipo de actividad a realizar.
Escoger el sistema de alumbrado que mejor se adapte a nuestras necesidades y las luminarias correspondientes.
Determinar la altura de suspensión de las luminarias según el sistema de iluminación escogido.
h: altura entre el plano de trabajo y las luminariash': altura del locald: altura del plano de trabajo al techod': altura entre el plano de trabajo y las luminarias
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Altura de las luminarias
Locales de altura normal (oficinas, viviendas, aulas...)
Lo más altas posibles
Locales con iluminación directa, semidirecta y difusa
Mínimo:
Óptimo:
Locales con iluminación indirecta
Calcular el índice del local (k) a partir de la geometría de este. En el caso del método europeo se calcula como:
Sistema de iluminación Índice del local
Iluminación directa, semidirecta,directa-indirecta y general difusa
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Iluminación indirecta y semiindirecta
Donde k es un número comprendido entre 1 y 10. A pesar de que se pueden obtener valores mayores de 10 con la fórmula, no se consideran pues la diferencia entre usar diez o un número mayor en los cálculos es despreciable.
Determinar los coeficientes de reflexión de techo, paredes y suelo. Estos valores se encuentran normalmente tabulados para los diferentes tipos de materiales, superficies y acabado. Si no disponemos de ellos, podemos tomarlos de la siguiente tabla.
ColorFactor de reflexión
( )
Techo
Blanco o muy claro
0.7
claro 0.5
medio 0.3
Paredes
claro 0.5
medio 0.3
oscuro 0.1
Sueloclaro 0.3
oscuro 0.1
En su defecto podemos tomar 05 para el techo, 0.3 para las paredes y 0.1 para el suelo.
Determinar el factor de utilización ( ,CU) a partir del índice del local y los factores de reflexión. Estos valores se encuentran tabulados y los suministran los fabricantes. En las tablas encontramos para cada tipo de luminaria los factores de iluminación en función de los coeficientes de reflexión y el índice del local. Si no se pueden obtener los factores por lectura directa será necesario interpolar.
Determinar el factor de mantenimiento (fm) o conservación de la instalación. Este coeficiente dependerá del grado de suciedad ambiental y de la frecuencia de la limpieza del local. Para una limpieza periódica anual podemos tomar los siguientes valores:
Ambiente Factor de mantenimiento
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(fm)
Limpio 0.8
Sucio 0.6
Cálculos
Cálculo del flujo luminoso total necesario.
Para ello aplicaremos la fórmula
donde:
es el flujo luminoso total
Ees la iluminancia media deseada
Ses la superficie del plano de trabajo
es el factor de utilización
fm es el factor de mantenimiento
Cálculo del número de luminarias.
redondeado por exceso
donde:
N es el número de luminarias
es el flujo luminoso total
es el flujo luminoso de una lámpara
n es el número de lámparas por luminaria
Emplazamiento de las luminarias
En los locales de planta rectangular las luminarias se reparten de forma uniforme en filas paralelas a los ejes de simetría del local según las fórmulas:
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donde N es el número de luminarias
La distancia máxima de separación entre las luminarias dependerá del ángulo de apertura del haz de luz y de la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo. Veámoslo mejor con un dibujo:
Como puede verse fácilmente, mientras más abierto sea el haz y mayor la altura de la luminaria más superficie iluminará aunque será menor el nivel de iluminancia que llegará al plano de trabajo tal y como dice la ley inversa de los cuadrados.
Comprobación de los resultados
Por último, nos queda comprobar la validez de los resultados mirando si la iluminancia media obtenida en la instalación diseñada es igual o superior a la recomendada en las tablas.
IX. INGENIERIA DEL PROYECTO
Calculo de Iluminación interior del Auditorio de FADE de la Universidad Privada de Tacna
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a) Características principales
- Nivel requerido de iluminación : 500 y 750 Lux.
- Sistema de alumbrado : Directo.
- Factor de mantenimiento : Limpio
- Tipo de lámpara : LED de 25 W
- Flujo luminoso : 1900 Lum.
- Tensión nominal : 220 V.
- Frecuencia : 50 - 60 Hz.
- Altura de nivel : De acuerdo a plano
b) Dimensiones del Local
Se dividió el Auditorio en 3 ambientes para hacer el trabajo más ordenado y una mejor distribución de las luminarias:
1º Sala de Conferencias
2º Escenario
3º Sala de Audio y Salón
AMBIENTE
Ancho(a) Largo(b) Altura(h') A. Optima(h)
SALA DE CONFERENCIAS 7.00m 3.50m 2.95m 2.95mESCENARIO 5.20m 4.00m 2.95m 2.95mSALA DE AUDIO Y SALON 3.45m 3.50m 2.95m 2.95m
PROPUESTA 01 : SMARTFORM LED BBS460
1) Cálculo del índice del local
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Con la siguiente fórmula se procede a calcular el índice del Local de cada ambiente
Figura 01: Dimensiones de Ambientes
2) Determinación de los Coeficientes de reflexión y factor de mantenimiento
Dependiendo del color se toma el valor de los coeficientes de reflexión
SALA DE CONFERENCIAS
Color Coe. Refx.
Techo Blanco 0.7Paredes Claro 0.5Suelo Oscuro 0.1
ESCENARIO Color Coe. Refx.
Techo Blanco 0.7Paredes Claro 0.5Suelo Oscuro 0.1
SALA DE AUDIO Y SALON Color Coe. Refx.
Techo Blanco 0.7Paredes Claro 0.5Suelo Oscuro 0.1
El factor de mantenimiento se tomó un valor un poco más bajo que el limpio al considerar la contaminación ambiental pero no tan bajo considerando que son luminarias LED.
AMBIENTE
fm
SALA DE CONFERENCIAS
0.8
ESCENARIO 0.8SALA DE AUDIO Y SALON 0.8
3) Determinación del coeficiente de utilización (η)
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AMBIENTE kSALA DE CONFERENCIAS 0.79ESCENARIO 0.77SALA DE AUDIO Y SALON 0.59
Se utilizaron tablas proporcionadas por el fabricante para esta acción
Figura 02: Tabla de factor de Utilización
Figura 03: Propiedades de la Luminaria
Con los Datos del índice del local y los coeficientes de reflexión se procede a determinar el
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coeficiente o factor de utilización con la Figura 01.
AMBIENTE
η
SALA DE CONFERENCIAS
0.67
ESCENARIO 0.67SALA DE AUDIO Y SALON 0.59
4) Cálculo de Flujo Luminoso total
Con la siguiente formula se procede a calcular el Flujo luminoso total, solo se necesita la iluminancia media deseada, la superficie del plano de trabajo (Largo * Ancho), el factor de utilización y el factor de mantenimiento
5) Cálculo del número de lámparas
Por fórmula tenemos:
Nº de luminarias = Número de lámparas .
Lámparas por luminaria
Una vez calculado el número de luminarias se procede al emplazamiento en los planos, el mismo que debe realizarse teniendo en cuenta una óptima distribución.
N: Número mínimo de Luminarias
n: Número de Lámparas por Luminaria
AMBIENTE
nN
SALA DE CONFERENCIAS 1 7ESCENARIO 1 8SALA DE AUDIO Y SALON 1 4
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AMBIENTE
ΦT
SALA DE CONFERENCIAS
22855
ESCENARIO 29105SALA DE AUDIO Y SALON 12792
6) Emplazamiento de las Luminarias en los planos
Se calcula la distribución de las luminarias en lo ancho y largo por cada ambiente
- En el caso de la Sala de conferencias su área total se dividió en 4 partes iguales ya que en esta parte el techo es como si fueran gradas de las dimensiones del área tomada
Como para una de las 4 partes de la Sala de conferencias se utilizará 8 luminarias para todo este ambiente se utilizará un total de 32 luminarias.
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SALA DE CONFERENCIASAncho N luminarias 3.74 4.00Separación (m) 1.75Separación de las paredes (m) 0.88Largo N luminarias 1.87 2.00
Separación (m) 1.75Separación de las paredes (m) 0.88 Separación máxima entre luminarias (m) 1.4 Hm 4.13mCumple los criterios SiNúmero toral de Luminarias 8.00
Figura 04: Distribución de luminarias en la Sala de conferencias
- En el caso del Escenario se tomó un área rectangular y se trabajo con un requerimiento de iluminación de 750 lux ya que era el valor optimo para la parte mas importante del auditorio.
En este caso si el total de luminarias en el escenario es de 12 luminarias
Figura 05: Distribución de luminarias en el Escenario
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ESCENARIOAncho N luminarias 3.22 4.00Separación (m) 1.30Separación de las paredes (m) 0.65Largo N luminarias 2.48 3.00
Separación (m) 1.33Separación de las paredes (m) 0.67 Separación máxima entre luminarias (m) 1.4 Hm 4.13mCumple los criterios SiNúmero toral de Luminarias 12.00
- En los ambientes de Salón y Sala de Audio se usó un requerimiento de iluminación de 500 lux para ambos casos y las dimensiones de los dos pequeños ambientes son los mismos asi que se hizo solo un análisis para ambos.
SALÓN Y SALA DE AUDIOAncho N luminarias 1.99 2.00Separación (m) 1.73Separación de las paredes (m) 0.86Largo N luminarias 2.01 2.00
Separación (m) 1.75Separación de las paredes (m) 0.88 Separación máxima entre luminarias (m) 1.4 Hm 4.13mCumple los criterios SiNúmero toral de Luminarias 4.00
En ambos ambientes se usaron 4 luminarias ya que cumplían con los criterios.
Figura 06: Distribución de luminarias en el Salón, identica a la de la Sala de Audio
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7) Calculo de la potencia consumida
Potencia consumida en los diferentes ambientes
AMBIENTE
ParcialTotal
SALA DE CONFERENCIAS
376 watts
1504 watts
ESCENARIO 564 watts 564 wattsSALA DE AUDIO Y SALON 188 watts 376 watts
En total el Auditorio de FADE consume 2.444 KW al usar las 52 luminarias que se proponen.
PROPUESTA 02: (NOMBRE DE LA PROPUESTA)
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CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
1. Ficha Tecnia de Lamparas y Luminarias, Empresa Phillips, disponible en: http://www.lighting.philips.co.uk/subsites/oem/download/application/index.wpd
2. Riesgos para la salud usando luces LED de alta Potencia, disponible en: http://www.ehowenespanol.com/riesgos-salud-luces-led-alta-potencia-lista_122459/
3. Rebeca Vega, “luminarias y Lamparas”, disponible en:http://www.rebecavega.es/wp-content/uploads/2012/06/TEMAS-7.pdf
4. Ing. Mario Raitelli, “Diseño de Iluminacion de Interiores”, disponible en: http://www.edutecne.utn.edu.ar/eli-iluminacion/cap08.pdf
5. Julian Andres Rodriguez Ramirez y Cristian Alejandro Llano, “Guia para el diseño de Instalacion de Interior utilizando Dialux”, disponible en: http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2663/1/621322LL791.pdf
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