Estudio de alternativas para el alumbrado público de Huévar del Aljarafe

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Civil ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA EL ALUMBRADO PÚBLICO DE HUÉVAR DEL ALJARAFE Autor: Jaime Ramos Hoyuela Tutor: Jaime Navarro Casas Departamento de Construcciones Arquitectónicas Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, a septiembre de 2019 ii iii Trabajo de Fin de Grado Grado en Ingeniería Civil ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA EL ALUMBRADO PÚBLICO DE HUÉVAR DEL ALJARAFE Autor: Jaime Ramos Hoyuela Tutor: Jaime Navarro Casas Catedrático de Universidad Departamento de Construcciones Arquitectónicas I Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, septiembre de 2019 iv v Trabajo de Fin de Grado: ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA EL ALUMBRADO PÚBLICO DE HUÉVAR DEL ALJARAFE Autor: Jaime Ramos Hoyuela Tutor: Jaime Navarro Casas El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2019 El Secretario del Tribunal vi vii A mi familia viii ix Agradecimientos Me gustaría empezar agradeciendo a mi familia, por el apoyo y los ánimos que nunca han dejado de darme a lo largo de toda esta carrera. Especialmente, a mis padres y abuela, que han tenido que soportarme en los peores momentos, que no es fácil. También, agradecer enormemente a Jaime, mi tutor, por haberme prestado su ayuda y atención en la realización de este Trabajo de Fin de Grado. Por último, a mis amigos, que han hecho que estos 5 años de estudios hayan sido muy amenos e incluso divertidos. Gracias. Jaime Ramos Hoyuela Sevilla, 2019 xvi Tabla 10-8 Potencia parques 103 Tabla 10-9 Potencia total 103 Tabla 10-10 Horas de alumbrado 103 Tabla 10-11 Total ahorro 104 xvii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2-1 Sevilla. [5] 13 Figura 2-2 Huévar del Aljarafe. [10] 13 Figura 6-1 Sección 1 31 Figura 6-2 Sección 2 32 Figura 6-3 Sección 3 32 Figura 6-4 Sección 4 33 Figura 6-5 Esquema tipos de disposición (unilateral, bilateral al tresbolillo y bilateral pareada) [12] 34 Figura 6-6 Luminaria Luma 35 Figura 6-7 Resultados sección 1 (Luma) 36 Figura 6-8 Resultados sección 1 (Luma) 37 Figura 6-9 Resultados sección 1 (Luma) 38 Figura 6-10 Luminaria Iridium 39 Figura 6-11 Resultados sección 1 (Iridium) 39 Figura 6-12 Resultados sección 1 (Iridium) 40 Figura 6-13 Resultados sección 1 (Iridium) 41 Figura 6-14 Resultados final sección 1 (Luma) 42 Figura 6-15 Resultados final sección 1 (Luma) 43 Figura 6-16 Luminaria CitySoul 44 Figura 6-17 Resultados sección 2 (CitySoul) 45 Figura 6-18 Resultados sección 2 (CitySoul) 45 Figura 6-19 Resultados sección 2 (CitySoul) 46 Figura 6-20 Resultados sección 2 (CitySoul) 46 Figura 6-21 Resultados sección 2 (CitySoul) 47 Figura 6-22 Luminaria Harmony 48 Figura 6-23 Resultados sección 2 (Harmony) 48 Figura 6-24 Resultados sección 2 (Harmony) 49 Figura 6-25 Resultados sección 2 (Harmony) 50 Figura 6-26 Resultados sección 2 (Harmony) 50 Figura 6-27 Resultados sección 2 (Harmony) 51 Figura 6-28 Resultados sección 2 (Harmony) 51 Figura 6-29 Luminaria Micenas 53 Figura 6-30 Resultados sección 3 (Micenas) 53 Figura 6-31 Resultados sección 3 (Micenas) 54 Figura 6-32 Resultados sección 3 (Micenas) 54 xviii Figura 6-33 Luminaria Farol Villa 55 Figura 6-34 Resultados sección 3 (Farol Villa) 56 Figura 6-35 Resultados sección 3 (Farol Villa) 56 Figura 6-36 Resultados sección 3 (Farol Villa) 57 Figura 6-37 Resultados sección 3 (Farol Villa) 58 Figura 6-38 Palomilla Villa [4] 59 Figura 6-39 Resultados sección 4 (Farol Villa) 59 Figura 6-40 Resultados sección 4 (Farol Villa) 60 Figura 6-41 Resultados sección 4 (Farol Villa) 61 Figura 6-42 Resultados sección 4 (Farol Villa) 61 Figura 7-1 Plaza de España 64 Figura 7-2 Distribución de luminarias 65 Figura 7-3 Isolíneas 65 Figura 7-4 Luminaria ColorReach 67 Figura 7-5 Posición de los proyectores 67 Figura 7-6 Isolíneas fachada 68 Figura 7-7 Modelo 3D simplificado de la fachada 69 Figura 7-8 Plaza Marqués de Villavelviestre 70 Figura 7-9 Distribución de luminarias. 71 Figura 7-10 Isolíneas. 71 Figura 8-1 Planta de instalaciones deportivas 73 Figura 8-2 Luminaria Clearflood Large 76 Figura 8-3 Posición de luminarias 77 Figura 8-4 Isolíneas Campo de Fútbol 78 Figura 8-5 Escala de grises campo de fútbol 78 Figura 8-6 Posición observadores 79 Figura 8-7 Posición de luminarias campo de baloncesto 80 Figura 8-8 Isolíneas campo de baloncesto 80 Figura 8-9 Escala de grises campo de baloncesto 81 Figura 8-10 Posición obsorvadores 81 Figura 8-11 Resultado final 82 Figura 8-12 Resultado final 82 Figura 8-13 Resultado final 83 Figura 9-1 Luminaria Philips 85 Figura 9-2 Planta del Parque Saharaui 86 Figura 9-3 Imagen 3D Parque Saharaui 87 Figura 9-4 Superficies de cálculo Parque Saharaui 87 Figura 9-5 Posición de luminarias 88 Figura 9-6 Isolíneas superficie 1 89 xix Figura 9-7 Isolíneas superficie 2 89 Figura 9-8 Isolíneas superficie 3 89 Figura 9-9 Resultado 3D 89 Figura 9-10 Resultado 3D 90 Figura 9-11 Resultado 3D 90 Figura 9-12 Distribución proyectores [13] 91 Figura 9-13 Resultado 3D 91 Figura 9-14 Resultado 3D 92 Figura 9-15 Planta Parque Andalucía 93 Figura 9-16 Imagen 3D Parque Andalucía 93 Figura 9-17 Posición de luminarias 94 Figura 9-18 Superficies de cálculo 94 Figura 9-19 Niveles de iluminación obtenidos 95 Figura 9-20 Isolíneas superficie 1 95 Figura 9-21 Isolíneas superficie 2 96 Figura 9-22 Resultado 3D 96 Figura 9-23 Resultado 3D 97 Figura 9-24 Resultado 3D 97 Figura 9-25 Resultado 3D 98 Figura 9-26 Resultado 3D 98 xx 1 OBJETIVO El siguiente estudio tiene como objetivo analizar los parámetros de las principales variables que intervienen en el alumbrado de los viarios en la localidad de Huévar del Aljarafe y proponer los más adecuados. También se analizarán y propondrán diseños eficientes para el alumbrado de algunos parques, plazas y centros deportivos. Se buscará ofrecer una iluminación de calidad cuyos principales puntos a conseguir son: - Funcionalidad y seguridad para los usuarios: peatones y conductores, ofreciendo buena visibilidad en las horas carentes de luz natural. - Ambiente agradable, respetuoso con el entorno y la estética de la localidad. - Mínima contaminación lumínica. - Ahorro energético - Óptima relación calidad-precio 12 13 2 LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO El estudio se realizará sobre la localidad de Huévar del Aljarafe, Sevilla, situado a 26 kilómetros al oeste de la capital de provincia, conectada por la autopista A-49. Está dentro de la comarca del Aljarafe como su propio nombre indica. Sus coordenadas geográficas son 37º 21' N, 6º 16' O. Se encuentra situada a una altitud de 75 metros y el municipio tiene una extensión de 58 km². Las localidades que lo rodean son: Sanlúcar la Mayor al norte, Benacazón al este, Pilas al sur, Carrión de los Céspedes, Chucena (Huelva) y Castilleja del Campo al oeste. [4] Figura 2-1 Sevilla. [5] Figura 2-2 Huévar del Aljarafe. [10] 14 15 3 ANTECEDENTES Actualmente, la localidad de Huévar del Aljarafe posee una red de alumbrado algo obsoleta, con tecnología antigua y mala eficiencia energética, lo que implica un gran consumo energético y elevado coste. El diseño es antiguo y no está adaptado a los requisitos y parámetros exigidos hoy en día por la normativa vigente. No se previó el crecimiento de la localidad y existen zonas escasamente iluminadas. Con este estudio, se busca analizar las mejores alternativas de los parámetros del alumbrado, para, posteriormente, facilitar el proyecto que llevará a cabo la instalación de una nueva red o de la renovación de la ya existente. 22 23 6 ALUMBRADO VIAL El principal objetivo de este apartado será la búsqueda de los parámetros que compongan un alumbrado vial lo más equilibrado posible para cada sección, en lo que se refiere a calidad de iluminación, eficiencia energética y sin perder de vista el aspecto económico. En primer lugar, atendiendo al Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior [1], se hará una clasificación de los viarios para obtener la clase de alumbrado que requieren. Posteriormente, se escogerán luminarias que ofrezcan buenos flujos luminosos y consuman la mínima potencia necesaria para alcanzar los límites de iluminación exigidos. No hay necesidad de sobrepasarlos, ya que esto elevaría los costes y la norma recomienda que no se superen más de un 20%. También, se escogerán aquellos parámetros que, cumpliendo los anteriores requisitos, supongan una menor cantidad de material. Se tratará de reducir la altura para evitar utilizar grandes y costosos báculos siempre que se mantengan bajos niveles de deslumbramiento. Las alturas se compararán con pasos de un metro, porque la mayoría de los fabricantes de báculos así lo ofrecen. Se buscará una distancia sensata entre luminarias, ya que pequeñas distancias derivarían en mayor número de luminarias elevando bastante los costes. En este caso, al no depender de fabricantes, el paso entre las distancias se comprobará con algo más de precisión, cada medio metro. Para comprobar que los parámetros seleccionados cumplen los requisitos de iluminación y determinar cuáles ofrecen los mejores resultados, se utilizará el software DIALux. Para asegurar que siguen una buena eficiencia energética, se realizarán los cálculos siguiendo la Instrucción Técnica Complementaria EA – 01 (Eficiencia Energética). 6.1. Clasificación de los viarios y clase de alumbrado A continuación, atenderemos al reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior [1] para la elección del alumbrado. En concreto con la Instrucción Técnica Complementaria EA – 02 se clasificarán los viarios de la localidad según la velocidad del tráfico rodado, el tipo de vía, su sección y complejidad y su flujo. Esta instrucción está algo obsoleta, ya que utiliza la norma de iluminación 13201:2004, y actualmente la norma que está en vigor es la 13201:2015. A pesar de ello, se seguirá esta instrucción al ser una muy buena guía para la elección de las clases de alumbrado y, posteriormente, se buscará la clase equivalente en la nueva norma, en la que se especifican los cambios respecto a la anterior normativa. En función de la clase de alumbrado que se obtenga, se propondrán una serie de luminarias que cumplan con los niveles de iluminancia requeridos para cada vial y serán analizadas y comparadas para determinar aquellas que mejor se ajustan a las condiciones. 24 El primer criterio a tener en cuenta para la clasificación de las vías es la velocidad de circulación. En este caso por ser la gran mayoría calles urbanas de poca velocidad, se establecerá, según la siguiente tabla, una categoría D. Sin embargo, a las calles de entrada y salida de la localidad, que tienen una velocidad moderada, se le asignará una clase B. Para aquellas calles peatonales, se establecerá una categoría E. Tabla 6-1 Clasificación de las vías (ITC EA – 02) [1] El segundo paso de clasificación en subgrupos se hace en función de otros criterios como el tipo de vía y la intensidad media de tráfico diario (IMD): Tabla 6-2 Clases de alumbrado para vias tipo B (ITC EA-02) [1] Los viales principales junto con aquellos que están en zonas suburbanas estarán en una situación de proyecto B1, por ser vías distribuidoras locales y accesos a zonas residenciales. Al no tener mucho tráfico, se le asignará la clase de alumbrado ME4b. En la siguiente tabla se muestran los requisitos para el mismo: 25 Tabla 6-3 Tipos de transmisión y frecuencia central Tabla 6-4 Clases de alumbrado para vias tipo C y D (ITC EA-02) [1] Para el resto de viarios, que serán aquellos más céntricos, estaremos en la situación de proyecto D3-D4, es decir, calles con velocidad reducida y donde se les dará más importancia a los peatones. Considerando en algunos viarios un flujo alto y en otros un flujo normal de tráfico de peatones y ciclistas será necesaria una clase de alumbrado S1/S2 (alto) y S3 (normal). 26 Para el caso de las calles peatonales se utilizará la clase de alumbrado de la siguiente tabla, considerando una situación de proyecto E1 y un flujo normal, le corresponderá la clase S2/S3. Tabla 6-5 Clases de alumbrado para vias topo E (ITC EA-02) [1] A continuación, en la siguiente tabla veremos, según la clase de alumbrado asignada, los requisitos fotométricos aplicables a las vías. Tabla 6-6 Series S de clase de alumbrado para viales tipo D y E (ITC EA-02) [1] Para utilizar la nueva norma, debemos buscar las clases equivalente. Para los viarios de la localidad han sido seleccionadas: las clases ME4b para las vías principales y de áreas suburbanas y S1, S2, S3 para las demás. Si nos remitimos a las tablas de la nueva norma de 2015: 27 Tabla 6-7 Nueva norma iluminación de carreteras [14] Comparando los valores de ambas tablas, a la clase ME4b de la antigua norma, le corresponderá la clase M4. Tabla 6-8 Nueva norma iluminación carreteras [14] Haciendo lo mismo para la clase S, aproximadamente, a la clase S1 le corresponderá la P1, para la S2 la P2 y para la S3 la P3. Estas tablas la usaremos más adelante para asegurarnos de que las luminarias seleccionadas con la disposición establecida y los parámetros asignados cumplen dichos requisitos, y, por tanto, son adecuadas para este estudio. 6.2. Eficiencia energética en viarios Para la obtención de la eficiencia energética también atenderemos al reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior [1], en este caso la Instrucción Técnica Complementaria EA – 01. Este reglamento establece unos requisitos mínimos dependiendo de si se trata de alumbrado funcional o alumbrado ambiental. Para aquellos incluidos en la categoría B los requisitos exigidos se muestran en la siguiente tabla: 28 Tabla 6-9 Requisitos mínimos de eficiencia energética en istalaciones de alumbrado vial funcional (ITC EA- 01) [1] El resto de los viarios de velocidad limitada están dentro de las situaciones de proyecto D y E, por lo que deberán cumplir los requisitos para alumbrado ambiental que se fijan en la siguiente tabla: Tabla 6-10 Requisitos mínimos de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado vial ambiental (ITC-01) [1] La calificación energética de las instalaciones de alumbrado exterior se realiza según su índice de eficiencia energética (Iε). Dicho índice se define como el cociente entre la eficiencia energética de la instalación (ε) y el valor de eficiencia energética de referencia (εR) en función del nivel de iluminancia media en servicio proyectada, que se indica en la tabla de abajo: Iε= ε/ Εr 29 Tabla 6-11 Valores de eficiencia energética de referencia (ITC EA-01) [1] Con el fin de facilitar la interpretación de la calificación energética, el reglamento define unas etiquetas de la A a la G (siendo A la instalación más eficiente con menor consumo y G la menos eficiente con mayor consumo) en función del índice de consumo energético (ICE), que es igual al inverso del índice de eficiencia energética. ICE = 1 / Iε Tabla 6-12 Calificación energética de una instalación de alumbrado (ITC-EA-01) [1] Entre la información que se ofrece figurará la eficiencia energética (ε), su calificación mediante el índice de eficiencia energética (Iε), medido, y la etiqueta que mide el consumo energético de la instalación, de acuerdo con el modelo que se indica a continuación: 30 Tabla 6-13 Etiquetas de consumo energético de la instalación (ITC EA-01) [1] Atendiendo a los datos del Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior, se evaluarán posteriormente todas las luminarias que se proponen en este estudio para establecer una comparación y elegir aquellas que sean más eficientes y tengan un menor consumo, se busca la mejor calificación energética. 6.3 Análisis de las secciones Se ha analizado una muestra pormenorizada de las secciones más representativas de la localidad. Atendiendo a la anchura, número de carriles, aparcamiento y acera se ha determinado un total de 5 secciones y en cada una de ellas se han agrupado las calles que más se asemejan. La sección 1 corresponde a las vías principales de la localidad, que también son las de entrada y salida. Se trata de la SE-639 que una vez entra en la localidad recibe el nombre de avenida del Rocío. Varía un poco a lo largo de su trazado, pero el esquema siguiente muestra la sección que más se repite. La calzada dispone de un amplio carril para cada sentido de la circulación y espacio suficiente para aparcar a ambos lados. Tiene también unas amplias aceras a ambos lados de la calzada. 31 Tabla 6-14 Agrupación de los viarios según su sección Figura 6-1 Sección 1 La sección 2 y 3 se refiere a calles residenciales. La primera corresponde a las zonas suburbanas, es decir, algo más alejadas del centro y la 3 atañe a las calles más céntricas de la localidad. Son secciones parecidas en cuanto a la anchura de la calzada, con la diferencia de que la 2 posee un carril para cada sentido de la circulación y aunque no dispone de espacio específico para aparcar, lo habitual es que haya coches aparcados a un lado de la calzada. En cambio, la sección 3, solo tiene un carril para un sentido, pero si dispone de espacio para aparcar en uno de los lados. En algunos casos, existe el doble sentido, pero desaparece el espacio reservado para aparcar. Otra diferencia entre ambas es que la sección 2 dispone de aceras con buena anchura, del orden de un metro y medio, en casi la totalidad de sus calles y la 3 posee aceras estrechas, en algunos casos incluso inferiores a un metro. 38 Figura 6-9 Resultados sección 1 (Luma) Eficiencia energética Para el cálculo de la eficiencia energética de esta luminaria se seguirá la siguiente hipótesis: - Al estar las luminarias en disposición bilateral pareada y con una separación entre mástiles de 20 metros, se supondrá, al ser la iluminación de las luminarias simétricas, que con dos luminarias enfrentadas se abarcará una distancia de 10 metros a cada lado de las luminarias. Es decir, iluminará un área de un rectángulo de 20 metros por el ancho de la calzada. Por tanto, a la hora de calcular la eficiencia energética, la potencia total instalada será la suma de la potencia de dos luminarias (38 W), el área total será de 120 m² y, por último, la iluminancia media se tomará un valor aproximado mirando las curvas de intensidad lumínica que será de 13 lx. ε=S·Em/P = 120*13/38 = 41.05 (m²·lux/W) Se verifica claramente que el valor está por encima de los requisitos mínimos que se indican en la tabla 9. Esto se debe a la baja potencia utilizada por parte de las luminarias. Para obtener el índice de eficiencia energética necesitamos un valor de la eficiencia de referencia de la tabla 11, obteniéndose un valor εR de 21 luego: Iε = ε / εR = 41.05/21 = 1.95 Por último, el índice de consumo energético se obtiene como la inversa del índice de eficiencia energética: ICE = 1/ Iε = 0.51 Si atendemos a las tablas 12 y 13, comprobaremos que hemos obtenido la etiqueta A, es decir, la más eficiente y con menor consumo. Cabe decir, que usando luminarias del tipo LED y con la baja potencia que consumen, era de esperar un buen resultado de la eficiencia energética. Se estudiará a continuación, y teniendo en cuenta el flujo anteriormente seleccionado, el siguiente modelo de la otra luminaria escogida para esta sección, con características muy parecidas: 39 Iridium BGP381 GRN30/740 Figura 6-10 Luminaria Iridium Características: - Flujo: 2692 lm - Potencia: 19.2 W - Temperatura de color: 4000 K - Índice de reproducción cromática: 70 - Precio: 350 La única diferencia destacable en las características entre la Luma y la Iridium, es que esta última tiene un precio menor. Como con la luminaria anterior, se comparó entre 2 alturas diferentes: 5 metros Figura 6-11 Resultados sección 1 (Iridium) 40 Con características muy similares a la anterior luminaria, cumple perfectamente los requisitos de iluminación como se ve en el cuadro resumen, pero la distancia entre luminarias es de es un metro menor. Lo único que sí ha mejorado para los 5 metros es el nivel de deslumbramiento que en este caso ya está en un nivel D5. Esto se debe probablemente a la diferencia entre la forma de las lámparas. Analizando las siguientes alturas, veremos si se consigue mejorar los parámetros o, por el contrario, se ven empeorados. 6 metros Figura 6-12 Resultados sección 1 (Iridium) Tras analizar esta altura, para que se siguieran cumpliendo todos los requisitos de iluminación de calzada y acera, ha sido necesario disminuir la distancia entre luminarias a los 17.5 metros. Esto supone un incremento de luminarias y un mayor coste. El nivel de deslumbramiento se mantiene en el mismo nivel anteriormente citado, (D5). Viendo el resultado para 6 metros y habiendo establecido esta altura como adecuada en la anterior luminaria y como la máxima para esta sección, no se analizará una altura mayor. A pesar de que se observa una clara desventaja respecto a los parámetros hasta ahora analizados, se obtendrá su eficiencia energética por si existiera una diferencia notable que, junto con la diferencia de precio, que es el punto fuerte de esta luminaria, pudiera llegar a ser más rentable que la anterior. La curva de intensidad lumínica horizontal en este caso es más uniforme y de ella se extraerá la iluminancia media aproximadamente para el cálculo de la eficiencia. 41 Figura 6-13 Resultados sección 1 (Iridium) Con respecto al anterior cálculo de eficiencia, en este se realizará con la nueva separación de mástiles obtenida, 17.5 metros. Aplicando la misma hipótesis, con dos luminarias enfrentadas se abarcará un rectángulo de 17 metros por el ancho de la calzada. La potencia para el cálculo se usará la suma de dos luminarias, es decir 38.4 W. El área total iluminada será de 105 m² y, por último, la iluminancia se considerará de 15.5 lx. ε=S·Em/P = 105*15.5/38.4 = 41.01 (m²·lux/W) Fijándonos en la tabla 9 vemos que el valor obtenido está por encima de los requisitos mínimos. Como en el anterior caso, está muy por encima debida a la baja potencia de las luminarias usadas. A continuación, para obtener el índice de eficiencia energética necesitamos un valor de referencia de la eficiencia energética de la tabla 11 que se obtiene en función de la iluminancia media (15.5). En este caso el valor de referencia es de 23, por tanto: Iε = ε / εR = 41.01/23.5 = 1.75 Finalmente obtenemos el índice de consumo energético realizando la inversa del índice de eficiencia energética: ICE = 1/ Iε = 0.57 Las eficiencias energéticas obtenidas para ambas luminarias son prácticamente las mismas y ambas según la tabla 12 y 13 reciben la mejor etiqueta posible, la A. Por tanto, a modo de resumen de esta comparación para la primera sección, se puede decir lo siguiente: - Ambas luminarias ofrecen una eficiencia energética excelente, debido principalmente al bajo consumo que utilizan las luminarias de tipo LED. Por lo que centraremos la elección de la más adecuada en otros aspectos. 42 - En cuanto a la altura, se ha visto que una altura de 6 metros es suficiente y adecuada para cumplir todos los requisitos de iluminación. Se ha comprobado que con valores superiores disminuyen las prestaciones y al ser necesarios báculos de gran altura, se incrementa el coste. - En lo que se refiere a la separación entre mástiles, con la luminaria Luma, se ha conseguido, para la misma altura, un incremento de 2.5 metros entre luminarias. - En cuanto a los niveles de deslumbramiento, la Luma con 6 metros de altura llegaba a ofrecer el nivel más favorable, el D6. Mientras que la Iridium, con ambas alturas no superaba el nivel D5; a pesar de que ambos niveles son aceptables, la primera luminaria está claramente por encima. - Por último, en lo que se refiere al precio de las luminarias, la Iridium es más económica. Después de haber analizado todos los puntos comparados en el estudio de esta sección, y a pesar, de que los resultados han sido muy similares en casi todos ellos se eligió mejor opción la luminaria Luma con los siguientes parámetros: - Flujo de la luminaria: 3220. - Disposición de las luminarias: bilateral pareado. - Altura del punto de luz: 6 metros. - Separación entre mástiles: 20 metros. - Nivel de deslumbramiento: D6 - Calificación energética: A Se muestran a continuación unas imágenes de cómo resultarían los viales de esta sección con la luminaria LUMA para los parámetros obtenidos: Figura 6-14 Resultados final sección 1 (Luma) 43 Figura 6-15 Resultados final sección 1 (Luma) En el ANEJO I (sección 1) se recoge detalladamente los resultados obtenidos mediante DIALux. 6.5.2. Sección 2 Corresponde a la sección tipo de las zonas residenciales suburbanas, zonas algo alejadas del centro de la localidad y de más reciente construcción. Por estas razones, la iluminación se va a diseñar con un carácter de tipo residencial, a diferencia de la primera, que tenía un carácter de vial funcional y a diferencia de las próximas, aquellas calles céntricas, que se les dará una iluminación más ambiental acorde con el entorno. La situación de proyecto será la misma (B1), pero al haber menos tráfico rodado que en la anterior se le asignará una clase de alumbrado M5. En cambio, al ser zona residencial en la que aumenta el número de peatones y ciclistas, elevaremos la categoría de las aceras a la clase de alumbrado P3. Las luminarias se colocarán en la acera a una distancia de 20 centímetros del bordillo y los brazos no tendrán longitudes mayores de 1.5 metros. Datos Calzada: • Situación de proyecto B1 (acceso a zonas residenciales) • Clase de alumbrado M5 (IMD<7000) Aceras: • Situación de proyecto E1 (aceras a lo largo de la calzada) • Clase de alumbrado P3 A diferencia de la anterior sección, la disposición de las luminarias será bilateral al tresbolillo. 44 Dentro del catálogo de Philips, en el apartado de alumbrado residencial, se han seleccionado las siguientes luminarias que se han creído convenientes para la zona: • CitySoul gen 2 LED • Harmony LED Las dos luminarias propuestas son perfectas para zonas residenciales y ambas se pueden colocar desde los 4 metros, que es la altura de partida que se propuso inicialmente. Ambas tienen un diseño sencillo y a la vez moderno que se adapta fácilmente a este tipo de zona. Se pueden combinar con numerosos báculos y brazos, los cuales se elegirán después de la comparación, tratando de crear el ambiente más agradable. Al tratarse de calzadas no muy anchas se instalarán luminarias con flujos inferiores a los 2500 lúmenes. El modelo seleccionado de la CitySoul es el siguiente: CitySoul gen2 LED mini BGP530 T25 1 xLED22/740 Figura 6-16 Luminaria CitySoul Características: - Flujo: 1892 lm - Potencia: 14.2 W - Temperatura de color: 4000 K - Índice de reproducción cromática: 70 - Precio: 750 Como en la anterior sección, se tratará de encontrar la altura más adecuada que cumpla con todos los requisitos de iluminación y que a la vez tenga niveles aceptables de deslumbramiento. También se buscará establecer la mayor distancia posible entre los mástiles siempre dentro de la normativa. Aunque la altura orientativa se estableció en 4.5 metros, habrá que adaptarse a los valores comerciales para báculos que van con pasos de un metro. Por tanto, se compararán las alturas de 4 y 5 metros: 4 metros Para esta altura, con la distancia entre luminarias propuesta inicialmente (20 metros), no cumple los requisitos como se observa en el siguiente cuadro resumen: 45 Figura 6-17 Resultados sección 2 (CitySoul) Es decir, con estos parámetros, en las aceras con la clase P3, no alcanzaba la iluminancia media de 7.5 lx y en la calzada, la relación entorno (EIR), aunque no entra dentro de la evaluación, tampoco se lograba el valor de 0.3 exigible. El cumplimiento de este parámetro garantiza al conductor la capacidad de distinguir perfectamente los objetos situados a ambos lados de la calzada por lo que es altamente recomendable su cumplimiento. Posteriormente, se estudió para esa misma altura, cual debía ser la distancia entre luminarias para que se cumplieran todos los requisitos. Se concluyó que la distancia mínima con los parámetros seleccionados debía ser de 18 metros como se muestra a continuación: Figura 6-18 Resultados sección 2 (CitySoul) Como se muestra en el cuadro resumen, ahora sí se cumplen todos los requisitos de iluminación para los 4 metros de altura, 18 de separación y la disposición bilateral al tresbolillo. Cabe destacar que ha sido necesario un brazo de 1 metro de largo, que, con la distancia de 20 cm de la luminaria al bordillo, resulta un saliente del punto de luz de 80 cm. El problema como en la sección anterior, en los casos de puntos bajos de luz, es la 46 aparición de niveles de deslumbramiento. A pesar de que sean viales con poco tráfico, el nivel obtenido para estos parámetros, D4, es mejorable. Por tanto, probaremos ahora con una altura de 5 metros para cerciorarnos si se mejoran estos niveles de deslumbramiento y, si se consigue aumentar la distancia entre mástiles. 5 metros Figura 6-19 Resultados sección 2 (CitySoul) Para esta altura ha sido posible aumentar la distancia entre mástiles hasta 19 metros. También se ha mejorado el nivel de deslumbramiento hasta D6. Como en la anterior altura, también se ha usado un brazo de 1 metro. Estos parámetros son óptimos ya que la altura es adecuada para el entorno y la distancia entre mástiles ha aumentado 1 metro con respecto a la anterior y está cerca de la obtenida manualmente. Por estas razones, no se seguirá comprobando una altura mayor y se considerarán estos parámetros los mejores para esta luminaria. A continuación, se muestran las curvas de la intensidad lumínica horizontal que esta luminaria emite sobre la calzada con los parámetros escogidos: Figura 6-20 Resultados sección 2 (CitySoul) 47 Eficiencia energética El siguiente paso será obtener la eficiencia energética para la CitySoul. Para esta sección no se podrá seguir la misma hipótesis que en la anterior, ya que la disposición en este caso es bilateral al tresbolillo y no pareada. Por tanto, se expone la siguiente hipótesis para esta disposición: - Se considerará un área en la que se incluyan 2 luminarias, es decir, una en un lado de la calzada y otra en el otro lado, pero desplazada 10.5 metros, que es la mitad de la distancia entre mástiles. Para el cálculo la potencia será la suma de las dos, al ser la potencia de la luminaria de 14.2 W, será de 28.4 W. El área será el ancho de la calzada, 5.8 metros, por una longitud igual a 19 metros como se indica en la siguiente figura: Figura 6-21 Resultados sección 2 (CitySoul) Haciendo un área total 110.2 m². Para la iluminancia media será la obtenida con DIALux en la calzada que es de 13 lx. Luego: ε=S·Em/P = 110.2*13/28.4 = 50.3 (m²·lux/W) Cotejando la tabla 9 para verificar si cumple los requisitos de eficiencia mínima, como en la anterior sección, vemos que se cumple con creces. A continuación, para obtener el índice de eficiencia energética, se necesita un valor de referencia que se extrae de la tabla 11, en este caso corresponde un valor de 21 lx. Luego: Iε = ε / εR = 50.3/21 = 2.39 Por último, el índice de consumo energético se obtiene como la inversa del índice de eficiencia energética: ICE = 1/ Iε = 1/2.39 = 0.42 Con estos dos últimos valores y examinando las tablas 12 y 13 se obtiene como en los anteriores casos la mejor etiqueta la A que implica el menor consumo y una muy buena eficiencia. Hacemos hincapié en que la eficiencia energética no es el factor que más influye a la hora de elegir entre una luminaria u otra, esto se debe a que se están utilizando todas las luminarias de tipo LED. Estas, como se comentó en el inicio, ofrecen muy buenas prestaciones a bajo consumo. Pasamos a continuación a la siguiente luminaria propuesta para esta sección. 54 5 metros Figura 6-31 Resultados sección 3 (Micenas) Para los 5 metros también se alcanzan buenos resultados. Se cumplen todos los requisitos y el nivel de deslumbramiento molesto también es el más favorable. Cabe decir que la distancia entre mástiles es la misma que para la anterior altura y también sin la necesidad de montar brazos. En conclusión, para esta sección y con esta luminaria, se considerará la altura de 4 metros como la más adecuada. A pesar de que con ambas alturas se consiguen casi los mismos resultados, con la altura de 4 metros logramos un ahorro en el coste de los báculos. Se calculará ahora la eficiencia para la Micenas gen2 para altura elegida. Eficiencia energética Al tener la misma disposición de luminarias que la anterior sección, el cálculo se realizará de la misma forma. Es decir, el área será el ancho de la calzada que será de 5 metros (se contará el espacio de aparcamiento, ya que para el cálculo en DIALux se diseñó una calzada de 5 metros) por la distancia de 20m como se indica en la figura, y sería un área de 100 m². Figura 6-32 Resultados sección 3 (Micenas) 55 La potencia sería la suma de dos luminarias, siendo de 34 W y la iluminancia media sería la obtenida con DIALux para la calzada que es de 13.11 lx. ε =S·Em/P = 100*13.11/34 = 38.56 (m²·lux/W) Siguiendo el mismo proceso, cumple los requisitos mínimos de eficiencia con creces, verificando ya que hemos optado por a alumbrado ambiental. Ahora buscamos un valor de referencia y de la tabla 11 se obtiene un valor de 10.5. Por tanto, el índice de eficiencia energética resulta: Iε = ε / εR = 38.56/10.5 = 3.67 Por último, el índice de consumo energético se obtiene como la inversa del índice de eficiencia energética: ICE = 1/ Iε = 1/3.67 = 0.27 Como en todas las secciones anteriores, observando las tablas 12 y 13, se ha vuelto a obtener la etiqueta A debido al bajo consumo del LED. Hay que reseñar que en esta sección si sólo se hubieran tenido en cuenta los 3 metros de anchura del carril, se habría obtenido otro valor de la eficiencia y podría darse el caso de haber descendido de categoría. Pero también es cierto que al diseñarse para una anchura de 5 metros en vez de los 3 (por facilidad en la colocación de las luminarias en el programa), se obtienen unos valores de distancia entre mástiles que hubieran sido diferente. Por tanto, se considera como válido este dimensionamiento. Farol Villa BDP765 GF T25 LED 40-4s/830 Figura 6-33 Luminaria Farol Villa Características: - Flujo de la luminaria: 1775 lm - Potencia: 20 W - Temperatura de color: 3000 K - Índice de reproducción cromática: 80 - Precio: 650 euros En cuanto a las características de esta luminaria respecto a la anterior, cabe destacar que esta necesita una potencia mayor para conseguir un flujo similar. En lo que se refiere al precio es algo más barata. Estudiaremos a continuación las mismas alturas: 56 4 metros Figura 6-34 Resultados sección 3 (Farol Villa) Para esta primera altura se obtienen unos niveles de Iluminación media muy buenos, tanto en calzada como en acera. La separación entre puntos de luz máxima permitida para que se cumplan todos los requisitos es de 19 metros. En comparación con la luminaria Micenas, para esta misma altura, es un metro menor. Aun así, es una distancia aceptable. Por último, tiene un nivel D6 de deslumbramiento molesto. 5 metros Figura 6-35 Resultados sección 3 (Farol Villa) En esta luminaria vemos que, si aumentamos la altura por encima de 4 metros, para que se cumplan los valores de la iluminancia media en calzada y aceras, es necesario disminuir la distancia entre puntos de luz en 1.5 metros. Los niveles de deslumbramiento molesto siguen siendo buenos (D6). 57 Se considerará, por tanto, que la altura de 4 metros es la adecuada para esta luminaria por reducir costes en báculos e incluso reducir costes en instalaciones al conseguir mayor distancia entre mástiles. A continuación, se calculará la eficiencia energética para los 19 metros de separación que son los que le corresponde a una altura de 4 metros. Eficiencia energética Siguiendo el mismo proceso que antes, ahora el área será de 5 metros de ancho por una longitud de 19 metros como se indica en la figura, obteniendo un área total de 95 m². Figura 6-36 Resultados sección 3 (Farol Villa) La potencia sería la suma de dos luminarias, siendo de 40 W y la iluminancia media sería la obtenida con DIALux para la calzada que es de 10.22 lx. ε =S·Em/P = 95*10.22/40 = 24.27 (m²·lux/W) Siguiendo el mismo proceso, cumple los requisitos mínimos de eficiencia de la tabla 10. Ahora buscamos un valor de referencia y de la tabla 11 se obtiene un valor de 9.25. Por tanto, el índice de eficiencia energética resultante es: Iε = ε / εR = 24.27/9.25 = 2.62 Por último, el índice de consumo energético se obtiene como la inversa del índice de eficiencia energética: ICE = 1/ Iε = 1/0.62 = 0.38 Este valor de la eficiencia energética es algo inferior que en la anterior luminaria, principalmente porque usa más potencia, pero sigue estando de sobra dentro de los valores que le corresponden a la etiqueta A. A pesar de la diferencia, al tener ambas la mejor etiqueta, la eficiencia vuelve a ser el parámetro menos determinante a la hora de decantarse por una luminaria. Comparación entre ambas: - Para las características de esta sección se ha considerado bueno un flujo entre 1600 y 1800 lm - La altura más adecuada se ha considerado de 4 metros. Se ha verificado que, con ambas luminarias, para el flujo establecido, aumentar la altura no suponía ninguna mejora, es más para la segunda luminaria decrementaba la distancia entre luminarias - Las distancias entre puntos de luz para 4 metros han resultado muy parecidas entre ambas luminarias (20 y 19 metros respectivamente) - La eficiencia vuelve a ser poco determinante - El precio es el factor diferenciador, inclinándose por el Farol Villa. Finalmente, se escogió el Farol Villa por su menor coste y por su aspecto clásico más adecuado al entorno de la localidad. 58 En el ANEJO I (sección 3) se muestran los resultados más detallados generados por DIALux para esta luminaria. Figura 6-37 Resultados sección 3 (Farol Villa) 6.5.4. Sección 4 Esta es la última sección tipo que se estudiará. Son las calles más estrechas de la localidad, con un único carril de un sentido, sin zona de estacionamiento y aceras de menos de 1 metro y con mayor flujo peatonal. El tráfico que circula por estas calles es reducido, tratándose principalmente de aquellos vecinos que deben discurrir por ellas para llegar a su residencia. La velocidad es muy limitada debido a la estrechez de la calzada. Esta sección al igual que la anterior, es zona prioritaria de peatones, se halla en una situación de proyecto del tipo D. En cuanto al tipo de iluminación, será del mismo tipo que la anterior sección, es decir, una iluminación con un carácter más ambiental. La temperatura se mantendrá también un tipo más cálido que las primeras. Otro aspecto importante de esta sección es que las luminarias se colocarán en disposición unilateral, es decir, en un único lado de la calzada a diferencia de todas las anteriores secciones estudiadas. Datos Calzada: • Situación de proyecto D4 (zonas con velocidad muy limitada) • Clase de alumbrado P2 (flujo de peatones medio) Aceras: • Situación de proyecto E1 (aceras a lo largo de la calzada) • Clase de alumbrado P2 Las luminarias se colocarán en la acera más estrecha y al ser tan pequeña se le asignará la misma clase de alumbrado que a calzada (P2). 59 Las calles incluidas en esta sección se entrecruzan con las estudiadas para la sección 3 por ser todas las de la zona céntrica. Por eso, en este caso no se propondrán nuevas luminarias ya que podría cambiar el entorno de una calle a otra colindante y, sólo se estudiará la seleccionada como más adecuada para la sección 3 que ha resultado ser el Farol Villa. En esta sección, al tratarse de aceras muy estrechas, la instalación de báculos implicaría casi la total obstrucción en el flujo de peatones, por ello las luminarias se instalarán a través de brazos laterales anclados a las fachadas de los edificios. Esta luminaria requiere de un brazo específico llamado Palomilla Villa, su longitud es de 70 centímetros como se muestra en la imagen: Figura 6-38 Palomilla Villa [4] Esto libera del uso de báculos y se podrán estudiar alturas fuera de los valores comerciales. Las alturas que se estudiarán serán de 3.5 metros y 4 metros, ya que no es lógico estudiar alturas mayores que para la asignada en la sección anterior. Para diseñarlo correctamente en DIALux, se supondrán que las luminarias están sobre báculos de la altura indicada, pero estos estarán situados donde quedaría la fachada del edificio. Evitando cambiar el entorno del centro se estudiará el modelo del Farol Villa con las mismas características que el usado en la anterior sección. 3.5 metros Figura 6-39 Resultados sección 4 (Farol Villa) 60 Con la primera altura comprobada, la distancia máxima permitida para que se cumplan todos los requisitos de iluminación es de 14 metros. Puede parecer una distancia pequeña en comparación con todas las obtenidas en las secciones anteriores, pero en este caso, al tener una disposición unilateral, no es excesivo el número de luminarias a instalar. No hay deslumbramiento molesto ya que se obtiene un nivel D6. Hay que destacar que, para esta disposición, el lado donde se colocan las luminarias tiene unos niveles de iluminación media bastante superiores a los niveles de la acera de enfrente. Los parámetros obtenidos con esta altura son bastante adecuados. Ahora se comprobará medio metro más de altura. 4 metros Figura 6-40 Resultados sección 4 (Farol Villa) Para esta última altura, los costes no varían, ya que no son necesarios báculos. La distancia para que se cumplan los requisitos ha disminuido un metro. Con 14 metros de separación, la calzada deja de estar por encima de la iluminancia media necesaria. Por esta razón consideraremos la mejor altura para esta sección la de 3.5 metros. A pesar de que, en la sección 3 se estableció una altura para las luminarias de 4 metros, no resultará inadecuada esta diferencia de altura; no es excesiva y las luminarias estarán colocadas en soportes diferentes. En última instancia, se calculará la eficiencia energética de esta luminaria. A pesar de que ya se calculó para la misma luminaria en la sección 3, se volverá a verificar que ofrece una iluminación eficiente. Eficiencia energética En este caso la disposición es unilateral por lo que se calculará con el área formada por el ancho de la calzada de 2,80 metros por la longitud de 14 metros indicada en la figura y que hace un total de 39.2 m². 61 Figura 6-41 Resultados sección 4 (Farol Villa) Para la potencia en este caso sólo se utilizará la de una luminaria y es de 20 W. Para la iluminancia media se emplea la que resulta de los cálculos de DIALux en la calzada y tiene un valor de 10.59 lx, luego la eficiencia energética queda: ε =S·Em/P = 39.2*10.59/20 = 20.76 (m²·lux/W) Siguiendo el mismo proceso, cumple los requisitos mínimos de eficiencia de la tabla 10. Ahora buscamos un valor de referencia y de la tabla 11 se obtiene un valor de 9.5. Por tanto, el índice de eficiencia energética vale: Iε = ε / εR = 20.76/9.5 = 2.18 Por último, el índice de consumo energético se obtiene como la inversa del índice de eficiencia energética: ICE = 1/ Iε = 1/2.18 = 0.46 Fijándonos en las tablas 12 y 13, esta luminaria también obtiene la etiqueta A para esta sección. Con la eficiencia de esta última sección, se puede asegurar que usando la tecnología LED y empleando buenos niveles de flujo para cada sección, se obtendrá siempre una buena eficiencia energética. Para esta sección, al no haberse comparado con otra, podemos decir que los parámetros más adecuados son una altura del punto de luz de 3.5 metros enganchada mediante un brazo de 70 centímetros a la fachada de los edificios, y una distancia entre luminarias de 14 metros. Probablemente, si se hubiera comparado también con la luminaria Micenas, se habrían obtenido conclusiones similares y se hubiera vuelto a optar por la Villa. En el ANEJO I (sección 4) se muestra los resultados más detallados para esta sección. Figura 6-42 Resultados sección 4 (Farol Villa) 62 63 7 ALUMBRADO DE PLAZAS Y EDIFICIOS Esta sección consistirá en el análisis de las dos plazas más emblemáticas y concurridas de la localidad, como son la Plaza de España y la Plaza Marqués de Villavelviestre. Se analizarán cada una por separado ya que tienen formas singulares. Ambas están situadas en la parte más céntrica de la localidad, por lo que es conveniente continuar con el mismo modelo de luminaria que se ha ido usando en esta zona para evitar cambiar la estética, el Farol Villa. Para el examen de estas plazas se las considerará como vías peatonales y por ello tendrán una clasificación asimiladas a las vías tipo E. Por ser lugares de reunión, en los que también existen pequeños comercios y bares y por tanto un cierto flujo de peatones, se les asignará una clase de alumbrado P3. Esta clase requiere una iluminancia media de 7.5 lx y que no haya ningún punto por debajo de 1.5 lx. Las características del Farol Villa que se empleará en las plazas son las siguientes: - Flujo: 2646 lm - Potencia: 21W - Temperatura de color: 3000K - Índice de reproducción cromática: 80 Además, se alumbrará la fachada del ayuntamiento, el cual se encuentra dentro de la Plaza de España. Se hará un modelo muy simplificado del edificio con el propio DIALux y se dispondrán proyectores en los edificios próximos, de modo que se garantice un cierto nivel de iluminación. 7.1. Plaza de España Se puede considerar como el punto más céntrico de la localidad. Dentro de esta plaza se encuentra, además del ayuntamiento, un bar y varios comercios. La plaza cuenta con numerosos bancos para sentarse. Tiene forma de Y, está rodeado de edificios y se puede acceder a ella: por su parte inferior, por la calle Amante Laffon y por la superior por las calles Juan Carlos I y Moreno Segura. Se alumbrará del mismo modo que una calle de 16 metros de anchura, pero en este caso totalmente peatonal. En el “tronco de la Y” se colocarán las luminarias de forma bilateral pareadas desde la calle Amante Laffon hasta el ayuntamiento, a una separación de las fachadas de los edificios de 4 metros, de forma que estarán enfrentadas unas de otras a 8 metros. Se dejará de alumbrar como plaza al inicio de las ramificaciones, que pasarán a ser calles de la sección 4 anteriormente estudiada. Las primeras luminarias se emplazarán a 1 metro de la calle Amante Laffon. En la siguiente imagen se muestra un plano de la situación, donde la Plaza queda delimitada por la línea rosa, también se puede observar la localización del ayuntamiento: 70 Figura 7-8 Plaza Marqués de Villavelviestre Se probó primero colocando 4 luminarias, pero no era posible abarcar toda la superficie con el modelo que se ha ido utilizando. La solución adoptada fue un total de 5 luminarias repartidas de manera más o menos uniforme sobre el área. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Tabla 7-4 Resultado de superficies En los que se cumple con la categoría P3. Por último, la distribución de las luminarias y las isolíneas se muestran en las siguientes imágenes: 71 Figura 7-9 Distribución de luminarias. Figura 7-10 Isolíneas. Las luminarias 6 y 7 que se muestran, consisten en dos pequeños focos utilizados para alumbrar y realzar la gran palmera que existe en la plaza. Estos se han situado en la base a una distancia de 2 metros del tronco en lados opuestos y con cierta inclinación hacia el árbol. De esta manera se consigue un efecto contrario al de la luz solar que proviene de arriba, por lo que se consigue alumbrar las hojas de una forma diferente y llamativa. Del mismo modo que en la anterior plaza calcularemos la eficiencia energética: Teniendo una superficie de 470 m², una potencia total de 105 W e iluminancia media de 9.23 lx, luego: ε =S·Em/P = 470*9.23/105 = 41.32 (m²·lux/W) Es un valor correcto luego obtenemos la etiqueta y el índice con un valor de referencia de 8.75 de la tabla 11: Iε = ε / εR = 41.32/8.75 = 4.7 ICE = 1/ Iε = 1/4.7 = 0.213 Por tanto, según las tablas 12 y 13 volvemos a obtener una etiqueta A. En el ANEJO II se recogen los detalles de los resultados para las plazas. 72 73 8 ALUMBRADO DEPORTIVO En este apartado se tratará el San Sebastián Huévar Estadio que está situado al suroeste de la localidad. En las instalaciones también existe una pista de baloncesto que hace las veces de pista de tenis. Se propondrá un alumbrado que permita la perfecta utilización de ambas en ausencia de luz natural. Se trata de una pista de césped artificial de fútbol once. Las medidas del campo son de 97 metros de largo por 60 de ancho y tiene un margen de 2.5 metros desde las bandas y el fondo hasta las vallas que lo delimitan. La de baloncesto tiene unas medidas de 39 metros de largo por 20 de ancho. Esta pista dispone de unos orificios donde se pueden colocar los soportes de una red de tenis. Como las dimensiones de la pista de baloncesto son mayores que las necesarias para el tenis y es el deporte que mayoritariamente se practica, se dimensionará el alumbrado para las medidas de baloncesto. A continuación, se muestra un esquema en planta de las instalaciones: Figura 8-1 Planta de instalaciones deportivas Para realizar los cálculos del alumbrado de ambos campos se acude a la norma UNE-EN 12193 Iluminación de Instalaciones Deportivas [9], de la que extraemos lo siguiente: La norma trata de la iluminación de instalaciones deportivas para asegurar unas buenas condiciones visuales para jugadores, atletas, árbitros, espectadores y retransmisión por cámaras de TV en color. Es específica para los acontecimientos deportivos de interior y exterior más practicados en Europa. Proporciona valores de alumbrado para el diseño y control de los sistemas de alumbrado de instalaciones deportivas en términos de iluminancias, uniformidad, limitación del deslumbramiento y propiedades de color de las fuentes de luz. 74 Para los propósitos de esta norma se aplican las siguientes definiciones: - Área principal (PA): El área de juego real necesaria para la práctica de un cierto deporte. Normalmente esto significa el área de “campo” real marcada para ese deporte (por ejemplo, fútbol), pero en algunos casos esta área comprende un área de juego extra alrededor del área marcada (por ejemplo, tenis). - Área total (TA): Generalmente esta área comprende el área principal (PA) más un área de seguridad adicional fuera del área principal. - Área de referencia: El área definida para deportes en los que se aplican las exigencias de alumbrado principales que incluyen las líneas de marcación y cualquier área extra alrededor del área marcada. - Puntos de cuadrícula para medición y cálculo: Disposición de los puntos de cálculo y medición y su número en cada dimensión del área de referencia. - La cuadrícula de cálculo es definida a fin de verificar el funcionamiento especificado de una nueva instalación. Especificaciones de la norma que afectan a los deportes que se pueden practicar en las instalaciones: - La iluminación del área de espectadores. Para el confort visual de los espectadores, más que por razones de seguridad o emergencia, el nivel de alumbrado debe ser al menos de 10 lux. - Limitación del deslumbramiento. El deslumbramiento debe limitarse para impedir una reducción de las prestaciones visuales. En instalaciones de exterior, se aplican los valores de deslumbramiento (GR) usados en las tablas de requisitos del anexo A de la norma. El valor de deslumbramiento debe calcularse para posiciones del observador y ángulos de visión acordados. La norma establece tres clases de alumbrado: - Alumbrado clase I: Competición del más alto nivel, tal como competición internacional y nacional que implicará generalmente mayores capacidades de espectadores con distancias de visión potencialmente largas. El entrenamiento de muy alto nivel puede incluirse también en esta clase. - Alumbrado clase II: Competición de nivel medio, tal como competición regional o de club local que implica generalmente capacidades de tamaño medio de espectadores con distancias de visión medias. El entrenamiento de alto nivel se puede incluir también en esta clase. - Alumbrado clase III: Competición de bajo nivel tal como competición local o de un club pequeño que generalmente no implica espectadores. El entrenamiento general, la educación física y actividades recreativas también se incluyen en esta categoría. El campo de fútbol pertenece a un club de fútbol pequeño (en tercera división andaluza Sevilla), que también es usado por niños, jóvenes y aficionados, por lo que se diseñará para uno de tercera clase. Tabla 8-1 Tabla 2 Norma UNE-EN 12193 [9] 75 En la tabla 2 de la norma se indica a que tabla se debe acudir para verificar los requisitos necesarios para cada deporte. Tanto como para baloncesto como para fútbol debemos atender a la tabla A.21. La norma hace hincapié en la eventualidad de que se vayan a grabar los deportes para la televisión. No es el caso de este club. En la siguiente tabla se muestran los requisitos que debe cumplir el alumbrado: Tabla 8-2 Requisitos norma 12193, tabla A.21 [9] Vemos que los requisitos para ambos deportes son: valores mínimos de iluminancia media horizontal de 75 lux e iluminancia horizontal mínima entre iluminancia horizontal media de 0.5, valores de deslumbramiento como máximo de 55 e índice de rendimiento de color de 20. Para ambas pistas se va a utilizar la siguiente luminaria de Philips: Clearflood Large BVP651 T25 1 xLED800-4S/757 DX50 76 Figura 8-2 Luminaria Clearflood Large Las características son las siguientes: - Flujo: 80000 lm - Potencia: 540 W - Temperatura de color: 5700 - Índice de reproducción cromática: 70 Los cálculos se realizaron primero en una pista (manteniendo las luminarias de la otra apagada) y luego los de la otra de igual manera. Posteriormente, se obtuvieron los resultados de ambos alumbrados funcionando a la vez, ya que al estar próximas la una a la otra, puede darse el caso de que afecte considerablemente a los resultados. 8.1. Pista de fútbol Empezaremos con la pista de fútbol. Para ello se define el área principal como las medidas del campo (97x60 m.) y el área total como (102x65 m.). Se ha tratado de alcanzar los requisitos exigidos por la norma utilizando el menor número de luminarias. Para los cálculos, se ha utilizado también el software DIALux. Con el propio programa se ha creado un modelo básico en 3D de las instalaciones sobre el que realizar las comprobaciones. Inicialmente se creó una cuadrícula sobre el campo que incluye los puntos especificados en la norma. Posteriormente, se fueron probando número y lugar de colocación de las luminarias hasta que se encontró una relación que cumplía perfectamente los requisitos de la norma para la clase III. La solución que se adoptó fue un total de 16 luminarias distribuidas en 8 báculos, es decir, 2 luminarias por báculo. Al ser un área tan extensa para iluminar, se requiere colocar los puntos de luz a una altura bastante elevada, que permita que el flujo llegue hasta puntos más alejados, como pueden ser aquellos en la parte más céntrica del campo. Se optó por una altura de 15 metros. Para las posiciones de los báculos, teniendo en cuenta esta altura, primero se ensayó una solución con un número reducido de 4 postes situados de manera simétrica en las esquinas del campo y con el mismo número de luminarias, es decir, 4 por postes. Con estas posiciones se probaron distintas orientaciones de las luminarias, pero no se conseguía una buena uniformidad, ya que había una gran diferencia en la iluminancia entre distintos puntos, incluso existiendo puntos en los que la iluminancia mínima estaba por debajo de la exigida en la normativa. Por tanto, se intentó la solución finalmente adoptada que consistía en colocar otros 4 postes en los laterales del campo y más centrados y conseguir así con la orientación adecuada, mejorar la uniformidad y la superación de la iluminancia mínima en todos los puntos. 77 Para medir los valores de deslumbramiento se colocaron varios observadores (en este caso serían jugadores de fútbol) aleatoriamente distribuidos por el campo y se comprobó que no superaban los valores establecidos. En la representación en planta que se muestra a continuación se puede apreciar la cuadrícula, la posición y orientación de las luminarias (posición respecto a las esquinas del campo de juego) y los observadores/jugadores (puntos verdes) distribuidos por el campo: Figura 8-3 Posición de luminarias Con estas posiciones de las luminarias se han obtenido los resultados mediante DIALux de la iluminancia horizontal que es la que exige la normativa. Son los siguientes: Siguiendo la normativa se verifica que los resultados obtenidos son positivos. En las zonas donde existen unas pequeñas gradas los valores están en torno a los 25 luxes, por lo que también cumple esta especificación de la normativa que exige una media de 10 luxes. Falta comprobar los valores de deslumbramiento. A continuación, se muestra unas imágenes de la distribución de isolíneas y otra de los valores representados en escala de grises (todos los valores están en luxes): 78 Figura 8-4 Isolíneas Campo de Fútbol Figura 8-5 Escala de grises campo de fútbol 79 Para medir los valores de deslumbramiento usamos los observadores. Estos dan el valor en el punto donde están situados. Se distribuyeron 8 de manera aleatoria por distintos puntos del campo y los resultados son los siguientes: Figura 8-6 Posición observadores Tabla 8-3 Puntos cálculo GR campo de fútbol En todos los puntos se obtienen valores por debajo de 55 como indica la norma por lo que son satisfactorios. 8.2. Pista de Baloncesto A continuación, y del mismo modo se analizará la pista de baloncesto. El área principal es de 39 por 20 metros y el área total de 42 por 22. Se estableció una cuadrícula con el número de puntos exigidos por la normativa y, en este caso, al ser una superficie bastante más reducida, se disminuyó la altura de los puntos de luz a 10 metros. También, se redujo el número de postes a 4, distribuidos simétricamente en las esquinas de la pista y con solo una luminaria cada uno. Se intentaron distintas orientaciones de las luminarias hasta conseguir una solución en la que ya se conseguía superar la iluminancia mínima en todos los puntos y tener una buena uniformidad. En la siguiente imagen se muestra la posición y orientación de estas, la cuadrícula y la posición de los observadores: 86 Características: - Flujo: 2080 lm - Potencia: 16 W - Temperatura de color: 4000 K - Índice de reproducción cromática: 70 Se van a estudiar el parque municipal Saharaui y el parque municipal Andalucía. 9.1. Parque municipal Saharaui Se trata de un parque de unos 3500 m² situado entre la Avda. de la Alegría y un pequeño descampado colindante con las vías del ferrocarril, al sur de la localidad. Dos accesos permiten la entrada desde la avenida de la alegría e incluye diversas zonas como un merendero, juegos infantiles o zonas de paseo y existe también una gran variedad de vegetación y arboleda. Las zonas de paseo están separadas de las superficies de vegetación mediante bordillos direccionados. Es utilizado por todo tipo de personas, desde niños a mayores, y para todo tipo de actividades. Se frecuenta tanto de día como de noche por lo que, una buena iluminación influye considerablemente en la afluencia de público. En la siguiente imagen se muestra la planta del parque con la acera de la calle con la que limita. Existen dos entradas y varios caminos de albero que recorren las zonas verdes. Figura 9-2 Planta del Parque Saharaui La propuesta de alumbrado para este parque se centra en la iluminación de las zonas que más frecuentan los usuarios, es decir, los caminos para paseo, los juegos infantiles y el merendero. También, se propondrá un alumbrado más paisajístico centrado en la vegetación para la zona más oeste del parque. Se muestra a continuación una imagen del modelo en 3D, sin alumbrar, para definir la localización de cada zona: 87 Figura 9-3 Imagen 3D Parque Saharaui Para facilitar el estudio de las zonas con DIALux, se dividió el área de albero en tres superficies del siguiente modo: Figura 9-4 Superficies de cálculo Parque Saharaui Se ha utilizado un total de 24 luminarias repartidas a lo largo de los caminos con distancias entre ellas de entre 10 y 15 metros de separación y distribuidas de forma que se consiguiera una buena uniformidad en todos los puntos de estudio. Se han colocado dentro de las zonas verdes a una distancia de unos 30 centímetros hasta el bordillo de separación con los caminos de albero. Se tuvo especial atención en la iluminación de las entradas colocando dos luminarias próximas a la entrada principal y otra en la entrada secundaria. Para la altura de los puntos de luz primero se probó con una altura de 3 metros, pero al haber zonas de paseo con gran extensión, los puntos más alejados de los bordillos obtenían una iluminancia por debajo de la mínima exigida. Por tanto, y por utilizar alturas comerciales de los báculos, que suele ir de metro en metro, se optó por la siguiente altura de montaje de 4 metros, que sí ofrecía resultados satisfactorios. 88 A continuación, se muestra la posición de cada luminaria sobre el plano: Figura 9-5 Posición de luminarias Los resultados obtenidos son los siguientes: Tabla 9-1 Niveles de iluminación obtenidos Se observa que la iluminancia media en las tres superficies está por encima de los 7.5 lx que especifica la normativa para una clase P3. Para el valor mínimo requerido podemos observar que no hay ningún punto por debajo de 1.5 lx. Quedando las isolíneas (en lx) de cada superficie del siguiente modo: - Superficie 1: 89 Figura 9-6 Isolíneas superficie 1 - Superficie 2 Figura 9-7 Isolíneas superficie 2 - Superficie 3 Figura 9-8 Isolíneas superficie 3 El resultado final representado en un modelo 3D queda de la siguiente manera: Figura 9-9 Resultado 3D 90 Figura 9-10 Resultado 3D Figura 9-11 Resultado 3D Para la zona de mayor vegetación, que además se trata de una zona extensa y profunda, se diseñó un alumbrado para darle un carácter especial a la zona. Al mismo tiempo se trata de evitar el efecto de “agujero negro” que se produce en este tipo de superficies cuando están a oscuras y puede provocar cierta sensación de inseguridad en los usuarios. Para la iluminación de los árboles de estas zonas, se usarán proyectores difusores situados próximos al tronco o si este es muy grueso algo más separado. Estos se colocarán sobre estacas clavadas en el césped e iluminarán desde abajo para resaltar la figura del árbol. Se tratará de evitar que dirijan el flujo directamente hacía el cielo, centrándolos en el punto deseado, para evitar la contaminación lumínica. En la siguiente imagen se muestra la idea: 91 Figura 9-12 Distribución proyectores [13] La mayoría de los focos se colocarán apuntando desde la zona de paseo hacia el final del parque, ya que los usuarios verán esta zona desde esta perspectiva. Para los arbustos se colocarán los proyectores en su interior para destacar la silueta de las hojas. Se buscará una luz con un tono verdoso y que no tenga un flujo muy grande que puede llevar a provocar grandes contrastes. Es preferible el uso de múltiples puntos de luz de pequeña potencia a pocas luminarias de gran potencia. Se colocaron un total de 7 focos, 2 dentro de las zonas de arbustos y los otros 5 distribuidos para iluminar los árboles. Este es el resultado: Figura 9-13 Resultado 3D 92 Figura 9-14 Resultado 3D Eficiencia energética Al asignarle al parque una clasificación tipo E (vías peatonales), podemos calcular la eficiencia del mismo modo que en el alumbrado de viarios. Debiendo cumplir los requisitos de la tabla 10, que exige una eficiencia mínima en función de la iluminancia media en servicio. En este caso tomaremos la media de los tres valores de iluminancia media de las tres superficies, quedando un total de 9.08 lx. Procediendo del mismo modo que en los viarios, necesitaremos, además de la iluminancia media, la superficie y la potencia empleada. Para la potencia usaremos la suma de las 24 luminarias dedicadas a alumbrar las zonas de paseo. Sumando una potencia total de 384 W. El área total aproximada de las zonas de albero es de 1200 m². Luego obtenemos: ε=S·Em/P = 1200*9.08/384 = 28.375 Comprobando que el valor cumple con los requisitos mínimos especificados. Para obtener el índice de eficiencia energética necesitamos un valor de la eficiencia de referencia de la tabla 11, obteniéndose un valor εR de 8.5, luego: Iε = ε / εR = 28.375/8.5 = 3.34 Por último, el índice de consumo energético se obtiene como la inversa del índice de eficiencia energética: ICE = 1/ Iε = 0.3 Si atendemos a las tablas 12 y 13, comprobaremos que hemos obtenido la etiqueta A, es decir, la más eficiente y con menor consumo. El diseño propuesto para el parque municipal Saharaui cumple con los requisitos de la normativa para alumbrado de parques y jardines, evita la contaminación lumínica gracias a la luminaria empleada y, además, ofrece una muy buena eficiencia energética y un consumo reducido. 93 9.2. Parque municipal Andalucía Se encuentra situado al sur de la localidad, al final de la calle Pilas. También está próximo al otro parque estudiado. Tiene un área aproximada de 2500 m² y dispone de zonas de paseo, de juegos infantiles, superficies vegetadas y un pequeño auditorio. Este consiste básicamente de una grada frente a la cual se representan obras de teatro, conciertos, cine de verano, etc. Las zonas de vegetación están separadas de las de albero (zonas de paseo) por bordillos direccionados. Al igual que el otro parque, es utilizado por todo tipo de personas y también en horas nocturnas, por lo que requiere de un alumbrado adecuado. A continuación, se muestra una planta del parque y el modelo esquematizado en 3D: Figura 9-15 Planta Parque Andalucía Figura 9-16 Imagen 3D Parque Andalucía 94 Como en el anterior parque, el estudio se centrará en las zonas que los usuarios más frecuenten. Estas zonas, son más amplias que en el anterior, pero se intentó mantener la misma posición de las luminarias en los bordes entre superficie vegetada y el albero, usando el mismo modelo de luminaria. Se tratará primero la iluminación del parque y posteriormente se expondrá una solución básica para el alumbrado del pequeño auditorio. La solución propuesta para el parque consta de un total de 16 luminarias, colocadas a la misma altura de 4 metros que en el anterior parque y distribuidas del siguiente modo, de forma que se consiguiera una buena uniformidad en el alumbrado: Figura 9-17 Posición de luminarias También, en este parque, se colocó una última luminaria (la 17) en la zona más extensa de vegetación para evitar el efecto “agujero negro”. Para facilitar los cálculos en el programa se dividió la superficie de estudio en dos de la siguiente manera: Figura 9-18 Superficies de cálculo 95 Y los resultados obtenidos para ambas superficies, donde se cumple la iluminancia media mayor de 7,5 lx y la mínima de 1,5 lx de la clase P3 de la normativa, son los siguientes: Figura 9-19 Niveles de iluminación obtenidos En las siguientes imágenes se muestran las isolíneas (en luxes) de las dos superficies. En ellas se puede apreciar los puntos donde existe un mayor nivel, que en este caso es la entrada, lugar en el que se colocaron dos luminarias próximas a la puerta, y donde existen los mínimos, que son en las zonas de mayor extensión entre las superficies vegetadas. Esto sucede porque se quiso mantener las luminarias fuera de las zonas de paseo para evitar convertirlas en un obstáculo. Figura 9-20 Isolíneas superficie 1 102 Tabla 10-3 Potencia sección 1 Tabla 10-4 Potencia sección 2 Tabla 10-5 Potencia sección 3 103 Tabla 10-6 Potencia sección 4 Tabla 10-7 Potencia plazas y edificios Tabla 10-8 Potencia parques Tabla 10-9 Potencia total Tabla 10-10 Horas de alumbrado 104 A continuación, se mostrará el costo de cada instalación para las horas de alumbrado establecidas y para un precio de 0.15€/kW, recogido de años posteriores y en los que se incluye el IVA. Tabla 10-11 Total ahorro Finalmente, se puede apreciar que el ahorro que se consigue con las luminarias LED respecto a las de vapor mercurio es de 13863 € 105 11 CONCLUSIONES Como principal conclusión, tras realizar el trabajo y ver los resultados obtenidos en los distintos tipos de alumbrado, se pueden confirmar las ventajas que ofrece la tecnología LED. Se ha visto, que son luminarias que emiten buenos flujos luminosos consumiendo poca batería, y esto se ha visto reflejado en todos los cálculos de la eficiencia energética donde siempre se ha obtenido la mejor valoración. Como observación, se puede llegar a pensar, que esa clasificación de la eficiencia energética está algo obsoleta para esta tecnología y que, en un futuro si esta clasificación fuera más exhaustiva, podría servir para diferenciar las eficiencias ofrecidas por los distintos LEDS. En cuanto a los tipos de alumbrado, decir que la normativa es mucho más específica y restrictiva en el alumbrado vial, mientras que en otros como los de las zonas verdes, existe algo más de libertad en el diseño, principalmente por la seguridad, ya que en los viarios existe un riesgo mayor. Por último, comentar la diferencia obtenida en la comparación entre los diseños propuestos y los existentes. Se ha visto que se consigue un ahorro con el nuevo diseño, y ya habría que entrar a valorar lo rentable que podría llegar a ser contando con el coste de la instalación. Aunque tarde o temprano el cambio es totalmente necesario. 106 107 12 REFERENCIAS [1] Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior. [2] Diapositivas de la asignatura Servicios Urbanos – Profesor Jaime Navarro Casa [3] Ayuntamiento de Huévar del Aljarfe. http://www.huevardelaljarafe.es [4] Catálogo de iluminación exterior de Philips [5] Diferentes consultas. https://es.wikipedia.org [6] Conceptos de iluminación. https://recursos.citcea.upc.edu [7] Ventajas del LED. https://www.bsvelectronic.com/es/noticias-general/beneficios-ventajas-la-tecnologia- led/ [8] Funcionamiento de led. https://www.optimaled.es/funcionan-las-lamparas-led/ [9] Norma UNE-EN 12193. Alumbrado instalaciones deportivas [10] Google Maps [11] Información sobre DIALux https://www.airfal.com/programa-calculo-iluminacion-dialux/ [12] Disposición luminarias. https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/4429/anexo%2021.pdf?sequence=3&isAllowed=y [13] Alumbrado de vegetación. https://www.erco.com/guide/outdoor-lighting/vegetation-1715/es/ [14] Recomendaciones alumbrado artificial de zonas verdes. www.ceisp.com [15] Norma UNE-EN 13201. https://www.oxytech.it/PDF/EN13201- 2015_La_nueva_norma_de_iluminaci%C3%B3n_de_carreteras-Rv01_210316.pdf [16] Norma UNE-EN 60598-1. Consulta sobre requisitos de las luminarias [17] Trabajo sobre alumbrado. http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pdf/2394pub.pdf 108 109 13 ANEJOS ANEJO I. CÁLCULO LUMINOTÉCNICO DE LOS VIARIOS - Sección 1 - Sección 2 - Sección 3 - Sección 4 ANEJO II. CÁLCULO LUMINOTÉCNICO DEL RESTO DE ZONAS - Plaza de España - Paza Marqués de Villavelviestre - Alumbrado deportivo - Parque municipal Saharaui - Parque municipal Andalucía 110 111 109 ANEJO I. CÁLCULO LUMINOTÉCNICO DE LOS VIARIOS - Sección 1 - Sección 2 - Sección 3 - Sección 4 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 134 135 136 137 110 ANEJO II. CÁLCULO LUMINOTÉCNICO DEL RESTO DE ZONAS - Plaza de España - Paza Marqués de Villavelviestre - Alumbrado deportivo - Parque municipal Saharaui - Parque municipal Andalucía 138 139 140 141 142 143