Capitulo IV

CAPÍTULO IV
RESULTADOS
Fase de Diagnóstico
La iluminación de las vías públicas forma parte de la planificación urbana y
constituye una mejora para el uso seguro y eficiente de las calles, aceras y
vías públicas en general, tanto para los usuarios que se desplazan en
vehículos automotores o a pie. Por tanto, los entes gubernamentales deben
realizar su mejor esfuerzo en aras de garantizar que los sistemas de
iluminación en las vías públicas en general sean eficientes y viables para el
sistema eléctrico nacional.
En este sentido, la comunidad de la Urb. Llano Alto ubicada en la ciudad de
Barinas estado Barinas, presente una serie de debilidades y deficiencias en el
alumbrado público y actualmente la mayor parte de este se encuentra fuera de
servicio por diversas razones.
Este urbanismo se encuentra en la parte sur de la ciudad de Barinas, entre
el Barrio Corocito y la Urbanización Prados del Este, está conformado por seis
sectores (Sector A al Sector F) y cuenta con tres calles, una Avenida Principal
24 veredas.
Por otra parte, el alumbrado público está instalado en los postes que dan
soporte a las redes eléctricas de alta y baja tensión del urbanismo. Para esto
utilizan brazos para luminarias de alumbrado público sujetos con abrazaderas
a estos postes, tal y como se observa en la figura 14.
Figura 14. Brazo para Luminaria de Alumbrado Público adaptado con
Bombillo Incandescente de 60W en Urb. Llano Alto. Autor (2020)
En esta figura se observa que la parte de la luminaria que da resguardo a
la lámpara contra las condiciones del ambiente, ha sido removida y en su lugar
se realizó la adaptación de un bombillo incandescente de 60 W, esto como
iniciativa de los vecinos de esta área para contar con iluminación en esta parte
del urbanismo.
Al realizar la inspección de las luminarias del urbanismo se pudo observar
que ninguna de las lámparas instaladas originalmente en este tipo de
alumbrado público se encuentra operativa con los equipos y bombillos propios
de la lámpara, de tal forma que, en los lugares donde se encontraron lámparas
operativas estas habían sido modificadas por los vecinos para instalar un
bombillo incandescente en lugar del Bombillo de Vapor de Sodio a alta presión
con el que contaban inicialmente las lámparas de este sistema de alumbrado
público. También pudo observarse que algunas luminarias solo cuentan con el
brazo de iluminación, como el de la figura 14, mientras que otras si lo
conservan tal y como se observa en la figura 15.
Figura 15. Brazo para Alumbrado Público con la Cubierta Exterior de la
Luminaria en Urb. Llano Alto. Autor (2020)
Adicionalmente, se pudo conocer que el número total de luminarias
instaladas en el Urbanismo es de 208 luminarias, de las cuales se encuentran
operativas 32 con la adaptación anteriormente mostrada en la figura 14. La
distribución de estas luminarias en el urbanismo se puede observar en el
anexo A, allí se observan la ubicación de todas las luminarias incluyendo las
operativas (color azul) y las inoperativas.
De forma similar, en el cuadro 3 se muestra la información concerniente a
las condiciones actuales de las luminarias separadas por sector y por las
condiciones actuales de las mismas.
Cuadro 3
Carencias Actuales de las Luminarias de Alumbrado Público de la Urb.
Llano Alto
Sector A
34
Brazo con
Herrajes
de fijación
5
Sector B
37
4
37
14
31
Sector C
39
7
39
5
33
Sector D
30
9
30
12
25
Sector E
33
2
33
12
30
Sector F
35
2
35
7
22
Total
208
29
208
61
167
Total
Interruptor
Crepuscular
Bombillo
Cubierta
Luminaria
34
11
26
Nota: Autor (2020)
Como puede observarse en el cuadro 3 se resumen las carencias actuales
de las luminarias del sistema de iluminación del alumbrado público de la Urb.
Llano Alto.
Debe aclararse, que el número de bombillos es igual al número total de
luminarias ya que, como se mencionó anteriormente, las luminarias que se
encuentran activas lo hacen a través de adaptaciones realizadas por los
vecinos. En este sentido se pudo conocer que todo el sistema de iluminación
para alumbrado público utilizaba inicialmente bombillos de Vapor de Sodio a
Alta Presión (VSAP) de 150 W.
Fase de Alternativas de Solución
El sistema de alumbrado público de la Urb. Llano Alto actualmente se
encuentra en un evidente deterioro debido a la falta de repuestos para el
sistema de iluminación original que utilizaba la tecnología de Vapor de Sodio
a alta presión, este tipo de luminarias cuenta con equipos auxiliares para el
arranque de la luminaria y para el correcto funcionamiento de la lámpara. Sin
embargo, con el paso del tiempo la empresa proveedora del servicio eléctrico
en la región y los entes gubernamentales competentes han sufrido una
drástica disminución en el stock de repuestos necesarios para mantener en
condiciones operativas los sistemas de alumbrado público.
Sumado a esto, el parque de generación del país no está operando al cien
por ciento de su capacidad por lo que reactivar estos sistemas que están fuera
de servicio exigirá una demanda mayor de la que actualmente posee, no
obstante, esto no es un limitante para el mejoramiento de estos sistemas de
alumbrado público ya que es un servicio necesario para las comunidades.
Tomando todo esto en consideración, se plantea la sustitución de las
luminarias de uso convencional (Vapor de sodio a Alta presión, Incandescente,
Vapor de Mercurio) por iluminación LED, la cual presenta ventajas técnicas
sobre la iluminación por fuentes de luz convencionales.
Fase de Propuesta
Objetivo General
Sustituir Alumbrado Público con Iluminación Tipo LED para la Urbanización
Llano Alto. Barinas Estado Barinas
Objetivos Específicos
Determinar el ahorro de energía eléctrica obtenido luego de realizar la
sustitución de las lámparas convencionales en la urbanización llano alto como
zona piloto.
Realizar un análisis comparativo del rendimiento de los sistemas de
iluminación tradicional en contraste con los sistemas de energía tipo LED.
Comprobar la factibilidad de crear un sistema de alumbrado público en el
en la comunidad de llano alto basado en tecnología LED para contribuir con el
ahorro energético.
Demanda de Iluminación del Sistema de Alumbrado Público con
Luminarias VSAP
Como se mencionó anteriormente en la fase de diagnóstico, el sistema de
alumbrado público de la Urb. Llano Alto se diseñó originalmente con luminarias
de VSAP de 150 W, con este valor y la cantidad total de luminarias se puede
conocer la demanda de este sistema, en tal caso se tiene lo siguiente:
𝐷𝑉𝑆𝐴𝑃 = 150 𝑊 × 208 = 31.200 𝑊 = 31,2 𝑘𝑊
Por tanto, la demanda asociada al sistema de alumbrado público de la Urb.
Llano Alto es de 31,2 kW utilizando las características diseñadas originalmente
para este sistema.
Demanda de Iluminación del Sistema de Alumbrado Público con
Luminarias LED
De forma similar, se realiza la comprobación de la demanda al utilizar
luminarias con tecnología LED, a este respecto se consultó la documentación
técnica de la Compañía Philips conocida ampliamente por sus competencias
en el ramo electrotécnico y tecnológico. Esta empresa ha desarrollado
lámparas de VSAP e Iluminación LED, y adicionalmente cuenta con las fichas
técnicas de ambos tipos de lámparas estableciendo equivalencias de
sustitución de luminarias VSAP por luminarias LED.
En este sentido, la figura 16 representa un extracto de la ficha técnica de
las luminarias LED marca Philips Modelo TrueForce LED Public, las cuales
son fabricadas y recomendadas para reemplazar las luminarias de descarga
del tipo Vapor de Sodio, Vapor de Mercurio o Metal Halide con prestaciones
luminotécnicas similares y facilidades de adaptabilidad a estas luminarias, la
ficha completa de esta luminaria se puede consultar en el Anexo B del presente
documento.
Figura 16. Datos Luminotécnicos de Luminaria LED Philips TrueForce
LED Public. Tomado de https://www.lighting.philips.es/api/assets/v1/file/content/fp9290020
06802-pss-es_es/929002006802_EU.es_ES.PROF.FP.pdf [Consulta 2020, Septiembre 2]
Como puede observarse en el subtítulo Operativos eléctricos el apartado
Equivalente de Potencia se refiere a la potencia de la luminaria de VSAP que
puede sustituir, en este caso especifica que esta luminaria LED puede sustituir
luminarias de 200 W de VSAP. Por consiguiente, se propone el remplazo del
sistema de iluminación con VSAP por bombillos Philips TrueForce LED Public
con una potencia nominal de 42 W. Con esto en mente se puede determinar
la demanda de este sistema y el ahorro energético al implementar esta
propuesta, de la forma que sigue:
𝐷𝐿𝐸𝐷 = 42 𝑊 × 208 = 8.736 𝑊 = 8,74 𝑘𝑊
Como se observa del cálculo anterior la demanda del alumbrado público
utilizando los bombillos Philips TrueForce LED Public de 42 W es de 8,74 kW
lo que representa un ahorro energético puntual de 22.464 kW representado
una disminución porcentual de 72% respecto al sistema que utiliza VSAP.
Comparación de Sistemas de Iluminación con Luminarias VSAP vs
Luminarias LED
Hasta este momento solo se ha establecido una comparación entre ambos
sistemas teniendo en cuenta solo la potencia nominal de las luminarias, sin
embargo, es necesario realizar la comparación tomando en cuenta los demás
parámetros a fin de contar con una información más completa de las ventajas
y desventajas de esta propuesta. Para esto se tomó como referencia la ficha
técnica de las luminarias Philips TrueForce LED Public mostrada en el anexo
B y la ficha técnica de la luminaria VSAP Philips SON-T 150W E E40 1SL
mostrada en el Anexo C.
A este respecto se cuenta con el cuadro 4, donde se indican las
características y seguidamente se comparan ambas luminarias, también se
muestra el valor que presenta ventaja en la característica y aquel que
representa la desventaja se muestra tachado, aunque el valor es aún visible,
esto con la finalidad de facilitar la interpretación de este cuadro.
Cuadro 4
Luminaria Philips TrueForce LED Public vs luminaria VSAP Philips SONT 150W E E40 1SL
Característica
VSAP
LED
E40
E40
Vida útil
28.000 h
50.000 h
Flujo Lumínico Nom.
15.000 lm
6.000 lm
98 lm/W
142,00 lm/W
25
80
147 W
42 W
Base de Casquillo
Eficacia Luminosa
Índice de Reproducción Cromática
Potencia Nominal
Nota: Elaborado a partir de Datos extraídos de las Fichas técnicas mostradas en el Anexo B
y C del presente documento
Como puede observarse, en el cuadro 4 se muestran algunos datos de
interés para la evaluación de las ventajas entre este tipo de luminarias. Se
observa que la única característica en donde la Luminaria LED se encuentra
en desventaja es en el flujo lumínico nominal de la lámpara.
A este respecto se debe aclarar que la compañía Philips recomienda la
sustitución solo para sistemas de iluminación de Alumbrado Público, esto se
debe a que las tareas visuales que se realizan en este tipo de ambientes no
requieren el contraste de elementos pequeños, sino que está orientado a la
distinción de objetos grandes, obstáculos y circulación de tránsito automotor a
baja velocidad ≤30 km/h. Por tanto, para vías públicas que requieren tránsito
a mayor velocidad o tareas que involucren la distinción de objeto pequeños
esta luminaria puede instalarse, pero conlleva la modificación de la disposición
de luminarias, generalmente implica el emplazamiento de un mayor número
de luminarias con una distancia interpostal menor y un mayor número de
postes.
Una de las características en que la Iluminación LED presenta una clara
ventaja para los proyectos de iluminación es en la vida útil de la lámpara, estas
alcanzan las 50.000 horas de trabajo lo que representa casi el doble de vida
útil de las luminarias VSAP con una vida útil de 28.000 horas. La ventaja
estriba en el hecho de que a las 28.000 horas de trabajo los sistemas de VSAP
requiere la reposición de la mayoría de sus luminarias, mientras que el sistema
con LED todavía cuenta con 22.000 horas de trabajo útil. Todo esto se traduce
en un ahorro a largo plazo de los sistemas LED vs los sistemas VSAP.
Adicionalmente, las luminarias LED cuentan con una reproducción de color
de espectro continuo similar a la luz del sol, mientras que las luminarias de
VSAP tienen un espectro discontinuo (ver figura 17) y un menor índice de
reproducción de color (VSAP = 25 vs LED = 80).
Figura 17. Espectrografía de Luz LED (arriba) vs VSAP (abajo). Tomado de
Datos extraídos de las Fichas técnicas mostradas en el Anexo B y C del presente documento.
Factibilidad Técnica
Desde este enfoque, la información anteriormente planteada demuestra que
existe factibilidad técnica, marcada por una ventaja de ahorro energético del
72 % de consumo de energía en comparación con los sistemas de VSAP. Esto
representa una ventaja para el sistema eléctrico nacional (SEN) ya que esta
carga quedaría disponible para los usuarios del SEN.
Adicionalmente, la implementación de esta propuesta no requiere ninguna
modificación en el brazo de iluminación, sujeción de este al poste, carcasa de
luminaria, ni en el tipo de casquillo, solo implica el reemplazo del bombillo de
VSAP y sus accesorios de arranque y control por esta luminaria usando el
mismo casquillo y el mismo conductor para energizar la luminaria. Todo esto
también se traduce en un montaje sencillo, rápido y eficiente por parte del
personal que realice la adecuación.
Factibilidad Social
Desde este punto de vista, la comunidad del Urbanismo Llano Alto, se
beneficia de forma directa ya que contará con un sistema de Alumbrado
público para sus calles, avenidas y veredas, minimizando las actividades
delictivas que se suscitan en áreas sin iluminación y evitando los riesgos de
transitar vías totalmente a oscuras en horario nocturno.
Por otro lado, el ahorro energético beneficia a los usuarios del SEN ya que
esta potencia estará disponible para todos, nótese que si se remplazan un
mayor número de sistemas de VSAP se liberará una mayor cantidad de
energía y el impacto repercutirá de forma positiva en la continuidad, calidad y
eficiencia del SEN.
Lista de Materiales
En el cuadro 5 se observa la lista de materiales necesarios para la
implementación de la propuesta de Luminarias LED en el Alumbrado Público
de la Urb. Llano Alto, Municipio Barinas, Parroquia Ramón Ignacio Méndez del
estado Barinas.
Cuadro 5
Lista de Materiales de la Propuesta
Descripción
Cant
P.U. (USD)
Total (USD)
208
75,42
15.687,36
Interruptor Crepuscular
208
15
3.120
Brazo para Alumbrado Público
29
25
725
61
65
3.965
Luminaria
Philips
TrueForce
LED HPL ND 60-42W E40 840
con accesorios de fijación
*Luminaria
Vapor
de
Sodio
Sodio Wenca De 150w
Total
23.497,36
Nota: Autor (2020) Precio Indicado en Dólares Americanos; *esto incluye la luminaria con los
accesorios de arranque y control para bombillo VSAP 150 W, no incluye el Bombillo.
Debe aclararse lo siguiente, se realizó la investigación en el mercado
venezolano de la Luminaria Philips TrueForce LED HPL ND 60-42W E40 840
y actualmente no existe en Venezuela, el precio referencial de esta luminaria
se tomó de una publicación en el mercado europeo (España, Ver figura 18)
Por otro lado, en el cuadro 6 se observan una comparación entre los costos
asociados para la reparación del sistema devolviéndolo a sus condiciones
iniciales con luminarias de VSAP y lista de materiales necesarios para esto, y
se compara con la lista de materiales y costos del cuadro 5.
Figura 18. Costo de Luminaria Philips TrueForce LED HPL ND 60-42W E40
840. Tomado de https://www.lichtbasis.com/es/philips-tforce-led-hpl-nd-60-42w-e27-840phi63824500 [Consulta 2020, septiembre 3]
Cuadro 6
Comparación entre Materiales para VSAP y para LED
Descripción
Cant
P.U. (USD)
Total (USD)
Bombillo VSAP 150W Kit de
208
29
6.032
Interruptor Crepuscular
208
15
3.120
Brazo para Alumbrado Público
29
25
725
61
65
3.965
arranque
con accesorios de fijación
*Luminaria
Vapor
de
Sodio
Sodio Wenca De 150w
Total
13.842
Descripción
Cant
P.U. (USD)
Total (USD)
208
75,42
15.687,36
Interruptor Crepuscular
208
15
3.120
Brazo para Alumbrado Público
29
25
725
61
65
3.965
Luminaria
Philips
TrueForce
LED HPL ND 60-42W E40 840
con accesorios de fijación
*Luminaria
Vapor
de
Sodio
Sodio Wenca De 150w
Total
23.497,36
Nota: Autor (2020) Precio Indicado en Dólares Americanos; *esto incluye la luminaria con los
accesorios de arranque y control para bombillo VSAP 150 W, no incluye el Bombillo.
Como se observa existe una diferencia en el costo del presupuesto
necesario para iluminación LED vs Iluminación VSAP de 9.655,36 USD. Sin
embargo, debe tenerse en cuenta que las luminarias LED proveen un ahorro
energético del 72 % en comparación con las luminarias VSAP y, por otro lado,
cuentan con una mayor vida útil por lo que al alcanzar las 28.000 horas de vida
útil se requerirá el remplazo de los bombillos VSAP disminuyendo la diferencia
a 3.623,36 USD.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
El sistema de iluminación para alumbrado público de la Urb. Llano Alto,
Municipio Barinas, Parroquia Ramón Ignacio Méndez del Estado Barinas, se
encuentra en un evidente estado de deterioro, mostrando solamente 32
luminarias activas de las 208 luminarias que posee. Adicionalmente, estas
luminarias que se encuentran activas cuentan con modificaciones y
adaptaciones realizadas por los habitantes del sector para que funcionen con
un bombillo incandescente de 60 W.
Originalmente el sistema de alumbrado público contaba con iluminación en
base a Luminarias de Vapor de Sodio a Alta Presión de 150 W, de esto solo
quedan los materiales residuales de esta instalación, tales como, cubiertas
exteriores, brazos de alumbrado público, interruptores crepusculares entre
otros. Puntualmente se pudo contabilizar que el sistema carece de 29 brazos
para alumbrado público, 208 bombillos de VSAP 150 W, 61 cubiertas
exteriores para luminarias de VSAP 150 W y 167 Interruptores crepusculares.
Por otro lado, el presente documento propone la instalación de luminarias
con Tecnología LED a fin de minimizar la demanda de energía del SEN, se
concluye que este sistema de VSAP al ser remplazado por iluminación LED
utilizando la luminaria Philips TrueForce LED HPL ND 60-42W E40 840
garantiza un ahorro energético del 72%, adicionalmente, la adaptación de esta
luminaria no requiere modificaciones en la cubierta de la luminaria, ni en el
casquillo, solo requiere retirar el bombillo VSAP con sus accesorios de
arranque y control. Todo esto presenta ventajas técnicas, operativas, y
sociales al implementar la modificación propuesta.
Debe aclararse que, la luminaria Philips TrueForce LED HPL ND 60-42W
E40 840 no se encuentra actualmente en el mercado venezolano y la página
web citada como referencia para obtener el costo de esta lámpara está alojada
en España. Sin embargo, la empresa Philips cuenta con distribuidores en
Latinoamérica pudiéndose realizar cotizaciones de este producto a través de
este medio. Por otro lado, es cierto que en el mercado venezolano existe una
amplia gama de iluminación LED que se propone como remplazo para
sistemas de iluminación convencionales, no obstante, todas las luminarias
consultadas en el desarrollo de la presente investigación no contaban con
suficientes datos luminotécnicos para realizar las comparaciones planteadas
en el desarrollo del presente documento. Esto claramente representó el mayor
obstáculo para la selección de estas luminarias, y por esto razón se seleccionó
la luminaria Philips TrueForce LED HPL ND 60-42W E40 840.
Por tanto, en caso de que se plantee la utilización de otra luminaria LED, se
debe contar con la ficha técnica de esta, y con los valores fotométricos de esta
realizar un procedimiento comparativo similar al desarrollado en el presente
documento.
Recomendaciones
Se recomienda el uso de la luminaria Philips TrueForce LED HPL ND 6042W E40 840 para la sustitución de Luminarias VSAP de 150 W solo para
sistemas de alumbrado público de vías con tránsito automotor lento (≤30 km/h)
o para áreas públicas que requieras solo de contraste de elementos grandes
y diferenciación de obstáculos, esto se debe a que esta luminaria tiene menor
flujo lumínico que una luminaria VSAP 150 W.
En caso de que se plantee el uso de otra luminaria con tecnología LED debe
realizar un análisis comparativo similar al desarrollado en este documento,
para lo que se requiere la ficha técnica de esta luminaria que muestre los datos
luminotécnicos de la misma.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Disponible
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http://www.aves.edu.co/ovaunicor/recursos/1/index_
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Editorial Episteme, C.A.
Baptista, P., Fernández, C. & Hernández, R. (2010). Metodología de la
Investigación. (Quinta Edición). México DF: McGraw – Hill
Interamericana.
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Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño. (2006). Manual de trabajo
de grado. (Cuarta Edición).Miranda: Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”, División de Planificación y desarrollo. Investigación y
Postgrado.
Sebastián López (2017) Iluminación y alumbrado público [Documento en
línea]. Disponible en http://bdigital.unal.edu.co/ por_computador.pdf.
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[Documento en línea]. Universidad de Zaragoza, España
[línea].https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/[Consulta: 2020,
de 28 Agosto].
ANEXOS
ANEXO A
DISTRIBUCIÓN DE LUMINARIAS EN LA URB. LLANO ALTO, MUNICIPIO
BARINAS, PARROQUIA RAMÓN IGNACIO MÉNDEZ DEL ESTADO
BARINAS
ANEXO B
FICHA TÉCNICA DE LUMINARIA PHILIPS TRUEFORCE LED HPL ND 6042W E40 840
ANEXO C
FICHA TÉCNICA DE LUMINARIA PHILIPS SON-T 150W E E40 1SL