EXPERIENCIA CADAFE REGION 7 Ing Jhonny Castro - Ing Wilfer Sánchez 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 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 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

CARACTERIZACION DEL CONSUMO

CARACTERISTICAS BASICAS Electrónica Programable 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. 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. Fotocélula Convencional Fotocélula Electrónica Programable

CARACTERISTICAS BASICAS 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.

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 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% Ahorro 20% Ahorro 50%

INSTALACION Y PRUEBAS 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. 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. FOTOCONTROL CONVENCIONAL FOTOCELULA ELECTRONICA

Fotocontrol Convencional 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 66 4 345 3,1 3,2 219 62 349 60 353 2,9 3 218 357 65

RECOLECCION DE DATOS Fotocélula Electrónica al 20% de Ahorro de Energía ENERGIA KWh I F1 (Amp) I F2 (Amp) V (ENTRADA) V (SALIDA) LUMEN (lm) CONSUMO (KWh) 374 2,6 2,8 222 206 43 4 378 2,7 221 201 45 3 382 199 44 385 203 389 2,9 209 49 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 65 4 365 1,9 2,2 221 187 30 2 367 2,4 2,3 223 191 35 370 222 208 36 372

Consumo Promedio de Corriente (Amp) ANALISIS DE LA DATA En la gráfica del voltaje de salida, la fotocélula convencional no ejerce control alguno sobre esta variable. Caso contrario ocurre con la Fotocélula Electrónica. En la gráfica de corriente promedio destaca la disminución de la corriente promedio consumida, influyendo de forma directa sobre el consumo de energía Voltaje de Salida (V) Consumo Promedio de Corriente (Amp)

Registro de Consumo (Kwh) ANALISIS DE LA DATA 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)

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$/KWh Energía Media Consumida/ Punto (KWh/Día) Energía / Punto (KWh/Año) Ahorro Energía / Año (KWh/Año) Ahorro / US$ / Año (US$/Año) Ahorro / US$ / 10 Años (US$/10 Años) F Convencional 4 1.460 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 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   Costo Inst. (US$) 90.900 454.500 Ahorro 20% (US$) 13.174 26.348 39.522 52.696 65.870 526.958 Ahorro 50% (US$) 46.109 92.218 138.327 184.435 230.544 1.844.353

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$13,180 Ahorro 50% (US$) US$46,100 Ahorro 20% (US$) acum. 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$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.

RECOMENDACIONES 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.

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).

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