Diseño de una iluminación eficiente aplicado a una central de generación hidroeléctrica Guadalupe III
Autor: Lopera Bedoya, John
Asesor: Aguilar Roldán, José Amado (Thesis advisor)
Fecha: 2009
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: Para nadie es un secreto que la mayoría de problemas de visión que se presentan en la actualidad se dan gracias a los malos cálculos de fuentes de iluminación artificial. Además de esto y sumando que se le deben prestar las condiciones necesarias al usuario para que realice el trabajo bajo buenas condiciones. El siguiente trabajo se enfoca en la selección y cálculo de luminarias para distintos lugares, respetando ante todo la normatividad RETIE e implementando sistemas de control para garantizar el uso racional de la energía (URE), exigido por el Ministerio de Minas y Energía. / Abstract: For anybody it´s a secret that the majority of vision problems which they appear at present gives thanks to the bad calculations of sources of artificial lighting. Besides this and adding that it´s due to give the necessary conditions to the user so that it carries out the work under good conditions. The following work focuses in the selection and calculation of lights for different places, respecting standardisation RETIE first of all and implementing control systems to guarantee the rational use of the energy (URE), demanded by the Ministerio de Minas y Energía.

1
DISEÑO DE UNA ILUMINACIÓN EFICIENTE APLICADO A
UNA CENTRAL DE GENERACIÓN HIDROELÉCTRICA
GUADALUPE III
Por:
John Lopera Bedoya
Tutor:
José Amado Aguilar Roldán
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE MINAS
MEDELLÍN ANTIOQUIA
20092
Contenido
Resumen......................................................................................................................................7
Abstract.......................................................................................................................................8
1 Introducción.......................................................................................................................9
2 Planteamiento del problema........................................................................................10
3 Objetivos:..........................................................................................................................12
4 Selección de luminarias..................................................................................................13
5 Cálculos de luminarias....................................................................................................13
5.1 Cuarto de baterías..................................................................................................13
5.2 Pasillo principal.........................................................................................................15
5.3 Entrada principal de la planta..............................................................................16
5.4 Sala de control.........................................................................................................17
5.5 Planoteca.................................................................................................................18
5.6 Laboratorio de instrumentación...........................................................................18
5.7 Cocina.......................................................................................................................19
5.8 Túnel de cables........................................................................................................19
5.9 Oficinas de mantenimiento...................................................................................20
5.10 Bodega de mantenimiento...................................................................................20
5.11 Oficinas de montajes..............................................................................................21
5.12 Oficina principal de montajes...............................................................................21
5.13 Servicios auxiliares de cada unidad....................................................................22
5.14 Almacenes eléctricos y mecánicos del piso de generador...........................23
5.15 Filtros...........................................................................................................................24
5.16 Cálculo para pasillo de filtros:...............................................................................24
5.17 Foso de bombas......................................................................................................25
5.18 Cocineta del sótano..............................................................................................25
5.19 Pasillo de transformadores de servicios auxiliares............................................263
5.20 Cálculo de luminarias para el pasillo detrás de las UPS...................................26
5.21 Cálculo de luminarias para pasillo en frente de las UPS..................................27
5.22 Cálculo de luminarias para los tableros de Saux (Servicios Auxiliares) y TDP.
27
5.23 Cálculos para luminarias del techo de casa de máquinas:...........................28
6 Artículo 16 del RETIE. Tabla de niveles de iluminación..............................................29
7 Sistemas de control implementados............................................................................32
7.1 Cuarto de baterías..................................................................................................32
7.2 Pasillo principal.........................................................................................................32
7.3 Entrada principal de la planta..............................................................................33
7.4 Sala de control.........................................................................................................33
7.5 Planoteca.................................................................................................................33
7.6 Túnel de cables........................................................................................................33
7.7 Oficinas de mantenimiento...................................................................................34
7.8 Servicios auxiliares de cada unidad....................................................................34
7.9 Almacenes eléctricos y mecánicos del piso de generador...........................34
7.10 Transformadores de servicios auxiliares...............................................................34
7.11 Techo casa de máquinas......................................................................................34
8 Artículo 16. Iluminación (RETIE)......................................................................................38
8.1 Diseño de iluminación............................................................................................38
9 Cumplimiento del RETIE..................................................................................................39
10 Planos.............................................................................................................................45
11 Conclusiones................................................................................................................46
12 Bibliografía....................................................................................................................474
Lista de Tablas
Tabla 1. Factor de utilización.....................................................................................................14
Tabla 2. Cálculo de luminaria para el pasillo principal.............................................................16
Tabla 3. Cálculo de luminaria para la entrada principal de planta...........................................17
Tabla 4. Cálculo de luminaria para la sala de control..............................................................17
Tabla 5. Cálculo de luminaria para la planoteca......................................................................18
Tabla 6. Cálculo de luminaria para el laboratorio de control...................................................18
Tabla 7. Cálculo de luminaria para la cocina............................................................................19
Tabla 8. Cálculo de luminaria para el túnel de cables.............................................................19
Tabla 9. Cálculo de luminaria para la oficina de mantenimiento............................................20
Tabla 10. Cálculo de luminaria para la bodega de mantenimiento.........................................20
Tabla 11. Cálculo de luminaria para la oficina de montajes....................................................21
Tabla 12. Cálculo de luminaria para la oficina principal de montajes.....................................21
Tabla 13. Cálculo de luminaria para los servicios auxiliares...................................................22
Tabla 14. Cálculo de luminaria para los almacenes eléctricos y mecánicos..........................23
Tabla 15. Cálculo de luminaria para los filtros..........................................................................24
Tabla 16. Cálculo de luminaria para los pasillos de filtros.......................................................24
Tabla 17. Cálculo de luminaria para el foso de bombas..........................................................25
Tabla 18. Cálculo de luminaria para la cocineta del sótano....................................................25
Tabla 19. Cálculo de luminaria para el pasillo de transformadores de servicios auxiliares...26
Tabla 20. Cálculo de luminaria para el pasillo detrás de las UPS...........................................26
Tabla 21. Cálculo de luminaria para el pasillo en frente de las UPS......................................27
Tabla 22. Cálculo de luminaria para los tableros servicios auxiliares y TDP.........................27
Tabla 23. Cálculo de luminaria para el techo de casa de máquinas.......................................28
Tabla 24. Niveles de iluminaciún según RETIE.......................................................................31
Tabla 25. Capacidad de los interruptores auxiliares................................................................40
Tabla 26. Capacidad de corriente del interruptor.....................................................................415
Tabla 27. Ficha técnica del contactor.......................................................................................41
Tabla 28. Clasificación de atmosferas peligrosas....................................................................42
Tabla 29. Clasificación de gases, polvo y temperatura............................................................43
Tabla 30. Grado de protección (hermeticidad al líquido).........................................................43
Tabla 31. Grado de protección (hermeticidad al sólido)..........................................................446
Lista de Gráficos
Gráfico 1. Cantidad de luminarias vs lugar...............................................................................10
Gráfico 2. Distribución del tipo de luminarias en la Central Guadalupe III..............................11
Gráfico 8. Disposición de luminarias del techo de casa de maquinas....................................35
Gráfico 9. Cantidad de luxes vs luminaria tercer piso..............................................................35
Gráfico 10. Cantidad de luxes vs luminaria primer piso...........................................................36
Gráfico 11. Cantidad de luxes vs luminaria segundo piso.......................................................36
Gráfico 12. Cantidad de luxes vs luminaria cuarto piso...........................................................36
Gráfico 13. Cajas de circuito......................................................................................................39
Gráfico 14. Auxiliares de Interruptores......................................................................................40
Gráfico 15. Interruptor monopolar y bipolar..............................................................................41
Gráfico 16. Gabinete para circuitos de control de luminarias..................................................427
Resumen
Para nadie es un secreto que la mayoría de problemas de visión que se presentan
en la actualidad se dan gracias a los malos cálculos de fuentes de iluminación
artificial. Además de esto y sumando que se le deben prestar las condiciones
necesarias al usuario para que realice el trabajo bajo buenas condiciones. El
siguiente trabajo se enfoca en la selección y cálculo de luminarias para distintos
lugares, respetando ante todo la normatividad RETIE e implementando sistemas de
control para garantizar el uso racional de la energía (URE), exigido por el Ministerio
de Minas y Energía.8
Abstract
For anybody it´s a secret that the majority of vision problems which they appear at
present gives thanks to the bad calculations of sources of artificial lighting. Besides
this and adding that it´s due to give the necessary conditions to the user so that it
carries out the work under good conditions. The following work focuses in the
selection and calculation of lights for different places, respecting standardisation
RETIE first of all and implementing control systems to guarantee the rational use of
the energy (URE), demanded by the Ministerio de Minas y Energía.9
1 Introducción
El diagnostico energético es una herramienta indispensable para desarrollar las
bases técnicas y financieras de un programa de ahorra en energía. Es por ello la
importancia de contar con técnicas adecuadas para su ejecución.
Es por esto que se ha pensó en implementar sistemas de control que permitan un
ahorro importante en recursos obteniendo la mayor eficiencia de los elementos
utilizados.
El objetivo de practicar un diagnostico energético a un sistema de iluminación, es el
de identificar todas las posibilidades medidas de ahorro de energía en dicho sistema,
durante un tiempo limitado; recopilar y ordenar todos los datos de consumo de
energía e iluminación de la instalación; así como el de realizar la evaluación técnico
económica de la implantación de las medidas de ahorro.10
2 Planteamiento del problema
En estos momentos que se está haciendo más énfasis en preservar el ambiente y
las empresas han adoptado una posición firme en cuanto al ahorro energético, EPM
se ha dado cuenta que un porcentaje considerable de energía, está siendo gastado
en iluminación que no cumple con la normatividad que establece el Ministerio de
minas y Energía. El sistema de iluminación es poco eficiente, puesto que consume
más potencia, comparándola con otro tipo de luminarias que pueden entregar un
mayor nivel de iluminación.
Se vio con preocupación que el sistema que se utilizaba en toda la cadena de
generación tenía un alto nivel de contaminación, puesto que su proceso de reciclaje
es muy lento, además que contiene alta cantidad de Mercurio, genera altas
temperaturas en el medio y no se tenían muy en cuenta los niveles exigidos por el
RETIE para cada lugar.
Los sistemas antes utilizados además que tenían un alto consumo energético,
demandaban costos por mantenimiento, es decir, periódicamente era necesario
disponer personal para limpieza y substituciones de luminarias en mal estado. Es
importante decir que el sistema que se implementó también requiere revisión
periódica, pero como con los cálculos que se realizaron, se redujo
considerablemente la cantidad de luminarias y con el sistema de control, su vida
útil se alargó, los mantenimientos van a ser más pocos y más fáciles.
En la planta de GIII (como en toda la cadena de generación), se observó que la
variedad de tipos de luminarias era amplia, lo cual dificulta un simple reemplazo de
una lámpara, ya sea porque no la hay en los almacenes o porque esa tipo de
luminaria salió del mercado.
El siguiente gráfico (gráfico 1) corresponde a la distribución en cuanto a cantidad de
luminarias en toda la cadena.
Gráfico 1. Cantidad de luminarias vs lugar11
Con el Gráfico 2 se pretende mostrar la diversidad de tipos de luminarias que se
tenía en la planta de Guadalupe III, antes que se empezara a implementar la
iluminación eficiente.
Gráfico 2. Distribución del tipo de luminarias en la Central Guadalupe III
Se buscó unificar el tipo de luminarias, logrando mayor eficiencia en los trabajos de
mantenimiento.
En el Gráfico 2. Vemos la distribución de luminarias en Guadalupe III los tipos de
luminarias a los que se hace referencia allí son:
1. Tubo Fluorescente 12 de 36W
2. Tubo Fluorescente 12 de 39W
3. Tubo Fluorescente 12 de 75W
4. Tubo Fluorescente 8 de 32W
5. Luminaria Incandescente de 60W
6. Luminaria Incandescente de 100W
7. Luminaria de Sodio de 70W
8. Luminaria de Sodio de 150W
9. Luminaria de Sodio de 250W
10. Luminaria de Sodio de 400W
11. Luminaria de Mercurio de 150W
12. Luminaria de Mercurio de 250W
13. Luminaria de Mercurio de 400W
14. Luminar fluorescente compacta 20W
15. Metal Halide de 1KW12
3 Objetivos:
• Tener en la cadena de generación, un sistema de iluminación óptimo, confiable y
seguro.
• Implementar sistemas de control, buscando sacar el mejor provecho a la energía
consumida.
• Cumplir con las exigencias del RETIE, teniendo en cuenta los niveles de
iluminación y el tipo de luminarias más adecuadas, dependiendo las
características de los diferentes lugares.
• Disminuir costos por consumo y mantenimiento de los diferentes sistemas.13
Para cumplir con los objetivos planteados, se realizó un estudio detallado de
iluminación, donde los pasos efectuados fueron los siguientes:
4 Selección de luminarias.
Para hacer una selección de luminarias, lo primero que se debe tener en cuenta son
las restricciones de tipo físico, energético y económico que tiene el lugar. Al iniciar el
estudio, nos dimos cuenta que el mantenimiento de los sistemas de alumbrado se
hacía un poco arduo y costoso por ser un lugar muy grande y porque la diversidad
de luminarias instaladas era muy amplia. Esto hace que el reemplazo inmediato se
retarde, porque la demora en la búsqueda de la luminaria exacta o la compra de la
misma y esto hacia que el lugar se quedara sin iluminación. Por esto se optó por
unificar el alumbrado y las luminarias elegidas fueron las siguientes:
Para iluminación interior se utilizaron luminarias fluorescentes tubulares TF-8 de 32
w de potencia apropiadas para alturas de 2mts a 2.5mts, luminarias tubulares
fluorescentes TF-5 de 54W de potencia y luminarias compactas ahorradoras de
20W. Las fichas técnicas se encuentran en los anexos.
En la casa de máquinas se utilizaron luminarias Metal Halide de 1KW de potencia,
apropiadas para lugares con alturas de más de 15 mts.
5 Cálculos de luminarias.
Para el cálculo de luminarias tenemos que tener en cuenta las fichas técnicas de los
fabricantes (curva fotométrica, potencia de luminaria y lúmenes emitidos por la
luminaria). Además de esto las características físicas propias del lugar. Los cálculos
realizados fueron los siguientes:
Se realizó un estudio de luminotecnia en cada lugar de la planta de Guadalupe III,
buscando obtener la mayor eficiencia de los equipos instalados.
5.1 Cuarto de baterías
Empezamos definiendo la categoría a la cual se le hará
el estudio para determinar la cantidad de luminarias a
instalar, en éste caso (Cuarto de baterías) la categoría
del lugar es D. Estos lugares se caracterizan por tener
rango de iluminación de 200 – 300 – 500 [Lux].
Gráfico 3. Cuarto de Baterías (Actualmente el lugar cuenta con 32Lux de iluminación.)
Comenzamos por calcular el índice del local (K), utilizando las medidas del lugar.
Para iluminación directa, semidirecta, directa – indirecta y general difusa.14
, donde a es el ancho del lugar, b el largo y h es la altura del
local restándole el grosor de la luminaria (0.25m) y la altura del plano de trabajo que
normalmente es de 0.85m.
Los coeficientes del cuarto son:
Para el techo=0.7ρ, para la pared=0.3ρ y para el suelo=0.1ρ. Con estos datos y la
siguiente tabla, hallamos el factor de utilización.
Tabla 1. Factor de utilización
Como nuestro K=1.96 y éste valor no está disponible en la tabla, interpolamos.
= 0.41, factor de utilización para nuestras luminarias.
La sala de baterías debe permanecer limpia, éste sitio debe ser frecuentado por el
personal de aseo. Así que el factor de mantenimiento ( ) es de 0.8.
Se asume que la luminancia media deseada para un lugar industrial donde los
trabajos con requerimientos visuales son normales es de 500Lux [E]. Asumiendo la
superficie de 10m, se obtiene el siguiente resultado.
15243.9Lm número de luminarias = 2.499 = 3
Teniendo en cuenta que la luminancia emitida por las luminarias que se piensan
utilizar en ese lugar tienen 3000 Lm. por tubo y la lámpara que se instaló tiene 2
tubos.15
Emplazamiento de luminarias.
Número de luminarias a lo ancho del lugar= =1.17= 1 Luminaria.
Número de luminarias a lo largo del lugar= = 2.57= 3 Luminarias.
Para locales con alturas menores o iguales a 4m la distancia entre luminarias debe
ser menor o igual a 1.6 veces el valor de la altura.
Distancia entre luminarias = 2.93m
Distancia entre luminaria y muro = 1.46m.
5.2 Pasillo principal.
Para comenzar con el cálculo de luminarias
para el pasillo de la entrada principal, se debe
tener muy claro que por las características del
sitio, es decir, por ser área de circulación, los
niveles de iluminancia que se requieren, son
mínimos. Así que la luminancia media
deseada que se tomó para los cálculos fue de
100lx (que se ubica en el rango de niveles de
iluminación como tipo medio).
Gráfico 4. Pasillo principal
Teniendo en cuenta las dimensiones entregadas por el lugar. El índice del local K es
1.41, utilizando éste más los factores de reflexión, tanto del techo como de las
paredes, obtenemos un coeficiente de utilización de 0.55. (Utilizando la tabla
fotométrica que más se asemeja al comportamiento de una bombilla) Los resultados
obtenidos se muestran en la siguiente tabla.16
Tabla 2. Cálculo de luminaria para el pasillo principal
5.3 Entrada principal de la planta.
Para los cálculos realizado en éste sitio se tomaron las siguientes consideraciones.
Según el RETIE, para las áreas de circulación y corredores, los rangos de
iluminación varían entre 50-100-
150. Mínimo, medio y máximo nivel
de iluminación respectivamente.
Se escogió el nivel máximo de
iluminación puesto que las
dimensiones del lugar son grandes
y al elegir éste nivel garantizamos
Gráfico 5. Entrada Principal de Planta iluminación en la parte baja de las
escaleras, así no será necesario
ubicar una bombilla fluorescente compacta en ese sitio.17
En los resultados que se obtuvieron, se debió elegir entre ubicar una lámpara de 59
W TF8 ó ubicar dos lámparas de 32W, en últimas se optó por elegir las dos
lámparas porque esto le da más seguridad al sistema contra una posible falla.
Tabla 3. Cálculo de luminaria para la entrada principal de planta
5.4 Sala de control.
Se debe tener en cuenta que en la sala de control, operación, a todas horas se están
tomando registros de las unidades, por esto la iluminación debe ser muy adecuada
para no fatigar el personal. La luminaria elegida fue TF5-54W, porque para esa
altura, es la luminaria más apropiada, por su eficiencia.
Tabla 4. Cálculo de luminaria para la sala de control18
5.5 Planoteca
Los resultados obtenidos para éste lugar, son los siguientes:
*Debemos tener en cuenta para la ubicación de las luminarias, los cajones donde
se ubican los planos, para aprovechar el mayor flujo luminoso.
Tabla 5. Cálculo de luminaria para la planoteca
5.6 Laboratorio de instrumentación
Para éste lugar la iluminación cumple una labor muy importante, ya que los trabajos
que se realizan allí demandan mucha precisión, es por esto que el nivel escogido
fue la categoría mayor para éste tipo de sitios.
Tabla 6. Cálculo de luminaria para el laboratorio de control19
5.7 Cocina
Para la cocina se utilizó una luminaria ahorradora de 20W, la superficie a alumbrar
es pequeña y no es necesario tener una cantidad de lúmenes muy elevada, puesto
que hay una ventana que permite el paso de la luz natural.
Tabla 7. Cálculo de luminaria para la cocina
5.8 Túnel de cables
En este lugar, no tenemos un flujo muy transitado de personal, sin embargo, la
iluminación allí cumple un trabajo importante para trabajos de mantenimiento, por
esto se decidió implementar un sistema de control, que consta de dos sensores de
proximidad ubicados en cada una de las entradas del túnel, con un temporizador
ajustado al mayor tiempo posible, para evitar el desgaste del tubo. Los cálculos que
se obtuvieron, más las dimensiones del lugar se pueden ver en la siguiente tabla:
Tabla 8. Cálculo de luminaria para el túnel de cables20
5.9 Oficinas de mantenimiento
Para oficinas es mejor utilizar luminarias de longitud más cortas con una alta
eficiencia, esto hace que el flujo luminoso sea más uniforme. La luminaria
utilizada es TF8-32W.
Tabla 9. Cálculo de luminaria para la oficina de mantenimiento
5.10 Bodega de mantenimiento.
Tabla 10. Cálculo de luminaria para la bodega de mantenimiento21
5.11 Oficinas de montajes
Para las oficinas en general se manejó un nivel de lúmenes alto, se hizo esto para
evitar sistemas de iluminación adicionales.
Tabla 11. Cálculo de luminaria para la oficina de montajes
5.12 Oficina principal de montajes
Tabla 12. Cálculo de luminaria para la oficina principal de montajes22
5.13 Servicios auxiliares de cada unidad.
En este lugar encontramos el sistema de control de la parte de generación. Además,
desde allí se transporta la información hasta el centro de control general. Por ser un
lugar donde se van a realizar constantes lecturas de datos en las pantallas de toque
y teniendo en cuenta que debemos prestar un servicio seguro. Es decir, si por algún
motivo, falla la comunicación desde estos bancos al centro de control general, la
toma de datos y los demás trabajos se deberán realizar desde donde están
ubicadas las pantallas y nosotros debemos asegurar la cantidad de iluminación
necesaria para hacer estos trabajos.
Debemos tener en cuenta que la altura del
lugar se modificará para tener un mejor
rendimiento de las luminarias, esto lo
logramos suspendiendo las luminarias
desde el techo, por medio de cadenas
galvanizadas. Como se muestra en la
siguiente figura.
Gráfico 6. Servicios auxiliares
Las dimensiones del lugar, más los resultados
obtenidos están en la siguiente tabla.
Tabla 13. Cálculo de luminaria para los servicios auxiliares
*En los resultados obtenidos podemos observar que para este lugar, se necesitan
instalar 8 luminarias en total, que se verán, 2 a lo ancho y 4 a lo largo, como
muestra la figura.23
5.14 Almacenes eléctricos y mecánicos del piso de generador.
Se tienen dos almacenes con estas mismas
dimensiones para cada unidad, es decir, en total
son 12 almacenes, para los cuales se les harán
los cálculos en esta página.
Estos almacenes se caracterizan por guardar
allí, materiales que en algún momento van a ser
utilizados, por esto, todos ellos cuentan con una
ventana en la puerta para que el personal, sin
Gráfico 7. Almacenes eléctricos y mecánicos
necesidad de entrar allí, sepa que se tiene
ubicado en éste. Por esta misma razón, el sistema de iluminación de estos sitios, se
hará por medio de un sensor de proximidad.
En el RETIE encontramos que el nivel de iluminación media para un almacén o
bodega, debe ser de 150 Lx. Aunque es una zona donde no se mantiene personal
trabajando, se le asumió un factor de mantenimiento de 0.7, puesto que el personal
encargado del aseo realiza una labor periódica allí. La luminaria a instalar es una TF
8 de 32W de potencia.
Tabla 14. Cálculo de luminaria para los almacenes eléctricos y mecánicos24
5.15 Filtros
La luminaria más adecuada para éste lugar es TF5-54W, puesto que la altura del
lugar es considerable y como los filtros de agua crean un ambiente húmedo, las
luminarias utilizadas deben tener una protección contra esta característica.
Tabla 15. Cálculo de luminaria para los filtros
5.16 Cálculo para pasillo de filtros:
Tabla 16. Cálculo de luminaria para los pasillos de filtros25
5.17 Foso de bombas
Tabla 17. Cálculo de luminaria para el foso de bombas
5.18 Cocineta del sótano
Tabla 18. Cálculo de luminaria para la cocineta del sótano26
5.19 Pasillo de transformadores de servicios auxiliares.
Tabla 19. Cálculo de luminaria para el pasillo de transformadores de servicios auxiliares
5.20 Cálculo de luminarias para el pasillo detrás de las UPS.
Tabla 20. Cálculo de luminaria para el pasillo detrás de las UPS27
5.21 Cálculo de luminarias para pasillo en frente de las UPS.
Tabla 21. Cálculo de luminaria para el pasillo en frente de las UPS
5.22 Cálculo de luminarias para los tableros de Saux (Servicios Auxiliares) y
TDP.
Tabla 22. Cálculo de luminaria para los tableros servicios auxiliares y TDP28
5.23 Cálculos para luminarias del techo de casa de máquinas:
Para el caso del techo, se cambiaron 145 luminarias tubulares de 96 pulgadas, por
21 luminarias Metal Halide, con consumo individual de 1KW. Los cálculos pueden
ser observados en la siguiente tabla.
Tabla 23. Cálculo de luminaria para el techo de casa de máquinas
*Como se, los cálculos dicen que se deben poner 2 filas de 10 luminarias cada una.
Se optó por poner 3 filas de 7 luminarias, buscando obtener una iluminación más
uniforme. Es importante mencionar que al realizar éste cambio, se creció en
potencia instalada, pero se disminuyeron costos de mantenimiento, además se
agregó un sistema de control para ésta iluminación, que se explicará más adelante.29
*Para hacer los cálculos anteriores se tomó como base los valores recomendados
por el RETIE que se mostrarán a continuación:
6 Artículo 16 del RETIE. Tabla de niveles de iluminación3031
Tabla 24. Niveles de iluminaciún según RETIE32
7 Sistemas de control implementados.
Se optó por utilizar diferentes controles en el sistema de alumbrado, así explotamos
al máximo los recursos y minimizamos costos. Es importante aclarar que para los
lugares donde se implementaron los controles, se hicieron estudios previos para el
tipo y la ubicación del sensor.
Sabemos que interactuar con el medio es importante en éste tipo de proyectos,
puesto que cuando uno quiere obtener un sistema eficiente, debe primero pensar
con qué se cuenta, qué factores tiene alto costo y cuales se incluyen naturalmente,
sin ningún precio. Para la planta de generación de energía, Guadalupe III. Se
hicieron varias medidas, concluyendo con éstas que el aporte de luz generado por el
ambiente era considerable, es por esto que en los sistemas de control para
iluminación fácilmente podemos encontrar fotocontroles o sensores de cantidad de
lúmenes. Claro que en otros lugares, como recintos y sala de baterías se eligieron
sensores de toque, puesto que son lugares que permanecen cerrados y la luz del sol
no llega allí.
A continuación se hará un recorrido por toda la planta, mencionando el sistema de
control elegido para cada lugar y explicando los motivos por los cuales se hizo esta
selección.
7.1 Cuarto de baterías.
En éste sitio se instalaron 3 luminarias como lo mostraron los cálculos, con tubería
expuesta galvanizada, el tipo de luminarias son antiexplosión T8, como lo
recomienda el RETIE. Éste lugar permanece cerrado y sería ilógico mantener
encendidas las luces las 24 horas del día, por esto se optó por instalar un sensor de
toque en la puerta del cuarto. El mecanismo es sencillo, cada que se abre la puerta,
las luces encienden.
7.2 Pasillo principal.
Para el pasillo de la entrada principal, se ubicaron tres luminarias tipo tortuga, con
tubería expuesta galvanizada, la bombilla que se utilizó es ahorradora de 20W, estas
luminarias más las luminaras del balcón del segundo piso son activadas por medio
de una foto celda. Cuando esta ve ausencia de luz, se activa. Este tipo de sensor
tiene una capacidad de carga de 2KW, es decir, no hay ningún problema que éste
sensor active las 5 luminarias que se instalaron.33
7.3 Entrada principal de la planta.
En la entrada principal, se ubicaron 2 luminarias TF8-32W con tubería expuesta
galvanizada y un sensor de 360 grados de cobertura que mide cantidad de lúmenes
y proximidad, modalidad infrarrojo, esto quiere decir que en el día puede percibir que
alguien esta transitando por éste sitio, pero como el sensor mide cantidad de
lúmenes también, no encendería. Ya que se mencionó que era de día. En la noche
solo se enciende cuando transita una persona. El sistema es muy efectivo y seguro.
Es posible que se diga que el constante suicheo hace que la vida útil del tubo se
reduzca, pero los estudios muestran que así esto fuera cierto, cosa que no se ha
comprobado, la cantidad de dinero que se está economizando con tener apagada la
luz cuando no se está utilizando, libra los demás costos.
7.4 Sala de control.
Para la sala de control los cálculos se hicieron con luminarias TF5-54W, son
luminarias de mayor eficiencia, no recomendadas para bajas alturas. El personal que
labora allí, está constantemente verificando y tomando datos, es por esto que no se
debe realizar el control con sensores puesto que los operarios pueden permanecer
varios minutos en una misma posición, es por esto que se decidió implementar
iluminación con balastos regulables. Ya que por los ventanales que se tienen en el
recinto, entra muy buena iluminación natural, la cual debe ser aprovechada.
7.5 Planoteca.
En éste sitio se ubicaron 4 luminarias TF8-32W como se mencionó en los cálculos,
con tubería expuesta galvanizada. En la planoteca es habitual que se hagan
reuniones, además del estudio y análisis, por parte del personal, de los mismos
planos que se tienen allí. Por esta razón se optó por utilizar un sensor de 360 grados
de cobertura de modalidad ultrasonido con medida de lúmenes, puesto que la
planoteca como muchos lugares de la planta, se benefician con una cantidad
importante de iluminación del medio.
7.6 Túnel de cables.
Según los cálculos realizados, se ubicaron 16 luminarias TF8-32 W con tubería
expuesta galvanizada. El túnel es un lugar muy poco frecuentado por el personal y
los trabajos de mantenimiento que se hacen son mínimos, como la idea no es dejar
todo el lugar sin iluminación, por esto se hizo un tipo de conexión donde quedan
encendidas 1 lámpara cada 3. Se optó por ubicar tres sensores de 150 grados de
cobertura de proximidad con modalidad de infrarrojo, dos de los tres sensores
fueron ubicados a la entrada y a la salida del túnel de cables y el restante en el
medio del trayecto.34
7.7 Oficinas de mantenimiento.
En las oficinas se ubicaron 4 luminarias TF8-32W con tubería expuesta galvanizada.
Se pretende, con estas luminarias, obtener una iluminación uniforme sin puntos
negros dentro de los módulos u oficinas. Se ubicó un sensor de proximidad de
modalidad ultrasonido. Éste sensor no debe medir lúmenes porque el nivel de
iluminación para las oficinas debe ser alto y constante, para cumplir con las normas
de iluminación para oficinas exigidas por el RETIE.
7.8 Servicios auxiliares de cada unidad.
En estos sitios se ubicaron 8 luminarias TF8-32W para cada unidad con tubería
expuesta galvanizada, la ubicación de estas se hizo respetando los módulos
reguladores existentes. Como sistema de control se instalaron 2 sensores de
proximidad de 150 grados cada uno ubicados a la entrada de los servicios auxiliares.
Los sensores encienden 4 de las 8 lámparas, ya que las demás lámparas funcionan
permanentemente, ya que no es recomendable mantener estos lugares sin
iluminación, además si así se hiciera, en el momento de el operario dar la ronda, se
encandelillaría cuando el sensor encendiera las luminarias.
7.9 Almacenes eléctricos y mecánicos del piso de generador.
Para los almacenes se utilizaron luminarias TF8-32W, con tubería expuesta
galvanizada. El sistema de control utilizado son los sensores de 150 grados de
cobertura ubicados a la entrada de cada almacén, con tiempo máximo al
temporizar.
7.10 Transformadores de servicios auxiliares.
Para todo éste sitio se instalaron luminarias TF8-32 W con tubería expuesta
galvanizada. El control del sistema de alumbrado, se conforma por sensores de
lúmenes y proximidad de 360 grados de cobertura y suiche manual para un sitio en
especial, éste suiche tiene un Led para facilidad de ubicación para el personal. De
las luminarias instaladas, algunas están encendidas permanentemente para evitar
que todo el sitio esté oscuro. Al frente de las UPS se optó por suspender las
luminarias por medio de cadenas, con esto se busca que las luminarias sean más
eficientes.
7.11 Techo casa de máquinas.
Para el techo se diseñó un sistema especial, controlado por un PLC LOGO, el cual
tiene la función de encender 7 de las 21 luminarias existentes por medio de un foto
control. La siguiente distribución de luminarias muestra las dimensiones del lugar y
las luminarias elegidas para que enciendan con la foto celda, vemos que en la sala
de montajes la luminaria elegida es la del centro.35
Gráfico 8. Disposición de luminarias del techo de casa de maquinas
Se eligieron éstas luminarias después de haberse tomado diferentes registros a
diferentes horas del día y haciendo un estudio de la ubicación de los equipos más
importantes a la hora del proceso de generación.
Los gráficos 9, 10, 11 y 12 hacen referencia a los niveles de luxes que se tiene en
los diferentes lugares de la casa de máquinas, estos lugares fueron sectorizados
tomando las unidades de generación como base (6 maquinas de 13.8 KV).
Los datos tomados se hicieron en los sitios más determinantes para el personal
(buena iluminación para la toma de datos), como lo son los reguladores de
velocidad, los equipos hidráulicos y la válvula esférica.
Gráfico 9. Cantidad de luxes vs luminaria tercer piso36
Gráfico 10. Cantidad de luxes vs luminaria primer piso
Gráfico 11. Cantidad de luxes vs luminaria segundo piso
Gráfico 12. Cantidad de luxes vs luminaria cuarto piso37
En ésta gráfica podemos observar que la luminaria del centro, para éste sitio, es
más eficiente, pero solo para éste sitio. En el pasillo no se hacen trabajos donde se
exija un nivel de tensión muy alto. Con la lámpara del extremo tenemos niveles de
iluminación 40 luxes hasta 100 luxes, son niveles bajos pero para el traslado del
personal en un momento de emergencia es razonable. Por esto se eligieron las 7
luminarias del extremo, ya que son más eficientes para los demás sitios.
La razón por la cual se implementó un sistema inteligente como el PLC, es porque
se quería un sistema versátil, controlado desde la sala de operación, para cuando se
necesite realizar un mantenimiento, el operador, desde la sala pueda encender las
demás lámparas de la unidad en cuestión. El sistema tiene
la posibilidad de trabajar automático y manual. En automático, el sistema enciende
las 7 luminarias mencionadas anteriormente sin necesidad de que nadie lo haga
manualmente.38
8 Artículo 16. Iluminación (RETIE)
La iluminación de espacios tiene alta relación con las instalaciones eléctricas, ya
que la mayoría de las fuentes modernas de iluminación se basan en las
propiedades de incandescencia de materiales sometidos al paso de corriente
eléctrica. Una buena iluminación, además de ser un factor de seguridad,
productividad rendimiento en el trabajo, mejora el confort visual y hace más
agradable y acogedora la vida. Si se tiene en cuenta que por lo menos una quinta
parte de la vida del hombre transcurre bajo alumbrado artificial, se comprenderá
el interés que hay en establecer los requisitos mínimos para realizar los
proyectos de iluminación, los cuales se presentan a continuación.
8.1 Diseño de iluminación
El diseñador de una instalación eléctrica de uso final deberá tener en cuenta los
requerimientos de iluminación de acuerdo con el uso y el área o espacio a
iluminar que tenga la edificación objeto de la instalación eléctrica, un diseño de
iluminación debe comprender las siguientes condiciones esenciales:
a) Suministrar una cantidad de la luz suficiente para el tipo de actividad que
se desarrolle.
b) El método y los criterios de diseño y cálculo de la iluminación deben
asegurar los valores de coeficiente de uniformidad adecuados a cada
aplicación.
c) Controlar las causas de deslumbramiento.
d) Prever el tipo y cantidad de fuentes luminancias apropiadas para cada
caso particular teniendo en cuenta sus eficiencias lumínicas y su vida útil.
e) Utilizar fuentes luminosas con temperatura y reproducción del color
adecuado a la necesidad.
f) Propiciar el uso racional y eficiente de la energía eléctrica requerida para
iluminación, utilizando fuentes de alta eficacia lumínica e iluminando los
espacios que efectivamente requieran de iluminación.
g) Atender los lineamientos del reglamento técnico de iluminación y
alumbrado público.
h) Los sistemas de control de las lámparas, deben estar dispuestos de
manera tal que se permita el uso racional eficiente de la energía, para lo
cual debe garantizarse la alta selectividad de las áreas puntuales a
iluminar y combinar con sistemas de iluminación general.39
9 Cumplimiento del RETIE
El RETIE hace énfasis en la obligatoriedad de algunos productos de uso
frecuente en las instalaciones eléctricas, debido a que su uso y aplicación debe
garantizar la seguridad a las personas y a las instalaciones.
Dentro de los objetivos más importantes de seguir las recomendaciones del
RETIE en las instalaciones eléctricas, encontramos:
• Fijar las condiciones para evitar por contactos eléctricos directos e
indirectos.
• Establecer las condiciones para prevenir incendios causados por la
electricidad.
• Establecer las condiciones para evitar daños debido a sobrecorrientes y
sobretensiones.
• Minimizar deficiencias en las instalaciones eléctricas.
Por lo mencionado, es importante cumplir con la normatividad exigida por el
RETIE, por eso se dará a conocer los elementos más importantes utilizados en la
elaboración del proyecto. Ya que los materiales implementados cumplen con las
diferentes normas de seguridad.
Dentro de la lista de materiales podemos encontrar las cajas de distribución de
alumbrado para el techo de marca Legrand, las cuales tiene una IP 55, IK 08 que
resisten a una temperatura de más de 70°C y de -20°C, con autoextinguibilidad
de más de 750°C en aproximadamente 5 seg.
Son cajas cubrebornas de material aislante, el cierre de las tapas es a presión,
esto facilita revisión, mantenimiento y maniobra. Para nuestro caso se utilizaron
cajas con ref. 01738.
Gráfico 13. Cajas de circuito40
Dentro de las cajas mencionadas, podemos encontrar el sistema de contro, allí
se utilizaron auxiliares (OF Auxiliar contact) que ubicado al lado izquierdo del
contactor, indican la posición de éste. Igualmente se utilizaron auxiliares (SD
Fault indicating switch) para mar indicar la posición del interruptor.
Gráfico 14. Auxiliares de Interruptores
Ambos tipos de auxiliares son marca Merlín Gerín.
Las especificaciones técnicas de los elementos antes mencionados se pueden
encontrar en tabla 7.
Tabla 25. Capacidad de los interruptores auxiliares.
Para nuestro caso se eligieron Auxiliares que trabajan en AC con voltaje menor
o igual a 240 V y capacidad para resistir corrientes hasta de 6A.
Los interruptores utilizados son de curva tipo C, estos son utilizados para cargas
convencionales, como pueden ser las luminarias a controlar. La marca de los
interruptores utilizados es Merlín Gerín con rangos de 0.5 a 63 Amperios de
corriente o 30°C como máxima temperatura.41
Teniendo en cuenta la norma IEC 60898, la tabla técnica es la siguiente:
Tabla 26. Capacidad de corriente del interruptor
Gráfico 15. Interruptor monopolar y bipolar
Como se ha dicho durante todo éste capítulo, los materiales utilizados en éste
proyecto fueron elegidos porque cumplían con la normatividad requerida por el
RETIE y los conductores no son la excepción.
Los alambres y cables utilizados son THHW/THWN marca CENTELSA. Éstos
cumplen con el RETIE, las normas ASTM aplicables y las normas UL83 y NTC
1332, cables y alambres aislados con material termoplástico.
Certificaciones: UL 83 file E206516, INCONTEC (Colombia) NTC 1332. CIDET
RETIE (Colombia) Cert N° 1673. ANCE (México) NOM 063.
Los contactores son de marca Telemecanique, que cuentan con la siguiente ficha
técnica. (tabla 9)
Tabla 27. Ficha técnica del contactor42
Para el sistema de control de las luminarias del techo, se implementaron
gabinetes marca ROKER, con cuerpo de polipropileno antillama gris, tapa
En polipropileno reforzado gris o policarbonato cristal con protección UV (solar) y
mejorador de impacto. Puerta en San Fumé.
Gráfico 16. Gabinete para circuitos de control de luminarias
En la iluminación se utilizaron luminarias de marca ILURAM las cuales se
clasifican de la siguiente forma: (Tabla 28, 29, 30, 31)
Tabla 28. Clasificación de atmosferas peligrosas43
Tabla 29. Clasificación de gases, polvo y temperatura
Y el grado de hermeticidad IP, lo sacamos de las siguientes tablas:
Tabla 30. Grado de protección (hermeticidad al líquido)44
Tabla 31. Grado de protección (hermeticidad al sólido)
Estas luminarias poseen una protección de polietileno, resistentes a esfuerzos
mecánicos y temperaturas altas debido al calor emitido por los tubos.45
10 Planos
La siguiente información es una guía de las remodelaciones que se hicieron en la
central de generación. Estos planos tienen información tanto de instalaciones
eléctricas con sistemas de control como información de las estructuras civiles.
En los planos podemos ver la distribución de las cajas de circuitos, la distribución de
cargas y el sistema de control instalado para cada lugar.
Lo que se busca con esta información es facilitar al personal, trabajos de
mantenimientos, monitoreos y montajes. En esta central no había planos civiles y
mucho menos de instalaciones eléctricas. Se espera que al momento de una falla
que tenga que ver con las instalaciones eléctricas, los planos sirvan para ubicar las
cajas de distribución o para identificar cargas.
Para ver estos planos dirigirse a los anexos.46
11 Conclusiones
• Para realizar un ahorro económico en una empresa, debemos empezar
realizando un ahorro energético, el cual se puede obtener realizando una
planeación del proyecto con estudios detallados. Así los elementos que
vamos a elegir van a ser adecuados y no van a sobredimensionar costos.
• El RETIE debe ser tenido en cuenta para todo tipo de instalación, tanto para
el diseño como para el montaje. Así reducimos los riesgos que puede traer
una instalación por sencilla que sea buscando preservar la vida de las
personas y animales.
• Muchos de los problemas visuales que tienen las personas en la actualidad
están relacionados en un alto porcentaje con la iluminación. La falta de
iluminación crea fatiga por esfuerzo en los ojos y mucha iluminación crea
deslumbramiento. Por eso es importante hacer diseños de luminotecnia,
logrando así lugares cómodos y saludables visualmente para las personas.
• Lo que se busca al tener una información gráfica (planos, cálculos, fotos, etc)
es tener una constancia de que las cosas están bien hechas, siguiendo la
normatividad requerida. Además de esto, la información permite en el
momento que ocurra una falla, dar a ésta una solución rápida.47
12 Bibliografía
• MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA, Reglamento Técnico de Instalaciones
Eléctricas RETIE. Tercera Edición. Medellín: 2007, p. 102-123
• http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/calculos.htmlA B C D
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A A
B B
C C
D D
Planta Guadalupe III Proyecto: Iluminación eficient Plano original: Hoja:
Coord.Pry Carlos Giraldo Empresas Publicas de Medellin -
Planos de alumbrado eléctrico Diseño: Jhon Lopera B
Piso de control Dibujó: Jhon Lopera B AREA GUADALUPE Plano EEPPM No: Continúa
Archivo: AREA GUADALUPE
No REVISIONES APRB FECHA DIB. Fecha:
1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6
A A
B B
C C
D D
Planta Guadalupe III Proyecto: Iluminación eficient Plano original: Hoja:
Coord.Pry Carlos Giraldo Empresas Publicas de Medellin -
Plano de alumbrado eléctrico Diseño: Jhon Lopera B
Filtros Dibujó: Jhon Lopera B AREA GUADALUPE Plano EEPPM No: Continúa
Archivo: AREA GUADALUPE
No REVISIONES APRB FECHA DIB. Fecha:
1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6
A A
B B
C C
D D
Planta Guadalupe III Proyecto: Iluminación eficient Plano original: Hoja:
Coord.Pry Carlos Giraldo Empresas Publicas de Medellin -
Plano de alumbrado eléctrrico Diseño: Jhon Lopera B
Piso del generador Dibujó: Jhon Lopera B AREA GUADALUPE Plano EEPPM No: Continúa
Archivo: AREA GUADALUPE
No REVISIONES APRB FECHA DIB. Fecha:
1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6
A A
B B
C C
D D
Planta Guadalupe III Proyecto: Iluminación eficiente Plano original: Hoja:
Coord.Pry Carlos Giraldo Empresas Publicas de Medellin -
Plano de alumbrado eléctrico Diseño: Jhon Lopera B
Piso de Mantenimiento Dibujó: Jhon Lopera B AREA GUADALUPE Plano EEPPM No: Continúa
Archivo: AREA GUADALUPE
No REVISIONES APRB FECHA DIB. Fecha:
1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6
A A
B B
C C
D D
Planta Guadalupe III Proyecto: Ilumianción eficient Plano original: Hoja:
Coord.Pry Carlos Giraldo Empresas Publicas de Medellin -
Plano instalación de alumbrado Diseño: Jhon Lopera B
Sistemas auxiliares Dibujó: Jhon Lopera B AREA GUADALUPE Plano EEPPM No: Continúa
Archivo: AREA GUADALUPE
No REVISIONES APRB FECHA DIB. Fecha:
1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6
A A
B B
C C
D D
Planta Guadalupe III Proyecto: Iluminación eficient Plano original: Hoja:
Coord.Pry Carlos Giraldo Empresas Publicas de Medellin -
Plano instalación de alumbrado Diseño: Jhon Lopera B
Piso de turbina Dibujó: Jhon Lopera B AREA GUADALUPE Plano EEPPM No: Continúa
Archivo: AREA GUADALUPE
No REVISIONES APRB FECHA DIB. Fecha:
1 2 3 4 5 6