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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN CABIMAS

OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN DE UNA VIVIENDA FAMILIAR PARA LA REDUCCIÓN DEL CONSUMO ELECTRICO.

Autores: Daniel Paz CI: 20.621.310 Rosmary Herrera CI: 20.744.613 Wilmari Aparicio CI: 20.085.648 Zujainer Villalobos CI: 20.166.694 Tutor: Ing. Sara López

Cabimas, Febrero 2014.


INTRODUCCIÓN

En los últimos cuatro años Venezuela ha experimentado un marcado déficit de generación de energía eléctrica. Según comunicados del gobierno y el Ministerio de Energía Eléctrica la posible causa de la crisis fue una prolongada sequía que ocasionó que el agua en el embalse de la Central Hidroeléctrica Simón Bolívar alcanzara niveles muy bajos. Atribuyen esta situación al fenómeno climático de El Niño, que se empezó a desarrollar desde julio de 2009. El gobierno ha implementado desde entonces diversas medidas para intentar superar la crisis, entre ellas la aplicación de un programa de racionamiento eléctrico en todo el país.

En concordancia con lo antes expuesto y teniendo en cuenta que en 2007 se logró un decrecimiento de 2,5% del consumo gracias a la instalación masiva de bombillas ahorradoras, según cifras del gobierno, se puede deducir que un alto porcentaje del consumo energético del país está ligado a la iluminación. La empresa Philips especialista en este campo indica que actualmente, un tercio de la electricidad consumida en el mundo es debido a la iluminación. Por lo tanto, como estudiantes del Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño (IUPSM), en el área de Ingeniería de Sistemas, hemos considerado ofrecer una propuesta de optimización en materia de iluminación residencial que proporcione a una familia promedio un ahorro en el consumo eléctrico mensual. De esta manera se estaría contribuyendo a una reducción global en materia energética.

Puede afirmarse que en esta propuesta se han evaluado la mayor cantidad de elementos posibles. Gracias a esto se han podido detectar fortalezas y debilidades que se concretaron en observaciones y recomendaciones.


Título Del Proyecto

Optimización del sistema de iluminación de una vivienda familiar para la reducción del consumo eléctrico.

Objetivo General

Ofrecer una solución fácil y práctica que permita la reducción del consumo energético de una vivienda promedio.

Objetivos Específicos

Analizar cada área de la vivienda de ejemplo en cuanto a espacio, ventanas e iluminación. Elaborar un plano de la vivienda de ejemplo. Determinar el porcentaje de presencia por bloque de hora de cada persona de la familia de ejemplo. Indicar donde es necesario que la residencia tenga iluminación, de acuerdo con los datos antes suministrados y al ambiente. Establecer por áreas un cuadro con las características, cantidad, el consumo por W/H de las bombillas y el total de horas de uso al mes. Mostrar un gráfico con los datos analizados indicando que áreas consume más electricidad. Realizar una propuesta de ingeniería que permita reducir el consumo eléctrico en la residencia.


Análisis de las áreas de la vivienda.

El objeto de estudio es una casa de un solo piso y sus ambientes son: pasillo, un baño, sala comedor, cocina, dos habitaciones y frente. La casa tiene un tamaño aproximado de 90,54 m2. El dormitorio número uno tiene un tamaño de 14,12 m2, posee dos ventanas de tamaño estándar ubicadas en la pared oeste. Se encuentra iluminado por dos lámparas cada una con una bombilla incandescente de 40w. El dormitorio número dos tiene un tamaño de 10,27 m2, posee, al igual que el dormitorio número uno, dos ventanas de tamaño estándar ubicadas en la pared oeste. Se encuentra iluminado por una lámpara central con una bombilla incandescente de 60w. El área del pasillo posee un tamaño de 4.45 m2, no posee ventanas, y su iluminación se compone de tres lámparas pequeñas con bombillas de 40w. El área del baño tiene un área de 3.73 m2, posee una ventana pequeña, y su iluminación se basa en una sola bombilla fluorescente compacta. El ambiente compuesto por las áreas de la cocina, sala de estar y comedor tiene un tamaño de 28, 40 m2. La disposición de las ventanas es la siguiente: En la pared oeste se encuentran dos ventanas de tamaño estándar, en la pared sur, en el área de la sala de estar, se ubica un ventanal corredizo de tamaño grande. Y finalmente en la pared este en el área del comedor se ubican dos ventanas de tamaño estándar. En materia de iluminación tenemos que: En la cocina se utiliza una lámpara central de tres bombillas incandescentes de 40w, el comedor dos lámparas cada una con una bombilla incandescente de 60w y la sala de estar una lámpara colgante de cuatro bombillas incandescentes de 40w. Por ultimo tenemos que el área del frente de la residencia es de 29.50 m2 y que se ilumina gracias a dos lámparas con bombillas de 100w ubicadas en la pared de la casa y tres lámparas de bombillas de 100w ubicadas en la cerca.


Plano de la vivienda


Análisis de las características de la familia.

El grupo familiar se encuentra conformado por cuatro personas, padre, madre, hija y señora de servicio. El padre de familia tiene 43 años de edad y es médico, la madre trabaja como docente y tiene 41 años, la hija tiene 15 años y estudia 9no grado y la señora de servicio tiene 56 años de edad. Sabiendo que: Tanto el padre como la madre trabajan de lunes a viernes 7:00 am a 12:00 m y 2:00 pm a 6:00 pm, ambos almuerzan en casa y retornan a sus casas una vez culminado su jornada laboral. La hija estudia de lunes a viernes de 7:00 am hasta las 12:00 m, luego regresan a casa. Toda la familia descansa en la vivienda los fines de semana. La señora de servicio está todo el día en la casa desde la 7:00 am hasta las 7:00 pm y los fines de semana no laboran.

Habitantes

Presencia Lunes-Viernes

Presencia fin de Semana

Padre

Hija

6:00pm-7:00am 12:00m-2:00pm 6:00pm-7:00am 12:00m-2:00pm 12:00m-7:00am

Sra. Servicio

7:00am-7:00pm

12:00m-12:00m (todo el día) 12:00m-12:00m (todo el día) 12:00m-12:00m (todo el día) N/A

Madre

Horas de Presencia a la Semana 113 Horas

Porcentaje de presencia.

113 Horas

67,26%

143 Horas

85,11%

60 Horas

35,71%

67,26%

Características, cantidad y consumo por W/H de las bombillas y total de horas de uso al mes.

Área Hab. 1 Hab. 2 Pasillo Baño Cocina Comedor Sala-Estar Frente

Tipo Bombilla Inc. 40w Inc. 60w Inc. 40w Flrsnte. 30w Inc. 40w Inc. 60w Inc. 40w Inc. 1000w

Cantidad Consumo W/h 2 80 1 60 3 120 1 30 3 40 2 120 4 160 5 500

Horas Uso/mes 224 448 336 252 392 308 224 336


Consumo de electricidad en el mes de Marzo.

Consumo W/mes (Marzo) 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Hab. 1

Hab. 2

Pasillo

Baño

Cocina

Comedor Sala-Estar

Frente

Consumo W/Mes (Marzo)

Medidas para reducir el consumo eléctrico en la residencia.

Para una disminución considerable en el consumo energético de la vivienda, tomando en cuenta los análisis antes expuestos, se deberá de tomar una serie de medidas que se explican a continuación. La primera medida y sin duda la más importante será sustituir todas las bombillas del interior de la casa por bombillas LED. Las bombillas LED ofrecen una excelente luz blanca cálida y una duración excepcional. Aportan un ahorro de energía muy alto e inmediato y al mismo tiempo realzan la atmósfera de la vivienda. Estas bombillas transforman un 98% de la energía que consumen en luz. En otras formas de iluminación se desperdiciara la mayor parte de la electricidad utilizada en forma de calor. Por ejemplo, las bombillas incandescentes, sólo transforman en luz el 5% de la energía que utilizan y el 95% restante se convierte en calor. En las fluorescentes el porcentaje de energía desperdiciada en forma de calor es del 71,5%.


En estos casos, el gasto de aire acondicionado en un hogar durante los meses de verano puede ascender un 50%. Las bombillas LED contribuirían a reducir este consumo, ya que no aumentarían la temperatura del inmueble. Actualmente se pueden conseguir en el mercado lámparas LED de 5W que pueden alcanzar, sin ningún problema, el rendimiento de una bombilla de 50W convencional. Por si fuera poco, no se deberá hacer ningún tipo de obra en casa. Estas luminarias se pueden enroscar tanto en los puntos de luz de las bombillas incandescentes como en los de las halógenas. Esto supone una transición sencilla del uso de bombillas convencionales y de las llamadas ahorradoras, a un tipo de iluminación de nueva generación. Diferentes tipos de bombillas están diseñados para una utilización concreta. Ejemplo de esto son los tubos fluorescentes que se conciben para alumbrar estancias durante un periodo prolongado de tiempo. Encenderlas y apagarlas muchas veces podría acabar por afectar su rendimiento y reducir su esperanza de vida. Con las bombillas LED no se tiene este inconveniente ya que pueden usarse para permanecer encendidas durante mucho tiempo o para encenderse y apagarse en repetidas ocasiones. Ni su rendimiento ni su vida útil se ven afectadas. Además de esto, se consideran útiles para usar en lugares en los que la luz se enciende y apaga mucho, como por ejemplo un pasillo o un baño. Teniendo en cuenta el que el consumo en el exterior de la vivienda es excesivo debido a la utilización de bombillas incandescentes de 100w, estas se deberán sustituir por lámparas de iluminación LED de 28 Watt 2,100 lúmenes que poseen una vida útil de aproximadamente 50,000 Horas ahorrando 50%~80% en esa área. Como segunda medida se deberá modificar en lo posible la ubicación de todas las lámparas en la casa, y hacer una distribución estratégica para mejorar la iluminación y si es posible reducir el número de lámparas utilizadas. También deberán cambiarse las lámparas convencionales por lámparas que proyecten la luz en diferentes direcciones según convenga. Cambiar las ventanas de tamaño estándar por ventanas grandes para permitir el paso de luz solar en las mañanas permitirá reducir el número horas que las lámparas deben estar encendidas hasta en 10% y por ende una disminución en el consumo. La concientización de la familia garantizara que las lámparas solo sean encendidas el tiempo necesario.


Con solo sustituir todas las bombillas incandescentes del interior de la residencia por bombillas LED de 5w que ofrecen la misma iluminación que una incandescente de 50w y sustituir las lámparas en el exterior por lámparas de iluminación exterior LED de 25w, que ofrecen mayor iluminación, se conseguirá una disminución critica en el consumo por iluminación.

Consumo W/mes Utilizando Iluminacion LED 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Hab. 1

Hab. 2

Pasillo

Baño

Cocina

Comedor Sala-Estar

Consumo W/Mes (Marzo)

Frente


Conclusiones.

El área de iluminación de una vivienda que por lo general consume más energía eléctrica es el área exterior. El empleo de iluminación LED en lugar de la iluminación convencional puede reducir el consumo hasta en un 80%. La utilización de bombillas incandescentes puede incrementar el consumo del aire acondicionado debido al grado de calor que producen. Una adecuada disposición de la iluminación en la residencia ayuda a disminuir en número de lámparas que se deben emplear. El grado de consciencia familiar juega un papel fundamental en la disminución del consumo eléctrico en general.

Proyecto optimizacion de sistemas y funciones  
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