OPTIMIZACION DE INSTALACION ELECTRICA DE LA BIBLIOT ECA UNPA-UACO

HACIENDO USO DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGETICA

Autores:, Ing. Hugo Chacón 1, Ing. Eduardo R. MacDonald 1 , Ing. Andrea Caballero 1, Ing. Gabriela Zeffiro 1, Ing. Hector Soloaga 1,

1Universidad Nacional de la Patagonia Austral, Unidad Académica Caleta Olivia, Laboratorio de Energías Renovables - LER

Ruta3 S/N Acceso Norte (CP: 9011), Santa Cruz E-mail: hugomiguelchacon@yahoo.com.ar

RESUMEN

El ahorro y la eficiencia energética, son fundamental en nuestro mundo del Siglo XXI. No sólo se necesita administrar convenientemente nuestro consumo de energía; la conciencia debe extenderse en función del conocimiento de las constantes innovaciones tecnológicas para incorporar las herramientas más eficientes en esa administración.

Desde el Decreto N° 140/07, donde se declara de int erés y prioridad nacional el uso responsable y eficiente de la energía, y ante el creciente impulso internacional de que la Educación para el Desarrollo Sostenible, sea un elemento de una educación de calidad e impulso del desarrollo sostenible, como fue expresado en el Acuerdo de Mascate (UNESCO), aprobado en la Reunión Mundial sobre la Educación Para Todos de 2014 (ONU); desde nuestra institución consideramos que para el desarrollo sostenible, se tiene que reducir el impacto de la emisión de dióxido de carbono, por lo que proponemos un diseño de instalación eléctrica en nuestra biblioteca, usando eficientemente la energía eléctrica.

Por lo que esta investigación, “se fundamenta en la búsqueda de alternativas de solución a problemáticas energéticas a través de una acertada gestión, de los nuevos equilibrios ambientales, es decir, implicará una nueva manera de comprender los nuevos reglamentos para las instalaciones eléctricas en inmuebles y las reglamentaciones, de leyes y normativas de políticas energéticas”, permite abordar diferentes temas en los cuales se hace evidente y necesaria la intervención, con principios ambientales. Se abordara sobre el Uso Eficiente y Ahorro de Energía Eléctrica, como visión Estratégica desde la Educación y los ambientes/establecimientos donde se desarrolla la misma, con la finalidad de formar una nueva cultura energético-ambiental buscando fortalecer en la población conciencia sobre este tema, generando una serie de comportamientos sostenibles en relación hombre-urbanización-naturaleza.

PALABRAS CLAVES : Eficiencia energética, políticas energéticas, educación ambiental.

1. INTRODUCCIÓN

Partiremos de la situación actual del consumo de energía en la Biblioteca de nuestra Facultad, y de ahí, se desarrollara un estudio de mejoramiento de la instalación eléctrica, donde en cada uno de los pasos se darán una serie de buenas prácticas que serán importantes para mejorar los hábitos de consumo, informando sobre técnicas y equipamiento que permitirán el ahorro en esta edificación. Para llevar a cabo el proyecto, lo dividimos en las siguientes etapas:

• Relevamiento y medición de nivel de iluminación. • Medición de consumo energético. • Proyecto de mejoramiento de la instalación.

1.1. Relevamiento y medición del nivel de iluminaci ón

Se realizó un relevamiento de luminarias existente y se midió la iluminancia con un luxómetro marca CENTER 337 el cual se aprecia en la siguiente Figura 1.

Figura 1: Luxómetro

Con los datos obtenidos en el campo de trabajo se realizó primero la ubicación de las luminarias en el plano de infraestructura, con los datos obtenidos de nivel lumínico del sector, mostrado en la Figura 2.

Figura 2: Plano de Iluminación Actual (elaboración propia)

Posteriormente se verifico los datos obtenidos con un software de cálculo [1], los mismos arrojos resultados similares a los obtenidos mediante el instrumento, dando los siguientes gráficos lumínicos (Figuras 3, 4, 5 y 6). (Para esta presentación solo estamos considerando el sector principal del edificio, donde se desarrolla la mayor actividad académica)

Figura 3: Ubicación Luminarias Actuales [1] Figura 4: Curvas Isolux [1]

Figura 5: Grafico de Superficie [1] Figura 6: Grafico de Mallas [1]

1.2. Construcción de analizador de redes

Por otro lado se necesitaba medir los parámetros eléctricos de la instalación, debido a que la compra de un analizador de redes era muy onerosa para nuestro presupuesto, se realizó con los alumnos uno, con materiales que se consiguieron en el comercio local (Figuras 7, 8, 9, 10, 11 y 12), cumpliendo doble finalidad, una la de medir lo descripto anteriormente y llevar una herramienta al alumnado, que si bien no se puede certificar, pero permite que ellos puedan realizar practica en el campo. Los materiales utilizados fueron los siguientes:

• Un Analizador Power Meter • Tres Transformadores de Corrientes. • Cinco Clips Cocodrilos Aislados. • Un kit de materiales de Electrónica. • Un gabinete marca Genrod. • Conductores Eléctricos para el armado del Analizador.

Figura 7: Materiales Figura 8: Calado de Gabinete

Figura 9: Análisis de Conexiones Figura 10: Inst. materiales en la tapa

Figura 11: Armado Figura 12: Analizador Terminado

Este instrumento nos permite las siguientes aplicaciones para medir los siguientes parámetros eléctricos:

• Uso en sistemas de BT y AT • Precisión de corriente y tensión 1,0 % 1,0 % • Precisión de potencia 1,0 % 1,0 % • Precisión de energía 1,0 % 1,0 % • Número de muestras por ciclo a 50 Hz Valores instantáneos • Medición de Corriente Por fase y neutro • Medición de Tensión Promedio, fase a neutro y fase a fase • Medición de Frecuencia • Medición Potencia aparente, activa y reactiva Total y por fase • Medición Factor de potencia Promedio y por fase • Medición de Desequilibrio Corriente, tensión (Tasa de Distorsión Armónica 31) • Medición de Ángulo de fase Entre V y I, F1, F2, F3 • Medición Energía aparente, activa, reactiva • Medición de Corriente Presente y máx. • Medición de Potencia aparente, activa Presente y máx. • Medición de Distorsión armónica total Corriente, tensión, por fase • Horas de funcionamiento Tiempo de funcionamiento para carga en horas • Horas de encendido Tiempo de funcionamiento para la central de medida en horas

2. Desarrollo del Proyecto

La ley de Seguridad e Higiene en el Trabajo N° 1958 7, en el Anexo IV, Decreto Reglamentario N° 351/79, Capitulo 12 – Iluminación y Color, exige una iluminación de 500 Lux, para Bibliotecas, por los datos tanto instrumentales (176 LUX) como por cálculo de software (210 LUX) estamos en menos del 50 %, de lo requerido por la normativa vigente.

En este local, la iluminación es el servicio más importante, ya que la comunidad educativa necesita de un buen nivel lumínico para desarrollar el aprendizaje, y representa el mayor porcentaje de consumo energético.

Al analizar las necesidades de luz que tiene este espacio común, con la consigna de reducir al mínimo la iluminación decorativa, tanto interior como exterior, por supuesto compatible con la seguridad, nos proponemos realizar un nuevo cálculo lumínico con un recambio tecnológico, ya que el mismo se realiza con iluminación led, el resultado se aprecia en los siguientes gráficos (Figuras 13, 14,15 y 16).

Figura 13: Posición de Luminarias [1] Figura 14: Curvas Isolux [1]

Figura 15: Grafico de Superficie [1] Figura 16: Grafico de Mallas [1]

Con este diseño lo primero que apreciamos es que se reducen de 24 a 16 el número de bocas de iluminación y un solo tipo de luminaria (facilitando el mantenimiento de la instalación), la iluminación media que se alcanzara es de 527 lux, cumpliendo con la normativa vigente.

Una vez obtenida la cantidad de bocas se realiza el plano en planta, ubicando las mismas y tranzando el recorrido de los electroductos y tipos de conductores utilizados (Figura 17), los cuales serán verificados en las planillas que se desarrollaran una a una:

Figura 17: Plano de Instalación Eléctrica Propuesta (Elaboración Propia)

Según AEA 90364 (Asociación Electrotécnica Argentina), Edición 2006, punto 771.8.4: Establecimiento Educacionales, nos dice que debemos poseer alimentación trifásica con neutro, lo cual adoptamos y repartimos las cargas en los circuitos que componen la instalación.

A partir del trazado de los electroductos, conductores y bocas (tanto de iluminación como tomas corrientes) se realiza la planilla de calculo que denominamos “Planilla de Electroductos y Conductores” (Tabla 1, solo se presenta una parte a modo de ejemplo).

Tabla 1: Planilla de Conductores y su recorrido y Electroductos

Con los datos obtenidos de la longitud de los circuitos, realizamos las “Planillas de Cargas Especificas” (Tabla 2) y “Planilla de Cálculo de la Caída de Tensión” (Tabla 3), verificando si no superan el 3 % en iluminación y el 5 % en tomas corrientes, tal cual esta normalizado.

Tabla 2: Planilla de Cargas Específicas

Tabla 3: Planilla de Caída de Tensión

Estimando para una Biblioteca un coeficiente de simultaneidad de uso igual a 0.9, se realiza la “Planilla de Carga con Factor de Utilización” (Tabla 4), donde se realiza la distribución de las cargas por fase, para luego diseñar el tablero.

Tabla 4: Planilla de Carga con Factor de Utilización

Con los resultados obtenidos de las planillas de cálculos anteriores, se procede a las verificaciones siguientes, primero la “Planilla de Verificación de Caída de Tensión, dimensión del conductor y calibre de la protección” (Tabla 5)

Tabla 5: Planilla de Verificación de Caída de Tensión, dimensión del conductor y calibre de la protección

Con el objetivo de no tener inconvenientes cuando se deba realizar la inspección anual exigida por la Superintendencia de Riesgo del Trabajo (SRT 900/15), ya que aparte de la puesta a tierra, exige la impedancia de lazo de los circuitos, como así también el tiempo de disparo de la protección se realizan las siguientes planillas de verificación (Tablas 6, 7 y 8).

Tabla 6: Planilla de Actuación de la Protección

Tabla 7: Planilla de verificación por máxima exigencia térmica

Tabla 8: Planilla de Protección por mínima corriente de cortocircuito

Una vez realizada todas las verificaciones de la instalación procedemos a realizar el diseño del tablero seccional de biblioteca (Figura 18) y el cálculo de disipación del calor del tablero (Tabla 9).

Tabla 9: Planilla de disipación de calor del tablero

Figura 18: Plano de Unifilar del Tablero de la Biblioteca (Propuesto)

Con el objetivo de determinar la potencia del motor de la ventilación de la calefacción central se realizó un balance térmico cuyo resultado se ven en la siguiente Figura 19:

Figura 19: Balance Térmico [2]

Al seleccionar el equipo de calefacción central para el local completo, nos dio que el motor del ventilador tiene una potencia de 1 HP.

3. Resultados

El consumo energético con la situación actual, solamente tomando la iluminación en la biblioteca, es de 2202 Watt, con la modificación de proyecto será de 480 Watt, lo que implica una reducción del consumo en un 78.20 %.

A partir de este proyecto, en las materias de nuestra propuesta académica, tiene como propósito de educar en el uso racional y eficiente de la energía, generando capacidades técnicas en la sociedad educativa, implementando programas educativos para la generación de un cambio de los hábitos en uso de la energía, considerando como uso responsable, a aquellas acciones que conscientemente se tomen para una utilización responsable de la energía, como por ejemplo instalar sensores de iluminación, que no activen la iluminación de lugares no ocupados, y tomando como eficiencia energética la capacidad de tener los mismos servicios con el menor uso de los recursos disponibles, o sea que no se trata de ahorrar luz sino de iluminar mejor, consumiendo menos electricidad.

Entonces podemos afirmar que con hacer eficiencia energética logramos tres premisas importantes:

• La reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero, contribuyendo a mitigar el cambio climático.

• Generando ahorro económicos a partir de la reducción del consumo de energía.

• Asegurando el suministro de energía.

4. Ecuaciones

Tabla 10. Ecuaciones y Fórmulas utilizadas para la realización de las planillas

5. CONCLUSIONES

Por lo expuesto podemos recomendar:

Que se analicen las necesidades de iluminación que tiene cada local de un edificio, pues no todos los espacios requieren de la misma, con la misma intensidad y durante todo el tiempo.

El mantenimiento de luminarias, mejoran la iluminación sin aumentar la potencia. Lo mismo que exigir que maestranza mantengan limpios vidrios de ventanas, por donde ingresa la luz natural, reduciendo el consumo de luz artificial.

La iluminación decorativa, debe ser reducida al máximo (exterior e interior) siempre y cuando sea compatible con la seguridad.

Ir a un recambio tecnológico, cambiando por lámparas led, instalando reguladores de intensidad luminosa electrónica, como así también detectores de movimiento en el sector de baños, y como se ve en el plano de la figura 18, el montaje de interruptores independiente, pues nos permite mejorar el control de las luminarias.

6. REFERENCIAS

[1]. Software de Calculo Lumínico Lumenax.

[2]. Software de Cálculo de Balance Térmico Surray

7. Bibliografía

“Ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo N° 19587”. Argentina 1972

“Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles” AEA 90364 – Argentina 2006.

“Decreto Reglamentario N° 351/79”, Argentina 1979.

“Diseño, Proyecto y Montaje de Instalaciones Eléctricas Seguras”, Ruben R. Levy-Jorge Sarmiento Editor-Universitaslibros-Edición 2007