Alumbrado apropiado en vías de comunicación

Previo a la elección de luminarias para vía pública, se debe tomar en cuenta el sitio de colocación, flujo luminoso y porcentaje de ahorro energético. De esta manera se contribuirá al bien común.

Por Desireé Escobar Jordá.

Existen diferentes áreas donde el alumbrado público varía de acuerdo con las características particulares del sitio. Estos espacios se podrían catalogar de la siguiente manera, según la Norma Oficial Mexicana NOM-013-ENER-2004: vialidades, autopistas, carreteras, ciclopistas, vías rápidas, vías principales, vías secundarias, estacionamientos, etcétera. En este artículo, se hará únicamente mención de las vías rápidas, principales y secundarias dentro de una población.

La diferencia entre cada una de ellas es el ancho de la calle; es decir, de banqueta a banqueta, la distancia entre postes, la altura de colocación de la lámpara y la intensidad lumínica que ésta debe proporcionar. El cálculo correcto indicará la lámpara adecuada, según la vía pública por iluminar, y que contribuirá con el ahorro de energía en su consumo diario.

Según la norma NOM-001-SEDE-1999, artículo 930, la identificación de la densidad de potencia eléctrica para alumbrado (DPEA) dada en W/m es el primer paso para determinar la lámpara adecuada. El DPEA se determina a partir de la carga de la lámpara por instalar y del área por iluminar (distancia entre postes y ancho de calle).

DPEA= carga conectada para alumbrado
…………..área total iluminada

El DPEA que resulte no debe exceder de lo que indica la Tabla 1.

Los niveles de iluminación lux (lx) son establecidos también de acuerdo con el tipo de reflectancia del pavimento, indicado en la Tabla 2. Con el valor de la reflectancia se puede determinar el tipo de  iluminancia promedio mostrado en la Tabla 3.

Tómese como ejemplo una calle que tiene de ancho 8.5 m, y la distancia entre postes es de 27 m, lo cual da un área de 229.5 m².  Si se piensa colocar una lámpara de aditivo metálico de 100W, con una pérdida del balastro de 1.25, el resultado sería:

DPEA =    125 w      = 0.54 W/m²
……….229.5 m²

Si nuestro tipo de asfalto corresponde con la categoría R3 (Tabla 2), refiriéndonos a una vía secundaria residencial Tipo A (Tabla 3), tenemos una iluminación mínima promedio de nueve lux. Al analizar el nivel de iluminación en la Tabla 1 y tomando 9 metros como el ancho de calle, el cual es el más cercano a los 8.5 de ancho, confirmamos que el DPEA calculado es correcto, ya que no rebasa los 0.59 indicados.

Existen varios métodos para calcular el nivel medio de iluminancia (E_m) en lux; esto es, la cantidad de flujo luminoso (lum) sobre una unidad de área (m²) que incide encima de una superficie. Existe el método de los lúmenes y el método de los nueve puntos.

Método de los lúmenes
Es apropiado cuando se inicia una ampliación en el sistema de alumbrado público y se requiere determinar la distancia adecuada entre los postes, según el tipo de luminaria por instalar. Se toma en cuenta el factor de utilización (  ), que es el rendimiento entre la lámpara y la luminaria, el factor de mantenimiento (fm), el flujo luminoso de la lámpara (?L), el ancho de la calle (A) y la distancia entre postes (d).

Em=  ? • ƒm • ?L
……..A • d

Nota 1: El factor de mantenimiento depende de la contaminación, el tránsito y los demás elementos que le dan las características a la vía. Como se indica en la Tabla 4, el valor del fm no debe ser mayor a 0.80.

Método de los nueve puntos
Por medio de una red de nodos, se determina la iluminancia en la vía pública, utilizando como herramienta los métodos numéricos. Este método es útil para determinar el estado de iluminación actual de la vía pública y, de esa manera, proponer algo mejor, tanto en cantidad de flujo luminoso, como en consumo de la lámpara. El cálculo para obtener el nivel medio de iluminancia es:

Em=  E1+ 2E2+ E3+ 2E4+ 4E5+ 2E6+ E7+ 2E8+ E9
…………………………..16

Imagen 1. Método de los nueve puntos

Donde se incluyen los nueve puntos de iluminación medidos del cuadrante de la vía pública indicados en la Imagen 1.

Se determina el factor de uniformidad, que es la relación entre la iluminancia mínima (E_min) y la iluminancia media (E_m), y que determina la calidad visual de la iluminación en porcentaje.

Um=  E_min
…   …Em

Imagen 2. Luxómetro digital

Tómese como caso la medición de una lámpara a una altura de 7 m de luz mixta, de 250 W, con flujo luminoso de 5 mil lum, con un ancho de calle de 7 m. Se toma la mitad de la distancia entre poste y poste, y se marca el primer punto de medición, señalado en la imagen 1 con el número 7. A partir de ahí, se marca una cuadrícula imaginaria, tomando como centro la mitad de la calle. Los puntos más alejados de la luminaria serán aquellos donde se termina la calle y comienza la banqueta (puntos 3, 6 y 9) de la imagen 1. Para registrar los nueve puntos de luz, se requieren condiciones de penumbra y un instrumento especial para tal medición. Un luxómetro debidamente calibrado es el instrumento ideal para registrar los niveles de iluminación en los nueve puntos (imagen 2).

Se toman las mediciones donde están numerados los puntos rojos, dando como resultado el cuadriculado de la imagen 3.

El nivel medio de iluminancia es posible de calcular:

E_m= 26.3+(2*32.8)+10.3+(2*13.7)+(4*10.05)+(2*5.2)+3.9+(2*3.13)+2.7
………………………………………..16

E_m = 2.93

Se calcula el factor de uniformidad:

U_m = 0.3                                        U_m = 10.2%
……2.93

Esto indica que la calidad de iluminación de la lámpara es muy pobre con un consumo muy alto. Se requiere elegir una lámpara que brinde las condiciones de iluminación adecuadas y menor consumo. Para este caso particular, se coloca una lámpara de aditivos metálicos cerámicos de 150 W, con una pérdida del balastro de 16 W, con flujo luminoso de 9 mil lum.

Se instalará a una altura de 8 m. Para determinar la distancia entre postes, se tomarán los siguientes datos:

? = 0.62                           d = ?. fm . ?L
fm = 0.65                                      A . Em
?L = 9,000 lum              d = 0.62 * 0.65 * 9000
A = 8m                                       8 * 12.06

De acuerdo con el resultado, la distancia interpostal recomendada para instalar la nueva lámpara debe ser aproximadamente de 37 m.

Recomendaciones

• Muchas fichas técnicas de las luminarias presentan las curvas del factor de utilización y son útiles para obtener los datos de nuestro cálculo.
• No sólo se debe elegir una lámpara que consuma menos que la que se va a sustituir, sino que presente niveles de iluminación iguales o mayores, y que correspondan con el ancho y el uso de la vía pública.
• Para que la lámpara reproduzca mejor los colores y las texturas a lo largo de la vía iluminada, es importante tomar niveles de IRC (Indice de Reproducción Cromática) mayores. Entre más cerca esté de 1, la iluminación se asemejará a la producida por la luz del sol.
• Es recomendable que la lámpara no sea menor a los 7 m, especialmente en avenidas secundarias y primarias, ni mayor a los 12 m.
• Otra de las características que una lámpara debe tener para una mayor eficiencia es su vida útil. Entre mayor número de horas de funcionamiento, menor será el tiempo de mantenimiento de la luminaria.
• Debido a variaciones de voltaje que ocurren en diferentes partes de la República, es recomendable utilizar balastro electromagnético de bajas pérdidas, ya que muchas veces los balastros electrónicos terminan estropeándose debido a estos altibajos en el suministro de energía eléctrica.
• Existen otras magnitudes luminosas cuyo cálculo puede mejorarse, como la reflectancia, transmitancia, factor de uniformidad extrema, entre otras.
• Siempre que se haga un cambio de lámparas por otras que ahorran más energía, se debe recurrir a la compañía suministradora para que haga el ajuste correspondiente en el recibo.
• Es recomendable utilizar lámparas diseñadas específicamente para alumbrado público, como las de vapor de sodio o aditivos metálicos. Esto es porque en ocasiones se colocan en las calles lámparas fluorescentes compactas de 45 a 65 W, que si bien ahorran energía, no brindan la cantidad de flujo luminoso que la vía y los transeúntes requieren.
• Es importante recalcar que la luz blanca está siendo preferida en detrimento de la que ofrece la lámpara de vapor de sodio, pues los colores y las formas son más distinguibles, y la visión resulta mejor.

Es importante una revisión concienzuda del alumbrado público en cada municipio y población. Detectar el tipo y la cantidad de lámparas que están instaladas, la potencia y su calidad de iluminación, así como de instalación, determinarán las oportunidades de ahorro de energía y la eficiencia que se puede obtener (lm/W) • w.

Al hacer un estudio luminotécnico del alumbrado actual y del alumbrado propuesto, se observan los beneficios al cambiar las lámparas. Éstos se verán reflejados en el recibo mensual de energía eléctrica. Los ahorros que pueden lograrse van de 20 a 60 por ciento, dependiendo de la lámpara por cambiar.

El cambio oportuno del alumbrado público y una apropiada selección en el equipo beneficiarán al usuario al momento de pagar el servicio a la compañía suministradora y brindarán a la vía la iluminancia que requiere para su bienestar y seguridad.
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Desirée Escobar Jordá
Ingeniera en Desarrollo de Proyectos de Grupo Era Desarrollo de Energía Moderna, S.A. de C.V. Ha participado en la sustitución de lámparas en diferentes municipios del estado de Morelos, Puebla, Tlaxcala y Zacatecas. También ha realizado estudios luminotécnicos y proyectos de ahorro de energía en alumbrado público.