INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 Diseño y estudio de eficiencia eléctrica del sistema de iluminación de Centroaceros S.A.S. Robinson García Sánchez Francisco Javier Agudelo Cuesta Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de: Ingeniero Electromecánico Asesor Carlos Alberto Acevedo Alvarez, IM Instituto Tecnológico Metropolitano - ITM Facultad de Ingenierías Departamento de Mecatrónica y Electromecánica Medellín, Colombia 2022 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 1 RESUMEN El aprovechamiento de la energía eléctrica de forma eficiente y racional es uno de los objetivos que en la actualidad buscan las empresas para ser más competitivas, el desarrollo tecnológico de todos aquellos elementos que intervienen en una producción cada vez más eficiente, optimiza el consumo de energía eléctrica para así lograr una mayor rentabilidad. En la actualidad la industria es el más grande consumidor de energía eléctrica debido a la expansión y la diversidad de actividades que se desarrollan para producir un bien, pero muchas veces para lograr dicho objetivo, los métodos e instalaciones no son las adecuadas para generar una eficiencia energética. El presente proyecto está enfocado en el sistema de iluminación de una empresa donde se procesa el acero de medianos carbonos por medio de trefilación (Centroaceros S.A.S), en la cual la iluminación es deficiente, obsoleta y costosa, y, gran parte de la energía necesaria para funcionar se transforma en calor y la luminiscencia se degrada con el tiempo. Por otro lado, existen tiempos no productivos donde las luminarias se mantienen encendidas, generando así costos innecesarios. La propuesta en mención, busca implementar un sistema de iluminación más eficiente, confiable, automático y amigable con el medio ambiente, además de cumplir con estándares y normas a nivel nacional. Para dicho propósito se tomarán datos reales del estado actual del sistema eléctrico de las luminarias para evaluar cual sistema es el más indicado, además de mostrar con estudios bien fundamentados los ahorros energéticos y económicos a los que se puede llegar. Dentro de los resultados obtenidos para la eficiencia eléctrica de Centroaceros S.A.S., se realizó un comparativo de la tecnología Metal Halide vs la tecnología LED, de las cuales se pudo evidenciar la tecnología LED como la más eficiente para la empresa, debido al bajo consumo eléctrico y la vida útil, representando un ahorro sustancial en la facturación de energía eléctrica. Palabras clave: Eficiencia eléctrica, iluminación artificial, medio ambiente, RETIE tecnología LED. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 2 ACRÓNIMOS Ag Azufre ANLA Autoridad Nacional de Licencias Ambientales AT Alta tensión BT Baja tensión CREG Comisión de Regulación de Energía y Gas Cu Cobre EAT Extra alta tensión EPA Agencia de Protección Ambiental EPM Empresas Públicas de Medellín FEM Fuerza electromotriz kV kilo voltios MBT Muy baja tensión MT Media tensión NTC Norma Técnica Colombiana RETIE Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas SEP Sistema Eléctrico de Potencia SIN Sistema Interconectado Nacional SNT Sistema de Transmisión Nacional STR Sistema de Transmisión Regional PTM Protección Termomagnética Icc Corriente de cortocircuito PdC Poder de Corte UGR (Unified Glare Rating) Índice de deslumbramiento Unificado INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 3 TABLA DE CONTENIDO LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................. 7 LISTA DE TABLAS................................................................................................................... 8 1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 9 1.1 GENERALIDADES ............................................................................................9 1.2 OBJETIVOS ...................................................................................................... 10 1.2.1 Objetivo general. .................................................................................... 10 1.2.2 Objetivos específicos. ............................................................................. 10 1.3 ORGANIZACIÓN DE LA TESIS...................................................................... 10 2 MARCO TEÓRICO ...................................................................................................... 12 2.1 DEFINICIÓN DE ELECTRICIDAD Y ENERGÍA ELECTRICA ...................... 12 2.1.1 Generación de Energía Eléctrica. ............................................................ 14 2.1.2 Transmisión y distribución. .................................................................... 15 2.2 INSTALACIÓN ELÉCTRICA .......................................................................... 17 2.2.1 La norma técnica colombiana NTC 2050. ............................................... 18 2.2.2 Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE ......................... 18 2.2.3 Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP. ... 19 2.3 ILUMINACIÓN Y ALUMBRADO ................................................................... 20 2.3.1 Tipos de iluminación .............................................................................. 21 Lámparas incandescentes. ........................................................ 22 Lámparas incandescentes halógenas. ....................................... 22 Tubos fluorescentes. ................................................................. 23 Lámparas de vapor de mercurio. .............................................. 24 Iluminación LED. ..................................................................... 25 Luxómetro. ............................................................................... 26 2.4 CONCEPTO DE INVERSIÓN .......................................................................... 27 3 METODOLOGÍA.......................................................................................................... 30 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 4 3.1 Consumo de energía eléctrica actualmente de las luminarias en la nave. ............. 32 3.1.1 Cálculo de la potencia instalada (kW) ..................................................... 33 3.1.2 Cálculo del consumo de energía (luminaria Metal Halide-400W) ........... 34 3.1.3 Características de luminaria Metal Halide tipo campana de 400W .......... 34 Datos del balasto reactor ........................................................... 35 Datos del tipo de bombilla ........................................................ 35 3.2 Consumo de energía eléctrica en la nave con luminarias tipo LED ..................... 36 3.2.2 Cálculo del consumo de energía (luminaria LED-250 W) ....................... 37 3.2.3 Característica de luminaria LED tipo campana de 250W ........................ 37 3.3 Dimensionamiento de las luminarias .................................................................. 38 3.3.1 Cálculo de la iluminación por el método de los lúmenes para luminarias tipo Campana Metal Halide-400 W ........................................................................... 38 Determinación de la altura de las luminarias ............................. 38 Cálculo del índice del local (K). ............................................... 40 Determinación del factor de utilización (Cu)............................. 41 Factor de Mantenimiento .......................................................... 42 Niveles de Iluminancia ............................................................. 43 Determinación del flujo luminoso total (ΦΤ) ............................ 44 Determinación del número mínimo de luminarias (N)............... 45 Distribución de las luminarias en la nave .................................. 45 Comprobación del resultado ..................................................... 47 Valor de la eficiencia energética de la instalación VEEI (lámpara Metal Halide) ......................................................................................... 47 3.3.2 Luminarias tipo Campana LED industrial 250 W .................................... 48 Cálculo de la iluminación por el método de los lúmenes Campana LED 250 W ............................................................................................ 48 Determinación de la altura de las luminarias ............................. 48 Cálculo del índice del local (K) ................................................ 49 Determinación del factor de utilización (Cu)............................. 49 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 5 Determinación del flujo luminoso total ..................................... 50 Cálculo del número de luminarias (N) ...................................... 51 Distribución de luminarias en la nave ....................................... 51 Comprobación del resultado ..................................................... 53 Valor de la eficiencia energética de la instalación VEEI (luminaria LED) 53 3.3.3 Cálculo de luminarias por el Software DIALux ...................................... 54 3.4 Diseño Eléctrico de la Instalación ...................................................................... 54 3.4.1 Dimensionamiento de los Conductores ................................................... 55 Cálculo de la corriente nominal bifásica ................................... 56 Selección del conductor ............................................................ 57 Selección del dispositivo de protección..................................... 58 Caída de tensión del conductor principal................................... 60 Resumen del cálculo del conductor ........................................... 61 Selección de la canalización ..................................................... 62 Circuito ramal de las luminarias ............................................... 63 3.4.1.7.1 Caída de tensión circuito ramal .................................. 64 3.4.1.7.2 Resumen circuito ramal.............................................. 65 3.4.1.7.3 Selección de la canalización ....................................... 65 3.5 Sistema de control automático ............................................................................ 69 3.6 Sistema de Protección ........................................................................................ 72 3.7 Inversión y Costos.............................................................................................. 73 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................................................... 74 4.1 Comparación general de los sistemas de iluminación LED y Metal Halide ......... 74 4.1.1 Eficiencia Energética .............................................................................. 75 4.1.2 Ahorro Energético .................................................................................. 76 4.1.3 Retorno de la inversión ........................................................................... 78 5 CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTURO .......................... 82 REFERENCIAS ........................................................................................................................ 84 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 6 ANEXOS ................................................................................................................................. 89 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 7 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Cargas Eléctricas ...................................................................................................... 12 Figura 2. Conductor que se mueva a través de un campo magnético ......................................... 14 Figura 3. Red de suministro eléctrico ....................................................................................... 15 Figura 4. Partes de una bombilla incandescente ....................................................................... 22 Figura 5. Partes de una lámpara fluorescente .......................................................................... 23 Figura 6. Partes de una lámpara de vapor de mercurio ............................................................ 25 Figura 7. Partes de un Diodo led .............................................................................................. 26 Figura 8. Luxómetro ................................................................................................................. 27 Figura 9. Reflector Aluminio C/Equipo 400W-M.H.-220V-19 pulgadas .................................... 33 Figura 10. Altura para luminarias en suspensión...................................................................... 39 Figura 11. Dimensiones para determinar el índice del local ..................................................... 40 Figura 12. Cálculo de luminarias ............................................................................................. 54 Figura 13. Interruptor termomagnético .................................................................................... 59 Figura 14. Diagrama unifilar sistema de iluminación ............................................................... 66 Figura 15. Diagrama de distribución eléctrica (tramo1) ........................................................... 67 Figura 16. Diagrama de distribución eléctrica (tramo 2) .......................................................... 68 Figura 17. Interruptor programable de horario ........................................................................ 69 Figura 18. Contactor bipolar .................................................................................................... 70 Figura 19. Suiche de codillo ..................................................................................................... 70 Figura 20. Diagrama de control para el sistema de encendido automático ............................... 71 Figura 21. Interruptor termomagnético bipolar ........................................................................ 72 Figura 22. Costo anual de la inversión ..................................................................................... 78 Figura 23. Tiempo de recuperación de la inversión .................................................................. 81 file:///F:/Trabajo%20de%20grado%20reciente/TRABAJO%20DE%20GRADO%20Robinson-Francisco_Corregido%20(2P)%20-Mayo%2025%20de%202022%20(2).docx%23_Toc106648566 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 8 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Requisitos para Lamparas y Luminarias ..................................................................... 19 Tabla 2. Nivel luminoso Vs edad ............................................................................................... 21 Tabla 3. Iluminación en el puesto de trabajo ............................................................................ 31 Tabla 4. Altura de las luminarias en suspensión ....................................................................... 39 Tabla 5. Índice de local ............................................................................................................ 40 Tabla 6. Factor de Utilización Lámpara MH ............................................................................ 42 Tabla 7. Valores Típicos de Factor de Mantenimiento .............................................................. 43 Tabla 8. Índice UGR Máximo y niveles de Iluminancia Exigibles para Diferentes Áreas y Actividades................................................................................................................................ 44 Tabla 9. Distribución de las Luminarias en la Nave Industrial ................................................. 46 Tabla 10. Factor de Utilización Lámpara LED ......................................................................... 50 Tabla 11. Distribución de las Luminarias en la Nave Industrial ............................................... 52 Tabla 12. Capacidad de Corriente Permisible en Conductores Canalizados ............................. 58 Tabla 13. Selección de PTM y Conductores para Tierra ........................................................... 60 Tabla 14. Dimensión de los Conductores Aislados .................................................................... 62 Tabla 15. Dimensión de las Secciones de los Tubos .................................................................. 63 Tabla 16. Costo del Cambio de Sistema de Iluminación ............................................................ 73 Tabla 17. Características de las Luminarias ............................................................................. 75 Tabla 18. Tiempo Real de Funcionamiento ............................................................................... 76 Tabla 19. Consumo de Energía de las Luminarias .................................................................... 77 Tabla 20. Cálculo del TIR......................................................................................................... 80 file:///F:/Trabajo%20de%20grado%20reciente/TRABAJO%20DE%20GRADO%20Robinson-Francisco_Corregido%20(2P)%20-Mayo%2025%20de%202022%20(2).docx%23_Toc106829831 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 9 1 INTRODUCCIÓN 1.1 GENERALIDADES El objetivo o propósito de todo proyecto energético donde se busque diseñar, mejorar o establecer nuevas tecnologías, es utilizar la energía de una forma segura, racional, sostenible y eficiente, cumpliendo toda la normatividad y estándares nacionales e internacionales. De esta forma se contribuye a uno de los objetivos del desarrollo sostenible establecidos por la Conferencia de las Naciones Unidas realizada en Rio de Janeiro en 2012 (Naciones Unidas CEPAL, 2021). El fenómeno de la iluminación, aunque cotidiano, pasa inadvertido para muchas personas; es un tema que abarca varios factores que se deben tener en cuenta al momento de visibilizar la sensibilidad de contraste o capacidad de discriminar las diferencias de luminancia y color, pues se debe tener claro que es lo que se espera de un sistema de iluminación, ya que hablar de eficiencia no es solamente analizar el ahorro de energía eléctrica y lo que representa en cuestión de dinero, sino que va más allá, a lo que debe brindar a aquella persona que desarrolla alguna actividad laboral en una ambiente iluminado y lo que se puede lograr con unas condiciones dignas, tales como: la agudeza visual, la eficiencia de acomodación, el rendimiento en la productividad, el confort y bienestar. os bajos niveles de confort están asociados a la fatiga ocular que reduce el tamaño de las pupilas en iluminación excesiva y las vuelve a expandir cuando la iluminación es pequeña. (Comité Español de Iluminación, 2010) El uso racional y eficiente de la energía eléctrica es uno de los propósitos relevantes en la actualidad, debido a la alta demanda que se presenta al aumentar la población mundial, los niveles de productividad y el desplazamiento; un ejemplo claro son los autos eléctricos, que han tenido un crecimiento notorio; de un lado, se excede el consumo de combustibles fósiles, y por el otro, el incremento de la producción de energía eléctrica para suplir la necesidad de cargar las baterías de dichos autos. Ahora bien, el sector de iluminación consume el 19% de la electricidad mundial, por lo cual es relevante el uso e implementación de luminarias eficientes que promuevan el uso sostenible INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 10 de la energía eléctrica, el ahorro económico derivado de la eficiencia energética y la innovación en nuevas formas de iluminación en las áreas productivas, para la preservación del medio ambiente. 1.2 OBJETIVOS 1.2.1 Objetivo general. Diseñar un sistema de iluminación más eficiente, que permita ser controlado por medio de un sistema automático y cuyas características eviten los lapsos de reinicio por caída de tensión en las luminarias de la planta de producción y los pasillos de acceso. 1.2.2 Objetivos específicos.  Realizar un estudio donde se compare el consumo de energía eléctrica entre el sistema de iluminación actual y el que se desea diseñar, utilizando un analizador de redes como herramienta especializada para la medición de los fenómenos eléctricos.  Dimensionar el número y tipo de luminarias necesarias para obtener el mejor rendimiento de lúmenes versus la potencia eléctrica.  Hacer una comparación de costos entre el sistema de iluminación tradicional y el sistema nuevo a implementar.  Realizar los planos de distribución eléctrica en la planta, los planos eléctricos de control y el dimensionamiento de los conductores eléctricos.  Elaborar el estudio de factibilidad económica de la propuesta. 1.3 ORGANIZACIÓN DE LA TESIS En el capítulo 1 se encuentra la introducción, donde el lector puede hacerse una idea de los temas más relevantes a tratar en el trabajo. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 11 En el capítulo 2 está el marco teórico, como su nombre lo indica, es toda la información necesaria para que el lector entienda los fenómenos, teorías y normativas que corresponden al desarrollo del trabajo. El capítulo 3 se encuentra la metodología, allí es donde se desarrolla toda la información relacionada con métodos utilizados para el cálculo, el instrumento de medida, normativas para la selección de materiales, entre otros. En el capítulo 4 se encuentran los resultados y discusión, donde se hace el análisis de factibilidad del proyecto, presentado con cifras, gráficos el tiempo de la recuperación de la inversión. En el capítulo 5 se encuentran las conclusiones, recomendaciones y trabajo futuro, donde se da respuesta a los objetivos planteados en el trabajo, además de los inconvenientes presentados en el desarrollo del mismo. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 12 2 MARCO TEÓRICO 2.1 DEFINICIÓN DE ELECTRICIDAD Y ENERGÍA ELECTRICA La palabra electricidad proviene del griego “elektron” que significa ámbar, esto debido al fenómeno que observó Thales de Mileto (600 años A.C). Él encontró que, al frotar ámbar, este atraía objetos livianos; a pesar de que se conocía este fenómeno, comenzó a ser utilizado para fines médicos; en el siglo XVII el médico ingles Guillermo Gilbert comenzó a estudiar la electricidad de una forma más profunda para curar enfermedades como la gota y el dolor de la cabeza (Poveda Ramos, 2003). Estas observaciones comienzan a salir a la sociedad en el siglo XIX a través del desarrollo de la teoría que unificó la electricidad con el magnetismo, generando manifestaciones de un mismo fenómeno y permitiendo la formulación de las ecuaciones de Maxwell. El movimiento de una carga eléctrica produce un campo magnético que, a su vez, a través de variaciones, genera un campo eléctrico, que al estar en movimiento acelerado produce ondas electromagnéticas. La electricidad es originada por cargas eléctricas en reposo o movimiento y a interacción entre ellas; cuando estas cargas se encuentran en movimiento, se ejercen las fuerzas magnéticas (Young & Sears, 2009). Figura 1. Cargas Eléctricas Fuente: (Electromagnetismo, 2002) INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 13 Desde el punto de vista científico, la electricidad se define como el conjunto de fenómenos físicos, relacionados con la presencia de cargas eléctricas, particularmente de los electrones y su comportamiento en condiciones de reposo, movimiento y correlación con el magnetismo. La electricidad como fenómeno físico, es junto con el magnetismo y la gravedad, una de las fuerzas básicas de la naturaleza y una de las propiedades fundamentales de la materia. Su producción se basa en el hecho que, al mover un conductor en presencia de un imán, el conductor produce un movimiento ordenado de electrones, y en consecuencia a ello, se generan las fuerzas de atracción y repulsión originadas por el campo magnético, lo cual se convierte en energía eléctrica; esta se produce al interior de materiales conductores, tales como la materia, pequeños átomos minúsculos, cuyas cargas positivas y negativas se atraen y se crea la electricidad. La primera aplicación práctica de la electricidad fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833), que revolucionó las telecomunicaciones. La generación masiva de electricidad comenzó cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica de las calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones que esta disponibilidad produjo, hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de la segunda revolución industrial. Más que de grandes teóricos, como Lord Kelvin, fue éste el momento de grandes inventores como Gramme, Westinghouse, von Siemens y Alexander Graham Bell. Entre ellos destacaron Nikola Tesla y Thomas Alva Edison, cuya revolucionaria manera de entender la relación entre investigación y mercado capitalista convirtió la innovación tecnológica en una actividad industrial. Tesla, un inventor serbio- americano, descubrió el principio del campo magnético rotatorio en 1882, que es la base de la maquinaria de corriente alterna. También inventó el sistema de motores y generadores de corriente alterna polifásica que da energía a la sociedad moderna (Cortes, 2014). La utilización de la energía eléctrica a nivel industrial, se compone de dos eslabones fundamentales que forma un sistema: generación y, transmisión y distribución. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 14 2.1.1 Generación de Energía Eléctrica. La generación de energía eléctrica es el proceso de convertir esta energía de alguna forma ya sea química, térmica, nuclear, solar, entre otras, en energía eléctrica mediante un proceso que se conoce como conversión de energía electromagnética. La contribución de Michael Faraday en 1831 fue la generación de un voltaje debido al movimiento relativo entre un campo magnético y un conductor de electricidad, (ver Figura 2) a esto lo denominó voltaje inducido porque solo se presentaba cuando había movimiento entre el conductor y un campo magnético sin contacto físico entre ellos (Kosow I. L., Máquinas Electricas y Transformadoras, 1993). Figura 2. Conductor que se mueva a través de un campo magnético Fuente: (Kosow I. , 1993) La generación es el proceso de convertir alguna clase de energía, ya sea química, térmica, nuclear, cinética o mecánica, en energía eléctrica; este proceso se llama conversión de energía electromagnética. La conversión acurre a nivel industrial en las centrales eléctricas que llevan a cabo alguna de las transformaciones mencionadas y que su finalidad es hacer girar el eje de un generador para producir la energía eléctrica necesaria que posteriormente será utilizada en diferentes labores. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 15 Cabe anotar que debe existir una gran responsabilidad ambiental ante esta clase de desarrollos energéticos, ya que pueden afectar en gran medida el equilibrio ecológico de los territorios explotados. Afortunadamente la tecnología ha venido desarrollando sistemas más eficientes y que no golpean tan fuertemente el medio ambiente, estos desarrollos se convierten en una buena alternativa para una generación eléctrica más ecológica y además crean una consciencia más responsable donde se debe dar importancia a todos los aspectos que rodean un proyecto energético. 2.1.2 Transmisión y distribución. La transmisión de energía eléctrica es el transporte de la energía generada desde las centrales eléctricas hasta las subestaciones de transformación, a través de unas líneas o caminos de material conductor que por lo general es aluminio y otros elementos de soporte y que también son fundamentales como las torres y los elementos aislantes. En la Figura 3 se muestra una red eléctrica desde la generación hasta el final del ciclo que es el consumidor. Figura 3. Red de suministro eléctrico Fuente. Tama (2018). INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 16 Para evitar las pérdidas de energía en lo posible, es necesario elevar el nivel de tensión, este proceso se efectúa en la estación elevadora de alta tensión. En muchos países estas líneas de transmisión están interconectadas (malla), de manera que, si ocurre algún percance en una línea, otra entra a reemplazarla y así se garantiza el suministro de energía eléctrica, además estas líneas se encuentran por seguridad en las afueras de los núcleos urbanos y su diseño está hecho para soportar tracciones causadas generalmente por fenómenos naturales como la velocidad del viento, la temperatura de las líneas conductoras, la temperatura del viento, entre otros. En Colombia existe el Sistema Interconecta Nacional SIN, compuesto por los siguientes elementos conectados entre sí: las plantas y equipos de generación, la red de interconexión, las redes regionales e interregionales de transmisión, las redes de distribución y las cargas eléctricas de los usuarios, según lo previsto por el artículo 11 de la Ley 143 de 1994 (CREG, 1994). Las redes del SIN son un conjunto de líneas y subestaciones con todos sus equipos asociados, que transportan la energía desde las plantas generadoras a las subestaciones de transformación y por último al consumidor final. El SNT es el sistema interconectado a nivel nacional que opera a tensiones iguales o superiores a 220kV y el STR es el sistema interconectado a nivel regional que operan a tensiones inferiores a 220kV (XM, 2019). Los niveles de tensión de transmisión y distribución en Colombia se clasifican según el artículo 12 (RETIE 2013-2014) adoptado por la norma NTC 1340, de la siguiente manera:  Extra Alta Tensión: Corresponde a tensiones superiores a 230 kV.  Alta Tensión: Tensiones mayores o iguales a 57,5 kV y menores o iguales a 230 kV.  Media Tensión: Los de tensión nominal superior a 1000 V e inferior a 57,5 kV.  Baja Tensión: Los de tensión nominal mayor o igual a 25 V y menor o igual a 1000V.  Muy Baja Tensión: Tensiones menores de 25 V. Las redes de distribución forman un papel muy importante de los sistemas de potencia porque toda la energía generada se tiene que distribuir entre los usuarios de una forma segura y efectiva, estas redes se encuentran dispersas por grandes territorios y por esta razón el sistema de distribución resulta ser más complejo que el sistema de potencia. El sistema eléctrico de potencia INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 17 (SEP) es el conjunto de centrales generadoras, líneas de transmisión y sistemas de distribución que trabajan como un todo (Juares, 1995). La distribución de la energía eléctrica es la etapa final como parte del sistema eléctrico, en la cual se lleva la energía desde las subestaciones de las centrales eléctricas hasta los hogares, industrias, comercios y oficinas de los usuarios finales, mediante redes de distribución. La energía recorre grandes distancias en su red de transmisión y subtransmisión, y pasa por centros de transformación que pasan de la alta tensión a la baja tensión, para que pueda ser suministrada a los consumidores mediante una compleja y eficiente infraestructura (CREG, 2008). 2.2 INSTALACIÓN ELÉCTRICA En Colombia para el desarrollo de todo proyecto de instalaciones eléctricas (comercial, residencial, industrial) e iluminación (interior o exterior), se debe cumplir con las normas expedidas por el Ministerio de Minas y Energía: Norma Técnica Colombiana NTC 2050. También se encuentran los reglamentos: Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) y Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público (RETILAP). El Ministerio de Minas y Energía en Colombia, es la entidad que expide o facilita a la NTC 2050 por medio del Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) a todos los usuarios y operadores de instalaciones eléctricas teniendo en cuenta las normas de carácter legal y reglamentarías. Para especificar el desarrollo de las características técnicas de las instalaciones eléctricas en luminarias, se tiene como referencia estos dos reglamentos, (RETIE y RETILAP) apoyados en la Norma Técnica Colombia NTC 5001 titulada calidad de la potencia eléctrica, límite y metodología de evaluación con punto de conexión común. En cuanto a la calidad de la potencia eléctrica, la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG), corresponde el Reglamento de Operación del Sistema Interconectado Nacional y define los criterios técnicos de calidad con que debe suministrarse los servicios de energía a los usuarios finales. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 18 2.2.1 La norma técnica colombiana NTC 2050. El Código Eléctrico Colombiano NTC 2050 es una norma acorde a la invención de tecnologías relacionadas con la eficiencia energética, las técnicas y materiales para implementar en las instalaciones eléctricas. Su objetivo es proteger a las personas y la vida animal de todas las instalaciones eléctricas. Salvaguardar las fuentes hídricas, fauna y flora así evitar su agotamiento, promoviendo la vigilancia y control de trabajos ejecutados o enfocado a clientes o usuarios en todos los niveles de las instalaciones eléctricas, estableciendo requisitos de calidad en normas técnicas colombianas o internacionales. Dentro del Capítulo 1, Sección 110 se encuentran los requisitos de las instalaciones eléctricas, y en el capítulo 2, se encuentra el Alambrado y protección de las instalaciones eléctricas. Para el año 2020 el ICONTEC emitió la actualización del Código Eléctrico NTC 2050, en donde se desarrolla un portafolio de servicios integrales que ayuden a las empresas a identificar los principales cambios para fortalecer los procesos de eficiencia energética. 2.2.2 Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE El Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) es un documento técnico-legal que costa de 39 artículos, expedido para Colombia por el Ministerio de Minas y Energía en el cual se encuentran los parámetros que se deben tener en cuenta para diseños, construcción, mantenimiento o modificación de instalaciones eléctricas de la forma más segura y confiable (RETIE INGENIERÍA Y GESTIÓN, 2020). Este reglamento pretende garantizar que las instalaciones eléctricas, equipos y productos usados en la generación, transmisión, transformación y distribución y uso final de la energía eléctrica cumplan con los siguientes objetivos:  La protección de la vida y la salud humana  La protección de la vida animal y vegetal  La preservación del medio ambiente INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 19  La prevención de prácticas que puedan inducir a error al usuario Para el estudio de iluminación, el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) enfatiza en el capítulo 2, artículo 17 que la iluminación de espacios tiene amplia relación con las instalaciones eléctricas, ya que la mayoría de las fuentes modernas de iluminación se basan en las propiedades de incandescencia y la luminiscencia de materiales sometidos al paso de corriente eléctrica (Ministerio de Minas y Energía, 2013). 2.2.3 Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP. Este reglamento tiene por objeto establecer los requisitos y medidas que deben cumplir los sistemas de iluminación y alumbrado público, tendiente a garantizar: los niveles y calidad 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 los riesgos originados por la instalación y uso de sistemas de iluminación (Ministerio de Minas y Energía, 2010). En la Tabla 1, se establecen los capítulos, descripción y secciones más relevantes del Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público (RETILAP) para el diseño de sistema de iluminación interior para una nave industrial. Tabla 1. Requisitos para Lamparas y Luminarias Capítulo Descripción Sección 2 Requisitos generales para un sistema de iluminación 200, 220, 230 3 Requisitos generales de los productos de iluminación o alumbrado público 300, 320 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 20 4 Diseño y cálculo de de iluminación interior numeral 410.1- 420.1.1- 430.3- 450.3- 450.5- 490.1- 490.2 430, 490 Fuente: elaboración propia La norma especial de Alumbrado Público e Iluminacion de EPM RA5-010 propia del grupo, pretende determinar los criterios tecnicos para la conexión a tierra de la red de alumbrado publico y elementos que la componen. La norma para redes de distribución de EPM RA6-010 establece criterios aceptables para tal fin, de acuerdo a los requerimientos establecidos en el Artículo 15 del RETIE 2013. 2.3 ILUMINACIÓN Y ALUMBRADO En la antigüedad el hombre solo disponía de dos fuentes de luz: la luz natural del día y la que podía producir a través del fuego para iluminar en la oscuridad. Estas dos fuentes de iluminación han definido la evolución de fuentes alternativas e innovadoras, desde lo empírico hasta lo más moderno y tecnológico, buscando con esto facilitar la vida, el buen vivir y el desarrollo de la humanidad, pues sería impensable un mundo en tinieblas. La iluminación es un tema extenso que se ha estudiado durante mucho tiempo, del cual podemos destacar, los efectos visuales negativos que acarrean una mala iluminación o una selección inadecuada para un espacio de trabajo. La iluminación debe ser lo suficiente elevada como para garantizar un rendimiento visual para realizar una tarea específica, aunque el rendimiento visual no depende enteramente de la iluminación, también depende de las capacidades visuales. Aparte del efecto del rendimiento visual, la iluminación puede tener gran influencia sobre la atmosfera y la impresión visual del lugar de trabajo (Bommel & Beld, 2004). El sentido de la visión funciona en las mejores condiciones cuando se encuentra dentro de un rango que va desde 200 lux y 10000 a 20000 lux, con factores medios de reflexión del 30 al 60 % y sin fuentes de deslumbramiento dentro del campo visual. Según se ha demostrado, la necesidad de luz https://independent.academia.edu/manuelgomez2?swp=tc-au-4232437 https://independent.academia.edu/manuelgomez2?swp=tc-au-4232437 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 21 que necesita una persona aumenta con la edad debido a la disminución de su capacidad visual y cabe destacar que en la actividad laboral existen rangos que van desde los 18 a los 60 años o más. Es por esto que las personas con cierto rango de edad, necesitan más iluminación que un individuo más joven, la Tabla 2 muestra el nivel luminoso que se necesita para cierto rango de edades. Una de las razones para saber cuál luminaria es la más adecuada, es conocer los diferentes tipos que existen en el mercado y sus características (Caminos, 2011). Tabla 2. Nivel luminoso Vs edad EDAD (años) NIVEL LUMINOSO (Lux) 10 175 40 500 60 2500 Fuente. (Caminos, 2011) 2.3.1 Tipos de iluminación Existen dos tipos principales de iluminación: la iluminación la natural y la artificial, la primera que es producida por la radiación solar y solo se puede aprovechar hasta ciertas horas del día y depende en gran medida del clima para obtener el mayor rendimiento, mientras que la luz artificial es producida por medios eléctricos, químicos o electrónicos. Con la luz artificial podemos decidir y controlar los valores máximos, medios y mínimos de diferentes parámetros lumínicos como iluminancia (E), luminancia (L), temperatura de color (K), calidad de reproducción cromática (IRC), flujo (𝜙), intensidad (I), dirección del ángulo de concentración de la emisión (𝛼), (Caveda, 2013). Para el caso de estudio, solo se menciona la iluminación artificial que es la más utilizada para el hogar, fuentes de trabajo y a nivel industrial donde las podemos conseguir en bombillas incandescentes y halógenas, leds y fluorescentes. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 22 Lámparas incandescentes. El principio de funcionamiento es la circulación de una corriente a través de un filamento metálico dentro de una atmosfera y que lo llevan a la incandescencia provocando una fuente luminosa. Existen diferentes bombillas de este tipo ente las que podemos mencionar:  Filamento construido por tungsteno  Filamento construido por tungsteno en atmosfera gaseosa  Esterilización del filamento y doble esterilización  Con gas halógeno en la ampolla Figura 4. Partes de una bombilla incandescente Fuente. (Comité Español de Iluminación, 2010) Lámparas incandescentes halógenas. Es una variación de la bombilla incandescente, para evitar el debilitamiento del filamento de tungsteno debido a las altas temperaturas las lámparas halógenas en su atmosfera interior cuentan además de los gases de argón y nitrógeno, sustancias halógenas como el cloro, bromo, INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 23 flúor e iodo. El halógeno produce una combinación entre el tungsteno evaporado formando un compuesto volátil que se difunde por la atmósfera de la lámpara (Caminos, 2011). Tubos fluorescentes. Esta lámpara es también conocida como lámpara de descarga en vapor de mercurio a baja presión. Como la presión en su interior es baja entonces las paredes de vidrio son delgadas haciéndolas ligeras y frágiles. La corriente eléctrica que pasa a través del gas, libera una cantidad de energía ultravioleta, el revestimiento interno es de polvos fluorescentes que transforman parte de la energía ultravioleta en energía visible de diferentes tonalidades esto dependiendo de los polvos utilizados. Este tipo de lámparas necesitan para su funcionamiento equipos auxiliares como balastos y arrancadores, además los tubos en sus extremos cuentan con cátodos que son emisores de electrones y el arco eléctrico entre estos se dan gracias a cierta cantidad de argón a baja presión. Figura 5. Partes de una lámpara fluorescente Fuente: (abc, 2013) Estas tecnologías de lámparas fluorescentes anteriormente no eran consideradas como material peligroso, pero en 1990 la Agencia de Protección Ambiental (EPA), agencia federal e independiente de los EE UU, emitió la ley de conservación y recuperación de recursos identificando a las lámparas fluorescentes caducadas como desechos peligrosos por su contenido INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 24 de mercurio y otros elementos de igual naturaleza; recomendando se realicen manejos estrictos para su tratamiento y disposición final (López et al., 2018). Un grupo de investigadores cuyo objetivo es el estudio de las tecnologías para la recuperación, reúso, reciclaje y disposición final de lámparas y bombillos desgastados encuentra mediante el análisis de publicaciones científicas y patentes, diferentes tecnologías para el tratamiento de estos materiales de desecho, como son:  Técnica de destilación y extracción de mercurio  Técnica de solidificación/estabilización  Recuperación del mercurio mediante técnicas Físico-químicas. Lámparas de vapor de mercurio. Este tipo de lámparas consta de un tubo de cuarzo donde se producen altas presiones, altas temperaturas, y la descarga eléctrica. Este tubo contiene gas en pequeñas cantidades de mercurio y gas inerte (argón o neón) que ayuda a generar la descarga, además cuenta con dos electrodos de wolframio o tungsteno que facilitan la emisión de electrones y otros componentes (ver Figura 6) que permiten el correcto funcionamiento. Una vez que se enciende eléctricamente la lámpara se comienza a incrementar la presión e inicia la evaporación del mercurio, hasta alcanzar el valor final del flujo luminoso y los valores eléctricos nominales. Este proceso se alcanza al cabo de unos minutos. Cuando se corta la energía se debe esperas unos minutos para poder reiniciarse, ya que la presión interna es muy alta y el voltaje de red no es lo suficientemente alto para lograr el reencendido de la lámpara. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 25 Figura 6. Partes de una lámpara de vapor de mercurio Fuente. (grlum, 2014) Iluminación LED. Antes de hablar de la iluminación led, es pertinente hablar de este componente electrónico y como funciona. Por sus siglas en ingles light-emitting diode (diodo emisor de luz) es un material semiconductor de unión PN que tiene dos terminales (ánodo y cátodo) que permiten el flujo de corriente eléctrica en un solo sentido y que se comporta como un interruptor abierto o cerrado dependiendo de la polaridad de la corriente y cuando este se enciende se dice que esta polarizado directamente, este diodo se compone de varias partes internas y dos terminales externas que facilitan su conexión (ver Figura 7). INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 26 Figura 7. Partes de un Diodo led Fuente: (Academia, 2016) Desde la aparición de los diodos LEDs en los años 60 hasta los años 90s donde se desarrollaron varios colores como el rojo, verdes, azul, pero solo se podían usar como señalización por su baja luminosidad, pero gracias a los avances de la electrónica a finales de los 90s, se desarrollan los LEDs para ser utilizados en iluminación. Actualmente se han creado los LEDs de alta luminosidad que han reemplazado las luminarias tradicionales debido a su capacidad alta eficiencia. Luxómetro. El Luxómetro es un instrumento de medición con el que se puede obtener de manera precisa los niveles de iluminación de un lugar determinado. Este instrumento cuenta con una célula fotoeléctrica que absorbe la luz, para luego convertirla en impulsos eléctricos, los cuales son interpretados y representados en una aguja con la adecuada escala de luces.  Lo primero que se debe hacer es colocar el fotorreceptor, que es el encargado de absorber la luz, frente a la fuente de luz que se desea medir.  Luego en el lector del luxómetro se debe colocar la escala apropiada, dependiendo de qué tan fuerte o débil sea la luz que se quiere medir. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 27  Una vez que ya se ha realizado ese paso, se procede a presionar el botón de encendido del lector y esperar hasta que la lectura aparezca, para esto deben pasar unos segundos.  Después de que aparezca la lectura, el resultado se va a multiplicar por el número de la escala que se seleccionó. Por ejemplo, si se elige una escala de 200 lux y la medida fue de 30, el valor es de 30X200= 6000. Figura 8. Luxómetro Fuente: (Steren, 2020) 2.4 CONCEPTO DE INVERSIÓN Se puede definir como un plan o una actividad a la que se asigna un determinado monto de capital o recursos, con el fin de obtener una utilidad, un bien o beneficio económico. Es cualquier gasto generado para el mantenimiento de la empresa, como compra de bienes, renovación o mejoramiento de equipos que producen una renta económica, con el fin de obtener un beneficio o rendimiento de ello. Existen diferentes tipos de inversiones como son: Títulos propiedad, inversión directa o indirecta, deuda, patrimonio neto o derivados financieros, bajo o alto riesgo, corto o largo plazo. Cuando se efectua una inversión asumimos un coste de oportunidad (conjunto de recursos que dejamos de percibir cuando nos decidimos por otra alternativa que puede ser mejor o peor) al INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 28 invertir esos recursos en el presente para lograr un beneficio en el futuro, pero cabe anotar que el futuro es incierto y que toda inversión no es 100% segura. Una de las grandes preguntas es ¿por qué se de debe invertir? El crecimiento de una empresa, e incluso su capacidad para mantener su competitividad y sobrevivir, depende de un flujo constante de ideas que estimule el desarrollo de nuevos productos, la forma para mejorar los ya existentes y las técnicas para producirlos a un costo más bajo (Morales, 2009). Para el analisis de la inversión en el presente proyecto, se utilizan las herramientas o los parametros más usados a la hora de calcular la viabilidad de un proyecto de inversión como son: VAN (valor actual neto), y el TIR (tasa interna de retorno). Se debe tener en cuenta que estos parametros no siempre coinciden, tienen ciertas limitaciones y los resultados que arrojan son inestables en algunos casos. A continuación se muestran las formulas matemáticas con las que se calcula cada uno de los métodos. 𝑉𝐴𝑁 = 𝐵𝑁1 (1 + 𝑖)1 + 𝐵𝑁2 (1 + 𝑖)2 + ⋯ . . . + 𝐵𝑁𝑛 (1 + 𝑖)𝑛 − 𝐼 Ecuación (1) Donde, BNi: beneficio neto (ingresos menos egresos) del periodo i I: inversión inicial i: tasa de descuento (costo de oportunidad del capital) TIR = es aquella tasa de descuento que hace el VAN igual a cero. En términos matemáticos: 𝑉𝐴𝑁 = 𝐵𝑁1 (1 + 𝑇𝐼𝑅)1 + 𝐵𝑁2 (1 + 𝑇𝐼𝑅)2 + . . . . . . . + 𝐵𝑁𝑛 (1 + 𝑇𝐼𝑅)𝑛 − 𝐼 = 0 Ecuación (2) Por lo tanto 𝐵𝑁1 (1+𝑇𝐼𝑅)1 + 𝐵𝑁2 (1+𝑇𝐼𝑅)2+ ....... + 𝐵𝑁𝑛 (1+𝑇𝐼𝑅)𝑛 = 𝐼 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 29 El VAN esta herramienta se conoce como la diferencia entre el dinero que ingresa a la empresa y la cantidad que se invierte en un mismo producto para ver si en realidad es un producto o proyecto que puede representar ganancias. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 30 3 METODOLOGÍA La metodología utilizada para este proyecto consta de varias etapas, las cuales fueron cruciales para el desarrollo del proyecto teniendo como base la investigación que estuvo apoyada en material bibliográfico como: libros, revistas de internet, información técnica y normativa a nivel nacional. El desarrollo del primer objetivo específico no se pudo llevar a cabo, debido a que la herramienta o equipo para hacer la respectiva medición (Analizador de Redes) no fue posible conseguirla, ya que el Instituto Tecnológico Metropolitano solo lo tiene para labores pedagógicas al interior de la institución y obtenerlo de forma particular en alquiler es muy costoso, en consecuencia, se desiste de este método. Para desarrollar este objetivo se hace necesario optar por otro método como el de la potencia instalada, de esta forma se puede conocer el consumo real de energía eléctrica de todas las luminarias que se utilizan en la nave industrial. Como segunda etapa se utiliza el método de los lúmenes para calcular el dimensionamiento, cantidad y tipo de luminarias necesarias para iluminarla nave industrial. Para medir el nivel de iluminación de la nave industrial, se toman mediciones con un luxómetro marca UNI-T referencia UT383 en cada máquina (ver Tabla 3.) donde los operarios normalmente desempeñan sus labores, a una altura de 0,85 metros que es el plano de trabajo tomando como base el piso según lo establecido en el capítulo 4 sección 420.1.1 (RETILAP). En cada sección o puesto de trabajo, se toman tres medidas (lm), de estas tres medidas se saca un promedio para obtener una medida más precisa. Esta medición se hace en horas de la noche (7:00 y 8:00 pm) en el horario laboral 2:00 a 10:00 pm, donde se presenta mayor déficit de iluminación. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 31 Tabla 3. Iluminación en el puesto de trabajo Puesto de trabajo Cantidad (Lux) DEVANADOR SCHUMAG I 55 SCHUMAG I 74,33 SECCIÓN DE SOLDADURA TREFILADORA 40,66 DEVANADOR SCHUMAG II 49,33 COCHES DE TIRO SCHUMAG II 93 FORMADORA DE TUBOS 150 Fuente: elaboración propia El RETILAP en el capítulo 4, Tabla 410.1 establece los tipos de recintos, actividades y los niveles de iluminación (puestos de trabajo permanente en plantas de producción).  Índice de Deslumbramiento Unificado (UGR): 25 Lux  Mínimo: 200 Lux  Medio: 300 Lux  Máximo: 500 Lux De esta forma se demuestra que los niveles de iluminación son bajos, respecto de los establecidos en la normativa. En la tercera etapa tres la comparación de costos entre los dos sistemas (luminarias Metal Halide y luminarias LED) inicialmente se basa en el consumo de energía eléctrica y de esta forma se puede deducir que las luminarias LED tiene un mejor rendimiento costo beneficio. Los cálculos utilizados para dicho análisis se hacen en los numérales posteriores. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 32 Para la elaboración del diagrama unifilar y los planos de distribución eléctrica fue necesario recopilar información de la planta física como la altura, dimensiones del área y las rutas más convenientes para optimizar y economizar materiales, estos planos se elaboran con el software AUTOCAD 2018 y se pueden ver en el numeral 3.4.1.7.3. En la última etapa se hace una comparación técnica y económica para establecer cuál de las dos tecnologías es la que proporciona mejores beneficios. Inicialmente se hace una comparación de consumo energético (lm/W), luego se estudia la vida útil, posteriormente se selecciona el tipo de luminaria y por último se calcula el costo de implementación del sistema y el tiempo de recuperación de la inversión. El resultado de este proyecto es el mejoramiento de la eficiencia eléctrica del sistema de iluminación de Centroaceros S.A.S., mediante la evaluación pre al diseño, el tipo de luminaria a utilizar, los cálculos de los costos en que la empresa incurre con el cambio de luminarias y la factibilidad económica. Todo ello, contemplado dentro de los objetivos de la presente investigación y las fases que contempla el diseño metodológico En los siguientes numerales se desglosa uno a uno los pasos (cálculos) necesarios para establecer la factibilidad del proyecto. 3.1 Consumo de energía eléctrica actualmente de las luminarias en la nave. Es importante conocer la cantidad de energía que se consume actualmente por cada lámpara en un turno laboral de 8 horas y de esta forma establecer el consumo real de todas las luminarias para hacer una comparación con el nuevo sistema de iluminación que se pretende calcular. El consumo por luminaria es 3.2 kWh, este consumo es importante tenerlo en cuenta para un posterior análisis. Para hacer una comparación del consumo de energía eléctrica respecto de dos sistemas de iluminación, se hace necesario tener como referencia la instalación que existe actualmente, la cual está compuesta de 23 luminarias tipo campana de 400W-Metal Halide, 220 Voltios, 60Hz INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 33 3.1.1 Cálculo de la potencia instalada (kW) Corresponde a la suma aritmética (Ecuación 3)) de la potencia de todos los equipos que existen en el interior de una instalación que en este caso son las luminarias con sus respectivas características (ver Figura 9). Figura 9. Reflector Aluminio C/Equipo 400W-M.H.-220V-19 pulgadas Fuente: SYLVANIA (2016). 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 = 𝑃𝑎 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑚𝑒𝑛 × 𝑁𝑙á𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑠 Ecuación (3) 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 = 400𝑊 × 23𝑙á𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑠 𝑷𝒊𝒏𝒔𝒕𝒂𝒍𝒂𝒅𝒂 = 𝟗, 𝟐𝒌𝑾 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑷𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂 𝑷𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 Ecuación (4) 𝑃𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑆) = 𝑷𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂 𝑭𝑷 Ecuación (5) INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 34 El Factor de Potencia para luminarias incandescentes es igual a 1, mientras que el de las luminarias Metal Halide es igual o superior a 0.9, esto debido a que toda luminaria que utilice un balasto reactor para su funcionamiento, debe adicionar un capacitor, cuya función es corregir el factor de potencia al 90% como mínimo ya que el balasto es altamente reactivo (ENEL-CODENSA, 2012). Para el posterior cálculo se toma como referencia FP = 0,95 para sistemas de iluminación no incandescentes. 𝑃𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑆) = 9,2𝑘𝑊 0,95 𝑷𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 (𝑺) = 𝟗𝟔𝟖𝟒, 𝟐𝟏 𝑽𝑨 3.1.2 Cálculo del consumo de energía (luminaria Metal Halide-400W) El medidor de energía eléctrica registra el consumo durante un mes para posteriormente emitir la factura de cobro, este consumo es expresado en kilovatios-hora (kWh). Para calcular el consumo mensual del sistema de iluminación se multiplica la potencia total de las luminarias (Watt W) por el número de horas en el mes. Consumomensual = Potencia(W) ∗ horas día ∗ días al mes Ecuación(6) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 = 9,2𝑘𝑊 ∗ 8 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ∗ 30 𝑑í𝑎𝑠 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒐𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 = 𝟐𝟐𝟎𝟖 𝒌𝑾𝒉/𝒎𝒆𝒔 Este valor corresponde al consumo de energía en un turno de 8 horas durante un mes 3.1.3 Características de luminaria Metal Halide tipo campana de 400W Este tipo de luminaria está diseñada para la iluminación interior de la industria y el comercio e instalaciones deportivas bajo techo. Cuenta con un cuerpo de aluminio fundido, cierre INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 35 hermético para proteger los componentes eléctricos en su interior y la campana está fabricada de aluminio puro. Datos del balasto reactor Los datos que se presentan a continuación, pertenecen a las luminarias que están instaladas actualmente en la nave industrial de Centroaceros S.A.S.  Marca: Electrocontrol  Reactor para luz de sodio o metal Halide  Potencia: 400W  Voltaje 208/220 V  Corriente: 2.12/2.0 Amperios  Voltaje de bombilla 125 V  Corriente de bombilla: 3.25 A  Temperatura máxima(TW) 130 grados Celsius  Frecuencia 60 Hz  Condensador 25 microfaradios ≥ 250 Voltios (para corregir el factor de potencia) Datos del tipo de bombilla  Bombilla Sylvania MH  Modelo: MH400/133/CL/U/ED37/e40  Tipo: luminaria interior  Fuente de luz: HID  Potencia: 400W  Voltaje: 133 Voltios  Flujo luminoso: 40000 lm  Temperatura de color: 4000k  IRC: 60  Eficacia: 100Lm/W  Vida útil: 20000 horas INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 36  Tipo de base: E40  Acabado: claro  Tipo de bulbo: ED. 37 3.2 Consumo de energía eléctrica en la nave con luminarias tipo LED Con la potencia que equivale a 250 W y un turno laboral de 8 horas se obtiene un consumo de 2 kWh, el cálculo real del número de luminarias necesarias para obtener una iluminación más eficiente se hará más adelante. 3.2.1 Cálculo de la potencia instalada (W) Para este caso se toma como referencia una campana LED industrial de 250 W, 220 Vac, este tipo de luminaria es seleccionada porque posee alta eficiencia eléctrica, tiene un ciclo de vida útil más extendido, no produce tanto calor como las convencionales, el tiempo de encendido es mínimo, utiliza diferentes colores y temperaturas, además es ecológica porque no utiliza vapores de mercurio y otro gas que contaminan el medio ambiente. Este tipo de luminaria es utilizada a nivel industrial y comercial y trae un ángulo de apertura de 900, además produce una eficacia lumínica de 110-115 Lm/W y cuenta con una eficiencia superior al 87%. Para el cálculo de este valor se utiliza la ecuación 3. 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 = 𝑃𝑎 𝑟𝑒𝑔𝑖𝑚𝑒𝑛 × 𝑁𝑙á𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑠 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 = 250𝑊 × 23𝑙á𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑠 𝑷𝒊𝒏𝒔𝒕𝒂𝒍𝒂𝒅𝒂 = 𝟓, 𝟕𝟓𝒌𝑾 El Factor de Potencia para luminarias incandescentes es igual a 1, mientras que el de las luminarias tipo LED poseen un factor de potencia mayor 0,9 (LEDBOX, 2021). Para el posterior cálculo se toma como referencia FP = 0,95 y el cálculo se realiza con la ecuación 5. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 37 𝑃𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑆) = 𝑷𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂 𝑭𝑷 𝑃𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑆) = 5,75𝑘𝑊 0,95 𝑷𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 (𝑺) = 𝟔𝟎𝟓𝟐, 𝟔𝟑 𝑽𝑨 3.2.2 Cálculo del consumo de energía (luminaria LED-250 W) En comparación con las luminarias Metal Halide, la eficacia de la lámpara LED es más alta 10-15 Lm más por vatio, flujo luminoso de 30 000 Lm y contienen una fuente de alimentación de corriente continua (driver) con un ancho de tensión de AC85V-265V. El cálculo del consumo mensual se realiza con la ecuación 6. 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎(𝑊) ∗ ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑í𝑎 ∗ 𝑑í𝑎𝑠 𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑠 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 = 5,75𝑘𝑊 ∗ 8ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ∗ 30𝑑í𝑎𝑠 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒖𝒎𝒐𝒎𝒆𝒔 = 𝟏𝟑𝟖𝟎𝒌𝑾𝒉/𝒎𝒆𝒔 3.2.3 Característica de luminaria LED tipo campana de 250W  Eficacia lumínica: 110-115 Lm /W  Índice de deslumbramiento unificado UGR: ≤19  Angulo de apertura: Incluye reflector de aluminio de 90º. Posibilidad de selección entre otros reflectores de 45º, 60º y 120º  Eficiencia: >87 %  Iluminación uniforme: >0.5  Índice de rendimiento de color: Ra>75  Distribución de la luz: simétrico / rounde  Diseño de la luminaria: LED + difusor INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 38  Temperatura de la unión LED: ≤80°  Temperatura de trabajo: -40°C ~ 55°  Temperatura de almacenaje: -25°C ~ +65°  Protección IP: IP65  Vida útil: 50000 Horas  Certificado: CE 3.3 Dimensionamiento de las luminarias Para el diseño y dimensionamiento de la iluminación de interiores, se hace necesario tener en cuenta diferentes factores como el lugar o área a iluminar, la altura de la planta, si es comercial o industrial (actividad) y aspectos estéticos como la indica el RETILAP en el capítulo 4 sección 410 (REQUISITOS GENERALES DEL DISEÑO DE ALUMBRADO INTERIOR). Para el presente trabajo se toman en cuenta para el diseño dos tipos de luminarias: Campana Metal Halide -400 W es la que está instalada actualmente en la nave industrial y la Campana tipo LED de 250 W que se toma como referencia por ser más eficiente. 3.3.1 Cálculo de la iluminación por el método de los lúmenes para luminarias tipo Campana Metal Halide-400 W Este método también se conoce como Sistema General o Método del Factor de Utilización. Este método es muy utilizado cuando no se necesita una precisión muy alta y sirve para conocer el número de luminarias necesarias con las cuales se desea iluminar un local de forma uniforme y además con este método se puede evaluar el nivel de iluminancia. Determinación de la altura de las luminarias Para determinar la altura de las luminarias, se utiliza en este caso el nivel óptimo para locales con iluminación directa, semidirecta y difusa como lo indica la fórmula (ver Tabla 4). La altura h (ver figura 10) es la distancia que hay entre el plano de trabajo y el plano de las luminarias (Castilla C, 2011). INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 39 Tabla 4. Altura de las luminarias en suspensión Locales con iluminación directa, semidirecta y difusa Mínimo: ℎ = 2 3 (ℎ′ − ℎ) Óptimo: ℎ = 4 5 (ℎ′ − ℎ) Locales con iluminación indirecta 𝑑´ ≈ 1 5 (ℎ´ − ℎ) 𝑑´ ≈ 1 5 (ℎ´ − ℎ) Fuente. (Tipos de iluminación, sus estilos y clasificación, 2021) ℎ = 4 5 (ℎ´ − ℎ) Ecuación (7) Donde, h = altura entre el plano de trabajo y el plano de trabajo de las luminarias h’= altura del local d = altura del plano de trabajo al techo d’ = altura entre el plano de las luminarias y el techo Figura 10. Altura para luminarias en suspensión Fuente. (Citcea, 2020) INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 40 Dimensiones reales de la nave (planta) Largo: 90m Ancho: 20m Alto: 8,5m ℎ = 4 5 (8,5 − 0,85) 𝒉 = 𝟔, 𝟏𝟐𝒎 Cálculo del índice del local (K). Para obtener este cálculo es necesario tomar en cuenta las dimensiones del lugar como el área que se va iluminar, la altura que hay entre el plano de trabajo y la altura del plano de las luminarias, (ver Figura 11). Figura 11. Dimensiones para determinar el índice del local Fuente. (Citcea, 2020) Tabla 5. Índice de local Sistema de iluminación Índice de iluminación (k) directa, semi – directa, directa – indirecta y general difusa 𝑘 = 𝑎. 𝑏 ℎ(𝑎 + 𝑏) INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 41 indirecta y semi – indirecta 𝑘 = 3. 𝑎. 𝑏 2(ℎ + 0,85)(𝑎 + 𝑏) Fuente: elaboración propia 𝑘 = 𝑎. 𝑏 ℎ(𝑎 + 𝑏) Ecuación (8) 𝑘 = (20𝑚)(90𝑚) 6,12𝑚(20𝑚 + 90𝑚) 𝒌 = 𝟐, 𝟔𝟕 Determinación del factor de utilización (Cu) El coeficiente de utilización de la instalación también se conoce como factor reducido de utilización y es la relación entre el flujo luminoso que cae en el plano de trabajo y el flujo luminoso suministrado por la luminaria. Este coeficiente representa la cantidad de flujo luminoso efectivamente aprovechado en el plano de trabajo después de interactuar con las luminarias y las superficies dentro de un local. El valor del coeficiente de utilización depende de la distribución fotométrica de la luminaria y de las dimensiones y características de reflectancia del local. Como se puede observar, el índice de local no puede ser leído directamente por lo tanto se debe interpolar entre los valores señalados (ver Tabla 6). Partiendo de que la instalación de la nave no es nueva y existen factores como la pintura de las paredes, el piso y los techos que tienen cierto grado de contaminación por suciedad y polvo, entonces se toma como recomendación el caso donde no concuerden los valores de reflexión en tablas. Si falta algún coeficiente, en su defecto se puede tomar: 0.5 para el techo para las paredes, 0.3 para el suelo, 0.1 (Castilla C, 2011). INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 42 Tabla 6. Factor de Utilización Lámpara MH Fuente. (Citcea, 2020)  Índice de local (K): 2,67  Coeficientes de reflexión:  Techo: 0,5  Pared: 0,3  Piso: 0,1 𝐶𝑈 = 0,61 + 0,63 + 0,60 + 0,61 4 = 𝟎, 𝟔𝟏𝟐% Ecuación (9) Factor de Mantenimiento Es la relación de la iluminación promedio en el plano de trabajo después de un periodo determinado de uso de una instalación y la iluminación promedio obtenida al empezar a funcionar la misma como nueva (Ministerio de Minas y Energía, 2010). INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 43 Para este caso se toma los valores del factor de mantenimiento bueno (ver Tabla 7) esto con el fin de que los niveles de iluminancia (300 Lux) correspondan con el tipo de recinto para el cual se está diseñando (puesto de trabajo permanentes en plantas de producción). Tabla 7. Valores Típicos de Factor de Mantenimiento Factor de mantenimiento bueno Ambiente limpio con mantenimiento frecuente y reposición frecuente de lámparas. 0,7-0,8 Factor de mantenimiento regular Ambiente con poca contaminación. 0,65-0,7 Factor de mantenimiento malo Ambiente contaminado con poca reposición 0,6-0,65 Fuente: (Dávila Vásquez, 2013) Niveles de Iluminancia El valor medio de iluminancia que relaciona la Tabla 410.1 del RETILAP es el que se debe tener en cuenta como el objetivo de diseño y este debe de ser el valor de referencia al finalizar el proyecto. El tipo de recinto y actividad corresponde al señalado en la Tabla 8, donde la nave industrial está destinada para el procesamiento del acero. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 44 Tabla 8. Índice UGR Máximo y niveles de Iluminancia Exigibles para Diferentes Áreas y Actividades TIPO DE RECINTO Y ACTIVIDAD UGR NIVELES DE ILUMINANCIA (lx) Mínimo Medio Máximo Trabajo en hierro y acero Plantas de producción que no requieren intervención manual Plantas de producción que requieren intervención ocasional Puestos de trabajo permanentes en plantas de producción Plataformas de control e inspección - 28 25 22 50 100 200 300 100 150 300 500 150 250 500 750 Fuente: (Ministerio de Minas y Energía, 2010) Determinación del flujo luminoso total (𝚽𝚻) El flujo luminoso es la cantidad de brillo emitida por una fuente de luz y su unidad de medida es el Lumen (Lm). La ecuación 9, se utiliza para calcular el flujo total, a partir de algunos datos establecidos previamente donde se relaciona la iluminancia media, la superficie de trabajo a iluminar, factor de utilización y el factor de mantenimiento. ΦΤ = 𝐸 ∗ 𝑆 𝑐𝑢 ∗ 𝑓𝑚 Ecuación (10)  ΦΤ: flujo luminoso total (Lm)  𝐸: iluminancia media deseada (Lx)  𝑆: superficie de trabajo (𝑚2)  𝑐𝑢: factor de utilización  𝑓𝑚: factor de mantenimiento INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 45 ΦΤ = 300𝐿𝑥 ∗ (20 ∗ 90)𝑚2 0,612 ∗ 0,8 ΦΤ = 𝟏𝟏𝟎𝟐𝟗𝟒𝟏, 𝟏𝟕𝑳𝒎 Determinación del número mínimo de luminarias (N) Para el cálculo del número de luminarias se deben relacionar en la ecuación 10 las siguientes variables: flujo luminoso total que se calculó anteriormente, número de lámparas por luminarias y flujo luminoso de una lámpara. 𝑁 = ΦΤ n ∗ ΦL Ecuación (11)  𝑁: número de luminarias  ΦΤ: flujo luminoso total (Lm)  n: número de luminaria por lámparas  ΦL: flujo luminoso de una lámpara (Lm) 𝑁 = 1102941,17𝐿𝑚 (1 ∗ 40000)𝐿𝑚 𝑁 = 27,5735 𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑵 ≈ 𝟐𝟖 𝒍𝒖𝒎𝒊𝒏𝒂𝒓𝒊𝒂𝒔 En este primer cálculo se obtuvo un resultado de 28 iluminarias en la nave industrial. Distribución de las luminarias en la nave Posteriormente al cálculo del número de luminarias en la nave industrial, se procede al cálculo para distribuir todas las luminarias. Dependiendo de la geometría del área a iluminar estas se distribuyen de una forma uniforme (filas y columnas), para esto se utilizan las ecuaciones 12 y 13 respectivamente. En la Tabla 9 se puede observar el número de luminarias y las diferentes separaciones. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 46  Número de luminarias a lo ancho N ancho= √N 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ( 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 ) Ecuación (12) N ancho = 2,494 𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠  Número de luminarias a lo largo N largo= N ancho( 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 ) Ecuación (13) N largo= 2,494 ( 90 20 ) N largo= 11 luminarias Tabla 9. Distribución de las Luminarias en la Nave Industrial Fuente: elaboración propia Distribución de luminaria a lo ancho Cantidad Número de luminarias 2 Separación entre luminarias 10m Separación entre luminarias y pared 5m Distribución de luminaria a lo ancho Cantidad Número de luminarias 11 Separación entre luminarias 7,36m Separación entre luminarias y pared 4,5m Total luminarias 22 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 47 Comprobación del resultado Esta comprobación es necesaria para saber si niveles de iluminancia que se seleccionaron en la Tabla 7, concuerdan con los calculados encontrados con la ecuación 14. 𝐸 = 𝑁. 𝑛. ΦL. cu. 𝑓𝑚 𝑆 ≥ 𝐸𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 Ecuación (14) 𝐸 = (28 ∗ 1 ∗ 40000 ∗ 0,612 ∗ 0,8)𝑙𝑚 (90 ∗ 20)𝑚2 ≥ 300𝑙𝑢𝑥 E = 304,64 ≥ 𝟑𝟎𝟎𝒍𝒖𝒙 (Se comprueba el resultado) Valor de la eficiencia energética de la instalación VEEI (lámpara Metal Halide) Este valor se calcula según como se indica en la sección 440, artículo 440.1 del RETILAP cuyo valor está dado en 𝑊/𝑚2 por cada 100 luxes mediante la ecuación 15. 𝑉𝐸𝐸𝐼 = 𝑃 ∗ 100 𝑆 ∗ 𝐸𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 Ecuación (15) Donde:  P Potencia total instalada en las bombillas más los equipos auxiliares, incluyendo sus pérdidas [W]  S Superficie iluminada [𝑚2]  𝑬𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 Iluminancia promedio horizontal mantenida [lux] 𝑉𝐸𝐸𝐼 = 9200𝑊 ∗ 100 (90 ∗ 20)𝑚2 ∗ 304,64𝑙𝑢𝑥 𝑽𝑬𝑬𝑰 = 𝟏. 𝟔𝟕𝑾/𝒎𝟐/𝟏𝟎𝟎𝒍𝒖𝒙 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 48 3.3.2 Luminarias tipo Campana LED industrial 250 W Este tipo de luminaria cuenta con gran eficiencia eléctrica y es utilizada para iluminación interior de naves industriales y recintos comerciales. Es utilizada por su gran capacidad de iluminación, bajo consumo, larga durabilidad y bajos costos de mantenimiento. Cálculo de la iluminación por el método de los lúmenes Campana LED 250 W Para este cálculo se utiliza la misma metodología mencionada en el numeral 3.4.1 que sirve para los dos tipos de tecnologías (iluminación LED y Metal Halide). Determinación de la altura de las luminarias En plantas con más de 7 metros de altura como es el caso en estudio, las fuentes de luz también deben colocarse a gran altura, con el fin de mantener las fuentes de luz fuera del campo de acción de las grúas o máquinas similares (Ministerio de Minas y Energía, 2010). Para este caso se utiliza la Ecuación 7. Dimensiones reales de la nave (planta)  Largo: 90m  Ancho: 20m  Alto: 8,5m Donde, h = altura entre el plano de trabajo y el plano de trabajo de las luminarias h’= altura del local ℎ = 4 5 (ℎ´ − ℎ) ℎ = 4 5 (8,5 − 0,85) 𝒉 = 𝟔, 𝟏𝟐𝒎 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 49 Cálculo del índice del local (K) Este cálculo ya se realizó en el numeral 3.4.1.2 y es el mismo para el caso de las luminarias LED. Para determinar el valor de K se utiliza la ecuación 8. 𝑘 = 𝑎. 𝑏 ℎ(𝑎 + 𝑏) 𝑘 = (20𝑚)(90𝑚) 6,12𝑚(20𝑚 + 90𝑚) 𝒌 = 𝟐, 𝟔𝟕 Determinación del factor de utilización (Cu) El factor de utilización se calcula igual que en el numeral 3.4.1.3 para el caso de las luminarias LED, pero con valores que se pueden encontrar en la Tabla 10. Como se puede observar, el índice de local no puede ser leído directamente por lo tanto se debe interpolar entre los valores señalados (ver Tabla 10). Como se había mencionado en el numeral 3.4.1.3 se toman las recomendaciones y valores cuando el local o la nave industrial no es nueva. 0,5 para el techo, 0,3 para las paredes y el suelo 0,1. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 50 Fuente. (FEILO SYLVANIA, 2016-2017) Los siguientes valores se toman para los dos sistemas de iluminación (LED y Metal Halide)  Índice de local (K): 2,67  Coeficientes de reflexión:  Techo: 0,5  Pared: 0,3  Piso: 0,1 𝐶𝑈 = 0,96 + 0,92 + 0,98 + 0,95 4 = 𝟎, 𝟗𝟓𝟐 % Ecuación (16) Determinación del flujo luminoso total Este valor se calcula de la misma forma como en el numeral 3.4.1.6 en el cual se utiliza la ecuación 10 y el único valor que se debe cambiar es el que corresponde al factor de utilización para las luminarias LED (0,952). Tabla 10. Factor de Utilización Lámpara LED INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 51 ΦΤ = 𝐸 ∗ 𝑆 𝑐𝑢 ∗ 𝑓𝑚 ΦΤ = 300𝐿𝑋 ∗ (20 ∗ 90)𝑚2 0,952 ∗ 0,8 ΦΤ = 𝟕𝟎𝟗𝟎𝟑𝟑. 𝟔𝟏𝑳𝒎 Cálculo del número de luminarias (N) Para determinar el número de luminarias, se utiliza el mismo procedimiento que en el numeral 3.4.1.7 cambiando los valores que corresponden para las luminarias LED.  𝑁: número de luminarias  ΦΤ: flujo luminoso total (Lm)  n: número de luminaria por lámparas  ΦL: flujo luminoso de una lámpara (Lm) 𝑁 = ΦΤ n ∗ ΦL 𝑁 = 709033𝐿𝑚 1 ∗ 27500𝐿𝑚 𝑁 = 25,78 𝑁 ≈ 𝟐𝟔 𝑳𝒖𝒎𝒊𝒏𝒂𝒓𝒊𝒂𝒔 Distribución de luminarias en la nave Para conocer la distribución de las luminarias LED en la nave, se procede de igual forma como se hizo en el numeral 3.4.1.8 y utilizando la ecuación 12 y 13 donde se define la ubicación de las luminarias a lo largo y ancho del local.  Numero de luminarias a lo ancho 𝑁 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 = √N 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ( 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 ) INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 52 N ancho= √26 ( 20 90 ) N ancho= 𝟐, 𝟒 𝒍𝒖𝒎𝒊𝒏𝒂𝒓𝒊𝒂𝒔  Número de luminarias a lo largo N largo= N ancho( 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 ) N largo= 2,4( 90 20 ) N largo= 10,8 luminarias N largo≈ 11 luminarias La Tabla 11 presenta la distribución de las luminarias en toda el área que corresponde a la nave industrial. Como se puede observar, el número de luminarias a lo ancho equivale a 2 y el número de luminarias a lo largo corresponde a 11, para un total de 20 luminarias. Tabla 11. Distribución de las Luminarias en la Nave Industrial Fuente: elaboración propia Distribución de luminaria a lo ancho Cantidad Número de luminarias 2 Separación entre luminarias 10m Separación entre luminarias y pared 5m Distribución de luminaria a lo largo Cantidad Número de luminarias 10 Separación entre luminarias 8,5m Separación entre luminarias y pared 2,5m Total luminarias 20 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 53 Comprobación del resultado Para la comprobación del resultado se procede de igual forma como en el sistema Metal Halide numeral 3.4.1.9 con los datos de la tabla 7 y utilizando la ecuación 14. 𝐸 = 𝑁. 𝑛. ΦL. cu. 𝑓𝑚 𝑆 ≥ 𝐸 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 𝐸 = (26 × 1 × 27500 × 0,952 × 0,8)𝑙𝑚 (90 ∗ 20)𝑚2 ≥ 300𝑙𝑢𝑥 302,52 ≥ 𝟑𝟎𝟎𝒍𝒖𝒙 (Se comprueba el resultado) Valor de la eficiencia energética de la instalación VEEI (luminaria LED) Para conocer el valor del VEEI es necesario proceder como en el numeral 3.4.1.10 ya que las dos tecnologías de iluminación pueden compartir las mismas ecuaciones, que para este caso es la ecuación 15. 𝑉𝐸𝐸𝐼 = 𝑃 ∗ 100 𝑆 ∗ 𝐸𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 Donde:  P Potencia total instalada en las bombillas más los equipos auxiliares, incluyendo sus pérdidas [W]  S Superficie iluminada [𝑚2]  𝑬𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 Iluminancia promedio horizontal mantenida [lux] 𝑉𝐸𝐸𝐼 = 5750𝑊 ∗ 100 (90 ∗ 20)𝑚2 ∗ 302,52𝑙𝑢𝑥 𝑽𝑬𝑬𝑰 = 𝟏, 𝟎𝟓𝟓 𝑾/𝒎𝟐/𝟏𝟎𝟎𝒍𝒖𝒙 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 54 3.3.3 Cálculo de luminarias por el Software DIALux Los resultados obtenidos con el software DIAlux, tienen una diferencia de cuatro luminarias respecto de los cálculos manuales, esto debido a que en este programa no se pudo cargar la referencia exacta de la luminaria que tomamos como base para hacer los cálculos, por lo tanto, la cantidad de lm/W era un poco inferior y en el cálculo manual no se toma el área marginal. En total el software arrojo 30 luminarias como se puede observar en la Figura12. Figura 12. Cálculo de luminarias (DIALux) Fuente: elaboración propia 3.4 Diseño Eléctrico de la Instalación En la mayoría de los países las instalaciones eléctricas deberán cumplir diferentes disposiciones legales publicadas por las autoridades nacionales o por organismos privados Figura 12. Cálculo de luminarias INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 55 reconocidos. Es primordial tener en cuenta estas restricciones locales antes de comenzar el diseño (SCHNEIDER ELECTRIC, 2008). En Colombia existe el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE en el cual se establecen los requisitos que garanticen los objetivos legítimos de protección contra los riesgos de origen eléctrico, para esto se han recopilado los procesos esenciales que definen el ámbito de aplicación y las características básicas de las instalaciones eléctricas y algunos requisitos que pueden incidir en las relaciones entre las personas que interactúan con las instalaciones eléctricas o el servicio y los usuarios de la electricidad (Ministerio de Minas y Energía, 2013). Cualquier instalación eléctrica objeto de RETIE debe asociarse a uno de los siguientes niveles de tensión:  Extra alta tensión (EAT): > 230kV  Alta tensión (AT): >= 57,5kV y <= 230kV  Media tensión (MT): > 1000V y < 57,5kV  Baja tensión (BT): >= 25V y <= 1000V  Muy baja tensión: < 25v 3.4.1 Dimensionamiento de los Conductores El papel que desempeña todo conductor en una instalación eléctrica, es llevar energía eléctrica desde un punto de suministro, hasta otro punto de uso final. En este trayecto se presentan varios fenómenos como: caída de tensión y calentamiento debido a la resistencia interna del mismo. Parte de la energía que se transporta se disipa en forma de calor, y como consecuencia el calor producido es energía que no se aprovecha e incrementa el precio de la facturación. Todo lo anterior se resume en saber dimensionar la sección transversal del conductor y las características del aislamiento, de forma que la caída de tensión no supere lo establecido por la norma NTC-2050, sección 210-19. Esta se establece como una recomendación en la cual la caída de tensión no debe superar el 3%. Para seleccionar el calibre del conductor y calcular la caída de tensión, es necesario tener en cuenta ciertos factores como: potencia instalada, potencia aparente, corriente nominal, factor INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 56 de potencia, longitud del circuito y resistencia del conductor. Para este caso se utilizan las ecuaciones 3 y 4. 𝑷𝒊𝒏𝒔𝒕𝒂𝒍𝒂𝒅𝒂 = 𝑷𝒂 𝒓𝒆𝒈𝒊𝒎𝒆𝒏 × 𝑵𝒍á𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒔 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 = 250𝑊 × 24𝑙á𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑠 𝑷𝒊𝒏𝒔𝒕𝒂𝒍𝒂𝒅𝒂 = 𝟔𝒌𝑾 𝑷𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 (𝑺) = 𝑷𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂 𝒇𝒑 Para el caso de las luminarias LED, el factor de potencia es 0,95 𝑃𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑆) = 6𝑘𝑊 0,95 𝑷𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 (𝑺) = 𝟔𝟑𝟏𝟓, 𝟕𝟖 𝑽𝑨 Cálculo de la corriente nominal bifásica 𝑉𝐿𝐿 = 220𝑉 𝑉𝐿𝑛 = 127𝑉 VLn = Voltaje línea neutro VLL = Voltaje línea-línea La tensión que suministra la subestación de la nave es: 13,2 kV/220 V trifásico 𝑉𝐿𝑛 = 220 √3 𝑽𝑳𝒏 = 𝟏𝟐𝟕 𝑽 𝑆3𝜑 = 𝑉 ∗ √3 ∗ 𝐼3𝜑 Ecuación (17) INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 57 𝑺𝟑𝝋 = Potencia aparente trifásica 𝐼3𝜑 = 𝑆3𝜑 𝑉 ∗ √3 𝐼3𝜑 = 6315,78 𝑉𝐴 220 𝑉 ∗ √3 𝐼3𝜑 = 𝟏𝟔, 𝟓𝟕 𝑨 Selección del conductor Para la selección del conductor es necesario tener en cuenta las normas y recomendaciones que se definen en el RETIE. Para este caso nos basamos en el artículo 20.2.9.f. Los conductores no deben operar a una temperatura mayor a la de diseño del elemento asociado al circuito eléctrico (canalizaciones, accesorios, dispositivos o equipos conectados) que soporte la menor temperatura, la cual en la mayoría de equipos o aparatos no supera los 60 ºC, de acuerdo con el artículo 110-14 C de la NTC 2050. Para este caso debe se debe tener en cuenta que el conductor es de cobre (Cu), 60 °C y es canalizado, por lo tanto, recurrimos a la tabla 310-16 de la NTC 20-50 (ver Tabla 12). Para una corriente nominal de 16,57 Amperios corresponde un conductor calibre 14 AWG. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 58 Tabla 12. Capacidad de Corriente Permisible en Conductores Canalizados Fuente. NTC 20-50 Selección del dispositivo de protección Para la protección del sistema eléctrico se utiliza un interruptor termomagnético (TMC) que es uno de los más utilizados, que sirve para proteger contra sobrecargas y cortocircuitos. Este es un dispositivo compacto (ver Figura. 13) y se puede utilizar como interruptor general o derivado y su diseño puede soportar gran número de operaciones (Serbán, 1995). INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 59 Figura 13. Interruptor termomagnético Fuente. (Nalelectricos, 2020) Para la selección del interruptor termomagnético, se toma como referencia de la norma NTC 2050, la tabla 250-95 donde se muestra la corriente de los dispositivos y el calibre del conductor de puesta a tierra para dicha corriente (ver Tabla 13). Para una corriente de 16,57 Amperios corresponde una PTM de 20 Amperios y un cable calibre 12 AWG para tierra. INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 60 Tabla 13. Selección de PTM y Conductores para Tierra Fuente: NTC 20-50 Caída de tensión del conductor principal La caída de tensión es la diferencia que existen entre el voltaje aplicado al extremo del alimentador de una instalación y el obtenido en cualquier otro punto de la misma, cuando está circulando la corriente nominal. Una forma para determinar la caída de tensión para un sistema bifásico, es de forma porcentual como lo indica la siguiente expresión. 𝐶𝑡3𝜑 = √3 ∗ 𝐷𝑇 ∗ 𝑅𝑐 ∗ 𝐼 1000 ∗ 𝑉 ∗ 𝑁𝑐 ∗ 100% Ecuación (18)  Nc = Número de conductores por fase  Rc = Resistencia del conductor (Ω/km)  DT = Distancia del circuito (metros)  𝐶𝑡3𝜑 = Caída de tensión trifásica INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 61  𝑉 = Voltaje 𝐶𝑡3𝜑 = √3 ∗ 75𝑚 ∗ 10,7𝛺/𝑘𝑚 ∗ 16,57𝐴 1000 ∗ 220𝑉 ∗ 1 ∗ 100% 𝑪𝒕𝟑𝝋 = 𝟏𝟎, 𝟒𝟔% Como se observa, el porcentaje de caída de tensión es superior al 3% por lo tanto se debe recalcular con un conductor cuya resistencia sea lo suficientemente baja para que cumpla con un porcentaje menor o igual a tres. Se selecciona de la Tabla 13 un conductor número 8AWG con una resistencia de 1,67 Ω/km y se observa que el porcentaje ya cumple con lo recomendado por el RETIE. 𝐶𝑡3𝜑 = √3 ∗ 75𝑚 ∗ 2,65𝛺/𝑘𝑚 ∗ 16,57𝐴 1000 ∗ 220𝑉 ∗ 1 ∗ 100% 𝑪𝒕𝟑𝝋 = 𝟐, 𝟔% Resumen del cálculo del conductor Aquí se presenta la cantidad de conductores con sus respectivos calibres. Las tres fases corresponden a la distancia que hay entre la subestación eléctrica y la caja de distribución que tiene tres fases, neutro y tierra.  Número de fases = (3 * 8AWG)  Neutro = (1*8AWG)  Tierra = (1*12AWG) Tabla 250-95 NTC 2050 El total de conductores que serán canalizados es igual a la cantidad de conductores por fase, cantidad de conductores por neutro y por último el conductor de tierra. Se debe tener en cuenta que se toma como referencia el calibre del conductor con mayor diámetro (8AWG). Cantidad de conductores por tubo: 5*8AWG INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 62 Selección de la canalización Para la canalización de los conductores se utilizará TUBERÍA ELÉCTRICA METÁLICA (EMT). Este tipo de tubería se utiliza para la canalización de cables eléctricos en zonas industriales, comerciales y residenciales. Esta tubería es galvanizada, previene la corrosión y se utiliza en instalaciones expuestas y ocultas. Para seleccionar la canalización se debe tener en cuenta la cantidad de conductores y la sección transversal de cada uno (ver Tabla.14), seguidamente se suman todas las secciones y elige el diámetro del tubo que corresponde. Tabla 14. Dimensión de los Conductores Aislados Fuente: NTC 20-50 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 63  Cantidad de conductores por tubo: 5*8AWG  Sección transversal por conductor: 23,6𝑚𝑚2  Total sección transversal = 118𝑚𝑚2 Con la sección transversal total de los conductores, se selecciona el diámetro del tubo comparando este valor con el que corresponda en la Tabla 15. En este caso valor más próximo es 118𝑚𝑚2 que equivale a un tubo de 3/4 de pulgada. Tabla 15. Dimensión de las Secciones de los Tubos Fuente: NTC 2050 Circuito ramal de las luminarias El circuito ramal corresponde al circuito que va después de la caja de distribución de 24 circuitos, para efectos de cálculo se toma como base el circuito ramal más largo, que en este caso equivale a 100 m de longitud el cual está compuesto de cuatro luminarias de 250 W-220 Vac. Se calcula la corriente que corresponde al circuito con la ecuación 5. 𝑆2𝜑 = 𝑃𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓𝑝 𝑆2𝜑 = 4 ∗ 250𝑊 0,95 INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 64 𝑆2𝜑 = 𝟏, 𝟎𝟓𝟐𝒌𝑽𝑨 𝐼2𝜑 = 1,052𝑘𝑉𝐴 220𝑉 𝐼2𝜑 = 𝟒, 𝟕𝟖𝑨 Para este caso se debe tener en cuenta que el conductor es de cobre (Cu), temperatura 60°C, canalizado. Para la selección del conductor se toma como referencia la Tabla 310-16 de la NTC-2050, la cual indica que para una corriente de 4,78 A, corresponde un calibre 14 AWG. La Protección Termomagnética (PTM) corresponde a 15 A como lo indica la RETIE. La protección contra sobrecorrientes para el calibre 14 AWG, no debe superar 15 A. 3.4.1.7.1 Caída de tensión circuito ramal Para este cálculo se toma como base la longitud del circuito que equivale a 100 m y resistencia del conductor 10,7 𝛺/𝑘𝑚. Esta caída de tensión se toma para un circuito bifásico (Voltaje línea-línea) y se calcula con la ecuación 18. 𝐶𝑡3𝜑 = 2 ∗ 𝐷𝑇 ∗ 𝑅𝑐 ∗ 𝐼 1000 ∗ 𝑉 ∗ 𝑁𝑐 ∗ 100%  Nc = Número de conductores por fase  Rc = Resistencia del conductor (Ω/km)  DT = Distancia del circuito (metros)  𝐶𝑡2𝜑 = Caída de tensión bifásica 𝐶𝑡2𝜑 = 2 ∗ 100𝑚 ∗ 10,7𝛺/𝑘𝑚 ∗ 4,78𝐴 1000 ∗ 220𝑉 ∗ 1 ∗ 100% INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 65 𝑪𝒕𝟐𝝋 = 𝟒, 𝟔𝟒% Como se observa, la caída de tensión es superior a 3% por lo tanto se debe calcular con un calibre de conductor que no sobrepase dicho porcentaje. Para corregir la caída de tensión se elige un calibre 12 AWG que tiene una resistencia de 6,73 𝛺/𝑘𝑚. 𝐶𝑡2𝜑 = 2 ∗ 100𝑚 ∗ 6,73𝛺/𝑘𝑚 ∗ 4,78𝐴 1000 ∗ 220𝑉 ∗ 1 ∗ 100% 𝑪𝒕𝟐𝝋= 2,92% 3.4.1.7.2 Resumen circuito ramal Aquí se presenta la cantidad de conductores con sus respectivos calibres para un solo circuito.  Número de fases = (2 * 12AWG)  Tierra = (1*14AWG) Tabla 250-95 NTC 2050 El total de conductores a canalizar es 27, de los cuales 18 son para la alimentación de las luminarias y 7 para el conductor de tierra de cada circuito. 3.4.1.7.3 Selección de la canalización  Cantidad de conductores por tubo: 27*12AWG  Sección transversal por conductor: 8,6𝑚𝑚2 (Ver tabla 13)  Total sección transversal = 232,2𝑚𝑚2 Con la sección transversal total de los conductores, se selecciona el diámetro del tubo (EMT) en la Tabla 14 que corresponde a 1-1/4 de pulgada. Para representar de manera gráfica el circuito eléctrico de iluminación, se elabora el diagrama unifilar y diagrama de distribución eléctrica de la planta donde se representa de una forma más clara las dimensiones de la nave industrial (ver Figura 14, 15 y 16). INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 66 Figura 14. Diagrama unifilar sistema de iluminación Fuente: elaboración propia TRAFO CON DOS DEVANADOS TABLERO PRINCIPAL PTM 1000A 13200/220V 300kVA CIRCUITO 1-2 4x250W CIRCUITO 3-4 4x250W CIRCUITO 5-6 4x250W CIRCUITO 7-8 4x250W CIRCUITO 9-10 2x250W CIRCUITO 11-12 2x250W CIRCUITO 17-18 2x250W CIRCUITO 13-14 3x250W CIRCUITO 15-16 3x250W PTM 40A L = 75m TABLERO SE DISTRIBUCIÓN 24 CIRCUITOS PTM-15A PTM-15A PTM-15A PTM-15A PTM-15A PTM-15A PTM-15A PTM-15A PTM-15A INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 67 Figura 15. Diagrama de distribución eléctrica (tramo1) Fuente: elaboración propia CAMERINOS Y BAÑOS ALMACEN DE HILERAS OFICINA S ADMINISTRATIVAS DOS NIVELES LABORATORIO SUBBESTACIÓN ZONA DE CARGUE ZONA DE DESCARGUE DOS NIVELES DOS NIVELES DOS NIVELES TABLERO DE 24 CIRCUITOS 220V-TRIFASICO (ILUMINACIÓN) ACOMETIDA A TABLERO DE 24 CIRCUITOS 220V 1-2 1-2 1-2 1-2 3-4 3-4 5-6 5-6 5-6 5-6 7-8 7-8 7-8 7-8 9-10 9-10 11-12 11-12 3-4 3-4 13-1413-1413-1415-1615-1615-16 17-18 17-18 9.17 80.70 2.02 7.26 CIRCUITO RAMAL- LUMINARIAS 12.2815.6314.4814.65 17.79 PLANTA CENTROACEROS APROBÓ: DIBUJÓ: ROBINSON GRACÍA S PLANO #: 1 CODIGO: FECHA: 8-02-2022 ESCALA:MEDIDAS EN METROS INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 68 Figura 16. Diagrama de distribución eléctrica (tramo 2) Fuente: elaboración propia CAMERINOS Y BAÑOS ALMACEN DE HILERAS OFICINA S ADMINISTRATIVAS DOS NIVELES LABORATORIO SUBBESTACIÓN ZONA DE CARGUE ZONA DE DESCARGUE DOS NIVELES DOS NIVELES DOS NIVELES TABLERO DE 24 CIRCUITOS 220V-TRIFASICO (ILUMINACIÓN) ACOMETIDA A TABLERO DE 24 CIRCUITOS 220V 1-2 1-2 1-2 1-2 3-4 3-4 5-6 5-6 5-6 5-6 7-8 7-8 7-8 7-8 9-10 9-10 11-12 11-12 3-4 3-4 13-1413-1413-1415-1615-1615-16 17-18 17-18 9.17 80.70 2.02 7.26 CIRCUITO RAMAL- LUMINARIAS 12.2815.6314.4814.65 17.79 PLANTA CENTROACEROS APROBÓ: DIBUJÓ: ROBINSON GRACÍA S PLANO #: 1 CODIGO: FECHA: 8-02-2022 ESCALA:MEDIDAS EN METROS INFORME FINAL TRABAJO DE GRADO Código FDE 089 Versión 04 Fecha 24-02-2020 69 3.5 Sistema de control automático Este tipo sistema es de gran importancia para el proyecto porque se puede controlar de forma más segura y confiable la iluminación de la nave industrial, esto con el fin de evitar la manipulación directa de los interruptores termomagnéticos como se hace en la actualidad. El sistema automático se diseña para el encendido de las luminarias por medio de un interruptor programable de horario (ver Figura 17) en el cual se establece los días y la hora de encendido posterior apagado de la iluminación. Figura 17. Interruptor programable de horario Fuente: (Finder, 2018) Al elegir la opción de automático, el interruptor programable entra en funcionamiento realizando el encendido y apagado de la iluminación a la hora y días de la semana establecidos. La señal emitida por este dispositivo, acciona el encendido de nueve relevos bipolares (Ver figura 18) donde cada uno energiza un circuito de iluminación y un piloto indicador de encendido.