USO DE FOTOCELULAS ELECTRONICAS PARA AHORRO DE ENERGIA EN EL

ALUMBRADO PUBLICO

EXPERIENCIA CADAFE REGION 7

Ing Jhonny Castro - Ing Wilfer Sánchez

Margarita, Junio 2009

CONSIDERACIONES INICIALES

Por tal razón, la presente investigación propone la factibilidad del uso de fotocélulas electrónicas, a fin de ahorrar parte de la energía consumida en la prestación del servicio de Alumbrado Público

En Venezuela, de acuerdo a lo dispuesto en el Art 42 numeral 2 de la Ley Orgánica del Servicio Eléctrico vigente, es atribución de los Municipios asegurar un servicio adecuado de Alumbrado Público, delegando en ellos la responsabilidad y mantenimiento del mismo

Durante el año 2008 las autoridades de la Compañía Anónima de Administración y Fomento Eléctrico - CADAFE, debido a los altos índices nacionales de pérdidas eléctricas (42%), realizaron un llamado al uso eficiente y racionado de la energía en Venezuela

CARACTERIZACION DEL CONSUMO

Al combinar las características de una fotocélula normal con dispositivos electrónicos de procesamiento de información, nace la Fotocélula Electrónica Inteligente, llamada comercialmente SmartCell, capaz de permitir el control de la iluminación en sistemas de Alumbrado Público de tipo exterior y generar importantes ahorros de energía.

FotocélulaConvencional

CARACTERISTICAS BASICAS

Fotocélula:

Dispositivo utilizado para conectar y desconectar de manera automática las luminarias de alumbrado público en función del nivel de iluminación del ambiente. En el caso más común la fotocélula enciende la bombilla durante la noche y la apaga durante el día.

FotocélulaElectrónica Programable

Esta Fotocélula Electrónica permite mediante controles programables, definir la hora de inicio y cantidad de ahorro de energía.

Además incluye un reloj astronómico que de forma automática calcula la hora solar exacta, permitiendo operar correctamente los microprocesadores que controlan el ahorro energético a diario y en cualquier lugar del mundo donde se haga su instalación.

CARACTERISTICAS BASICAS

La prueba se dividió en tres (03) pasos, el primero de ellos contempla la instalación del sistema controlado por una (01) fotocélula convencional, el segundo consiste en la sustitución de la fotocélula convencional por una Fotocélula Electrónica SmartCell programada para un ahorro de energía del 20%, y finalmente se conservó la misma Fotocélula Electrónica programada para un ahorro del 50%

FORMULACION DE LA PRUEBA PILOTO

La prueba piloto pretendió comparar los resultados obtenidos del consumo energético de una (01) lámpara de sodio 250 W a 220 V, la cual se controló primero con una fotocélula convencional y posteriormente con una Fotocélula Electrónica ahorradora de energía

Ahorro 20%

Ahorro 50%

La programación de la Fotocélula Electrónica se realiza de manera sencilla, por medio de tres ajustes o controles electrónicos situados en la parte inferior del dispositivo, los que permiten elegir la escala en porcentaje de ahorro de consumo deseado, determinar la hora de inicio de la rampa de ahorro de energía y la hora de culminación de dicha rampa

INSTALACION Y PRUEBAS

Una vez se realizó la programación de la Fotocélula Electrónica se procedió a su instalación cuidando de realizar los cambios internos de la luminaria, colocando en la posición adecuada el condensador.

INSTALACION Y PRUEBAS

Al instalar la Fotocélula Electrónica, hay que tener en cuenta que ésta se ajustará automáticamente a la hora local en las primeras veinticuatro horas (24h) ininterrumpidas de tener alimentación. Siendo así, la iniciación de su función de ahorro de energía es a partir de la segunda operación electrónica de su interruptor.

FOTOCONTROLCONVENCIONAL

FOTOCELULAELECTRONICA

RECOLECCION DE DATOS

Una vez lograda la instalación del sistema en su conjunto, se realizó la toma de lecturas a los fines de recopilar la data y documentar la prueba piloto. Las variables de interés fueron la energía consumida, la corriente de las fases F1 y F2, voltajes de entrada y salida y la intensidad lumínica

Fotocontrol Convencional

ENERGIA(Kwh.)

I F1(Amp)

I F2(Amp)

V(ENTRADA)

V(SALIDA)

LUMEN(lm)

CONSUMO(Kwh.)

341 3,3 3,4 220 220 66 4

345 3,1 3,2 219 219 62 4

349 3,1 3,1 220 220 60 4

353 2,9 3 218 218 66 4

357 2,9 3 218 218 65 4

Fotocélula Electrónica al 20% de Ahorro de Energía

Fotocélula Electrónica al 50% de Ahorro de Energía

ENERGIA(Kwh.)

I F1(Amp)

I F2(Amp)

V(ENTRADA)

V(SALIDA)

LUMEN(lm)

CONSUMO(KWh)

361 3 3,1 218 218 65 4

365 1,9 2,2 221 187 30 2

367 2,4 2,3 223 191 35 2

370 2,2 2,4 222 208 36 2

372 2,4 2,3 221 191 35 2

ENERGIAKWh

I F1(Amp)

I F2(Amp)

V(ENTRADA)

V(SALIDA)

LUMEN(lm)

CONSUMO(KWh)

374 2,6 2,8 222 206 43 4

378 2,7 2,8 221 201 45 3

382 2,6 2,7 221 199 44 3

385 2,7 2,7 222 203 45 3

389 2,9 2,8 221 209 49 3

RECOLECCION DE DATOS

En la gráfica del voltaje de salida, la fotocélula convencional no ejerce control alguno sobre esta variable. Caso contrario ocurre con la Fotocélula Electrónica.

Voltaje de Salida (V) Consumo Promedio de Corriente (Amp)

ANALISIS DE LA DATA

En la gráfica de corriente promedio destaca la disminución de la corriente promedio consumida, influyendo de forma directa sobre el consumo de energía

En la gráfica de intensidad de iluminación (lumen), se observa la disminución de la misma por el efecto ahorrador de la Fotocélula Electrónica.

En la gráfica de consumo energético luego del periodo de adaptación, se observó el control ejercido de la Fotocélula Electrónica sobre el consumo energético.

Registro de lumen (lm ) Registro de Consumo (Kwh)

ANALISIS DE LA DATA

Energía Media Consumida/

Punto (KWh/Día)

Energía / Punto

(KWh/Año)

Ahorro Energía / Año

(KWh/Año)

Ahorro / US$ / Año (US$/Año)

Ahorro / US$ / 10 Años

(US$/10 Años)

F Convencional 4 1.460 0 0 0

F E al 20% 3,6 1.314 146 6,59 65,87

F E al 50% 2,6 949 511 23,05 230,54

EVALUACION DE RENTABILIDAD

PREMISAS

• Costo total de Instalación por cada FE: 45,45 US$

• Vida útil: 5000 operaciones, aproximadamente 13,7 años

• Costo de la Energía por AP: 0,097 BsF/KWh, es decir 0,045 US$/KWh

Dado que la vida útil de estos dispositivos es de 13,7 años según el fabricante, se desarrolló un flujo de caja con un horizonte de diez (10) años, en el que se realice el montaje de dos mil (2.000) Fotocélulas Electrónicas por año, logrando así la instalación de diez mil (10.000) unidades en cinco (05) años

Año 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Total US$

Puntos Inst.

2.000 2.000 2.000 2.000 2.000            

Costo Inst. (US$)

90.900 90.900 90.900 90.900 90.900 0 0 0 0 0 454.500

Ahorro 20%

(US$)13.174 26.348 39.522 52.696 65.870 65.870 65.870 65.870 65.870 65.870 526.958

Ahorro 50%

(US$)46.109 92.218 138.327 184.435 230.544 230.544 230.544 230.544 230.544 230.544 1.844.353

EVALUACION DE RENTABILIDAD

EVALUACION DE RENTABILIDAD

Valor Smartcell US$45.45

Año 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Puntos Instalados 2,000                  

Costo Punto Instalado -US$90,900                  

Ahorro 20% (US$) US$13,180 US$13,180 US$13,180 US$13,180 US$13,180 US$13,180 US$13,180 US$13,180 US$13,180 US$13,180

Ahorro 50% (US$) US$46,100 US$46,100 US$46,100 US$46,100 US$46,100 US$46,100 US$46,100 US$46,100 US$46,100 US$46,100

Ahorro 20% (US$) acum. US$13,180 US$26,360 US$39,540 US$52,720 US$65,900 US$79,080 US$92,260 US$105,440 US$118,620 US$131,800

Ahorro 50% (US$) acum. US$46,100 US$92,200 US$138,300 US$184,400 US$230,500 US$276,600 US$322,700 US$368,800 US$414,900 US$461,000

Saldo Flujo de Caja 20% -US$77,720 -US$51,360 -US$38,180 -US$25,000 -US$11,820 US$1,360 US$14,540 US$27,720 US$40,900 US$54,080

Saldo Flujo de Caja 50% -US$44,800 US$1,300 US$47,400 US$93,500 US$139,600 US$185,700 US$231,800 US$277,900 US$324,000 US$370,100

Valor Presente Neto con un ahorro del 20% US$10,872

Valor Presente Neto con un ahorro del 50% US$269,401

EVALUACION DE RENTABILIDAD

CONCLUSIONES

• La Fotocélula Electrónica logró un ahorro energético en el sistema piloto instalado, este efecto es consecuencia de la manipulación que ejerce el dispositivo sobre el voltaje y la corriente del sistema.

• El Ejercicio de Rentabilidad se realizó a valor constante y no se consideraron incidencias por inflación, ni incrementos en el precio de la energía, adicionalmente se consideró que la energía ahorrada por ese concepto fue vendida al mismo precio, es decir no fue vendida en otros sectores con mejores precios de venta.

• El Ejercicio de Rentabilidad indica, que en un horizonte de 9 años para una programación del 20% de ahorro y de 4 años en el caso de un ahorro del 50%, se alcanza el punto de equilibrio del proyecto.

• El uso de Fotocélulas Electrónicas permite la liberación de bloques de energía disponibles para otras actividades del sector.

• De acuerdo al análisis y estudio del efecto de la Fotocélula Electrónica sobre el sistema piloto implementado, se recomienda su uso en las redes de Alumbrado Público de la empresa, ya que el mismo permite el ahorro de una parte de la energía eléctrica consumida actualmente por dicho concepto, manteniendo estándares de confort y seguridad.

• Igualmente se recomienda el uso de esta Fotocélula Electrónica de forma individual por cada luminaria, disminuyendo las horas hombre de mantenimiento.

• Finalmente se recomienda programar la hora del inicio y la hora del final de la rampa de ahorro energético de la Fotocélula Electrónica, de acuerdo con las características propias de cada ciudad donde será implementado el sistema propuesto, especialmente cuando haya disminuido considerablemente el tránsito peatonal y vehicular.

RECOMENDACIONES

Min. Energía inicia campaña sobre uso racional de la electricidad Puerto La Cruz, 20 Mayo 2009. ABN.- El MPP para la Energía y Petróleo inició este miércoles la divulgación del programa Uso Eficiente y Racional de la Energía Eléctrica en las escuelas y liceos del Estado Anzoátegui.

El mismo es ejecutado de manera conjunta entre el Ministerio del Poder Popular para Energía y Petróleo, la Corporación Eléctrica Nacional (Corpoelec) y la Compañía Anónima de Administración y Fomento Eléctrico (Cadafe).

www.tecun.com

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