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Resumen
La Municipalidad de Santa María de la provincia de Catamarca decide llevar a cabo el alumbrado vial del acceso Norte de esa localidad. Del estudio eléctrico y luminotécnico, resulta un proyecto que es licitado. Posteriormente, la Municipalidad toma en cuenta el pedido de la Secretaría de Energía en cuanto al ahorro energético que deben presentar las obras de iluminación. Se encarga entonces un nuevo estudio que contemple dichas recomendaciones, sin alterar el costo ni las características básicas presentadas en el proyecto original ya licitado y adjudicado. Luego de estudiar diversos escenarios donde se cambian diferentes variables eléctricas y luminotécnicas, el proyecto modificado resultante alcanza los objetivos propuestos de ahorro energético y reserva de potencia eléctrica para futuras instalaciones de alumbrado, sin alterar el costo inicial ni las características principales de la obra.
Palabras claves:
Alumbrado Vial
Ahorro de Energía
Nomenclatura
PO: Proyecto Original
PM: Proyecto Modificado
I. Introducción
La ciudad de Santa María se encuentra situada en la provincia de Catamarca en el Noroeste Argentino, a unos 1.900 msnm y a una distancia de 180 km de San Miguel del Tucumán (Figura 1).
Figura 1: localización de la ciudad de Santa María
Es considerada la capital de los Valles Calchaquíes y cuenta con una población estimada de 8000 habitantes, presentando un clima de tipo desértico de alta montaña, con una media de 25 º C en verano. El Valle de Santa María es el más grande e importante de los centros arqueológicos del Noroeste argentino, con vestigios de 27 asentamientos indígenas que pueden observarse en el Museo Arqueológico Provincial “Eric Boman”, con un completo muestrario que abarca el período precerámico y el agroalfarero. Presenta un importante movimiento turístico en verano y una intensa circulación vehicular desde y hacia la mina de cobre La Alumbrera (Catamarca). A la ciudad de Santa María se puede acceder por rutas:
- Desde el sur, por Catamarca: RN 40 y la RP 47.
- Desde el norte, por Salta: RN 40 y RP 68.
- Desde el noreste, por Tucumán: RP 307.
Con el fin de jerarquizar el acceso Norte a la ciudad y dentro de un plan general de iluminación, la Municipalidad de esta ciudad decidió realizar la obra de alumbrado público de este acceso por lo que se procedió a la realización del proyecto original. El acceso fue dividido en dos partes: un tramo Nº 1 (marcado en rojo en Figura 2) y un Tramo Nº 2 (marcado en azul en Figura 2).
Para los cálculos luminotécnicos se considera la clasificación determinada por la Norma IRAM [1].
Emed = 40 lx, G1 = 0,5 y G2 = 0,25.
Figura 2: localización de los lugares a iluminar
II. Descripción del proyecto original
El acceso Norte a la ciudad de Santa María fue dividido en dos tramos, llamados Nº 1 y Nº 2.
El tramo Nº 1 posee una longitud de 2000 m y está comprendido entre el puesto de control caminero policial y el monumento a la Pachamama. El alumbrado en todo este tramo se construirá con la geometría denominada “normal central”, aconsejada para calles de doble circulación, con platabanda central. La traza de la línea de alimentación eléctrica se efectuará de manera subterránea por el centro de la calzada, donde se montarán 51 columnas metálicas tubulares de 11 m de altura libre, con doble pescante de 2,50 m, opuestos entre si a 180°, distanciadas con vanos de 40 m.
Se construirá además una platabanda de 1 m de ancho con relleno y hormigón simple, acordonada por un cordón cuneta. El punto de suministro de energía, otorgado por la distribuidora EDECAT S.A., será en el punto medio de la traza, coincidente con el centro de carga, en un piquete de línea de media tensión de 13,2 kV. Sobre esta línea eléctrica de media tensión se construirá una SET (subestación transformadora) de 63 kVA, que alimentara eléctricamente a 2 (dos) circuitos. Uno de ellos alimentará con fases diferentes intercaladas 26 columnas hacia el sur y el otro, 25 columnas hacia el norte. Los puntos de luz serán luminarias STRAND MBA 70-5 con lámparas de 400 W de sodio de alta presión, tipo OSRAN NAV T SUPER.
El tramo Nº 2 posee una longitud de 500 m de doble vía y está comprendido entre el monumento a la Pachamama y empalme con calle Esquiú. Actualmente, existe una instalación de alumbrado público tipo central con globos antivándalos en regular estado. La instalación a ejecutar será el montaje lateral de 28 columnas metálicas con un solo pescante, exterior a la doble vía, distanciadas con vanos de 30 m. Los puntos de luz serán luminarias Strand MBA 70-5 con lámparas de 250 W de sodio de alta presión, tipo OSRAN NAV T SUPER forma tubular. El punto de suministro de energía para este tramo será la S.E.T.A. ubicada en las cercanías del monumento Pachamama. Con estas premisas fundamentales se licita el PO según tabla I, y se adjudica la obra mencionada.
Luego de realizada la licitación, la Municipalidad solicita a la empresa contratista un proyecto alternativo que atienda las recomendaciones de la Secretaría de Energía de la Nación de producir ahorro en la energía consumida en el alumbrado público (teniendo en cuenta la escasez de la energía eléctrica y el continuo incremento de su costo) y que analice la posibilidad de dejar prevista potencia disponible para futura ampliación de la obra. Todo esto sin alterar el costo ni las características básicas de la obra, por lo que acotaba las posibilidades de realizar cambios sustanciales al PO ya descripto. |
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III. Propuesta del proyecto modificado
Se propone una modificación al PO licitado para la obra de la referencia que cumpla con todas las especificaciones técnicas y luminotécnicas.
Para el tramo Nº 1 se mantiene la iluminación central con columnas de doble brazo. La altura de las columnas y los brazos dispuestos a 180º se disminuyen en un metro. El vano promedio disminuye a 36 m. Se cambia la potencia de lámpara de 400 a 250 W y se usan equipos auxiliares de doble nivel (en lugar del estándar), lo que permitirá una importante disminución del consumo de energía (ahorro estimado de más del 40% sobre el PO). Se usan dos SET, esto permitirá disminuir la sección de conductor.
Para el tramo Nº 2 se mantiene la iluminación bilateral, se disminuye en un metro la altura de columna y se usan equipos auxiliares de doble nivel.
En la figura 3 (tramo Nº 1) y figura 4 (tramo Nº 2) se puede observar la obra realizada basada en el PM.
Las características generales del PM son las indicadas en tabla II.
El artefacto de iluminación usado en el PM es el mismo que el especificado en el PO (Figura 5). Esto se debe a su buen rendimiento, a que el municipio tiene muchos de los mismos instalados y que por razones de mantenimiento no se desea tener una gran dispersión de modelos y marcas.
El equipo auxiliar usado en el PM es de doble nivel y está controlado por un dispositivo electrónico programable que produce un cambio en el nivel de potencia a través de un balasto con un devanado adicional (Figura 6), permitiendo variar la corriente de la lámpara y por ende el flujo emitido por las lámparas. La disminución de flujo (ahorro energético) se realiza en los horarios de muy poca circulación por las rutas. Se puede programar en un rango de 4 a 6 horas para trabajar con máxima potencia o con una reducción del 40%.
IV. Ahorro de energía originado por el proyecto modificado
En condiciones normales, según datos del fabricante, la lámpara opera a pleno flujo (las primeras 5 horas de funcionamiento). Al activarse el reloj electrónico del regulador, se reduce la potencia de la lámpara en un 40 % y el flujo luminoso en un 50 %. En la Figura 7 se muestra un ejemplo de un ciclo de trabajo de un equipo auxiliar de doble nivel para verano e invierno.
De acuerdo a datos del fabricante del equipo auxiliar usado, si se consideran 5 h de funcionamiento a potencia plena y 6 h al 60% de potencia plena (potencia reducida), el ahorro de energía producido se muestra en TABLA III y Figura 8.
V. Ampliación de la obra
El PM prevé, además, una iluminación vial alrededor del monumento a la Pachamama (figuras 9 y 10) que no se había tenido en cuenta en el PO, con el fin de que la obra de iluminación tenga continuidad al pasar del tramo 1 al 2.
Como el monumento tiene montada una iluminación ornamental, se pensó en un tipo de alumbrado vial que no interfiriera con la misma. Para lograr este objetivo se instalaron 8 proyectores de haz asimétrico tipo Solar I (asimétrico) de Lucciola, con mercurio halogenado de 150 watts, montados en 6 columnas de 7 m de altura libre distribuidos por la calzada que rodea al monumento. La forma y distribución de intensidad luminosa se muestra en figura 11.
VI. Instalación eléctrica de la obra
En el PO estaba previsto construir una SET de 63 kVA en el punto medio del tramo Nº 1, para alimentar dos circuitos de 1000 m y 22 kW de potencia cada uno. Para obtener una caída de tensión admisible de 3%, la sección del conductor al inicio del circuito se calculaba en 120 mm2, resultando un costo muy alto y una gran dificultad de trabajar las acometidas de las columnas.
Al tomar conocimiento de que la municipalidad tenía previsto encarar la construcción de una bicisenda paralela a la ruta señalada en el proyecto, un nuevo portal del acceso norte a la ciudad, e iluminar un camino vecinal, se planteó el montaje de 2 SET de 40 kVA total, ubicadas una a la mitad y otra al inicio norte del tramo Nº 1, dejando una reserva de potencia para la bicisenda y nuevo portal (figura 12).
Para alimentar el tramo Nº 2 y dejar prevista reserva para la obra del camino al puesto, se repotenció la SET ubicada frente al monumento, instalando un transformador de 63 k VA. La diferencia de precio del cable subterráneo, al utilizar menores secciones, fue de tal magnitud que alcanzó para la construcción de las nuevas SET.
Para los tableros de comando se utilizaron relojes astronómicos con encendido y apagado programable de acuerdo a la ubicación geográfica de la obra. Según un estudio realizado en S. M. de Tucumán por especialistas [1] se puede producir un ahorro de hasta un 11% con respecto al encendido y apagado mediante el uso de fotocélulas, debido al correcto ajuste de las horas de encendido y apagado.
VII. Mediciones de parámetros eléctricos
A los 8 meses de funcionamiento se procedió a realizar una inspección de la obra y medir los parámetros eléctricos y lumínicos (figura 13).
Teniendo en cuenta que el cambio de potencia y flujo se produce a las 5 h de encendido, se procedió a encender a las 16:50 h uno de los circuitos de alumbrado en el cual se realizarían las mediciones (35 luminarias).
En primer lugar se midieron los parámetros eléctricos en el puesto de encendido (tabla IV), y luego se verificó la caída de tensión hasta el lugar de la medición. A las 21:50 h, 5 horas después de haberse encendido, se produjo automáticamente la permuta, observándose claramente la disminución de nivel de iluminación. A esa hora ya los niveles de tensión habían disminuido por efecto de la mayor carga de la línea y, además, según expresiones del encargado del alumbrado público de Santa María, es una zona de continuas variaciones y disminuciones de tensión, llegando a veces a valores menores de 200 V. A las 22:15 h se procedió a realizar una segunda medición (tabla V) en el puesto de encendido.
De las mediciones efectuadas se determina que la reducción de potencia real es del 35% (ver tablas IV y V). Se puede calcular entonces, que la disminución promedio de la energía consumida del PM respecto del PO es del 38,2%. Según cálculos efectuados con datos del fabricante (tabla III) el ahorro teórico resultaba en un 40,3%.
VIII. Mediciones de parámetros lumínicos
A las 20:30 h se procedió a realizar las primeras mediciones de iluminación en el tramo Nº 1 (figura 14).
Para la medición de los parámetros lumínicos, se consideró la longitud de 35 m de vano promedio y el ancho de la calzada de 6,6 m. Se trazó una grilla de 1,40 x 3,50 m, donde el 0 y 35 m en el sentido longitudinal corresponden a la posición de las columnas, y 0,7 m en el sentido transversal corresponde a platabanda central. Se realizaron las mediciones a las 20:30 h, con potencia plena (tabla VI) y mediciones a las 22:15 h, con potencia reducida (tabla VII).
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