Medición de Eficiencia Energética en Alumbrado Público

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1 1/6 Título Medición de Eficiencia Energética en Alumbrado Público Nº de Registro (Resumen) 11 Empresa o Entidad Municipalidad de Rosario Autores del Trabajo Nombre País Jorge Nocino Argentina jnocino0@rosario.gov.ar Fernando Deco Argentina fdeco0@rosario.gov.ar Palabras Clave Eficiencia energética, alumbrado público, regulación nivel INTRODUCCIÓN La Municipalidad de Rosario, a través de la Dirección General de Alumbrado Público, lleva desde el año 1992 un programa sistemático de eficiencia energética en el sistema de iluminación pública actuando sobre características de los componentes y la utilización de nueva tecnología. Se han efectuado al día de la fecha, el recambio de lámparas obsoletas de bajo rendimiento en lm/w, el reemplazo de luminarias de bajo rendimiento en la zona por debajo de los 80º de la horizontal (es decir, iluminación sobre la calzada con escasa emisión en el hemisferio superior de manera de controlar la polución lumínica). A todo este trabajo, le sumamos la incorporación de control de flujo luminoso, mediante reguladores en cabecera para ser utilizados en horarios y calzadas en donde las situaciones del tránsito, circulación de personas y seguridad lo permitan. Debido a la falta de experiencias de este tipo de regulación que existe en el país y la controversia de opiniones en relación a posibles empeoramientos en la vida de los componentes, se tomó la decisión de efectuar un pormenorizado estudio a fin de poder llegar a evaluar este tipo de control. Se ha estudiado el comportamiento de la instalación bajo comando de un equipo regulador de voltaje ubicado en la cabecera junto al tablero de control de una instalación de alumbrado público, la cual al comienzo de la experiencia se le efectuó el cambio de lámparas y equipos auxiliares de manera de no estar influenciados por vejez de los mismos y se procedió a la medición de los parámetros eléctricos y lumínicos en las etapas de funcionamiento nominal y reducido, se le suma a esta experiencia el control de las fallas que se produzcan desde su puesta en servicio y la opinión de los vecinos de la zona bajo estudio para evaluar la aceptación de ésta medida. Se pudo comprobar que en el termino de más tres años del comienzo de la experiencia no se han registrado fallas ni opiniones desfavorables. En lo que respecta a los parámetros eléctricos y lumínicos, se obtiene una disminución de consumo de energía conservando la uniformidad de la iluminación urbana. El estudio, metodología y resultados de esta experiencia de campo es el motivo de éste trabajo que demuestra la conveniencia de este tipo de regulación en donde la actividad humana y vehicular se ve disminuida a cierto intervalo horario. PAPER DOC 1 / 6

2 2/6 OBJETIVO Se estudia el comportamiento de la instalación bajo comando de un equipo regulador de voltaje ubicado en la cabecera junto al tablero de control de una instalación de alumbrado público. Se efectúan mediciones de los siguientes parámetros: Tensión de entrada al regulador Tensión de salida del mismo al cabo de entrar en la fase de reducción Mediciones luminotécnicas Control de fallas en lámparas y equipos auxiliares Registro de las reparaciones a las mencionadas fallas producidas Control de reclamos de la ciudadanía Encuesta de opinión a los vecinos Este estudio se realiza en condiciones reales de funcionamiento, es decir contemplando las siguientes características: Nivel de tensión de entrada sujeta a la que provee la Empresa Provincial de Energía Condiciones climáticas diversas en todo el momento del estudio Uso de una instalación nueva con el cambio masivo de lámparas al momento del comienzo del estudio. DATOS DE LA INSTALACIÓN BAJO CONTROL Ubicación: Av. Arijón entre San Martín y Bermudez de la ciudad de Rosario Tipo de calzada según norma IRAM-AADL-J : tipo C Tipo de tipología: iluminación lateral con columnas de acero de 10 metros de altura libre, y un brazo pescante curvo de 3,5 metros de longitud lineal, separadas 25 metros y 5 unidades por cuadra. Tipo de artefacto: Marca Strand modelo CO 2452, clasificación apantallado (CUT-OFF). Tipo de lámparas: Vapor de sodio de AP de 400 w tubular Estabilizador, reductor de flujo: Marca Reverberi modelo SEC STP36 La figura siguiente esquematiza los datos de la instalación bajo estudio: ,73 11,18 5,52 5,52 Desarrollo del estudio Comienzo del mismo: 1º de febrero de 2007 Se procede al momento de conectar el equipo regulador a realizar el cambio masivo de lámparas por nuevas y al marcado para su posterior seguimiento. Mediciones eléctricas: el equipo instalado posee modulo de registro para descarga computarizada con toda la información de la actividad eléctrica, en la siguiente tabla se detallan los parámetros de un día: PAPER DOC 2 / 6

3 3/6 Día Fases Vent [V] Vsal [V] Pot.act [kw] P.calc. [kw] Ahorro [kw] L /10/09 6:19 L Apagado L /10/09 19:14 Encendido 7/10/09 19:19 7/10/09: 19:49 7/10/09 20:19 7/10/09-20:49 7/10/09 21:01 Comienza rampa 7/10/09 21:31 7/10/09 22:01 7/10/09 22:31 7/10/09 23:01 Disminución 7/10/09 23:31 8/10/09 00:01 8/10/09 00:31 8/10/09-01:01 8/10/09 01:31 8/10/09 02:01 8/10/09 02:31 8/10/09 03:01 L ,77 3,05 0,28 L ,62 2,62 0 L ,40 3,28-0,12 L ,74 5,22 0,48 L ,34 4,23-0,11 L ,73 5,53-0,20 L ,78 4,96 0,18 L ,19 4,08-0,11 L ,28 4,97-0,31 L ,89 4,98 0,09 L ,40 4,28-0,12 L ,80 5,37-0,43 L ,99 5,08 0,09 L ,41 4,41 0 L ,79 5,50-0,29 L ,27 5,11 0,84 L ,86 4,25 0,39 L ,15 5,50 0,35 L ,27 5,11 0,84 L ,66 4,29 0,63 L ,83 5,26 0,43 L ,11 5,02 0,91 L ,76 4,36 0,60 L ,95 5,40 0,45 L ,16 5,09 0,93 L ,69 4,42 0,73 L ,99 5,61 0,62 L ,69 5,26 1,57 L ,22 4,59 1,37 L ,29 5,85 1,56 L ,57 5,27 1,70 L ,10 4,47 1,37 L ,10 5,59 1,49 L ,63 5,36 1,73 L ,17 4,57 1,40 L ,29 5,92 1,63 L ,59 5,36 1,77 L ,14 4,48 1,34 L ,23 5,84 1,61 L ,61 5,57 1,96 L ,25 4,69 1,44 L ,18 5,90 1,72 L ,64 5,62 1,98 L ,19 4,76 1,57 L ,13 5,89 1,76 L ,53 5,57 2,04 L ,13 4,67 1,54 L ,29 6,12 1,83 L ,51 5,54 2,03 L ,13 4,67 1,54 L ,17 5,88 1,71 L ,49 5,33 1,84 L ,13 4,52 1,39 L ,19 5,98 1,79 PAPER DOC 3 / 6

4 4/6 8/10/09 03:31 8/10/09 04:01 8/10/09 04:31 8/10/09 05:01 8/10/09 05:31 8/10/09 06:01 8/10/09 06:16 Apagado L ,58 5,53 1,95 L ,16 4,56 1,40 L ,02 5,74 1,72 L ,50 5,34 1,84 L ,21 4,63 1,42 L ,21 6,01 1,80 L ,53 5,45 1,92 L ,17 4,57 1,40 L ,07 5,81 1,74 L ,54 5,46 1,92 L ,15 4,49 1,34 L ,24 6,05 1,81 L ,47 5,24 1,77 L ,11 4,44 1,33 L ,99 5,69 1,70 L ,57 5,33 1,76 L ,08 4,39 1,31 L ,16 5,87 1,71 L L L De la tabla típica de un día al azar, podemos diferenciar tres etapas en el encendido, una fase sin regulación, la etapa de rampa de disminución y la etapa de regulación. Obteniendo para estas tres etapas los valores porcentuales de ahorro promediados, que se muestran en la tabla siguiente: Ahorro [%] Normal - 0,62 Rampa 13,11 Regulación 31,35 Control de fallas, reclamos, reparaciones y encuestas: para esta parte del estudio se cuenta con la información registrada en el sistema de reclamos informático que posee la Dirección General de Alumbrado Público de la ciudad de Rosario, que concentra todas las fallas detectadas en el sistema de iluminación pública, realizando consultas mensuales para ver la evolución de los mismos. En el período febrero 2007 marzo 2010 no se han registrado fallas en las instalaciones bajo estudio. Se realizaron encuestas a los vecinos en los instantes en que se realizaban las mediciones lumínicas, obteniéndose conformidad con la iluminación y no mostraron incomodidad con la disminución y en muchos casos no era percibida. Esto se debe a la rampa de descenso de la tensión y consiguiente disminución lenta del flujo luminoso, lo que provoca que el ojo se adapte al nuevo nivel prácticamente sin percepción de quienes estaban presente en el momento de la disminución. Aquellas personas que no estaban presentes no notaron la disminución, debido a que se mantienen las uniformidades, factor muy importante en la percepción visual del entorno. MEDICIONES LUMÍNICAS Determinación de la grilla de cálculo y medición: para esta etapa del estudio se parte de la determinación de las distancias de la grilla de cálculo basada en la norma IRAM-AADL J , para el método de cálculo por iluminancia. Mediciones lumínicas: basándonos en la grilla normalizada se procedió a realizar mediciones de iluminancia en cada punto de la misma en dos horarios, correspondientes a tensión nominal y tensión reducida. PAPER DOC 4 / 6

5 5/6 Simulación computarizada: a fin de modelar el comportamiento de la instalación y poder trasladar a otras configuraciones, se procedió a simular mediante el software Calculux de la empresa Philips, utilizando las fotometrías del artefacto, las cuales fueron ensayadas a fin de obtener los valores de la luminaria en uso. Valores obtenidos y comparados con los medidos Se reproducen todas las circunstancias del estado de la instalación, es decir no solo las medidas de ubicación, sino además, se contempla la arboleda existente en la zona de evaluación. En la tablas siguientes se muestran los valores medidos y los simulados por el software con las condiciones de instalación y obstáculos (arboleda), con tensión nominal y con tensión reducida. Calzada 1 Tensión nominal Valores medidos Valores simulados Diferencia en % Em 46, ,63 Min/Med Min/Max ,5 Calzada 2 Tensión nominal Em 39,9 39,2-1,75 Min/Med 0,50 0,48-4 Min/Max 0,25 0,26 4 Calzada 1 Tensión reducida Valores medidos Valores simulados Diferencia en % Em 28,07 30,02 6,95 Min/Med Min/Max ,5 Calzada 2 Tensión reducida Em 24,8 24,2-2,42 Min/Med 0,48 0,48 0 Min/Max 0,24 0,26 8,33 Podemos observar en las tablas precedentes que la diferencia entre los valores medidos en campo y la simulación computarizada no difiere en mas del 10%, valor mas que aceptable para la estimación de evaluaciones futuras en otras vías. VARIACIONES DE LOS PARÁMETROS LUMINOTÉCNICOS EN CONDICIONES REALES En la tabla que sigue vemos los porcentajes de variación en los parámetros luminotécnicos característicos de la instalación. Calzada 1 Valores tensión nominal Valores reducidos Diferencia en % Em 46,83 28,07 40,06 Min/Med 0,32 0,32 0 Min/Max 0,18 0,18 0 PAPER DOC 5 / 6

6 6/6 Calzada 2 Em 39,9 24,8 37,85 Min/Med 0,50 0,48 4 Min/Max 0,25 0,24 4 ESTUDIO DE EFICIENCIA Como se desprende de la tabla de parámetros eléctricos registrados y presentada anteriormente, se verifica un ahorro de energía del orden del 30%, consecuencia directa del control de la tensión lo que implica automáticamente una disminución del flujo luminoso de las lámparas. Pero como este ahorro energético no debe interpretarse como eficiencia, ya que la eficiencia en iluminación depende también de mantener otros parámetros adecuados a la función que debe cumplir, pasaremos a desarrollar el concepto, promediando los valores de calzadas de la tabla anterior. En lo que respecta a la eficiencia en iluminación se debe considerar la relación: ε = S. E P Donde: S es la superficie a iluminar, en nuestro caso una cuadra, en m 2 E m : Iluminancia en lux, en la zona de estudio P: potencia en W, instalada para la zona en estudio En la tabla siguiente se muestran los valores en las dos situaciones. m Evaluación de la eficiencia [m 2.lux/w] Funcionamiento normal 3,92 Funcionamiento regulado 3,21 CONCLUSIONES De acuerdo a los datos obtenidos en campo y el comportamiento teórico de las lámparas en relación a su variación con la tensión suministrada, podemos decir que no se han registrado inconvenientes en el transcurso del período de prueba observado de más de tres años. Conseguimos un ahorro de potencia del orden del 30%, conservando en límites aceptables al valor de eficiencia lumínica y además podemos esperar que no se produzcan variaciones en la vida de los componentes, tema que queda para otro estudio teniendo en cuenta el tiempo que demandará este control. Comprobamos que el nivel de reducción en los valores medios observados sobre las calzadas están en el orden del 40% y se mantienen los valores de uniformidad. Estas nuevas características lumínicas de la arteria evaluada la sitúa en la categoría inmediata posterior que indica la norma IRAM-AADL J , es decir tipo D, que se corresponde con la situación de tráfico en el horario de reducción, es decir se reduce un nivel de tipología normalizada. Por otro lado la simulación computarizada de esta metodología posibilita evaluar con antelación los valores que se obtendrán en etapas de reducción y de esta manera posibilita estudiar el impacto de esta acción y determinar si la arteria en estudio puede admitir estas variaciones. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS Catálogos de las empresas Osram, Philips y Protenar Información suministrada por la empresa Strand Lamps and Lighting, J.R. Coaton and A.M. Marsden, ISBN Influencia de la arboleda en la iluminación pública, Dr. Eduardo Manzano, Ing. Adrián Gómez, Ing. Fernando Deco PAPER DOC 6 / 6