Alumbrado público camino a la eficiencia

La Norma Oficial Mexicana NOM-013-ENER-2013, Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en vialidades, define al alumbrado público como un sistema de iluminación cuya finalidad principal es proporcionar condiciones mínimas de iluminación para el tránsito seguro de peatones y vehículos en vialidades y espacios.

Organismos como la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee), y el Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas, han realizado diversos documentos que sirven como guía y buscan contribuir a este fin; la información que presentamos en este reportaje fue tomada de algunos de estos documentos, cuyas referencias completas se encuentran al final en el apartado de fuentes.

CONSIDERACIONES BASE

Los sistemas de alumbrado público deben ser diseñados para proporcionar el nivel de iluminación requerido por tipo de vialidad, es decir, considerando el tamaño de las calles y el flujo de tránsito, en cumplimiento con la normatividad vigente. Es muy importante considerar, además, la tarifa eléctrica, siendo la de alumbrado público la más alta. Por lo tanto, un sistema de iluminación eficiente, reducirá los costos por alumbrado público.
Los tres parámetros que definen el consumo de los equipos de alumbrado público son:

– La potencia de la lámpara (watts).
– El tiempo de servicio del alumbrado público (horas).
– La tecnología del foco (vapor de sodio, LED, etcétera).

PUNTOS IMPORTANTES

Conexión al sistema eléctrico. Los sistemas de alumbrado deben ser conectados de manera independiente al sistema de distribución secundario de energía en baja tensión, esto es, el utilizado para entregar energía a casas-habitación y negocios de consumo menor a 20 kW; así también, contar con un transformador propio y exclusivo para su uso. Esta conexión evitará problemas de efectos en la línea por transitorios generados por usuarios, y asimismo, que los generados en el sistema de alumbrado, no se reflejen en los de los usuarios.

Se recomienda el uso de transformadores monofásicos, con primario a 2 fases y secundario en T440-220 V, de tal manera que la tensión de línea proporcionada, no sea de uso común y evite el robo de energía, teniendo así una tensión de operación en 220 V línea a neutro.

Cargas y circuitos. Se considera que los circuitos no deberán ser de demasiadas luminarias, para evitar regulaciones muy altas, y posibles zonas de falla muy grandes.

Conductores y su caída de tensión (regulación). La NOM-001- SEDE-2012 marca al conductor XHHW/RHW calibre 6 en aluminio, como mínimo permisible. En el caso del cobre, si bien se marca 14 como el mínimo que se puede usar, se establece el 8 dado que tiene la misma capacidad del cable 6 en aluminio. Sin embargo, para la conexión de la línea de alimentador hacia la conexión al luminario, se podrá usar calibre 10 en cobre.

Se deberá evitar conexiones cobre/aluminio, y en caso de necesitarse, usar conectores para este fin, bimetálicos. Las derivaciones a cada luminario se harán con los mismos mínimos aquí marcados: 8 para cobre y 6 en aluminio.

Es recomendable usar protecciones o desconectadores en cada luminario, después de su derivación de la línea principal, con el fin de proteger el circuito general y aislar el luminario en caso de falla o de mantenimiento.

La selección de conductores eléctricos por caída de tensión es de mucha importancia; con este cálculo se puede determinar la tensión real de operación para los equipos a lo largo de la línea. Algunos autores mencionan al 5 % como la regulación máxima permitida, sin embargo la NOM-001-SEDE-2012 lo menciona como una nota, esto es, no obliga a tener este porcentaje máximo. Lo que realmente establecerá esta regulación, es el equipo conectado, si el equipo soporta variaciones de tensión del +- 2% entonces la caída máxima será 2%.

Sistema de puesta a tierra. La historia de los sistemas de puesta a tierra ha demostrado que son afectados por actos de vandalismo (robo). El conductor de puesta a tierra se ha venido incluyendo en los nuevos proyectos, dado que se parte de sistemas de neutro separado, de donde se alimentan sistemas trifásicos con 220 VLL y se tiene aterrizado el neutro, derivando de este el cable desnudo de tierra que acompaña a los dos cables de fase.

La propuesta del Manual de Alumbrado Público, documento para municipios, consiste en usar circuitos en 220 VLN esto es, fase-neutro, y ocupando un neutro multiaterrizado (conductor PEN en EU). Estos sistemas se conocen como sistemas de neutro común, donde el cable de neutro es usado como puesta a tierra, siempre y cuando, éste se encuentre puesto a tierra con un electrodo en el punto de la carga, para evitar sobretensiones.

Métodos de Alambrado. Existen 2 métodos de alambrado para los sistemas de alumbrado: subterráneo y aéreo. Ambos métodos pueden usar sistemas de neutro común o de neutro separado. La normalidad en un sistema de alumbrado público nuevo, es que se proyecte subterráneo. Se sugiere que los sistemas de distribución aérea no sean proyectados, salvo que se tenga una condición excepcional.

Tensiones de operación. Se debe considerar el uso de tensiones que sean adecuadas para el funcionamiento del equipo, que no exista variaciones que el equipo no pueda soportar, para lo cual se debe recurrir al luminario a instalar. Por tanto la tensión de regulación o caída de tensión no deberá rebasar lo solicitado. Otro aspecto, es evitar el uso de la instalación de alumbrado para otras instalaciones próximas, tales como infraestructura urbana o bien, usos ilegales por medios vandálicos: robo de energía. El usar tensiones en 220 VLN trae consigo solución a este problema. Sin embargo, no se limita el uso de 220 VLL siempre que las condiciones lo permitan.
El considerar tensiones L-N mejora las condiciones de calidad de energía, aunado al uso de transformadores especiales para el alumbrado, evitan que estas distorsiones estén en la red del suministrador.

Transformadores. Los transformadores tienen la función de suministrar la energía eléctrica necesaria en baja tensión para el funcionamiento de la red de alumbrado público. Las capacidades de los transformadores que se emplearán en proyectos de alumbrado público, serán hasta 75 kVA para HID y hasta 30 kVA en LED, preferentemente, con el fin de que cuando ocurra alguna falla, el área afectada no sea muy extensa y que sus alimentadores no sean muy largos. Los transformadores serán de distribución tipos poste o pedestal, monofásicos de tensión plena o tensión reducida, esto dependiendo de la disponibilidad de neutro corrido desde la subestación, o tipo pedestal en distribución subterránea.

Protecciones y control. Para la protección en media tensión deberán instalarse elementos fusibles y apartarrayos de la capacidad adecuada. En cuanto a las protecciones se deberán utilizar protecciones termomagnéticas. Los relevadores de sobrecarga no se recomiendan, a menos que cuenten con una protección de corrientes de cortocircuito general. Las protecciones no deberán de estar por encima de la capacidad del conductor alimentador.

TECNOLOGÍAS

En los proyectos de alumbrado público se pueden utilizar la tecnología LED o la HID. No se considera que una tecnología sea mejor que la otra, sino que cada una tiene una aplicación especial.

LED. Los luminarios LED consisten en la tecnología de ahorro principal, sin embargo, existen variaciones tecnológicas entre marcas, con las cuales se debe tener cuidado para su selección. Requieren además una estabilidad de tensión mayor que las HID.

HID. Son luminarios de alta descarga, llamados así por la gran cantidad de lúmenes emitidos; sin embargo, su eficacia no llega al desempeño de las LED. No requieren una regulación muy precisa. Sus tecnologías incluyen aditivos metálicos, vapor de sodio de alta presión, aditivos metálicos cerámicos y vapor de sodio de alta presión cerámica.

La Conuee en colaboración con el equipo de la iniciativa internacional para el Despliegue de Equipos y Aparatos Súper-Eficientes (SEAD, por sus siglas en inglés), ha contribuido en la adaptación y traducción al español de la herramienta virtual SEAD, que ayuda a la selección de tecnologías para nuevos proyectos de alumbrado público. Esta herramienta, que se puede descargar gratuitamente, ayuda a las personas encargadas de la selección de tecnologías a evaluar la calidad, la eficiencia, la compatibilidad técnica, y el costo de vida de los diferentes productos de alumbrado público. Se encuentra disponible en inglés, francés, ruso y español.

En México existen 2 tarifas establecidas por la Comisión Federal de Electricidad para el alumbrado público (Ver Tabla 1), aplicables a los semáforos, alumbrado, alumbrado ornamental por temporadas, de calles, plazas, parques y jardines públicos.

(TABLA 1)

El gobierno federal ha realizado esfuerzos en este rubro proponiendo políticas y mecanismos financieros para acelerar la adopción de tecnologías energéticamente eficientes. De igual forma, algunas autoridades a cargo de los municipios, que son los que se encargan de solventar con su presupuesto asignado el gasto por este concepto, se encuentran interesados en eficientar la prestación del servicio a través de la reconversión tecnológica.

Cabe destacar que actualmente en México existe el Proyecto Nacional de Eficiencia Energética en Alumbrado Público Municipal, impulsado por Banobras, la CFE y la Conuee. El objetivo es apoyar, técnica y financieramente, a todos los municipios para la sustitución de sus sistemas de iluminación de alumbrado público ineficientes y el cumplimiento de normas oficiales mexicanas de productos, como la NOM-031-ENER para luminarios LED.

Es claro que están sentadas las bases y existe un avance en la materia en México; el futuro depende de los encargados de implementar y aprovechar favorablemente todas estas medidas y herramientas para alcanzar la eficiencia en el alumbrado público.

Descarga SEAD, la herramienta para selección de tecnologías de alumbrado público

goo.gl/0hUJ33

Fuentes:

Manual de Alumbrado Público, Documento para Municipios
Comité Permanente de Peritos en Instalaciones Eléctricas, Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas, AC. 2014.
Guía de Iluminación Eficiente en Alumbrado Público, Conuee.
Transición a la iluminación eficiente en vialidades, Héctor Ledezma Aguirre,
Dirección General Adjunta de Fomento, Difusión e Innovación Conuee.