Alumbrado Publico (Miguel Ereu)

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Ing. Miguel G. Ereú M. Ingeniero Electricista Coordinador General del Laboratorio de Luminotecnia C.A La Electricidad de Caracas, empresas AES • Venezuela Instructor do COOElECTRA y dol Cologio do Ingenieros de Venezuela

e-men: mique/[email protected],

[email protected]

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ALUMBRADO PUBLICO CRITERIOS, DISEÑOS Y RECOMENDACIONES Caracas, Venezuela 2004

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CITEC

Título Original:

ALUMBRADO

PUBLICO:

Criterios,

Diseños

y Recomendaciones

In9. Miguel G. Ereú M. E-mal!: [email protected],[email protected]

Año

Edición

2004

Primera

Ejemplares 1300

EdIción ecp~C.AIde 300 ejemplOfOG ,)Ar(i el Seminario hilernflcional do Ahlfl'lbrtldo Público SIAf.J· CIER 2004, (OAlitHtfO el C()lllllé VECIER y CAVEJNEL. del11 al13 de JuliO dol200tJ en Carac;ls. Venezuete.

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Diseño de portada y contraportada: Eisa T. Marcano Dibujos en formato CAO y diagramación: Maria Eugenia Guevara , Ing. Cesar A. Sánchez Planos en CAD: tng. Fausto Lango Gramática y ortografía: Prot. José Torremses Revisión Técnica: Ing. José O. Mantilla Apoyo técnico: Laboratorio De Luminotecnia de la Electricidad de Caracas

Todos los derechos sobre osto pub/ícación. /1811 sido reservtuios. Ningum'lparle de este libro puede reproducirse en cualquier tormato o por cualquier medio sin autorización escrita de su autor. Este libro ALUMBRADO PUBLICO: Criterios. Diseños y Recomendaciones. por el Ing. Miguel Gerardo Ereú Medina. se encuentra amparado por el registro de Ley sobre el Derecho de Autor. en la oficina del Registro de Ley de la Producoón Intelectual de la Dirección Nacional del Derecho de Autor del Servicio Autónomo de la Propiedad Intelectual (SAPI). ubicado en el centro Simón Bolívar. Edil. Norte. piso ~, en la ciudad de Caracas - Venezuela, del mes de Agosto del 2004 (Planilla OL-9670). Registrado en el lnstituto Autónomo Biblioteca Nacional de la República Bolivariana de Venezuela del Ministerio de Estado 'para la Cultura a los cuatro (04) días del mes de Agosto del 2004. Depósito Legal: If25220045372213 Regi~trado en p.1 Centro Nr-lcionaldel Libro (CENAL) bajo el código International Standard Book Numbcr. dado y senado un Caracas O los cinco (05) dtas del mes de Agosto del 2004. ISBN 980 -12 - 0833 - 3 (Editado por el Autor)

IMPRESO EN VENEZUF.LA

PRINTED IN VENEZUELA

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PROLOGO El libro .. Alumbrado Público: Criterios, Diseños y Recomendaciones ..del Ing. Miguel Ereú viene a cubrir un vacío con relación al tema de Iluminación específicamente en el área de Alumbrado Público en el ámbito nacional. En este sentido se pretende dar apoyo tanto a las Universidades e instituciones académicas como a los profesionales Que laboran en empresas de servicio eléctrico. consultoras, manufactureras y gubernamentales. Para escribir una obra como esta. se necesita las competencias del autor tates corno. experiencia de mas de 10 años en una empresa de servicio como La Electricidad de Caracas, la experiencia en el área docente. asimismo la participación como conferencista en diversos congresos nacíonales e intemacionales donde ha recibido varios reconocimientos por sus trabajos de investigación, además de crear y fundar el primer laboratorio de Luminotecnia del país. Todos estos aspectos le dan valor agregado al contenido del libro.

El libro. después de dar un bosquejo general de lo que son los criterios. disefíos y recomendacíones para alumbrado público, comienza a involucrar al lector en pequeños detalles C0l110 simplemente el conocer los principios básicos de iluminación, las diferentes lámparas. luminarias y normativas a utilizar. y así. lo va envolviendo paulatinamente hasta que éste se encuentre haciendo cálculos sobre el diseño de un proyecto de alumbrado público /

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Tabla 3.7 Protección contra la entrada de polvo, objetos sólidos Primér némerc: Grado de protección conua el contacto accidentat y el contacto ccn elenlentos externos. Primor Oescripción Explicación número No protegido contra el NQ protf;!gkJo O contacto ;;lccidental y el contacto 00(' cuencs

y humedad

Segundo número: Grado de protecctón contra la entrada de humedad. Prtmcr Numero O

Descripción

Explicación

No protegido

No prolegido contra In humedad

I

e~te("os 1

Protegido contra las manos

Protegido contra objetos sólidos de ditlmetro superior a 50rnm

1

Protegido contra LaGgotas de agua no deben tener efectos perjudici(lles gotas de aguo de carda vertical

2

Peotegido contra las

Conlr3 contacto de dedos {jOn partes bajo te'lsi()n y centra penetración de objetos sólidos de diflnletro superior a 12mm

2

Protegido contra goteo inclinado en ÍinuulOt; (te

moClll-o$

3

Protegido CQntr(l narramrentas

Co,'tr;;a CQI1taClo0011piezas bajo tensión a travós de herramientas. cables u objetos de grosor suceder (1 2 5rlllll y (;Onlt(i ¡}&netración do objetos sólidos do di~mctro supertor 3

Las gotas de agu(l no delH;l1lten(tl' efectos perjudiciales

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Protegido contra

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El ¡J!JVéI(Itla cae en un ángulo de hasta 60· no debe tonor efectos periudlciales

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Protog;do

contra

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éJC"ll,ul~(,;IÓI' ajo tensión y contra acuIl'Iuloc.6n perjudicial de potvo pero no hast")0produce ~I efecto "el.arooscuro" lIamodO efecto "Zebra"

La figura 5.7(a) muestra la correlación entre UI y la apreciación subjetiva. Tanto el nivel m~dlo de íummancta como la separación entre luminarias Influyen sobre la sensación de alternancia luz sombra (erare-oscuro) - ver figura 5.6b. Esto se muestra en la figura 5.7(b). donde se presenta el valor Justamenteaceptable de uniformidad longitudinal en función de la separación entre luminarias y para diferentes valores de la lumlnancla media en la supeñicie de la carretera. 0"

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Figura 5.7 a) Evaluaci6n de IéI stlnsación de luz - sornbr8. como furlCiÓIl lIe 19 (92(1(, IO"Oihl(!illt.l1do ullif()(MI(lad UI, pote calreteras princip'¡;lles y S6ClIIl

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La separación máxima del poste El la vla a iluminar sera de 1,0 m. Para disposición unilateral. btlatoral opuesta o isla contral, la separación máxima permlllda entro postes de alumbrado público sera 3 veces la altura de montaje y 4 veces la altura de montaje para disposición bilaterallresbolillo .

Figura S. 17 Sel,ur.clon O"IrQ011'0810 Yel bordo

•

AUTOPISTAS Y CAMINOS DE DOBLE CARRIL

Las dlsposlclones anteriores también SOI1apropladas para 01 alumbrado de aulopistas y caminos de doblo carril, sin embargo, existen otras tros disposiciones posibles para estos tipos de caminos: central de brazos dobles, enlrontada en combinación y catenaria. Disposición contral de brazos dobles Aqui la luminarias estan ublcfldas solo arriba de la isla central. Esta puede ser considerada como una disposición unilateral para cada carril Individual. Esta aplicación se da siempre y cuando el ancho de la Isla central (mediana) esté comprendida entre 1 y 3 metros. A(',r"

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Figuro 5 10. hl..~an«>ciónporo v.1or8ll óeI ancho do la ,"'. c;ualesqucrll

AJKho: A >3m

Fogur.620 ImplDnlociOnpa,a volor•• de onc:ho d. 1010cenlrol mayor 8 3 molrOl

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Para anchuras de medianas superiores a 3 m no se utilizarán postes con doble brazo. En cualquier caso. la disposición se estudiaré como si se tratara de dos calzadas independiente. dando tugar a las implantaciones de las figuras siguientes. recomendándose la de la figura 5. 19 sobre la figura 5.20. ya que en este caso so puede incitar a tos conductores de los vehícutos para que circulen permanentemente por 01 carril de tráfico más próximo a la mediana (carril de la Izquierda)

Disposición de brazos doblos y enfrentadas en combinación Aqul se oombinan brazos dobles. ubicados en la Isla central. oon la disposición ontrentaoa. Esta se puede considerar oomo una disposición tresbolillo para cada carril individual.

F10u(A 6.21 Ol91,oslcl6n

contrOl y comb¡nad(l!3I'HI~ ~18Iunlt)fadopublico do nutop¡t)1~.

DisposiCión catenaria En ta disposición catenaria las luminarias (separadas por un espacio de 10 a 20 m) están suspendidas desde un catso da acero longitudinal (o catenario) sobre la isla centrat. Las oolumnas que sostienen el cablo están ampliamente espaciadas (60 a 9Om). Las principales caracterlsticas de una construcción catonana consiste en que cado luminaria cuetga del cable catenario por medio de un par do cables cortos de suspensión. Las luminarias están unidas entre SI por un cablo tirante. que evita que se muevan con el viento y a la vez sirve como apoyo para el cable de aümontactón de electricidad. El sistema catenaria ofreco: Excelente gula visual Excelente uniformidad Menos deslumbramionto que oon otro sistemas (porque las luminarias se ven axiatmento)

Cublo eo GClbla CHIOUOt

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5.24 OlsPOSICIO()CSde alunlbrodo pUblico para ~!mes de cam1nos en los cuale$ !Se usanlurnlllarl~sde diferonlCS 14:Josy en dicIentes disposloones para proporciona, una gui(l vIsual Figura

Alumbrado con postes altos (Sistema de alto montaje) El alumbrado con postes altos (postes de 20 m O más) en general se prefiere en lugar del alumbrado convencional para empalmes complejos en caminos principales y para intercambio de autopista. Las filas de luminarias utilizadas en el üllimo sistemas pueden producir un efecto muy confuso. especialmente en un intercambio de rnucnos niveles. La atracción principal del alumbrado con postes altos es que utilizando solo un pequeño nümero de proyectores potentes montados a un nivel alto. deja el empalme casi libre de postes, y así

73

proporciona al usuario una visión sin obstrucciones de 10que hay por delante. El deslumbramiento por lo general no constituye un problema. y es posible lOgrar una uniformidad del alumbrado muy alta. Sin embargo. el dlseño de dicha instatación requiere una planificación muy cucaoosa en la posición de tos postes y en la elección de proyector utilizado.

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Figura 025. Akmrbf8dOcon si$lema de alo montaje. a) Vis oon d.. ",bt.idor.$ de más de dos niveles y SUooiOcaC,

E,_ A S C.. Fm

= Flujo luminoso lotal necesario en lúmenes = lIuminancia en lux = Ancho de la calzada en metros = Distancia entra dos puntos de luz en melros (DistaflC;oainterpostat) = Factor o coeficiente de uWización = Factor de mantenimiento

Si el flujo luminoso obtenido es igual o inferior al dado por las lamparas elegidas al inicio, la solución puede considerarse como valida. También a través de este método se puede determinar el valor de la intetdistaooa entre los postes. En la figura 6.3 se analiza un tramo de vía con Iluminación tipo unilaternl donde para el árearayada se cumple que la expresión matemática de la ecuación víene dada por:

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Figura 6.3. Tramo de un.vía con Ilisposición Unlal_ (S' Oislancia onIcrposIoI. A' ancho de la via ]

91

•

CALCULO

DE UN ALUMBRADO

PUBLICO POR EL METODO DEL PUNTO A PUNTO

Mediante este método se calcula las iluminancias fórmula:

E" = E" 1" H fI.

( la X cos la

de varios puntos de la calzada. aplicando la

) { h2 . para inclinación a

(JO de

la luminaria. donde

= üumínancía de un punto de la calzada en tux (valor inicial a la puesta en servicio) = Inlensidad luminosa en candelas. obtenida de la curva de distribución para un vector en la dirección del punto P en la figura 6.4.

= Altura del punto de luz sobre la calzada en metros

= Angula que forma el rayo incidente con la vertical que pasa por la luminaria.

Para una inclinación de la luminaria se puede aplicar la siguienle fórmula donde se incluyen los ángulos relacionados y y J3 como se muestra en la figura 6.4: Dada la relación cosa. = cosjlx COS-f • se tiene que

Ea

= ( la x cos 3~ cos 3y) { h2

Esla fómnulaes mas facil de aplicar. ya que en ella no figura el ángulo

0.. complicado

de calcular.

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FiglG 6.4 Coractcriollcoodel a"""",ado OOjd.ode cálculo

Conocidas las iluminaciones de varios pontos. se obtoenela iluminancia media. que atectada por el faclor de manlenimiento Fm debe ser igualo superior a la fiíada al inicio. Esle método de cálculo. aunque es muy exacto. resulta lento y laborioso. por lo que en la práctica se recurre al empleo de las curvas lsolux para el montaje fijado. las cuales son facilitadas por tos fabricantes de lurrunanas, Una curva Isolux es aquella que une lodos los puntos que en una iluminación tienen el mismo valor de lux.

La forma de proceder es la siguiente: se considera la zona de calzada comprendida entre dos puntos de 1Ul: contiguos, situando sobre ellas las curvas Isolux correspondientes a una y otras luminarias, determinándose nuevas curvas resultantes, se marcan nueve puntos y sus iluminanclas respectivas, obteniéndose la iluminación media mediante la ecuación:

e.. =1/4 x E,+

1/8 x (E. + E. + E.+ E.) + 1/16 x (e. + E, + El + E,)

I~,lIe119 de la siguiente manera:

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= (T x Cu x Fm) I (E""d x A )

5" (24.300 x 0,415 x 0,7 ) I ( 15 x 10 ) = 47 mts 50g(," especificaciones del fabricanto la máxima separación permitida os 3 voces la altura de montaje: 5""x = 3 x 9,45 = 28,35 . por lo que se sugiere la colocación a 30 metros la cual garantiza una buena uniformidad en la calzada.

• Disposición do los postes

Do acuoroo con la tabla 5.6 será del tipo Unllatoral yo que la relación es: Rolación

= ( H / A) = (9.45/10)

" 0,945

• Calculo luminlco por el método de los lluevo PUlltOS Se reall7ará el esludio para el punto A con la contrlbudón luminosa de las luminarias 1 y 2 como se muestra en la fogura 1 - ejemplo 2, Referencia de coordenadas: Longitudinal: X. Transversal y Las cocroenadas para el punto A con la luminaria 1 os: X "O. Las coordenadas para el punto 1\ con la luminaria 2 es : X

y

=O

= 30, y " O

Para entrar a la gránca de la curva lsolux de la figura 3 os ncccsano llevar lOSvatores de coordenadas (X,Y) determinada anteriormente en función do la altura de montaje (H): Punto A, Luminaria 1:

Relación X/H" 0/9.45" Relación y /H"

O

O/ 9.45 = O

Con estas coordenadas entramos a la curva rsotox para obtener el vator en porcentaíe do la lIumlnancla máxima de: 96 % (A - L1. ver Ilgura 3) Punlo A, Luminaria 2:

= 30 19,45 = 3.17 Relaci6n YIII - 0/9.45 =O Retación XIH

Con esta coordenada entramos a la curva Isolux para obtener el valor lIumlnanclél rnáxuna de : 3,5 % (A- L2 - ver fIgura 3)

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CUJ'valsolux SRC-250

Flgur. 3. EJomplo2. Curva I$ol 151ux (Norma)

Para la determinaci6n de las uniformidades se procedo do la siguiente manera:

E,,,. = 16.9Iux. E.....

u," E... f E.n U2

= 56.03Iux

= (16,9/31.86)·

E". = 31.861ux

.

0.53 > 0,33 (Norma)

= EmnlE..." = ( 16.9156.03 ) = 0.30 > 0,20 (Norma)

Para determinar el Indlce de deslumbramiento Psicológico G se procederá de la siguiente manera:

G = 13,84- 3,31 logl .. + 1,3(log 1001 1.. ) 4,41 log h -1,4610gop + c

,a -

0,08 logl .. 11 .. + 1,29 logF + 0,97 10gL.... +

El fabricante de la luminaria entrega en su carta fotométrica los siguientes valores para calcular el tnaice G: Data: Luminaria SRC 511 I250T CO Indlce de control de deslumbramiento SU: SLI Area de Iluminación:

'-o

= 3.27

F .. 0.08 m2

= 43 Cd/1000 1m= 1 161 Cd a 27.000 1m

'-01 las : = 3.98 Luminarias por Kilómetros' p = 34 luminaria/Km (para longitud de 1000 m)

e= O (para lámparas de vapor de sodio alta presión) h: Altura entre el ojo y la luminaria

= H -1.5 m = 9.45 m

1.5m = 7,95 m

Para determinar la lumlnancio media es necesario conocer el lipo de superficie de la callada: Calzada de asfalto tipo 3 R3. y su coeficiente de lumlnancla es a., = 0.07. Entonces. a través de la expresión de la luminanda media L.. = Q. x E... se determina su valor L.. = 0,07 x 31.86 L,. = 2,23 cdlm2

Introduciendo los valores en la f6rmula de Indice de deslumbramiento Psicol6g1coG. obtendremos el siguiente valor:

=

G 13.84· 3.31 log( 1.161)+ 1.3(1og 3.98) log(2.23) + 4.41 109(7.95)- 1.461090(34) + O G

= 5.41 > 5 (Norma)

1(11

Vl -

0.08 1og(3,98)+ 1.29 1og(0.08) + 0,97

En vista de que los parámetros determinado se encuentran por encima de los valores dados por la normativa, podemos decir que esta es una solución óptima. Cabe destacar que es de gran importancia evaluar los costos asociados al proyecto tales como los materiales, la mano de obra y el consumo energético.

3.- Provecto de alumbrado público de la Universidad Central de Venezuela- Patrimonio mundial de la Humanidad (Utilizando Software de Iluminación CALCULUX.Philips y el Sistema portátil de fotometria virtual del Laboratorio de Luminotecnia de la Electricidad de Caracas)

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Desde el año 2000 la Universidad Central de Venezuela a través de su Reclorado InICiaron los trabajos de modernización de todo el sistema del Alumbrado Público bajo el convenio lécnico - económoo con la empresa privada la C.A La Electricidad de Caracas. Todos los proyectos diseñados han sido revisados y aprobados bajo la supervisión de COPRED y servicios generales de la Universidad. Que son los encargados del cumplimienlo de los parámetros exigidos por la UNESCO. Las áreas a iluminar son las avenidas príndpaies. los estacionamientos y las obras de artes ubICadasen el paseo las banderas. Es de gran inlerés saber que el artista de esta gran obra Venezolana de la Ciudad Uníversílaría fue del Arquitecto Carlos Villanueva en los años 1950. Desde El año 2000 la Universidad fue nombrada por la UNESCO Patrimonio mundial. cultural y natural de la humanidad.

Coordinadores del proyecto:

- Personal de la Universidad Central de Venezuela

Reclor. Dr Giuseppe Giannello COPRED: Arq. Ana Loreto Servidos Generales: Ing. Henry Peña Inspector de obra - UCV: Sr Srito

- Personal dc La C.A La Electricidad de Caracas Leader de negocio de Distribuci6n: Ing. Paul Meignen Proyectista de Iluminación: Ing. Miguel Ereú Proyectista de Canalizaciones Eléctricas: Ing Cartos Borges Supervisión de obras civiles: Ing. José L. Urresti Labcratorto de Luminolecnia: In9. Omar Manlilla. TSU Marco G6mez. Ing. Zulmy Sulbaran Dibujos de planos do Canalizaciones e instalaciones Eléctricas: Sr. Felipe Merino. In9. Fausto Longo

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- Empresas

de construcción

y suministros

de materiales

EquIpos do Iluminación: Philíps Venezuela, OSRAM. ARBINCA Estructuras

de postes y brazos: C.A tNDUESCA

Contratistas: Zacartas-Torrealba, KELVIN. TEMA

- Aroas mejoradas en el sistema de alumbrado público de la Universidad Central do Venezuela - Caracas - Venezuela.

Area: Calle principal Residencial- UCV Datos de la calzada: Asfano tipo R3 - Un canal Tipo de Diseño: Luz blanca (25OWdo vapor de mercero) hacia la acera peatonat y luz amarilla (250 W de vapor de sodio) lado calle, Estructura: Poste 11exagonalde 7 metro de altura. con doble altura de montajo para las luminarias lado acera y lado callo, Allura de montaje lado acera: 6,20 m - Altura de montajo lado callo: 7.52 m. Pintado en color verde Tipo de lámpara y luminaria: Lurnlnaría SRP-822 de 250 W vapor de sodio con difusor de plástico transparente de metacrilato(lado calle), LlJllllnaria SRP-822 de 250 W vapor ele mercurio con difusor de metacrilato (lado acera), Flujo lámpara 250 W de mercurio: 12.700 un Flujo lámpara 250W de sodio: 27,000 írn. Disposición

y separación: Disposición Unilateral y con separación entre 22 y 25 metros,

Parámetros fotométricos: (Valores medidos con el software de fotometrias virtual dol Laboratorio de Luminotecnia de la Electricidad de Caracas. una emprose AES) Lado acera' E > = 40 - 60 lux. Emln = 45

. Emax= 63

. U, = 0.70. U, = 0.71

Lado calle: E >= 50 - 70 lux. Emln = 50 • Emax = 78 • U, = 0.70 • U2= 0.64

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Público de la Avenida Principal de la UCV 21 de Noviembre, con dIsposición de isla cenital. Postes hexagonales de 9,60 m y brazo doble üpo botella, con luminarias de sodio 400 W SRP 822 Philips vidrio plano templado, con separación ínterpostet de 30 metros ,Valores de ilumInación: Em>= 45 a 70 lux, Uo> 0.60, UI>O,6 Alumbrado

Diseno utilizado en las áreas de estacionamiento con postes hexagonales 8 m y brazos dobles o sencillo tipo látigo de 2,5 m, con luminarias de vapor de sodio 250 W - SRP 822 Philips. con separación ¡nterpostal de 25 metros. Niveles de lIumin8Cl6nentre 20 y 25 lux. U,> 0.30. U2>OA

101

4. Proyecto de mejoras del alumbrado publico de la autopista Francisco Fajardo de la ciudad de Caracas, realizado por la empresa Luz Eléctrica de Venezuela· CALEV , lílial de la C.A La Electricidad de Caracas, empresas AES.

Area:

Autopista Francisco Fajardo - Via Oeste - Caracas, Venezuela

Datos de la calzada: Asfalto tipo R3 - 4 canales (12 mts) Tipo de Diseño: Doble luminarias por poste con brazo lipo U con fuente de Luz de vapor de sodio a alta presión de 400 W cada luminaria. Estructura:

Poste tubular de 15 mts de altura, con brazo tipo U para dos tumlnarias .

La altura de

montaje de las luminarias es de 13 mis. Plnlado el poste en color aluminio Tipo de lámpara y luminaria: Luminarias General Electric y Westinghouse (OV-25) con difusor da vidrio de borcstncato,con lámparas de 400 W de vapor da sodio alta presión. Flujo lámpara 400 W de sodio: 50,000 tm. Disposición y separación: Disposición Unilateral y con separación entre 45 y 50 mts. Parámetros fotométricos: (Valores dados por el software de Iluminación) Em >= 50 - 70 lux, Emin = 45 ,Emax = 72 ,U,

= 0,53 , U~= 0,50

t.m> = 4,2 cdlm~, Lmin= 3,7 cdlm2 .Lmax= 6,5 cdlm2 .Uo= 0,53, UI= 0,81, G= 5,6. TI(%)= 10

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5. Ejemplos de proyectos mas comunes de alumbrado publico para un ancho de via entre 6 y 15 metros. con ca'~ada tipo R3 asfáltico 90= 0,07.

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A.2

Circuitos de conexión de las diferentes lámparas (Fuente: Catálogoprofesional de productos OBRALUX)

arcuitos de Conexión para Lurrmarías Errbutidas, de Techo ,Apliques, Reflectores y Exteriores

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A.3 Diferentes estructura de alumbrado público fabricadas por la empresa OBRALUX

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!\OlAS: CARACTIRISl1CAS DE lAS lIJIoIJlWUAS SE OETAWH EN

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2.- lAS CURVAS EN ~, lI«lICAH LlJIj!NACfON CON l,IMPAAAS Ilf' VII'OR DE SODIO 1. .ll.TA PRESION. lOS V.II.ORES ESTAN EN [1Ul