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U3_Puesta en servicio de las instalaciones desarrolladas_Análisis de datos_Ajustes(FV).docx

GGGG----GI3001/IDI0GI3001/IDI0GI3001/IDI0GI3001/IDI0 Integración de Tecnologías para Telegestión de Integración de Tecnologías para Telegestión de Integración de Tecnologías para Telegestión de Integración de Tecnologías para Telegestión de los Sistemas de Iluminación Pública (IT2SIP)los Sistemas de Iluminación Pública (IT2SIP)los Sistemas de Iluminación Pública (IT2SIP)los Sistemas de Iluminación Pública (IT2SIP) Universidad de Córdoba | Valdemar Ingenieros, HABITEC

UUUU3333.... Puesta en servicio de las instalaciones desarrolladas. Análisis de daPuesta en servicio de las instalaciones desarrolladas. Análisis de daPuesta en servicio de las instalaciones desarrolladas. Análisis de daPuesta en servicio de las instalaciones desarrolladas. Análisis de datos. tos. tos. tos. Ajustes.Ajustes.Ajustes.Ajustes.

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Autores: Autores: Autores: Autores:

• Javier Beamuz (JB), Francisco Navarro (FN), Francisco José Bellido (FJB), José María Flores (JMF), Aurora Gil (AG) – UCO

• Delia Villatoro (DV), Rafael Abad (RA) – HABITEC

• Emilio Campos (EC) – VALDEMAR INGENIEROS

CONTROL DE REVISIONES:CONTROL DE REVISIONES:CONTROL DE REVISIONES:CONTROL DE REVISIONES:

Revisión Fecha Autor Organización Descripción

1.0 16/03/2015 JB UCO Preparación del documento

1.0 13/05/2015 JB UCO Introducir datos de ensayos con luminarias

1.0 19/05/2015 JB UCO Introducción y análisis de datos de consumos reales

1.0 10/06/2015 FN UCO Introducción de pruebas desarrolladas en laboratorio

1.0 12/06/2015 FN UCO Mejoras realizadas en el SCADA y en los módulos

1.0 16/06/2015 FN UCO Detalle ajustes y reingeniería

1.0 26/06/2015 EC VALDEMAR Revisión de fase técnica

1.0 26/06/2015 DV, RA HABITEC Integración con datos y revisión

1.0 26/06/2015 FJB, JMF, AG UCO Revisión del documento


U3. PUESTA EN SERVICIO DE LAS INSTALACIONES DESARROLLADAS. ANÁLISIS DE DATOS. AJUSTES. ....... 1

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 4444

LISTA DE TABLAS ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 7777

LISTA DE ECUACIONES .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 8888

0. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 9999

1. SUBTAREA U3.1. PUESTA EN SERVICIO. TOMA DE DATOS EN TODOS LOS PILOTOS.

10101010

1.1. PRUEBAS DE LABORATORIO PREVIAS ................................................................................................. 11 1.1.1. Descripción pruebas realizadas ............................................................................................ 11 1.1.2. Mejoras en el SCADA .............................................................................................................. 18 1.1.3. Mejoras en los módulos de telegestión ............................................................................... 20 1.1.4. Pruebas de luminarias ............................................................................................................. 22

1.2. CARCABUEY: PUESTA EN SERVICIO ................................................................................................... 45 1.2.1. Historial de actuaciones previas ............................................................................................ 45 1.2.2. Fases de implantación ............................................................................................................. 46

2. SUBTAREA U3.2. ANÁLISIS DE DATOS. AJUSTES Y REINGENIERÍA ....................................................................................................................................53535353

2.1. DATOS OBTENIDOS EN LOS PILOTOS ................................................................................................... 53 2.1.1. Datos Piloto Carcabuey ........................................................................................................... 53

2.2. ANÁLISIS DE DATOS .............................................................................................................................. 54 2.3. AJUSTES Y REINGENIERÍA .................................................................................................................... 56

TRABAJOS CITADOS ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................60606060


Lista de Lista de Lista de Lista de figurasfigurasfigurasfiguras

Figura 1. Parámetros curva de funcionamiento ........................................................................................... 11

Figura 2. Datos almacenados en DDBB ...................................................................................................... 12

Figura 3. Interfaz SCADA prueba curva funcionamiento .............................................................................. 12

Figura 4. Desconexión luminaria vapor de sodio con ID3 ............................................................................ 13

Figura 5. SCADA mostrando luminaria con ID 3 desconectada .................................................................... 13

Figura 6. BBDD: incidencia fallo de conexión inalámbrica ........................................................................... 14

Figura 7. Resuelta incidencia fallo de connexion inalámbrica ...................................................................... 14

Figura 8. SCADA - Formación red con varias profundidades. ....................................................................... 14

Figura 9. Reagrupación red ante un nodo perdido....................................................................................... 15

Figura 10. BBDD: horas de encendido y apagado ....................................................................................... 16

Figura 11. Prueba fallo de lámpara ............................................................................................................ 16

Figura 12. Interfaz SCADA mostrando fallo de comunicación de balasto. ..................................................... 17

Figura 13. Distribución de luminarias por los laboratorios ........................................................................... 17

Figura 14. Envío asíncrono ......................................................................................................................... 18

Figura 15. Conflicto debido al envío asíncrono ............................................................................................ 19

Figura 16. Mensajes esperando debido al envío síncrono ............................................................................ 19

Figura 17. Vista frontal PCB DALI V1.0 ....................................................................................................... 20

Figura 18. Equipo 1, placa base y sensor ................................................................................................... 22

Figura 19. Equipo 2, Adquisición de datos [4] ............................................................................................ 23

Figura 20. Luminancímetro y luxómetro HAGNER S2 .................................................................................. 23

Figura 21. Luminaria 1, VSAP 100W con equipo electromagnético ............................................................. 24

Figura 22. Luminaria 2, VSAP con balasto electrónico regulable y telegestionado ........................................ 24

Figura 23. Luminaria 3, LED 46W con driver regulable y telegestionado ...................................................... 24

Figura 24. Curva de funcionamiento durante 20.5 horas. Equipo 1 - Luminaria 2........................................ 25

Figura 25. Detalle del arranque Ensayo 1 ................................................................................................... 25

Figura 26. Forma de onda Tensión-Intensidad con lámpara apagada. Luminaria 2 - Equipo 2 ..................... 26

Figura 27. Forma de onda Tensión-Intensidad con lámpara encendida. Luminaria 2 - Equipo 2 ................... 26

Figura 28. Simulación de una curva de regulación. Luminaria 2 - Equipo 2 ................................................. 27

Figura 29. Curva de arranque. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 - Equipo 2 ..................... 28

Figura 30. Detalle de arranque. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 - Equipo 2 ................... 28

Figura 31. Factor de potencia en el arranque. Luminaria 2 - Equipo 2 ......................................................... 29

Figura 32. Detalle de arranque 2. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 - Equipo 2 ................ 29


Figura 33. Detalle de arranque 3. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 - Equipo 2 ................ 30

Figura 34. Curva de arranque del fabricante [6] ......................................................................................... 30

Figura 35. Comparativa de arranque con balasto electrónico respecto a la del fabricante. Equipo 2 ............ 31

Figura 36. Curva de arranque con balasto electromagnético. Equipo 2 ....................................................... 31

Figura 37. Detalle del arranque con balasto electromagnético. Equipo 2 ..................................................... 32

Figura 38. Primer segundo del arranque con balasto electromagnético. Equipo 2 ....................................... 32

Figura 39. Arranque con regulador en cabecera. Equipo 2 .......................................................................... 33

Figura 40. Detalle de arranque progresivo. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ................................................ 33

Figura 41. Curva de funcionamiento para grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ................................................... 34

Figura 42. Detalle de fase de arranque. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ..................................................... 34

Figura 43. Detalle de fase de calentamiento. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ............................................. 35

Figura 44. Detalle de fase de descenso del 100 al 80%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ............................. 35

Figura 45. Detalle de fase al 80%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ............................................................. 36

Figura 46. Detalle de fase al 100%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ........................................................... 36

Figura 47. Detalle de fase de descenso del 100 al 60%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ............................. 37

Figura 48. Detalle de fase al 60%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2 ............................................................. 37

Figura 49. Forma de onda Módulo 1 LED. Equipo 2 ................................................................................... 39

Figura 50. Curva de regulación Módulo 1. Equipo 2 .................................................................................... 39

Figura 51. Instante de arranque Módulo 1, Equipo 2 .................................................................................. 40

Figura 52. Esquema para el estudio de flujo luminoso en el laboratorio ...................................................... 40

Figura 53. Variación de flujo real con regulación, Módulo 1, Equipo 3 ......................................................... 41

Figura 54. Variación de potencia real con regulación, Módulo 1, Equipo 3 .................................................. 42

Figura 55. Variación de flujo real con regulación, Módulo 2, Equipo 3 ......................................................... 42

Figura 56. Variación de potencia real con regulación, Módulo 2, Equipo 3 .................................................. 43

Figura 57. Potencia y cos fi tras programación DALI, con Módulo 1, Equipo 2 ............................................. 44

Figura 58. Variación de flujo real con regulación después de programación, Módulo 1, Equipo 3................. 44

Figura 59. Luminaria BENITO ILVI75M con equipo ECOLUM EC4-100D ..................................................... 46

Figura 60. Eliminación del equipo en banco de montaje y acoplamiento a brazo ......................................... 47

Figura 61. Detalle de cableado del balasto y el módulo RF .......................................................................... 47

Figura 62. Montaje dentro de la caja estanca ............................................................................................. 47

Figura 63. Prueba de funcionamiento de luminaria ya montada en banco de trabajo ................................... 48

Figura 64. Emplazamiento de algunas de las nuevas luminarias en Calle Majadilla ..................................... 48

Figura 65. Nueva distribución fotométrica en Calle Majadilla ....................................................................... 49

Figura 66. Ejemplo de datos reales obtenidos en formato Excel .................................................................. 52

Figura 67. Vista frontal placa DALI v2.0 ...................................................................................................... 57


Figura 68. Comparativa placa DALI v1.0 vs v2.0 ......................................................................................... 57

Figura 69. Nueva interfaz curva de funcionamiento ..................................................................................... 58

Figura 70. Ejemplo curva de funcionamiento – fiestas locales ..................................................................... 58


Lista de tablasLista de tablasLista de tablasLista de tablas Tabla 1. Valores de consumo e iluminancia en tres puntos de control ......................................................... 41

Tabla 2. Valores de consumo e iluminancia en tres puntos de control tras programación ............................ 43

Tabla 3. Resultados luminotécnicos Calle Majadilla Reformada [8] .............................................................. 49

Tabla 4. Valores de iluminancia media para cada tramo de regulación [8] .................................................. 49

Tabla 5. API utilizada para acceso estado y regulación luminarias ............................................................... 50

Tabla 6. Datos teóricos y reales de la instalación. Correctores .................................................................... 54


Lista de Lista de Lista de Lista de ecuacionesecuacionesecuacionesecuaciones Ecuación 1. �� = �� · (�. �� · �� + �. �� · �� + �. �� · �� + �. ��) ��/�á�� .................... 38

Ecuación 2. ��! = �� · (�. �� · �� + �. �� · ��! + �. ��) ��/�á�� .................................................... 38

Ecuación 3. �� = " − "$% ........................................................................................................................................................... 38

Ecuación 4. �� = "% − " + �& ................................................................................................................................................... 38

Ecuación 5. ��! = "$ − " + �& ................................................................................................................................................ 38

Ecuación 6. �� = ("$ − "%) ........................................................................................................................................................ 38

Ecuación 7. �� = �, � · �� · �. �� · (�� + �. �� · (�� + �. �� · (�� + �. �� .......................................... 56

Ecuación 8. ��′ = *+,- · (�. � · ��′ + �. � · ��′ + �. � · ��′ + �. ��) �� ± �% ........................................................... 56


0.0.0.0. IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducción En el presente documento se detallan las pruebas de laboratorio que se han ido realizando a lo largo del proyecto, tanto en el desarrollo de la placa del módulo de RF, como en el SCADA y en las luminarias. A continuación se documenta la puesta en servicio del piloto de Carcabuey de la Calle Majadilla, así como los datos obtenidos y un análisis de los mismos. Por último se exponen los ajustes y procesos de reingeniería llevados a cabo durante el proyecto. Queda pendiente de ampliación de los pilotos Parque de Santa Fe de Montalbán y Parque Científico Tecnológico Rabanales 21, ya que en la fecha de entrega, aún no se han recibido datos reales para su análisis. Por tanto, esta ampliación de información, que seguirá la estructura del piloto de Carcabuey, será objeto de un anexo posterior.


1.1.1.1. SUBTAREASUBTAREASUBTAREASUBTAREA U3U3U3U3.1.1.1.1. . . . PuePuePuePuesta en servicio. Toma de sta en servicio. Toma de sta en servicio. Toma de sta en servicio. Toma de

datos datos datos datos en todos los pilotosen todos los pilotosen todos los pilotosen todos los pilotos....


1.1.1.1.1.1.1.1. Pruebas de laboratorio pPruebas de laboratorio pPruebas de laboratorio pPruebas de laboratorio previasreviasreviasrevias

1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1. Descripción pruebas realizadasDescripción pruebas realizadasDescripción pruebas realizadasDescripción pruebas realizadas A pesar de las diferencias evidentes entre las condiciones prácticamente ideales que nos podemos encontrar en un laboratorio y las que realmente ocurren cuando dichas pruebas se trasladan al exterior, se ha intentado desde el primer momento simular las pruebas lo más parecido posible a la realidad. Dichas pruebas han ido enfocadas, sobretodo, a intentar simular la misma cantidad de luminarias con una determinada curva de funcionamiento y a intentar detectar los posibles problemas que pudieran surgir tales como: fallo de lámpara, fallo de balasto, fallo de comunicación inalámbrica, lámpara fuera de regulación, lámpara apagada, etc. Gracias a las pruebas realizadas en este laboratorio ha sido posible determinar fallos no fácilmente predecibles que ocurrían tanto en el SCADA como en la PCB v1.0 diseñada y fabricada en este mismo departamento y que se describió en el entregable U2 [1] (apartado 2.5). A continuación se describen algunas de ellas:

1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1. Prueba curva de funcionamientoPrueba curva de funcionamientoPrueba curva de funcionamientoPrueba curva de funcionamiento.... La primera prueba y la más evidente es crear una red con 4 luminarias (tres de vapor de sodio y una tipo LED) y comprobar que efectivamente realizan la curva de funcionamiento que se les ha asignado.

Figura Figura Figura Figura 1111. Parámetros curva de funcionamiento. Parámetros curva de funcionamiento. Parámetros curva de funcionamiento. Parámetros curva de funcionamiento

Como se puede comprobar en la figura anterior los parámetros establecidos para esta prueba fueron: • Tiempo de inicioTiempo de inicioTiempo de inicioTiempo de inicio: 30 min. Durante la primera media hora las luminarias permanecieron al 79%,

pasando al 98% una vez transcurrido dicho tiempo. • Hora bajada de regulaciónHora bajada de regulaciónHora bajada de regulaciónHora bajada de regulación: A las 00:30 se producirá una bajada de regulación al 60%. • Hora subida de regulaciónHora subida de regulaciónHora subida de regulaciónHora subida de regulación: A las 6:30 dicha regulación aumentará hasta alcanzar el 79%.

Para comprobar el correcto funcionamiento del sistema se han consultado los estados de las luminarias que se van obteniendo y almacenando en la base de datos diseñada.


Figura Figura Figura Figura 2222. Datos almacenados en DDBB. Datos almacenados en DDBB. Datos almacenados en DDBB. Datos almacenados en DDBB

Como se puede comprobar en la figura anterior se puede consultar exactamente el historial, es decir la regulación que una luminaria tiene en cualquier momento debido a los escaneos que el SCADA realiza cada 5 minutos.

Figura Figura Figura Figura 3333. Interfaz SCADA prueba curva funcionamiento. Interfaz SCADA prueba curva funcionamiento. Interfaz SCADA prueba curva funcionamiento. Interfaz SCADA prueba curva funcionamiento

Todos estos datos podrán ser comprobados a través de una API como se detallará en 1.2.2.1.3.

1.1.1.2.1.1.1.2.1.1.1.2.1.1.1.2. Detección péDetección péDetección péDetección pérdida de nodosrdida de nodosrdida de nodosrdida de nodos Partiendo de la base del programa de la prueba anterior en la que se ha comprobado que la curva de funcionamiento ha funcionado correctamente y que los posibles fallos surgidos han sido solventados, a continuación se realizó una prueba para detectar un posible nodo perdidodetectar un posible nodo perdidodetectar un posible nodo perdidodetectar un posible nodo perdido.


Para ello tras comenzar la curva de funcionamiento y transcurridos 30 minutos desde que se inició se procedió a desconectar intencionadamente la lámpara con id 3 (notar que este id es el identificador único hardware que tiene cada placa).

Figura Figura Figura Figura 4444. Desconexión luminaria vapor de sodio con ID3. Desconexión luminaria vapor de sodio con ID3. Desconexión luminaria vapor de sodio con ID3. Desconexión luminaria vapor de sodio con ID3

El tiempo máximotiempo máximotiempo máximotiempo máximo que el SCADA tarda en notificar esta incidencia es de 5 minutos, ya que es el tiempo en el que realiza cada escaneo para comprobar que todos los nodos continúan en la red.

Figura Figura Figura Figura 5555. SCADA mostrando luminaria con ID 3 desconectada. SCADA mostrando luminaria con ID 3 desconectada. SCADA mostrando luminaria con ID 3 desconectada. SCADA mostrando luminaria con ID 3 desconectada

Gracias a ésta prueba se detectó que si por alguna circunstancia en un momento determinado el coordinador no es capaz de comunicarse con un nodo (ya sea debido a algún obstáculo puesto que en el laboratorio está


constantemente entrando y saliendo gente, debido a posibles interferencias con otras redes, etc.) dicho nodo era dado como un nodo perdido cuando en realidad esa incidencia no se correspondía con la realidad. Para Para Para Para solucionarlosolucionarlosolucionarlosolucionarlo el SCADA se programó para que en ese caso lo intentara un número determinado de veces, de forma que si tras varios intentos seguía sin conseguirlo lo diera como un nodo perdido, mientras que si ocurría el caso descrito anteriormente continuaba como si no hubiera ocurrido nada. Una vez solventado se puede comprobar como dicha incidencia queda anotada en la BBDD, donde tID indica el tipo de incidencia:

Figura Figura Figura Figura 6666. BBDD: incidencia fallo de conexión inalámbrica. BBDD: incidencia fallo de conexión inalámbrica. BBDD: incidencia fallo de conexión inalámbrica. BBDD: incidencia fallo de conexión inalámbrica

Es muy importante resaltarimportante resaltarimportante resaltarimportante resaltar que una vez el nodo se reincorpore a la red (ya sea porque hubo un problema en la red y se solucionó al momento o porque el operario observó dicha incidencia y actuó en consecuencia para resolverla) dicha incendia quedará anotada como resuelta en el SCADA y en la BBDD sin que el operario sin que el operario sin que el operario sin que el operario tenga que indicartenga que indicartenga que indicartenga que indicar absolutamente nada en el ordenador.

Figura Figura Figura Figura 7777. Resuelta incidencia fallo de connexion inal. Resuelta incidencia fallo de connexion inal. Resuelta incidencia fallo de connexion inal. Resuelta incidencia fallo de connexion inalámbricaámbricaámbricaámbrica

1.1.1.3.1.1.1.3.1.1.1.3.1.1.1.3. Reagrupación ante nodo perdidoReagrupación ante nodo perdidoReagrupación ante nodo perdidoReagrupación ante nodo perdido

Después de realizar correctamente la prueba en la que un nodo se desconecta de la red, inmediatamente surge la siguiente cuestión: ¿Qué ocurre con aquellos nodos que estaban conectados al nodo que ha dejado de funcionar? ¿Se pierden también si su padre se pierde?

En comprobar cómo actúa el sistema consiste la siguiente prueba. Intencionadamente se va a desconectar un nodo que a su vez tenía un hijo. En la siguiente figura podemos comprobar cómo se ha formado una red con 4 nodos actualmente conectados:

Figura Figura Figura Figura 8888. SCADA . SCADA . SCADA . SCADA ---- Formación red con varias profundidades.Formación red con varias profundidades.Formación red con varias profundidades.Formación red con varias profundidades.


Como se puede observar el nodo con ID1 tiene profundidad 1 por lo que es el que tiene conexión inmediata con el coordinador USB. A partir de ahí se han ido uniendo secuencialmente de forma que el padre del nodo con ID2 es el 1, y así sucesivamente. Para esta prueba se desconectará intencionadamente el nodo con ID3 y se observará que ocurre el nodo con ID4 (el cual tenía como padre al nodo que se ha desconectado) y con dirección de red 5. Tras 5 minutos este es el aspecto que presenta:

Figura Figura Figura Figura 9999. . . . Reagrupación red ante un nodo perdidoReagrupación red ante un nodo perdidoReagrupación red ante un nodo perdidoReagrupación red ante un nodo perdido

Como se puede observar en la figura anterior no solo se ha notificado la pérdida del nodo con ID3, sino que el nodo con ID4 ha sido consciente de esta anomalía y ahora tiene una nueva dirección de red y un nuevo padre. Esto es debido a varios aspectos:

• Por un lado y como ya sabemos, el SCADA realiza un escaneo cada 5 minutos para comprobar que todos los nodos siguen en la red, por lo que ha podido comprobar que hay un nodo que no es accesible.

• Por otro lado todos los nodostodos los nodostodos los nodostodos los nodos internamente en su programa tienen configurado que cada dos minutos aproximadamente comprueben en una conexión punto a punto con el padre que éste continúa ahí. De esta forma el nodo con ID4 ha despertado para comunicarse a través de la capa MAC con el padre y ver que sigue ahí. Como no ha recibido respuesta ha supuesto que ya no formaba parte de la red y ha vuelto a realizar un escaneo, uniéndose ahora al siguiente nodo con mayor calidad (en este caso el nodo con ID1).

1.1.1.4.1.1.1.4.1.1.1.4.1.1.1.4. Encendido y apagado de la redEncendido y apagado de la redEncendido y apagado de la redEncendido y apagado de la red Esta es una prueba muy sencilla y se basa también en la prueba 1.1.1.1. Se trata de comprobar que el SCADA detecta que la red se ha encendido y apagado, anotándolo en la BBDD. Esta prueba se ha realizado puesto que el cuadro eléctrico de la calle Majadilla, como bien se especificó en el entregable U2 [1]. 3.3.2 Situación Actual de la iluminación, tiene un reloj astronómico que desconecta la red a una determinada hora después de que amanezca.

El SCADA entonces determinará que la red se ha apagado cuando realice el próximo escaneo y se dé cuenta de que no recibe respuesta de ningún nodo, no anotando ninguna incidencia de “nodo perdido” y si de que la red se apagó cuando no pudo contactar con nadie.


Figura Figura Figura Figura 10101010. BBDD: horas de encendido y apagado. BBDD: horas de encendido y apagado. BBDD: horas de encendido y apagado. BBDD: horas de encendido y apagado

Como se puede observar en la imagen anterior se podrá determinar las horas de encendido y apagado (donde cID es la calle y teID si se ha encendido o apagado) de cada noche con un margen de error máximomargen de error máximomargen de error máximomargen de error máximo de 20 segundos para el encendido (puesto que es lo que tarda el SCADA en preguntarle al USB si hay alguna novedad) y aproximadamente 7 minutos para el apagado (debido al escaneo cada 5 minutos y 2 minutos en ver que no recibe contacto de nadie).

1.1.1.5.1.1.1.5.1.1.1.5.1.1.1.5. Prueba fallo de lámparaPrueba fallo de lámparaPrueba fallo de lámparaPrueba fallo de lámpara

Esta prueba se ha realizado para detectar el fallo de lámpara. Este fallo podría producirse por ejemplo al fundirse una luminaria, al recibir un impacto debido un acto de vandalismo, etc. Para simular este error se ha partido de la prueba realizada en 1.1.1.1 y se ha desconectado la bombilla de la lámpara con id 3 tal y como se puede apreciar en la siguiente figura:

Figura Figura Figura Figura 11111111. Prueba fallo de lámpara. Prueba fallo de lámpara. Prueba fallo de lámpara. Prueba fallo de lámpara

Tras la realización de diversas pruebas se detectó que este fallo para las lámparas de vapor de sodio no era detectado hasta exactamente 20 minutos después de que el incidente fuera provocado, mientras que para la luminaria tipo led esta incidencia era detectada prácticamente al momento de producirse. Esta demora de 20 minutos para las lámparas de vapor de sodio es debida al balasto utilizado en este caso, el cual está programado para intentar establecer el arco de potencia adecuado cada minuto (en caso de que éste no se establezca) hasta un máximo de 20 intentos, donde notifica esta incidencia.

1.1.1.6.1.1.1.6.1.1.1.6.1.1.1.6. Prueba fallo dePrueba fallo dePrueba fallo dePrueba fallo de comunicacióncomunicacióncomunicacióncomunicación balastobalastobalastobalasto Si por algún casual el módulo inalámbrico recibe los datos inalámbricos correctamente pero no es capaz de establecer contacto con el balasto, no se registra una incidencia de nodo perdido (pues has podido establecer contacto con él) sino de fallo de comunicación de balasto. Para simular esta incidencia basta con desconectar uno de los cables que van de la placa desarrollada V1.0 al balasto. Este fallo será detectado y anotado tanto en la base de datos como en la interfaz de usuario, donde se comunicará que no se ha podido establecer una comunicación.


Figura Figura Figura Figura 12121212. Interfaz SCADA mostrando fallo de comunicación de balasto.. Interfaz SCADA mostrando fallo de comunicación de balasto.. Interfaz SCADA mostrando fallo de comunicación de balasto.. Interfaz SCADA mostrando fallo de comunicación de balasto.

De la misma forma que en casos anteriores, no hace falta que el usuario/operario le comunique al SCADA que ha intervenido en la instalación puesto que el propio sistema es lo suficientemente inteligente es lo suficientemente inteligente es lo suficientemente inteligente es lo suficientemente inteligente como para detectar que dicha avería se ha solucionado, pues ya puede comunicarse con el balasto.

1.1.1.7.1.1.1.7.1.1.1.7.1.1.1.7. Encendido sin completar la redEncendido sin completar la redEncendido sin completar la redEncendido sin completar la red Por último se ha querido simular el caso en el que la red se enciende pero hay una luminaria o nodo inalámbrico que no ha pedido unirse a la red y que por tanto no hay noticias de su estado. En ese caso el SCADA se ha configurado para esperar un máximo de 5 minutos a cualquier nodo que por algún motivo desconocido no haya podido unirse a la red a tiempo. Tras ese tiempo establecido se anotará como un nodo perdido y la curva de funcionamiento comenzará tal y como se haya configurado.

1.1.1.8.1.1.1.8.1.1.1.8.1.1.1.8. Prueba finalPrueba finalPrueba finalPrueba final

Una vez completadas todas las pruebas anteriores se realiza una prueba final antes de implantar este sistema finalmente en Carcabuey. Esta última prueba consistirá en simular una noche de funcionamiento normal ante las nueve luminarias que van a ser colocadas en dicha localidad y ver que el sistema responde, responde, responde, responde, monitoriza y monitoriza y monitoriza y monitoriza y almacenaalmacenaalmacenaalmacena toda la información que le ha sido solicitada.

Para ello se va a hacer uso del laboratorio de Electrónica de la Universidad de Córdoba donde como podemos comprobar en la siguiente ilustración dichas luminarias han sido repartidas a lo largo de varias habitaciones para intentar simular de alguna forma unas como respondería el sistema incluso ante situaciones desfavorables como puede ser la presencia de una pared entre nodos.

Figura Figura Figura Figura 13131313.... Distribución de luminarias por los laboratoriosDistribución de luminarias por los laboratoriosDistribución de luminarias por los laboratoriosDistribución de luminarias por los laboratorios


1.1.2.1.1.2.1.1.2.1.1.2. Mejoras en el Mejoras en el Mejoras en el Mejoras en el SCADASCADASCADASCADA El SCADA es la parte que más se ha trabajado desde la primera prueba realizada en el laboratorio hasta su implantación final en el primer piloto en Carcabuey. Son muchos cambios los que se ha realizado para poder lograr un sistema completamente funcisistema completamente funcisistema completamente funcisistema completamente funcional y autónomoonal y autónomoonal y autónomoonal y autónomo, de forma que no se requiera ningún operario en frente de una pantalla para su correcto funcionamiento. Las primeras pruebas que se realizaron en el laboratorio se dedicaron a conseguir una comunicación punto a punto (coordinador-nodo inalámbrico) con la luminaria. Poco a poco se fueron introduciendo más nodos inalámbricos hasta un total de 9 (como se ha podido comprobar en 1.1.1.8), simulando así de la forma más real posible las que nos encontraremos en el primer piloto en Carcabuey. Las mejoras más importantes realizadas en el SCADA, a parte de las modificaciones hechas tras las pruebas realizadas en 1.1.1 , se detallan a continuación:

1.1.2.1.1.1.2.1.1.1.2.1.1.1.2.1. Envío síncronoEnvío síncronoEnvío síncronoEnvío síncrono En un primer momento los módulos inalámbricos, y en especial el USB CC2531USB CC2531USB CC2531USB CC2531, estaban configurados para realizar los envíos de forma asíncronaasíncronaasíncronaasíncrona. Es decir que el SCADA, si tenía que comunicarse con 9 luminarias para indicarles una regulación del 80%, generaba dichos envíos uno detrás de otro, sin esperar al que el dato anterior pudiera haber recibido respuesta. Esto en un principio funcionaba en laboratorio puesto que se hacían pruebas con 2, 3 módulos, pero en el momento que se realizaron pruebas para 9 luminarias el envío de forma asíncrona dio lugar a conflictos debido al encolamiento de datos encolamiento de datos encolamiento de datos encolamiento de datos en los nodos que actúan como routers.

Figura Figura Figura Figura 14141414. Envío asíncrono. Envío asíncrono. Envío asíncrono. Envío asíncrono

Todo lo comentado se puede entender mejor con la ilustración mostrada abajo. Si muchos datos salen por el coordinador sin importar el orden y en pequeños intervalos de tiempo uno detrás de otro, podría ocurrir que un mismo nodo o luminaria (en este caso con ID1) se encontrase recibiendo datos por varias partes: una respuesta de confirmación de comando recibido de una luminaria (en este caso ID2) y un dato que acaba de salir del USB para llegar a otra luminaria distinta (comando de regulación de 80% para ID3), entrando en un conflicto por no saber cuál atender primero y pudiendo dar lugar a la pérdida de un dato.


Figura Figura Figura Figura 15151515. Conflicto debido al envío. Conflicto debido al envío. Conflicto debido al envío. Conflicto debido al envío asíncronoasíncronoasíncronoasíncrono

Para evitar el encolamiento de los datosevitar el encolamiento de los datosevitar el encolamiento de los datosevitar el encolamiento de los datos en los routers se otorga al SCADA la capacidad para ir almacenando en una clase llamada “Buffer” todos los datos que necesitan salir por el USB dongle CC2531. De esta forma se van procesando secuencialmente y hasta que no se haya terminado de enviar un dato (esto implica que un dato ha llegado hasta la luminaria y ha vuelto al coordinador) no se procederá al envío del siguiente.

FigurFigurFigurFigura a a a 16161616. Mensajes esperando debido al envío síncrono. Mensajes esperando debido al envío síncrono. Mensajes esperando debido al envío síncrono. Mensajes esperando debido al envío síncrono

De la misma forma se ha diseñado un sistema de encolamiento de datos en el SCADA para recibir datos que datos que datos que datos que lleguen del exteriorlleguen del exteriorlleguen del exteriorlleguen del exterior. Es decir, si el coordinador avisa de que tiene un dato lo primero que se hará será añadirlo a un buffer de entrada y luego será procesado en un hilo a parte que se ejecuta en paralelo para comprobar que es el dato que se estaba esperando.


1.1.2.2.1.1.2.2.1.1.2.2.1.1.2.2. Identificación mensajes puerto serieIdentificación mensajes puerto serieIdentificación mensajes puerto serieIdentificación mensajes puerto serie

Realizar los envíos de forma síncrona conlleva obligatoriamente una identificación de cada mensaje que sale por el puerto serie. Suponiendo que un dato ha salido por el USB coordinador para un envío a una determinada luminaria, éste irá acompañado de un número identificador al comienzo del mensaje. Durante un intervalo de tiempo el SCADA quedará a la espera de recibir un mensaje con el mismomismomismomismo identificadoridentificadoridentificadoridentificador de forma que pueda confirmar que dicho envío ha sido realizado con éxito y por tanto se puede proceder al siguiente en caso de que hubiera algún dato esperando a ser enviado.

Por otro lado si por cualquier motivo llega un paquete no deseadopaquete no deseadopaquete no deseadopaquete no deseado con un número de identificación que no está esperando el SCADA, no se procesará aumentando así el nivel de seguridad de la aplicación.

1.1.3.1.1.3.1.1.3.1.1.3. Mejoras enMejoras enMejoras enMejoras en los mlos mlos mlos módulos de telegestiónódulos de telegestiónódulos de telegestiónódulos de telegestión En este apartado se detallan todas las pruebas realizadas con los módulos inalámbricos de telegestión en su versión 1.0, el cual se explicó con detalle en el entregable U2 [1] (apartado 2.5), con el único fin de que sean aptas para la primera puesta en escena en el piloto de Carcabuey. Dicho módulo se vuelve a presentar en la siguiente ilustración, para poderlo tomar como referencia a lo largo del documento:

Figura Figura Figura Figura 17171717.... Vista frontal PCBVista frontal PCBVista frontal PCBVista frontal PCB DALI V1.0DALI V1.0DALI V1.0DALI V1.0

Aclarar que esta versión 1.0 es la implementada finalmente en Carcabueyimplementada finalmente en Carcabueyimplementada finalmente en Carcabueyimplementada finalmente en Carcabuey, por lo que todas las posibles alteraciones a la hora de hacer apto este módulo para la telegestión se harán a nivel software en el CC2530, el cuál es el “cerebro” de este sistema. Desde que se compiló el primer programa en el CC2530 hasta tener un sistema completo funcional probado en el piloto de Carcabuey se han producido una serie de notables mejoras en los módulos de telegestión:


1.1.3.1.1.1.3.1.1.1.3.1.1.1.3.1. MaestroMaestroMaestroMaestro----esclavo USB CC2531esclavo USB CC2531esclavo USB CC2531esclavo USB CC2531 Desde un primer momento cualquier dato que el USB CC2531 recibía inalámbricamente era transmitido por puerto serie al ordenador. Esto no siempre es deseable ya que, por ejemplo, si informas a través del USB al ordenador de que un nodo ha cambiado de dirección de red justo cuando el SCADA está tratando de ponerse en contacto con él, podría dar lugar a errores inesperados. Tiene más sentido que el SCADA intente ponerse en contacto con un nodo y que, al no dar con él, pregunte al USB si ha habido una nueva incorporación antes de anotar dicha incidencia. Pues bien, esto es lo que se ha tratado en este apartado: establecer una establecer una establecer una establecer una relación maestrorelación maestrorelación maestrorelación maestro----esclavoesclavoesclavoesclavo entre el ordenador/SCADA (maestro) y el USB CC2531 (esclavo), de forma que el coordinador transmita siempre y cuando el pc o SCADA se lo permita, asegurando así una correcta comunicación entre dispositivos.

1.1.3.2.1.1.3.2.1.1.3.2.1.1.3.2. Optimización algoritmo trama DALIOptimización algoritmo trama DALIOptimización algoritmo trama DALIOptimización algoritmo trama DALI Tras realizar muchas pruebas en el laboratorio se apreció que en ciertas ocasiones (esporádicas y aleatorias) el módulo inalámbrico no recibía bien la trama DALI, pudiendo ser debido a que el balasto estuviera realizando alguna otra acción y no respondiera a lo que se le estaba preguntado. Es por ello que los SoC CC2530 fueron reprogramados para que en este caso volvieran a intentarlo un determinado número de veces y evitar así la posibilidad de notificar una incidencia no relevante. Si tras ese número de intentos se sigue sin obtener una trama válida se comunica con un fallo de comunicación de balasto, tal y como se vió en 1.1.1.6.

1.1.3.3.1.1.3.3.1.1.3.3.1.1.3.3. OptimizacOptimizacOptimizacOptimización envío de datosión envío de datosión envío de datosión envío de datos Puesto que, como se explicó en el entregable U2 [1], nos encontramos a muy bajo nivel de programación tanto en el SCADA como en la comunicación inalámbrica (capa MAC), es posible alterar la forma en que los datos son enviados e interpretados tanto por los módulos inalámbricos (Figura 17) como por el ordenador industrial. Es por ello que se propuso una optimización en la forma en que los datos eran enviados. Como ya es sabido el SCADA comprueba el estado de todos los nodos que forman la red cada 5 minutos. Comprobar el estado en un nodo implica:

1. ConfirmarConfirmarConfirmarConfirmar que el nodo está accesible inalámbricamente. 2. VerificarVerificarVerificarVerificar que la regulación a la que dicho nodo está es la que corresponde según la curva de

funcionamiento. 3. ObtenerObtenerObtenerObtener su estado actual. Esto es un número de 8 bits donde cada bit tiene un significado diferente:

fallo de lámpara, fallo de balasto, fallo de reset, etc. Esta información está marcada según el protocolo DALI. Para obtener más información se recomienda acudir a [2].

Cada uno de los puntos comentados anteriormente implicaba un viaje de ida y vueltaida y vueltaida y vueltaida y vuelta desde el coordinador hasta el nodo de destino: de ida para solicitar la confirmación, verificación o estado y de vuelta con la respuesta a la información solicitada. Cuando el nodo inalámbrico se encontraba en profundidad uno el tiempo que tardaba en comprobar el estado (tres idas y vueltas) era prácticamente inapreciable. Sin embargo si la vía pública es demasiado extensa y un nodo se encuentra en una profundidad mucho mayor la consideración del tiempo comienza a ser representativa. De esta forma se planteó obtener todos los datostodos los datostodos los datostodos los datos de una sola vez, es decir a través de un comando se le especificará al CC2530 que se desea la confirmación, verificación y obtención del estado actual de la luminaria, introduciendo las respuestas de dicha petición en un solo paquete de datosun solo paquete de datosun solo paquete de datosun solo paquete de datos. De esta forma y gracias a la programación de bajo nivel, se ha logrado que el sistema sea un 66% más rápidomás rápidomás rápidomás rápido a la hora de realizar un escaneo de la red.


1.1.3.4.1.1.3.4.1.1.3.4.1.1.3.4. Retardo de unión a la redRetardo de unión a la redRetardo de unión a la redRetardo de unión a la red Cuando se realizó la prueba final con todas las luminarias se observó que había problemas por parte de los nodos inalámbricos a la hora de introducirse en la red, ya que todos lo hacían a la vez y provocaban, al estar cerca los unos de los otros, un pequeño colapso en el canal. Para solucionar esto se reprogramaron los SoC CC2530 para que no entraran a la vez en la red, sino que lo hicieran a través de un intervalo de tiempo marcado por el identificador hardware único de cada nodo (Figura 1). Es decir, el tiempo que un nodo tardará en incorporarse a la red vendrá dado por:

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 1111. . . . �0 = +12,3+4+%�1$ ∗ � 6-7

De esta forma se logra establecer una red de forma ordenada, sin colapsos y fácilmente modificable sin tener que volver a reprogramar los módulos ya que para que un nodo entre más tarde en la red solo habría que asignarle un id físico más alto que el resto. En el futuro se planteará una vez formada la red, recopilar toda la información de padres e hijos en la red, así como su link quality para ejecutar un algoritmo que determine si la red que se ha formado es la óptima.

1.1.4.1.1.4.1.1.4.1.1.4. Pruebas de luminariasPruebas de luminariasPruebas de luminariasPruebas de luminarias

1.1.4.1.1.1.4.1.1.1.4.1.1.1.4.1. ObjetivosObjetivosObjetivosObjetivos En el laboratorio se procede a hacer una serie de pruebas en las que se pretende conocer en profundidad algunos aspectos del funcionamiento de las luminarias con distintas tecnologías y modos de regulación. Entre estos aspectos podemos citar:

• Formas de onda de tensión e intensidad para distintas luminarias • Curvas de regulación para conocer la potencia real consumida • Curvas de arranque de luminarias para conocer los picos de consumo

1.1.4.2.1.1.4.2.1.1.4.2.1.1.4.2. Equipos de medidaEquipos de medidaEquipos de medidaEquipos de medida Para estos ensayos se van a utilizar los siguientes equipos de medida y registro:

• Equipo 1: Equipo de medida de corriente mediante transformador y para formas de onda senoidales conectado a un circuito de adaptación mediante amplificadores operacionales y resistencias de precisión, realizando la medida con un conversor analógico-digital de resolución 12 bits. [3]

Figura Figura Figura Figura 18181818. . . . Equipo 1, placa base y sensorEquipo 1, placa base y sensorEquipo 1, placa base y sensorEquipo 1, placa base y sensor


• Equipo 2: Fuente de alimentación California Instruments 3001 IX [4], conectada a una tarjeta de adquisición de datos de National Instruments [5] y un interface de usuario diseñado mediante LabView. [6]

Figura Figura Figura Figura 19191919. . . . Equipo 2, Equipo 2, Equipo 2, Equipo 2, Adquisición de datos Adquisición de datos Adquisición de datos Adquisición de datos [6][6][6][6]

• Equipo 3: Hagner Universal Photometer (utilizado como luxómetro) S2.2001 [7].

Figura Figura Figura Figura 20202020. Luminancímetro y luxómetro HAGNER S2. Luminancímetro y luxómetro HAGNER S2. Luminancímetro y luxómetro HAGNER S2. Luminancímetro y luxómetro HAGNER S2

1.1.4.3.1.1.4.3.1.1.4.3.1.1.4.3. Luminarias a estudiarLuminarias a estudiarLuminarias a estudiarLuminarias a estudiar Las luminarias (en ocasiones sólo equipo más lámpara) utilizadas en este estudio han sido: Luminaria 1: Equipo LAYRTON HSI-SAPI 100/23-P (SM 100 23450) con capacitor+ignitor CKA2-050-13 con lámpara de Vapor de Sodio Alta Presión de 100W OSRAM VIALOX NAV(SON)-E


Figura Figura Figura Figura 21212121. Lu. Lu. Lu. Luminaria 1, VSAP 100W con equipo electromagnéticominaria 1, VSAP 100W con equipo electromagnéticominaria 1, VSAP 100W con equipo electromagnéticominaria 1, VSAP 100W con equipo electromagnético

Luminaria 2: Balasto electrónico regulable DALI OSRAM Powertronic Pto 100/220-240 3DIM con módulo de telegestión desarrollado en el proyecto y lámpara de Vapor de Sodio Alta Presión de 100W OSRAM VIALOX NAV(SON)-E

Figura Figura Figura Figura 22222222. Luminaria 2, VSAP con balasto electrónico regulable y telegestionado. Luminaria 2, VSAP con balasto electrónico regulable y telegestionado. Luminaria 2, VSAP con balasto electrónico regulable y telegestionado. Luminaria 2, VSAP con balasto electrónico regulable y telegestionado

Luminaria 3: Luminaria LED modelo BANDEJA FCO de LED & POLES S.L.L. con módulo STREETLED ASW/X-50/740 IP65 46W con driver regulable Xitanium 75W 0.7ª Prog+GL-Z sXt de PHILIPS controlada por módulo de telegestión.

Figura Figura Figura Figura 23232323. Luminaria 3, LED 46W con driver regulable y telegestionado. Luminaria 3, LED 46W con driver regulable y telegestionado. Luminaria 3, LED 46W con driver regulable y telegestionado. Luminaria 3, LED 46W con driver regulable y telegestionado


1.1.4.4.1.1.4.4.1.1.4.4.1.1.4.4. Ensayos de LaboratorioEnsayos de LaboratorioEnsayos de LaboratorioEnsayos de Laboratorio EnsayoEnsayoEnsayoEnsayo 1: Curva de regulación 1: Curva de regulación 1: Curva de regulación 1: Curva de regulación Luminaria 2Luminaria 2Luminaria 2Luminaria 2 ---- Equipo 1Equipo 1Equipo 1Equipo 1 Se realiza una primera prueba para medir la potencia activa de la Luminaria 2 mientras realiza una simulación de una curva de regulación. La siguiente figura muestra el resultado para una prueba de unas 20.5 horas, registrándose un total de 74.549 datos (uno cada segundo aproximadamente). En negro puede verse un valor medio y en gris los datos reales registrados. Los valores de tiempo se muestran en horas y los de potencia activa en W.

Figura Figura Figura Figura 24242424. Curva de funcionamiento durante 20.5 horas. E. Curva de funcionamiento durante 20.5 horas. E. Curva de funcionamiento durante 20.5 horas. E. Curva de funcionamiento durante 20.5 horas. Equipo 1 quipo 1 quipo 1 quipo 1 ---- Luminaria 2Luminaria 2Luminaria 2Luminaria 2

La siguiente figura muestra un detalle del arranque de la luminaria, mostrándose el tiempo en minutos:segundos y la potencia en W.

Figura Figura Figura Figura 25252525. Detalle del arranque Ensayo 1. Detalle del arranque Ensayo 1. Detalle del arranque Ensayo 1. Detalle del arranque Ensayo 1

0

20

40

60

80

100

120

0.0

0.7

1.5

2.2

2.9

3.7

4.4

5.2

6.0

6.7

7.5

8.2

9.0

9.7

10

.5

11

.3

12

.0

12

.8

13

.5

14

.31

5.1

15

.8

16

.6

17

.4

18

.11

8.9

19

.7

20

.4

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (h)

Curva de Regulación-Equipo 1

0

20

40

60

80

100

120

0

00:1

3.3

00:2

6.5

00:3

9.8

00:5

3.0

01:0

6.3

01:1

9.5

01:3

2.8

01:4

6.1

01:5

9.3

02:1

2.6

02:2

6.9

02:4

0.1

02:5

3.4

03:0

6.6

03:1

9.9

03:3

4.2

03:4

7.4

04:0

0.7

04:1

3.9

04:2

7.2

04:4

0.4

04:5

3.7

05:0

6.9

05:2

0.2

05:3

3.4

05:4

6.7

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)

Detalle del arranque - Ensayo 1


Con este equipo de medida se concluye que: • En el arranque hay un pico de consumo al inicio (habrá que estudiarlo en detalle) • El arranque es progresivo durante 1.5 minutos aproximadamente hasta que se estabiliza • Se observa que la regulación se realiza adecuadamente, reduciendo la potencia en los valores

deseados: o Al 100%, la potencia media es de 99.2 W aproximadamente o Al 80%, la potencia media es de 81.9 W aproximadamente o Al 60%, la potencia media es de 64.4 W aproximadamente

Ensayo 2: Forma de Onda Tensión e Intensidad Luminaria 2 Ensayo 2: Forma de Onda Tensión e Intensidad Luminaria 2 Ensayo 2: Forma de Onda Tensión e Intensidad Luminaria 2 Ensayo 2: Forma de Onda Tensión e Intensidad Luminaria 2 –––– EquipoEquipoEquipoEquipo 2222 La siguiente figura muestra la forma de onda de tensión (azul) e intensidad (rojo) sin lámpara, teniendo conectado el balasto y el módulo, medido con el equipo 2 (120.000 muestras por segundo).

Figura Figura Figura Figura 26262626. Forma de onda Tensió. Forma de onda Tensió. Forma de onda Tensió. Forma de onda Tensiónnnn----Intensidad con lámpara apagada. Luminaria 2 Intensidad con lámpara apagada. Luminaria 2 Intensidad con lámpara apagada. Luminaria 2 Intensidad con lámpara apagada. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

A continuación se muestra la forma de onda de tensión (azul) e intensidad (rojo) con lámpara, teniendo conectado el balasto y el módulo. (120.000 muestras por segundo)

Figura Figura Figura Figura 27272727. Forma de onda Tensión. Forma de onda Tensión. Forma de onda Tensión. Forma de onda Tensión----Intensidad con lámpara encendida. Luminaria 2 Intensidad con lámpara encendida. Luminaria 2 Intensidad con lámpara encendida. Luminaria 2 Intensidad con lámpara encendida. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

1 256 511 766 1021 1276 1531 1786 2041 2296

Inte

nsi

dad

(A

)

Ten

sió

n (

V)

2 ms

Forma de onda- Lámpara apagada, balasto electónico

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

1 256 511 766 1021 1276 1531 1786 2041 2296

Inte

nsi

dad

(A

)

Ten

sió

n (

V)

2 ms

Forma de onda- Lámpara VSAP 100W encendida


Se observa que con la lámpara apagada hay un consumo residual debido al balasto y al módulo RF con un desfase grande entre tensión e intensidad, mientras que en la segunda gráfica se observan unas curvas acordes a una lámpara de descarga. Ensayo 3: Curva de regulación Luminaria 2 Ensayo 3: Curva de regulación Luminaria 2 Ensayo 3: Curva de regulación Luminaria 2 Ensayo 3: Curva de regulación Luminaria 2 –––– Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2 En esta prueba (a 0,2 s/muestra) se pretende ver el consumo del punto de luz en una secuencia de regulación parecida a la curva que desarrollará en campo. Esta curva vendrá caracterizada por:

• Una secuencia de arranque al 100%: la lámpara permanece al 100% durante los 10 primeros minutos de calentamiento

• Regulación al 80%: una vez arrancada, y durante la primera media hora se pone al 80% • Subida al 100%: Representa las horas de funcionamiento pleno • Regulación al 60%: representa el tiempo de modo reducido • Subida al 80%: antes de amanecer, representa las horas de actividad

Los tiempos se han acortado (a 32.5 min) y la gráfica muestra la evolución:

Figura Figura Figura Figura 28282828. Simulación de una curva de regulación. Luminaria 2 . Simulación de una curva de regulación. Luminaria 2 . Simulación de una curva de regulación. Luminaria 2 . Simulación de una curva de regulación. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

Se observa que: • En el principio del arranque hay un pico de consumo que habrá que analizar. • En el calentamiento, el consumo sube hasta 106,93 W, un 7% sobre la potencia nominal y se

estabiliza en unos 90 segundos. • Se observa también que al subir en la regulación del 60 al 80% se produce un pico por encima de

su valor estable que dura unos 36 segundos con un valor promedio de 82,5 W (3,12% más) • Al 100% de regulación, el consumo promedio del punto de luz es de 101,16 W (1,2% mayor) • Al 80% de regulación, el consumo promedio es de 80,24 W (un 0,3% mayor) • Al 60% de regulación, el consumo promedio es de 62,91 W (un 4,85% mayor) • Al cambiar el punto de regulación a un valor superior al actual, se realiza inmediatamente, 1,2 s (del

80 al 100%) y 1,4 s (del 60 al 80%) • Al cambiar el punto de regulación a un valor inferior al actual, se realiza progresivamente, 169,8 s

(del 100 al 80%), a razón de 0,118 W/s; y 292,5 s (del 100% al 60%) a razón de 0,135 W/s. Ensayo 4: Proceso de arranque Luminaria 2 Ensayo 4: Proceso de arranque Luminaria 2 Ensayo 4: Proceso de arranque Luminaria 2 Ensayo 4: Proceso de arranque Luminaria 2 –––– Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2 La tercera prueba (a 0,02 s/muestra) visualiza el proceso de arranque de la lámpara, dado que observamos un pico de consumo en la prueba anterior. Esta vez, se analiza la potencia activa, la aparente y el factor de potencia.

0

20

40

60

80

100

120

0:0

000

:50.

001

:40.

002

:30.

003

:20.

004

:10.

005

:00.

005

:50.

006

:40.

007

:30.

008

:20.

009

:10.

010

:00.

010

:50.

011

:40.

012

:30.

013

:20.

014

:10.

015

:00.

015

:50.

016

:40.

017

:30.

018

:20.

019

:10.

020

:00.

020

:50.

021

:40.

022

:30.

023

:20.

024

:10.

025

:00.

025

:50.

026

:40.

027

:30.

028

:20.

029

:10.

030

:00.

030

:50.

031

:40.

032

:30.

0

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)

Curva regulación lámpara 100W VSAP


Figura Figura Figura Figura 29292929. Curva de arranque. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 . Curva de arranque. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 . Curva de arranque. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 . Curva de arranque. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

A simple vista se ve que hay un gran consumo por culpa de la reactiva en los primeros instantes del arranque (cuando se establece el arco eléctrico). Vemos que sobrepasa el doble de la potencia nominal. Veamos en detalle estos instantes:

Figura Figura Figura Figura 30303030. Detalle de arranque. Potencias Activa, Reactiva y. Detalle de arranque. Potencias Activa, Reactiva y. Detalle de arranque. Potencias Activa, Reactiva y. Detalle de arranque. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 Aparente. Luminaria 2 Aparente. Luminaria 2 Aparente. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

Vemos que el tiempo crítico es menor de 0,04 s, alcanzando en el ensayo un máximo de 203 VA. A continuación se estabiliza rápidamente al 50% de la potencia, subiendo gradualmente hasta alcanzar el 100% en unos 10 s. Analicemos el factor de potencia:

0

50

100

150

200

250

1 101 201 301 401 501 601 701 801 901

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Muestras (0.02 s/muestra)

POTENCIAS EN ARRANQUE

ACTIVA REACTIVA APARENTE

0

50

100

150

200

250

0

0.0

2

0.0

4

0.0

6

0.0

8

0.1

0.1

2

0.1

4

0.1

6

0.1

8

0.2

0.2

2

0.2

4

0.2

6

0.2

8

0.3

0.3

2

0.3

4

0.3

6

0.3

8

0.4

0.4

2

0.4

4

0.4

6

0.4

8

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (s)

PICO DE POTENCIA EN EL ARRANQUE

ACTIVA REACTIVA APARENTE


Figura Figura Figura Figura 31313131. Factor de potencia en el arranque. Luminaria 2 . Factor de potencia en el arranque. Luminaria 2 . Factor de potencia en el arranque. Luminaria 2 . Factor de potencia en el arranque. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

Al inicio, el factor de potencia es muy bajo (0,14) y tras el arco sube inmediatamente a 0,95 los primeros 5 s, y sube hasta 0,98 a partir de los 10 s. Repetimos el arranque del punto de luz y observamos los primeros 2 segundos (0,02 s/muestra).

Figura Figura Figura Figura 32323232. Detalle de arranque 2. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 . Detalle de arranque 2. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 . Detalle de arranque 2. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 . Detalle de arranque 2. Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

Esta vez llegamos a alcanzar hasta 373 VA. Durante el primer medio segundo, tras el pico de encendido, apenas hay potencia activa, sólo hay reactiva. Repetimos una vez más el ensayo y obtenemos:

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

00

.40

.81

.21

.6 22

.42

.83

.23

.6 44

.44

.85

.25

.6 66

.46

.87

.27

.6 88

.48

.89

.29

.6 10

10

.41

0.8

11

.21

1.6 12

12

.41

2.8

13

.21

3.6 14

14

.41

4.8

15

.21

5.6 16

16

.41

6.8

17

.21

7.6 18

cos

ϕ

Tiempo (s)

Factor de potencia

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0

0.0

6

0.1

2

0.1

8

0.2

4

0.3

0.3

6

0.4

2

0.4

8

0.5

4

0.6

0.6

6

0.7

2

0.7

8

0.8

4

0.9

0.9

6

1.0

2

1.0

8

1.1

4

1.2

1.2

6

1.3

2

1.3

8

1.4

4

1.5

1.5

6

1.6

2

1.6

8

1.7

4

1.8

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (s)

Pico de potencia en arranque lámpara 100W VSAP

Activa Reactiva Aparente


Figura Figura Figura Figura 33333333. . . . Detalle de arranque 3Detalle de arranque 3Detalle de arranque 3Detalle de arranque 3. Potencias Activa, . Potencias Activa, . Potencias Activa, . Potencias Activa, Reactiva y Aparente. Luminaria 2 Reactiva y Aparente. Luminaria 2 Reactiva y Aparente. Luminaria 2 Reactiva y Aparente. Luminaria 2 ---- Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

En esta ocasión, se alcanza 406 VA de potencia aparente. Se observa de nuevo que tras el pico de encendido, durante el primer medio segundo no hay apenas potencia activa, el consumo es sólo reactiva. ConclusioneConclusioneConclusioneConclusiones del Es del Es del Es del Ensayonsayonsayonsayo 1111 Esta es la curva de rendimiento que el fabricante suministra para este tipo de lámpara (t en minutos).

Figura Figura Figura Figura 34343434. Curva de arranque del fabricante. Curva de arranque del fabricante. Curva de arranque del fabricante. Curva de arranque del fabricante [8][8][8][8]

Vemos que con el balasto electrónico el arranque es algo más rápido (t en minutos) y la curva que describe es algo diferente:

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

Po

ten

cia

(W-V

Ar_

VA

)

Tiempo (s)

Pico de arranque lámpara 100W VSAP

Activa Reactiva Aparente


Figura Figura Figura Figura 35353535. Comparativa de arranque con balasto electrónico respecto a la del fabricante. Equipo 2. Comparativa de arranque con balasto electrónico respecto a la del fabricante. Equipo 2. Comparativa de arranque con balasto electrónico respecto a la del fabricante. Equipo 2. Comparativa de arranque con balasto electrónico respecto a la del fabricante. Equipo 2

Con balasto electrónico, la lámpara se estabiliza a los 3 minutos aproximadamente, mientras que el fabricante dice que lo hace a los 10 minutos aproximadamente. El fabricante no da información de los primeros segundos del arranque en los que vemos que se produce un fuerte pico de potencia aparente debido al bajo factor de potencia del arranque. Esto nos lleva a pensar que cuando varias lámparas arranquen a la vez, el pico de consumo puede hacer que salten las protecciones. Esto se puede evitar si se hace un arranque progresivo. Se observa que en funcionamiento estabilizado:

• El factor de potencia mantenido es de 0.98 aproximadamente al 100% • La regulación hacia un valor superior al actual se hace inmediatamente • La regulación hacia un valor inferior se hace progresivamente a razón de unos 0.10-0.15 W/s • A menor valor de regulación, el porcentaje por encima de la potencia nominal es mayor

Ensayo 2: Prueba con balasto electromagnético y equipo de medida 2Ensayo 2: Prueba con balasto electromagnético y equipo de medida 2Ensayo 2: Prueba con balasto electromagnético y equipo de medida 2Ensayo 2: Prueba con balasto electromagnético y equipo de medida 2 Se realiza un arranque de un punto de luz con balasto electromagnético. El punto de luz consiste en:

• Lámpara Vapor de Sodio Alta Presión de 100W OSRAM VIALOX NAV(SON)-E • Balasto electromagnético LAYRTON HSI-SAPI 100/23-P con capacitor e ignitor CK7A2-050-13

La gráfica muestra la potencia aparente (naranja), la potencia activa (verde), reactiva (rojo) y el factor de potencia (violeta). El ensayo mide los primeros 10 minutos del arranque:

Figura Figura Figura Figura 36363636. Curva de arranque con balasto electromagnético. Equipo 2. Curva de arranque con balasto electromagnético. Equipo 2. Curva de arranque con balasto electromagnético. Equipo 2. Curva de arranque con balasto electromagnético. Equipo 2

0

20

40

60

80

100

120

0.5

0.9

1.4

1.9

2.3

2.8

3.2

3.7

4.2

4.6

5.1

5.6

6.0

6.5

6.9

7.4

7.9

8.3

8.8

9.3

9.7

10.

21

0.7

11.

11

1.6

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (min)

Comparativa arranque teórico y real

Teórica

Activa

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

020406080

100120140160180

00

:00

.0

00

:21

.2

00

:42

.4

01

:03

.6

01

:24

.8

01

:46

.0

02

:07

.2

02

:28

.4

02

:49

.6

03

:10

.8

03

:32

.0

03

:53

.2

04

:14

.4

04

:35

.6

04

:56

.8

05

:18

.0

05

:39

.2

06

:00

.4

06

:21

.6

06

:42

.8

07

:04

.0

07

:25

.2

07

:46

.4

08

:07

.6

08

:28

.8

08

:50

.0

09

:11

.2

09

:32

.4

09

:53

.6

10

:14

.8

cos

ϕ

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (mm:ss)

Arranque Electromagnético lámpara 100W VSAP

S (VA) P (W) Q (VA) cos ϕ


Se observa que: • La lámpara se estabiliza a los 4 minutos aproximadamente, algo más tarde que con balasto

electrónico, pero no llega a los 10 minutos que indica el fabricante de lámparas • El factor de potencia se estabiliza en valores de 0.97 aproximadamente (el fabricante indica 0.95) • La potencia activa alcanza un valor en régimen estable de 116.10 W, un 16.1%16.1%16.1%16.1% mayor de la

potencia de lámpara, debido al consumo del balasto. • La potencia reactiva del punto de luz es de 28.4 VA

Observemos en detalle los primeros instantes del arranque:

Figura Figura Figura Figura 37373737. Detalle del . Detalle del . Detalle del . Detalle del arranque con balasto electromagnético. Equipo 2arranque con balasto electromagnético. Equipo 2arranque con balasto electromagnético. Equipo 2arranque con balasto electromagnético. Equipo 2

En los primeros instantes se produce un pico del 60% más de potencia (aparente) que se mantiene, estando el factor de potencia en torno a 0.5 y con un consumo de reactiva bastante elevado. En la gráfica anterior se ve que durante el arranque, el factor de potencia va subiendo con lo que la reactiva disminuye, la activa aumenta y la aparente va decreciendo hasta el valor estable. Si analizamos el instante del arranque con más detalle (el primer segundo) se ve que se produce un pico de potencia aparente de 285.6 VA.

Figura Figura Figura Figura 38383838. Primer segundo del arranque con balasto electromagnético. Equipo 2. Primer segundo del arranque con balasto electromagnético. Equipo 2. Primer segundo del arranque con balasto electromagnético. Equipo 2. Primer segundo del arranque con balasto electromagnético. Equipo 2

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

cos

ϕ

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (mm:ss)

Detalle inicio de Arranque Electromagnético 100W VSAP

S (VA) P (W) Q (VA) cos ϕ

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0

50

100

150

200

250

300

00:0

0.0

00:0

0.1

00:0

0.1

00:0

0.2

00:0

0.2

00:0

0.3

00:0

0.4

00:0

0.4

00:0

0.5

00:0

0.5

00:0

0.6

00:0

0.7

00:0

0.7

00:0

0.8

00:0

0.8

00:0

0.9

00:0

1.0

00:0

1.0

00:0

1.1

00:0

1.1

00:0

1.2

cos

ϕ

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (mm:ss)

Instante de arranque elctromagnético 100W VSAP

P (W) Q (VA) S (VA) cos ϕ


A continuación se muestra el comportamiento del punto de luz con balasto electromagnético ante una regulación de tensión en cabeceraregulación de tensión en cabeceraregulación de tensión en cabeceraregulación de tensión en cabecera. Se ha simulado la regulación de la siguiente manera:

• Se realiza un arranque al 80% (12 minutos) • Se sube al 100% (durante 2 minutos) • Se regula hasta el 60% (a razón de 6V por minuto en escalones de 5V) durante 7.5 minutos

La relación porcentaje de regulación (R) y Tensión de alimentación (V) es: 8 = 0.8 · ; − 84

Tomando valores entre el 60 y el 100%.

Figura Figura Figura Figura 39393939. Arranque con regulador en cabecera. Equipo 2. Arranque con regulador en cabecera. Equipo 2. Arranque con regulador en cabecera. Equipo 2. Arranque con regulador en cabecera. Equipo 2

Ensayo 3: Grupo de 4 luminarias con balasto electromagnético regulable y Equipo 2Ensayo 3: Grupo de 4 luminarias con balasto electromagnético regulable y Equipo 2Ensayo 3: Grupo de 4 luminarias con balasto electromagnético regulable y Equipo 2Ensayo 3: Grupo de 4 luminarias con balasto electromagnético regulable y Equipo 2 Se analiza ahora el comportamiento del sistema con cuatro puntos de luz conectados a la instalación. El objetivo es compararlo con los datos que vamos recibiendo del SCADA para establecer una relación de consumo real en función del punto de regulación establecido. La prueba se realiza alimentando el sistema con la fuente California Instruments. Debido al pico de arranque de las lámparas, se ha tenido que hacer un arranque progresivo en dos pasos de dos lámparas cada uno espaciados unos 10 segundos. La siguiente curva muestra el detalle de ese arranque:

Figura Figura Figura Figura 40404040. Detalle de arranque progresivo. . Detalle de arranque progresivo. . Detalle de arranque progresivo. . Detalle de arranque progresivo. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

0

20

40

60

80

100

120

140

00

:00

.00

0:5

4.0

01

:48

.00

2:4

2.0

03

:36

.00

4:3

0.0

05

:24

.00

6:1

8.0

07

:12

.00

8:0

6.0

09

:00

.00

9:5

4.0

10

:48

.01

1:4

2.0

12

:36

.01

3:3

0.0

14

:24

.01

5:1

8.0

16

:12

.01

7:0

6.0

18

:00

.01

8:5

4.0

19

:48

.02

0:4

2.0

21

:36

.02

2:3

0.0

cos

ϕ

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (mm:ss)

Regulación en Cabecera Lámpara VSAP 100W


00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

0

50

100

150

200

250

300

350

400

00:

00

.0

00:

00

.6

00:

01

.2

00:

01

.8

00:

02

.4

00:

03

.0

00:

03

.6

00:

04

.2

00:

04

.8

00:

05

.4

00:

06

.0

00:

06

.6

00:

07

.2

00:

07

.8

00:

08

.4

00:

09

.0

00:

09

.6

00:

10

.2

00:

10

.8

00:

11

.4

00:

12

.0

00:

12

.6

00:

13

.2

00:

13

.8

00:

14

.4

00:

15

.0

00:

15

.6

00:

16

.2

00:

16

.8

00:

17

.4

00:

18

.0

00:

18

.6

00:

19

.2

00:

19

.8

cos

ϕ

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (mm:ss)

Arranque progresivo 4 lámparas 100W VSAP



El proceso que se simula es el siguiente: • Los balastos, al arrancar, se establecen al 100% durante el período de calentamiento, no

obedeciendo órdenes de regulación. Este tiempo de calentamiento es de aproximadamente 10 minutos.

• Al cabo de los 10 minutos, la orden de regulación es de 98% durante unos 8 minutos. • A continuación se da la orden de 60%, y baja progresivamente tardando unos 5 minutos en alcanzar

el valor estable, y se mantiene durante otros 5 minutos. • Por último se sube al 80%, proceso instantáneo prácticamente y una vez estabilizado, se apagan las

lámparas La siguiente figura muestra los detalles de esta simulación:

Figura Figura Figura Figura 41414141. Curva de funcionamiento para grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Curva de funcionamiento para grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Curva de funcionamiento para grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Curva de funcionamiento para grupo de 4 lámparas. Equipo 2

Con esta simulación vamos a buscar una fórmula que nos permita calcular el consumo real de la instalación a partir de los valores recibidos de los puntos de regulación de los balastos. Nos centramos en valores de potencia activa que es la que va a condicionar la factura. Tenemos pues que: Zona 1-Arranque (2 min):

Figura Figura Figura Figura 42424242. Detalle de fase de arranque. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de arranque. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de arranque. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de arranque. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2

Durante estos dos primeros minutos el consumo por lámpara es: E> = 2.77 Wh/lámpara

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

00

:00

.00

1:0

5.8

02

:11

.60

3:1

7.4

04

:23

.20

5:2

9.0

06

:34

.80

7:4

0.6

08

:46

.4

09

:52

.21

0:5

8.0

12

:03

.81

3:0

9.6

14

:15

.4

15

:21

.21

6:2

7.0

17

:32

.81

8:3

8.6

19

:44

.4

20

:50

.22

1:5

6.0

23

:01

.82

4:0

7.6

25

:13

.4

26

:19

.22

7:2

5.0

28

:30

.82

9:3

6.6

30

:42

.4

cos

ϕ

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (mm:ss)

Regulación de 4 puntos de luz 100W VSAP


0

100

200

300

400

0

5.4

10

.8

16

.2

21

.6 27

32

.4

37

.8

43

.2

48

.6 54

59

.4

64

.8

70

.2

75

.6 81

86

.4

91

.8

97

.2

102

.6

10

8

113

.4

118

.8

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (s)

Zona 1: Arranque


Además lo consideraremos siempre constante independientemente de la curva de regulación. Zona 2 – Calentamiento (siguientes 8 min):

Figura Figura Figura Figura 43434343. Detalle de fase de calentam. Detalle de fase de calentam. Detalle de fase de calentam. Detalle de fase de calentamiento. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2iento. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2iento. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2iento. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2

Durante estos 8 minutos la potencia fluctúa obteniéndose un valor medio por lámpara de 102.29 W, por lo que el consumo en estos minutos será de:

EH = 13.64 Wh/lámpara

Zona 3 – Rampa de 100% a 80% Se tarda aproximadamente 2.5 minutos en realizar la bajada.

Figura Figura Figura Figura 44444444. Detalle de fase de descenso del 100 al 80%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de descenso del 100 al 80%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de descenso del 100 al 80%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de descenso del 100 al 80%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2

Ésta es lineal luego podemos tomar la potencia media durante este período. De este modo tendremos que: ELMMNOM = 3.72 Wh/lámpara

Zona 4 – Tiempo al 80% (1) Desde que se enciende hasta que llegamos al minuto 30 la regulación está al 80%, luego descontando el tiempo de arranque, de calentamiento y de rampa de descenso, tenemos que permanecerá 20 minutos a este nivel.

405

406

407

408

409

410

411

412

00

:00

.0

00

:22

.2

00

:44

.4

01

:06

.60

1:2

8.8

01

:51

.0

02

:13

.2

02

:35

.4

02

:57

.6

03

:19

.80

3:4

2.0

04

:04

.2

04

:26

.4

04

:48

.6

05

:10

.8

05

:33

.0

05

:55

.20

6:1

7.4

06

:39

.6

07

:01

.8

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)

Zona 2: Calentamiento

300

320

340

360

380

400

00

:00

.0

00

:08

.0

00

:16

.0

00

:24

.0

00

:32

.0

00

:40

.0

00

:48

.0

00

:56

.0

01

:04

.0

01

:12

.0

01

:20

.0

01

:28

.0

01

:36

.0

01

:44

.0

01

:52

.0

02

:00

.0

02

:08

.0

02

:16

.0

02

:24

.0

02

:32

.0

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)

Zona 3: Descenso de 100% a 80%


Figura Figura Figura Figura 45454545. Detalle de fase al 80%. . Detalle de fase al 80%. . Detalle de fase al 80%. . Detalle de fase al 80%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2

La potencia media por lámpara en este punto de regulación es de 82.72 W, y por tanto: POM(1) = 27.57 Rℎ/TáUVWXW

Zona 5 – Tiempo de 100% Cuando las lámparas están al 100% de regulación el sistema recibe un valor de regulación de 98. En estas circunstancias se tiene que:

Figura Figura Figura Figura 46464646. Detalle de fase al 100%. . Detalle de fase al 100%. . Detalle de fase al 100%. . Detalle de fase al 100%. Grupo de 4 lámparas. Grupo de 4 lámparas. Grupo de 4 lámparas. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Equipo 2Equipo 2Equipo 2

Durante este período la potencia fluctúa teniendo un valor medio por lámpara de 99.36 W. La duración de este período depende de las horas de ocaso Hoc y cambio de hora a modo reducido Hr, además del tiempo establecido de arranque y bajo nivel inicial. Luego el consumo al 100% será:

YLMM = Z[ − Z\] PLMM = 99.36 · (YLMM − 0.5)Rℎ/TáUVWXW

Zona 6 – Rampa del 100% a 60% La rampa de bajada hasta el 60% se realiza a la misma velocidad que la anterior, con lo cual se podría tomar el valor medio de potencia durante el tiempo de bajada que es ahora de unos 5 minutos.

324326328330332334336

00

:00

.00

0:0

6.8

00

:13

.60

0:2

0.4

00

:27

.20

0:3

4.0

00

:40

.80

0:4

7.6

00

:54

.40

1:0

1.2

01

:08

.00

1:1

4.8

01

:21

.60

1:2

8.4

01

:35

.20

1:4

2.0

01

:48

.80

1:5

5.6

02

:02

.4

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)

Zona 4: Regulación al 80%

396

397

398

399

400

00

:00

.0

00

:21

.40

0:4

2.8

01

:04

.2

01

:25

.6

01

:47

.0

02

:08

.4

02

:29

.80

2:5

1.2

03

:12

.6

03

:34

.0

03

:55

.4

04

:16

.80

4:3

8.2

04

:59

.6

05

:21

.0

05

:42

.4

06

:03

.8

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)



Figura Figura Figura Figura 47474747. Detalle de fase de descenso del 100 al 60%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de descenso del 100 al 60%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de descenso del 100 al 60%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2. Detalle de fase de descenso del 100 al 60%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2

La potencia media por lámpara es de 81.02 W por lo que: PLMMN_M = 6.75 Rℎ/TáUVWXW

Zona 7 – Tiempo al 60% El sistema estará en modo reducido hasta la hora de conmutación establecida siempre que sea ésta inferior a la hora de orto.

Figura Figura Figura Figura 48484848. Detalle de fase al 60%. . Detalle de fase al 60%. . Detalle de fase al 60%. . Detalle de fase al 60%. Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2Grupo de 4 lámparas. Equipo 2

Nos encontramos con dos opciones pues: Si Z] ≤ Z\[: Y_M(a) = (Z] − Z[ + 24) Si Z] > Z\[: Y_M(c) = (Z\[ − Z[ + 24) y no habría zona 8

El consumo sería pues:

P_M(a) = 63.63 · (Y_M(a) − 0.083) Rℎ/TáUVWXW P_M(c) = 63.63 · (Y_M(c) − 0.083) Rℎ/TáUVWXW

Zona 8 – Tiempo de 80% (2) Al igual que en la zona 4, tendremos 82.72 W por lámpara durante el tiempo de 80%, que va desde la hora de conmutación hasta la ora de orto. Con lo que:

YOM(2) = (Z\[ − Z]) POM(2) = 82.72 · YOM(2) Rℎ/TáUVWXW

Conclusiones del Ensayo 2:Conclusiones del Ensayo 2:Conclusiones del Ensayo 2:Conclusiones del Ensayo 2: • Consumo diario por lámpara:

240260280300320340360380400

00

:00

.00

0:1

7.8

00

:35

.60

0:5

3.4

01

:11

.20

1:2

9.0

01

:46

.80

2:0

4.6

02

:22

.40

2:4

0.2

02

:58

.00

3:1

5.8

03

:33

.60

3:5

1.4

04

:09

.20

4:2

7.0

04

:44

.8

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)

Zona 6: Rampa del 100% al 60%

253

253.5

254

254.5

255

255.5

256

00

:00

.0

00

:16

.0

00

:32

.0

00

:48

.0

01

:04

.0

01

:20

.0

01

:36

.0

01

:52

.0

02

:08

.0

02

:24

.0

02

:40

.0

02

:56

.0

03

:12

.0

03

:28

.0

03

:44

.0

04

:00

.0

04

:16

.0

Po

ten

cia

(W)

Tiempo (mm:ss)



Unificando las diferentes zonas tenemos que: Pd = Pe + Pf + PLMMNOM + POM(L) + PLMM + PLMMN_M + P_M + POM

∗

Sustituyendo y simplificando tendremos que: Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 2222. . . . ��(�) = �� · (�. �� · �� + �. �� · ��(�) + �. �� · ��(�) + �. ��) ��/�á��

Y para el segundo caso:

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 3333. . . . ��(!) = �� · (�. �� · �� + �. �� · ��(!) + �. ��) ��/�á��

Siendo:

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 4444. . . . �� = " − "$%

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 5555. . . . ��(�) = ("% − " + �&)

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 6666. . . . ��(!) = ("$ − " + �&)

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 7777. . . . ��(�) = ("$ − "%)

Ejemplo de CálculoEjemplo de CálculoEjemplo de CálculoEjemplo de Cálculo

Imaginemos la instalación que vamos a tener en el piloto de Carcabuey en la primera fase con 9 puntos de luz de 100 W y veamos el consumo en un día de invierno y otro de verano, con la hora de conmutación Hc=7.3 (7:20 h), y la de regulación Hr1=22 (22:00 h) en invierno y Hr2=22.5 (22:30 h) en verano:

Día 1 – 15 enero: La hora de ocaso es Hoc=18.383 (18:23 h) y la de orto Hor=8.567 (8:34 h) (14.184 horas de funcionamiento)

Día 2 – 15 julio: La hora de ocaso es Hoc=21.683 (21:41 h) y la de orto Hor=7.15 (7:09 h) (9.467 horas de funcionamiento) DIA 1DIA 1DIA 1DIA 1:

YLMM = Z[L − Z\] = 22 − 18.383 = 3.617 ℎ Y_M(e) = Z] − Z[L + 24 = 7.3 − 22 + 24 = 9.3 ℎ

YOM(g) = Z\[ − Z] = 8.567 − 7.3 = 1.267 ℎ

Luego: Pd = 0.9 · (0.9936 · 3.617 + 0.6363 · 9.3 + 0.8272 · 1.267 + 0.2688) = 9.745 hRℎ

A un precio estimado de 0.16 €/kWh tendríamos que la instalación costaría ese día:

iLjNML = 9.553 · 0.16 = �, k� €

DIA 2:DIA 2:DIA 2:DIA 2: YLMM = Z[g − Z\] = 22.5 − 21.683 = 0.817 ℎ

Y_M(m) = Z\[ − Z[g + 24 = 7.15 − 22.5 + 24 = 8.65 ℎ

Luego: Pd = 0.9 · (0.9936 · 0.817 + 0.6363 · 8.65 + 0.2688) = 5.926 hRℎ

A un precio estimado de 0.16 €/kWh tendríamos que la instalación costaría ese día:

iLjNMn = 5.734 · 0.16 = �, k €

Ensayo 3: Luminaria LED y equipos de medida 2 y 3Ensayo 3: Luminaria LED y equipos de medida 2 y 3Ensayo 3: Luminaria LED y equipos de medida 2 y 3Ensayo 3: Luminaria LED y equipos de medida 2 y 3 En este ensayo se va a probar una luminaria LED para ver su consumo y sus características en el arranque. La luminaria utilizada es:


• Luminaria LED modelo BANDEJA FCO de LED & POLES S.L.L. con módulo STREETLED ASW/X-50/740 IP65 46W con driver regulable Xitanium 75W 0.7ª Prog+GL-Z sXt de PHILIPS controlada por módulo de telegestión Se conectará a la fuente California

El fabricante nos informa de que viene preparada para regulación DALI. De hecho se ve que responde a órdenes de regulación así como información del estado del driver y la lámpara. En primer lugar se monitoriza la forma de onda. Se conecta la luminaria y se establece al 100% de regulación. La siguiente figura representa las formas de onda de tensión (azul) e intensidad (naranja), teniendo conectado el módulo RF (120.000 muestras por segundo).

Figura Figura Figura Figura 49494949. . . . ForForForForma de onda Módulo 1 LED. Equipo 2ma de onda Módulo 1 LED. Equipo 2ma de onda Módulo 1 LED. Equipo 2ma de onda Módulo 1 LED. Equipo 2

A continuación se procede a mandarle una curva de regulación. En esta prueba se va a registrar los valores de consumo de Potencia Activa (P en W), Potencia Aparente (S en VA), Potencia Reactiva (Q en VAr) así como el factor de potencia, y sus variaciones al regularlas mediante el controlador DALI, a señales del 80%, 100%, 60% y 80% otra vez. La siguiente figura muestra el resultado (se muestra el tiempo en mm:ss).

Figura Figura Figura Figura 50505050. . . . Curva de regulación MóCurva de regulación MóCurva de regulación MóCurva de regulación Módulo 1. Equipo 2dulo 1. Equipo 2dulo 1. Equipo 2dulo 1. Equipo 2

Como podemos apreciar en la figura, el driver no parece responder adecuadamente a las señales DALI. Podría pensarse también que la luminaria no permite una regulación a los valores deseados. Más adelante comprobaremos cómo varía el flujo luminoso al regular la luminaria.

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Inte

nsi

dad

(A

)

Ten

sió

n (

V)

0.02 s

Forma de onda Módulo LED 46W

Tensión Corriente

0

10

20

30

40

50

60

00:0

000

:11

00:2

200

:33

00:4

400

:55

01:0

501

:16

01:2

701

:38

01:4

902

:00

02:1

102

:22

02:3

302

:44

02:5

503

:06

03:1

603

:27

03:3

803

:49

04:0

004

:11

04:2

204

:33

04:4

404

:55

05:0

605

:16

05:2

705

:38

05:4

9

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (mm:ss)

Curva de Regulación Módulo LED 46W

P (W) S (VA) Q (Var)


Si observamos en detalle el momento del arranque, y registramos los valores de P, S, Q y cos fi, tenemos que:

Figura Figura Figura Figura 51515151. . . . Instante de arranque Módulo 1, Equipo 2Instante de arranque Módulo 1, Equipo 2Instante de arranque Módulo 1, Equipo 2Instante de arranque Módulo 1, Equipo 2

Se observa que no se produce un pico tan grande como ocurría con el VSAP. Tras ese primer instante (de unos 0.02 segundos) baja el consumo y comienza a crecer la potencia activa de forma casi lineal mientras que la reactiva crece durante aproximadamente 0.1 segundos para luego decrecer durante otros 0.6 segundos aproximadamente para quedar luego estable. El sistema se estabiliza muy rápido, en aproxim adamente 0.25 segundos. A la vista de los resultados, se decide estudiar el comportamiento del consumo y la luminosidad de la luminaria en todo el rango de regulación posible que ofrece el balasto (10-100%). Para ver la variación de flujo se utiliza un luminancímetro. Se toman 3 puntos según este esquema:

Figura Figura Figura Figura 52525252. Esquema para el estudio de flujo luminoso en el labor. Esquema para el estudio de flujo luminoso en el labor. Esquema para el estudio de flujo luminoso en el labor. Esquema para el estudio de flujo luminoso en el laboratorioatorioatorioatorio

En la siguiente figura puede verse la variación de flujo en los tres puntos así como (en negro) el promedio de esos valores medidos. El flujo luminoso se reduce al 75% aproximadamente cuando el punto de regulación es del 10%.

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

0

10

20

30

40

50

60

00

:00

.0

00

:01

.6

00

:03

.2

00

:04

.8

00

:06

.4

00

:08

.0

00

:09

.6

00

:11

.2

00

:12

.8

00

:14

.4

00

:16

.0

00

:17

.6

00

:19

.2

00

:20

.8

00

:22

.4

00

:24

.0

00

:25

.6

00

:27

.2

00

:28

.8

00

:30

.4

00

:32

.0

00

:33

.6

00

:35

.2

00

:36

.8

00

:38

.4

00

:40

.0

cos

ϕ

Po

ten

cia

(W-V

Ar-

VA

)

Tiempo (s)

Arranque Módulo LED 46W

P S Q cos fi


Figura Figura Figura Figura 53535353. Variación de flujo real con regulación, Módulo 1, Equipo 3. Variación de flujo real con regulación, Módulo 1, Equipo 3. Variación de flujo real con regulación, Módulo 1, Equipo 3. Variación de flujo real con regulación, Módulo 1, Equipo 3

Al mismo tiempo se miden los datos de potencia activa, reactiva y aparente y el cos ϕ obteniéndose la

siguiente tabla para cada uno de los puntos de regulación.

Tabla Tabla Tabla Tabla 1111. Valores de consumo e iluminancia en tres puntos de control . Valores de consumo e iluminancia en tres puntos de control . Valores de consumo e iluminancia en tres puntos de control . Valores de consumo e iluminancia en tres puntos de control

% DE

REGULACION

VALOR MEDIDO EH (lux) VALOR RELATIVO EH (lux) % DE

FLUJO S (VA) P (W) Q (VAr) Cos ϕ PUNTO

1

PUNTO

2

PUNTO

3

PUNTO

1

PUNT

O 2

PUNTO

3

0% 725 750 665 - - - 0% 9.9 1.8 9.7 0.182

10% 800 820 720 75 70 55 73% 36.5 33.2 14.7 0.910

20% 802 825 722 77 75 57 76% 40.5 37.5 15.0 0.926

30% 810 835 725 85 85 60 84% 42.8 40.2 15.3 0.939

40% 812 845 735 87 95 70 92% 44.8 42.0 15.3 0.938

50% 815 845 735 90 95 70 93% 46.0 43.4 15.2 0.943

60% 815 848 735 90 98 70 94% 47.4 44.6 15.5 0.941

70% 818 848 738 93 98 73 96% 48.0 45.6 15.6 0.950

80% 820 848 740 95 98 75 98% 49.0 46.4 15.6 0.947

90% 820 848 740 95 98 75 98% 49.8 47.2 15.6 0.948

100% 822 850 742 97 100 77 100% 50.2 47.8 15.7 0.952

La siguiente gráfica muestra el comportamiento (en valores relativos) de la potencia activa en función del punto de regulación. Observamos que para un punto de regulación del 10%, la potencia se ha reducido sólo al 70%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% d

e fl

ujo

% de regulación

VARIACION DE FLUJO REAL CON REGULACIÓN

Punto 1 Punto 2 Punto 3 ILUMINANCIA


Figura Figura Figura Figura 54545454. . . . Variación de potencia real con regulación, Módulo 1, Equipo 3Variación de potencia real con regulación, Módulo 1, Equipo 3Variación de potencia real con regulación, Módulo 1, Equipo 3Variación de potencia real con regulación, Módulo 1, Equipo 3

A la vista de los resultados desfavorables en la regulación podrían pensarse dos posibilidades: • Que el módulo de LED no admite una regulación más precisa • Que el driver está configurado de manera que no permite un buen control DALI

Para ver si se trata del módulo, se repite la prueba anterior con el mismo driver y otro módulo LED diferente: • Luminaria LED modelo BO-AD-VLD/3800/WW PSDD OFR2 BK DDF de PHILIPS, con módulo LED

de 34Wy con driver regulable Xitanium 75W 0.7ª Prog+GL-Z sXt de PHILIPS controlada por módulo de telegestión. Se conectará a la fuente California)

Tanto la variación de flujo como de potencia se comportan del mismo modo que en la prueba anterior. En las siguientes gráficas se representan estos comportamientos.

Figura Figura Figura Figura 55555555. . . . Variación de flujo real con regulación, Módulo Variación de flujo real con regulación, Módulo Variación de flujo real con regulación, Módulo Variación de flujo real con regulación, Módulo 2222, Equipo 3, Equipo 3, Equipo 3, Equipo 3

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% d

e P

ote

nci

a

% de Regulación

Potencia en función de la regulación (LED 46W)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

% d

e fl

ujo

% de regulación

VARIACION DE FLUJO REAL CON REGULACIÓN LED 46W

punto 1 punto 2 punto 3 ILUMINANCIA


Figura Figura Figura Figura 56565656. . . . Variación de potencia real con regulación, Módulo Variación de potencia real con regulación, Módulo Variación de potencia real con regulación, Módulo Variación de potencia real con regulación, Módulo 2222, Equipo 3, Equipo 3, Equipo 3, Equipo 3

Esto nos lleva a la conclusión de que es el driver el que está impidiendo una correcta regulación. Tras las pruebas anteriores, se contacta con el fabricante que proporciona un programador para driver con su cable USB y se utiliza el software para tal efecto:

• MultiOne Interface USB2DALI LCN8600/00 de PHILIPS referencia 9137003467 • MultiOne Configurator Software version 2.6.4 [9]

Se procede a ver el estado de programación que actualmente tenía el driver, y efectivamente se comprueba que no estaba configurado para DALI. Mediante el software y el programador se cambia a modo DALI y se comprueba que la regulación es ahora la adecuada. Es preciso saber en qué punto de regulación obtenemos el 50% y el 75% de flujo luminoso y en dichos puntos, cuál sería el consumo de la luminaria. Se procede a repetir la prueba anterior y se obtienen los siguientes resultados:

Tabla Tabla Tabla Tabla 2222. . . . Valores de consumo e iluminancia en tres puntos de controlValores de consumo e iluminancia en tres puntos de controlValores de consumo e iluminancia en tres puntos de controlValores de consumo e iluminancia en tres puntos de control tras programacióntras programacióntras programacióntras programación

% DE

REGULACION

VALOR MEDIDO EH (lux) VALOR RELATIVO EH (lux) % DE

FLUJO S (VA) P (W) Q (VAr) Cos Fi PUNTO

1

PUNTO

2

PUNTO

3

PUNTO

1

PUNTO

2

PUNTO

3

0% 748 772 675 - - - 0% 9.8 2.1 9.6 0.214

10% 750 785 682 2 13 7 10% 16.5 8.3 14.4 0.503

20% 760 800 695 12 28 20 27% 18.9 12.5 13.9 0.661

30% 768 805 700 20 33 25 35% 21.4 17.0 13.1 0.794

40% 785 815 700 37 43 25 45% 24.8 20.9 13.3 0.843

50% 792 825 710 44 53 35 58% 28.6 25.2 14.0 0.881

60% 800 838 715 52 66 40 69% 32.9 29.8 14.4 0.906

70% 808 843 720 60 71 45 76% 36.9 33.8 14.6 0.916

80% 815 850 725 67 78 50 85% 41.0 38.0 15.0 0.927

90% 820 855 730 72 83 55 91% 46.0 43.5 15.5 0.946

100% 838 860 730 90 88 55 100% 49.7 47.3 15.5 0.952

De ellos se obtiene la siguiente gráfica que representa la potencia activa consumida para cada punto de regulación así como el cos ϕ del sistema.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% D

E P

OTE

NC

IA

% DE REGULACIÓN

Potencia en función de la regulación LED 46W


Figura Figura Figura Figura 57575757. Pot. Pot. Pot. Potencia y cos fi tras programación DALI, con Módulo 1, Equipo 2encia y cos fi tras programación DALI, con Módulo 1, Equipo 2encia y cos fi tras programación DALI, con Módulo 1, Equipo 2encia y cos fi tras programación DALI, con Módulo 1, Equipo 2

Y en la siguiente gráfica puede verse la variación del flujo luminoso en función de la regulación:

Figura Figura Figura Figura 58585858.... Variación de flujo real con regulaciónVariación de flujo real con regulaciónVariación de flujo real con regulaciónVariación de flujo real con regulación después de progradespués de progradespués de progradespués de programaciónmaciónmaciónmación, Módulo , Módulo , Módulo , Módulo 1111, Equipo 3, Equipo 3, Equipo 3, Equipo 3

Los datos no son muy precisos, sobre todo debido a errores de lectura del aparato analógico de medida, pero da una clara idea de la linealidad de la respuesta, pudiendo decir que para un flujo del 50%, el punto de regulación debe ser de 50, y para el 75% de flujo, 75. En términos de potencia esto significa que para el punto de regulación 50 se consume un 50% de potencia (aprox.) y para un 75, el 75%. Estos serán por tanto los valores a considerar en la aplicación de telegestión y en el cálculo estimativo de consumos.

-

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

cos

ϕ

% d

e p

ote

nci

a

% de regulación

Potencia en función de la regulación LED 46W

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% d

e fl

ujo

% de regulación

VARIACION DE FLUJO REAL CON REGULACIÓN LED 46W

punto 1 punto 2 punto 3 Promedio


1.2.1.2.1.2.1.2. Carcabuey: Puesta en ServicioCarcabuey: Puesta en ServicioCarcabuey: Puesta en ServicioCarcabuey: Puesta en Servicio

1.2.1.1.2.1.1.2.1.1.2.1. Historial de actuaciones previasHistorial de actuaciones previasHistorial de actuaciones previasHistorial de actuaciones previas Tras el análisis previo presentado en el entregable U2 y H2 se presentan varias opciones de actuación en el piloto de Carcabuey. En noviembre de 2014 se produce una reunión con los responsables del Ayuntamiento para presentar la integración de este proyecto dentro de la actuación de La Ciudad Amable. En esta reunión se acuerda actuar de la siguiente manera:

• Se acuerda la mejor opción, que consiste en la sustitución de lámparas de VSAP actuales por otras de 100W y las de la calle Cabra, por luminarias de LED

• Se establecen las fases de actuación • Se evalúa el alcance de cada uno de los proyectos implicados en esta actuación

o La Ciudad Amable o El Ayuntamiento o El proyecto IT2SIP

El 3 de febrero de 2015 se realiza la primera actuación sobre las luminarias en el taller de mantenimiento el Ayuntamiento. Se montan cuatro luminarias con sus balastos y módulos RF dentro de una caja estanca situada dentro del compartimento superior de la luminaria tipo VILLA. En el apartado 1.2.2.1.1 pueden verse fotografías de dicha actuación. Quedan pendientes cinco luminarias más por preparar así como la colocación en la calle que se realizará en las fechas siguientes. Una vez colocadas las luminarias en sus nuevos emplazamientos y conectadas a la red, se observa que se encienden y apagan perfectamente a la vez que el resto de luminarias de la localidad. Lo único que ocurre es que no se regulan ya que el coordinador aún no está instalado. El 17 de marzo de 2015 se procede a la siguiente actuación, en la que se decide reubicar el coordinador en el Edificio de Usos Múltiples por la mayor cercanía a la primera luminaria (que finalmente no era la de la fachada del Ayuntamiento). En esta visita se comprueba la cobertura y se ve que es relativamente buena desde ese edificio. Se detecta también un problema con la luminaria 3 que no conecta y se soluciona el problema cambiando la antena. En ese edificio, los puertos no estaban abiertos para poder recibir los datos en el laboratorio por lo que habrá que esperar unos días hasta poder consultarlos y ver el funcionamiento del sistema. El 23 de marzo de 2015 se tiene acceso por primera vez al sistema desde el laboratorio. Se observa que se han guardado los datos de la primera media hora aproximadamente, interrumpiéndose por alguna razón. Se valoran las opciones y parece que puedan estar relacionadas con una interrupción de la alimentación o bien por un funcionamiento inapropiado del sistema operativo a la hora de hibernar o suspenderse. Se reinicia el sistema y se espera hasta el día siguiente para ver lo que pueda estar pasando. El 22 de abril, tras realizar ciertas modificaciones al programa, se realiza una visita a la instalación en la que se prueba de nuevo el sistema cambiando todos los módulos de radiofrecuencia reprogramados con nuevas funciones que no saturan la red de mensajes. Algunas antenas fallaban y son sustituidas también. Se coloca un repetidor en el edificio, junto al PC del coordinador para mejorar la señal se salida a la primera luminaria. El sistema se queda totalmente operativo y desde la noche siguiente se obtienen datos. Las demás modificaciones que se van haciendo al programa, se realizan desde el laboratorio con conexión remota, por lo que no hay que desplazarse hasta la instalación. Se recogen datos de varios días probando varias curvas de regulación. Los datos serán analizados en el apartado 2.1.12.1.12.1.12.1.1.


1.2.2.1.2.2.1.2.2.1.2.2. Fases de implantaciónFases de implantaciónFases de implantaciónFases de implantación

1.2.2.1.1.2.2.1.1.2.2.1.1.2.2.1. Fase 1 Calle MajadillaFase 1 Calle MajadillaFase 1 Calle MajadillaFase 1 Calle Majadilla

1.2.2.1.1.1.2.2.1.1.1.2.2.1.1.1.2.2.1.1. AdaptaciónAdaptaciónAdaptaciónAdaptación de luminariasde luminariasde luminariasde luminarias

La primera fase de actuación del Piloto 1 se centra en la Calle Majadilla. La solución finalmente adoptada consiste en lo siguiente:

• Se instalan 9 luminarias nuevas tipo BENITO ILVI75M con una nueva distribución que se mostrará más adelante.

• Todas las luminarias se colocan a 5 metros de altura. • La luminaria viene de fábrica con un equipo ECOLUM EC4-100D (que se retira) y sin lámpara y en

ellas se instala el balasto electrónico regulable POWERTRONIC PTO 100/220-240 con control DALI y el módulo de rediofrecuencia dentro de una caja estanca tipo SOLERA 617, y una lámpara OSRAM de VSAP de 100W E40.

Las siguientes figuras muestran detalles del montaje:

Figura Figura Figura Figura 59595959. Luminaria BENITO ILVI75M con equipo ECOLUM EC4. Luminaria BENITO ILVI75M con equipo ECOLUM EC4. Luminaria BENITO ILVI75M con equipo ECOLUM EC4. Luminaria BENITO ILVI75M con equipo ECOLUM EC4----100D100D100D100D


FiguFiguFiguFigura ra ra ra 60606060. Eliminación del equipo en banco de montaje y acoplamiento a brazo. Eliminación del equipo en banco de montaje y acoplamiento a brazo. Eliminación del equipo en banco de montaje y acoplamiento a brazo. Eliminación del equipo en banco de montaje y acoplamiento a brazo

Figura Figura Figura Figura 61616161. Detalle de cableado del balasto y el módulo RF. Detalle de cableado del balasto y el módulo RF. Detalle de cableado del balasto y el módulo RF. Detalle de cableado del balasto y el módulo RF

Figura Figura Figura Figura 62626262. Montaje dentro de la caja estanca. Montaje dentro de la caja estanca. Montaje dentro de la caja estanca. Montaje dentro de la caja estanca


Figura Figura Figura Figura 63636363. Prueba de funcionamiento de luminaria ya montada en banco de trabajo. Prueba de funcionamiento de luminaria ya montada en banco de trabajo. Prueba de funcionamiento de luminaria ya montada en banco de trabajo. Prueba de funcionamiento de luminaria ya montada en banco de trabajo

Una vez adaptadas las luminarias se colocan en la calle a la altura nueva de 5 metros. La siguiente figura muestra detalles de la nueva colocación:

Figura Figura Figura Figura 64646464. Emplazamiento de algunas de las nuevas luminarias en Calle Majadilla. Emplazamiento de algunas de las nuevas luminarias en Calle Majadilla. Emplazamiento de algunas de las nuevas luminarias en Calle Majadilla. Emplazamiento de algunas de las nuevas luminarias en Calle Majadilla

Hay que mencionar que la luminaria que inicialmente iba a ser la primera, situada en la fachada del Ayuntamiento, al final no se ha tenido en cuenta, con lo cual el coordinador se ha decidido instalar en el edificio colindante que también pertenece al Ayuntamiento para facilitar la cobertura

1.2.2.1.2.1.2.2.1.2.1.2.2.1.2.1.2.2.1.2. Nuevo estudio FotométricoNuevo estudio FotométricoNuevo estudio FotométricoNuevo estudio Fotométrico

Una vez situadas las luminarias en sus nuevos emplazamientos, se procede a hacer una simulación con DIALUX [10] para ver si esta distribución cumple con las expectativas de diseño inicial, de modo que se adapte a la normativa en cuanto a niveles de iluminación y uniformidad. Recordemos que la calle debe tener unos 7.5 lux de iluminancia media (al menos 1.5 lux de mínima) y una uniformidad del 40%. Para la simulación se ha considerado una luminaria de BENITO [11] tipo 1110034 NEOVILLA VSAP-T 100 W, a una altura de 5 metros, y las siguientes superficies de cálculo:

• Superficie de calzada entre dos luminarias (un total de 8 superficies) • Superficie total de la calzada

La nueva fotometría de la simulación se muestra en la siguiente figura:


Figura Figura Figura Figura 65656565. . . . Nueva Nueva Nueva Nueva distribdistribdistribdistribución fotométricaución fotométricaución fotométricaución fotométrica en Calle Majadillaen Calle Majadillaen Calle Majadillaen Calle Majadilla

Los resultados luminotécnicos para las diferentes superficies de cálculo consideradas se muestran en la siguiente tabla:

Tabla Tabla Tabla Tabla 3333. Resultados luminotécnicos Calle Majadilla Reformada. Resultados luminotécnicos Calle Majadilla Reformada. Resultados luminotécnicos Calle Majadilla Reformada. Resultados luminotécnicos Calle Majadilla Reformada [10][10][10][10]

N° Designación Em [lx] Emin [lx] Emax [lx] Emin / Em Emin / Emax

1 Tramo 1-2 28 9.43 46 0.339 0.203

2 Tramo 2-3 18 7.56 45 0.409 0.167 3 Tramo 3-4 19 8.05 47 0.421 0.173 4 Tramo 4-5 35 22 49 0.624 0.448 5 Tramo 5-6 29 16 49 0.533 0.318 6 Tramo 6-7 20 8.78 44 0.443 0.199 7 Tramo 7-8 23 10 46 0.449 0.228

8 Tramo 8-9 30 17 46 0.559 0.369 9 Calle Majadilla 24 7.95 49 0.329 0.163

Observando los datos se puede apreciar que el tramo primero, entre las luminarias 1 y 2, no tiene la uniformidad requerida del 40%. Hay que hacer notar que en ese tramo hay un solar donde debería de haber una luminaria y no la hay. Además, las luminarias hay que situarlas en la linde de dos propiedades, lo cual dificulta el poder posicionarlas de manera más precisa. Aun así, los resultados obtenidos son muy satisfactorios. Si se tienen en cuenta los modos de funcionamiento que se han programado (100%, 80% y 60%) los valores de iluminancia media son:

Tabla Tabla Tabla Tabla 4444. Valores de iluminancia me. Valores de iluminancia me. Valores de iluminancia me. Valores de iluminancia media para cada tramo de regulación dia para cada tramo de regulación dia para cada tramo de regulación dia para cada tramo de regulación [10][10][10][10]

Regulación (%)Regulación (%)Regulación (%)Regulación (%) EEEEmmmm [lx][lx][lx][lx]

100 24 80 19 60 14

0 6.25 12.50 18.75 25 31.25 37.50 43.75 50 lx


1.2.2.1.3.1.2.2.1.3.1.2.2.1.3.1.2.2.1.3. Toma de datosToma de datosToma de datosToma de datos

Como ya se ha comentado con anterioridad, todos los datos almacenados durante la noche de todas las luminarias se van almacenando en una base de datos alojada en el propio ordenador donde se encuentra conectado el USB dongle CC2531. Una de las formas más comunes en la actualidad de consultar posteriormente estos datos es a través de una APIes a través de una APIes a través de una APIes a través de una API (Application Programming Interface). Una API tiene muchas funcionalidades. Para el caso de este proyecto, la funcionalidad no es otra que proporcionar al usuario de una forma sencilla dicha información en un formato específico a través de una serie de URLs que tendrá que escribir en el navegador. En el futuro se pretende que ni siquiera tenga que escribir nada en el navegador y sea una web HTML desarrollada la que tenga acceso a esta API y le muestre la información relacionada solo exigiendo un usuario y una contraseña. Para más información de cómo funciona se recomienda a acudir a [12] y [13]. Dicha API estará destinada, sobre todo, a operarios que estarán controlando el estado de las farolas de la ciudad que están a su cargo. Por tanto, solicitarán información del estado de ciertas luminarias en horas específicas de la noche o posibles incidencias que se hayan podido producir. Un ejemplo de cómo acceder al estado actual de las luminarias vendría dado en la siguiente tabla:

Tabla Tabla Tabla Tabla 5555. . . . API utilizada para acceso estado y regulación luminariasAPI utilizada para acceso estado y regulación luminariasAPI utilizada para acceso estado y regulación luminariasAPI utilizada para acceso estado y regulación luminarias

URLURLURLURL HTTP verbHTTP verbHTTP verbHTTP verb ReturnReturnReturnReturn FunctionalityFunctionalityFunctionalityFunctionality

api/v1api/v1api/v1api/v1/Lamps//Lamps//Lamps//Lamps/ GET JSON Recopilando información luminarias

api/v1api/v1api/v1api/v1/Lamps//Lamps//Lamps//Lamps/{Localidad}/{Localidad}/{Localidad}/{Localidad}/ GET JSON Recopilando información luminarias de una determinada localidad

api/v1api/v1api/v1api/v1/Lamps//Lamps//Lamps//Lamps/{Localidad}/{Calle{Localidad}/{Calle{Localidad}/{Calle{Localidad}/{Calle}/}/}/}/

GET JSON Recopilando información luminarias de una determinada calle

De esta forma si se quisiera acceder al estado de las luminarias de la calle Majadilla en Carcabuey, solo habría que escribir en la URL: http://www.dominioSeleccionado.com/api/v1/Lamps/Carcabuey/Majadilla. Como se puede observar en la Tabla 5 el formato devuelto es JSON (JavaScript Object Notation), aunque también se puede especificar que esta información sea devuelta en formato Excelen formato Excelen formato Excelen formato Excel. Una posible respuesta podría ser:

"data": { "userID": "b1ret8qPwph", "num_total_farolas": 4, "num_calles": 2, "calles": [ { "nombre_calle": "Majadilla", "localidad": "Carcabuey",


"num_lamps": 3, "incidencias_calle": 0, "lamps": [ { "ID_lamp": "1", "isConnected": "1", "reg_actual": "80", "incidencias": 0 }, { "ID_lamp": "2", "isConnected": "0", "reg_actual": "0", "incidencias": 0 }, { "ID_lamp": "3", "isConnected": "0", "reg_actual": "0", "incidencias": 0 } ]

} El formato seleccionado fue JSON puesto que es fácilmente entendible por prácticamente cualquiera. Aun no habiéndolo escuchado este formato con anterioridad, se puede observar como en este caso nos habría devuelto que actualmente la calle Majadilla tendría 3 luminarias, una de ellas conectada (al 80%) y el resto apagadas. Los datos recibidos en los que nos centraremos en este entregable son los relativos al consumo, que vendrá dado por la información recibida de los balastos de su punto de regulación obtenidos cada 5 minutos. Los datos aportan:

• Encabezado: o Localidad (ej. Carcabuey) o Calle (ej. Majadilla) o Id (número de luminaria, ej. 1)

• Cuerpo de datos: o Fecha y hora en formato aaaa-mm-dd hh:mm:ss (ej. 2015-04-23 22:45:37) o Estados (ej. 68) o Reg. (punto de regulación en %, ej. 69)

Estos datos pueden ser consultados mediante un acceso a la base de datos del servidor a través de la API, devolviendo éste un archivo en formato Excel, como muestra la figura:


Figura Figura Figura Figura 66666666. Ejemplo de datos reales obtenidos en formato Excel. Ejemplo de datos reales obtenidos en formato Excel. Ejemplo de datos reales obtenidos en formato Excel. Ejemplo de datos reales obtenidos en formato Excel

A continuación se procesan estos datos mediante una hoja de cálculo diseñada a tal efecto con la que podemos obtener la curva de funcionamiento diaria de cada lámpara, así como el consumo, horas de funcionamiento, coste estimado, ahorro conseguido respecto a otros sistemas, etc.

1.2.2.2.1.2.2.2.1.2.2.2.1.2.2.2. Fase 2 Calle CabraFase 2 Calle CabraFase 2 Calle CabraFase 2 Calle Cabra La fase 2 del piloto está supeditada a la realización del proyecto Ciudad Amable. Debido a los retrasos que se producen en la licitación y adjudicación de la obra, queda pendiente de la posterior puesta en marcha tan pronto se coloquen las nuevas luminarias.


2.2.2.2. SUBTAREA USUBTAREA USUBTAREA USUBTAREA U3333.2. .2. .2. .2. Análisis de datos. Ajustes y Análisis de datos. Ajustes y Análisis de datos. Ajustes y Análisis de datos. Ajustes y

reingenieríareingenieríareingenieríareingeniería

2.1.2.1.2.1.2.1. Datos obtenidos en los pilotosDatos obtenidos en los pilotosDatos obtenidos en los pilotosDatos obtenidos en los pilotos

2.1.1.2.1.1.2.1.1.2.1.1. Datos Piloto CarcabueyDatos Piloto CarcabueyDatos Piloto CarcabueyDatos Piloto Carcabuey A continuación se muestra una gráfica construida a partir de los datos reales obtenidos de la instalación, para la luminaria 1 de la calle Majadilla. Se representan a modo de ejemplo los siguientes días:

• 24-25 de abril de 2015 • 7-8 de mayo de 2015 • 13-14 de mayo de 2015

En la curva puede apreciarse lo siguiente:

• Se va viendo cómo va amaneciendo cada vez más tarde: o 24 de abril a las 21:08 o 7 de mayo a las 21:21 o 13 de mayo a las 21:26

• Tras 30 minutos al 70% la luminaria pasa al 80% de regulación hasta las 23:00, hora establecida para la conmutación a horario reducido.

• A partir de ahí hasta las 07:00 del día siguiente permanece al 60% • A partir de las 07:00 se vuelve a poner al 70% hasta la hora de amanecer. Como en día 8 de mayo

amanece antes de las 07:00 se observa que no conmuta. Las horas de amanecer son: o 24 de abril a las 07:19 o 8 de mayo a las 07:06 o 14 de mayo a las 06:59

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

20

:00

:00

20

:24

:00

20

:48

:00

21

:12

:00

21

:36

:00

22

:00

:00

22

:24

:00

22

:48

:00

23

:12

:00

23

:36

:00

0:0

0:0

0

0:2

4:0

0

0:4

8:0

0

1:1

2:0

0

1:3

6:0

0

2:0

0:0

0

2:2

4:0

0

2:4

8:0

0

3:1

2:0

0

3:3

6:0

0

4:0

0:0

0

4:2

4:0

0

4:4

8:0

0

5:1

2:0

0

5:3

6:0

0

6:0

0:0

0

6:2

4:0

0

6:4

8:0

0

7:1

2:0

0

7:3

6:0

0

8:0

0:0

0

Pu

nto

de

re

gu

laci

ón

(%

)

Hora

Datos recogidos por SCADA lámpara 1 Majadilla

25-abr 14-may 08-may


2.2.2.2.2.2.2.2. Análisis de datosAnálisis de datosAnálisis de datosAnálisis de datos

2.2.1.1.2.2.1.1.2.2.1.1.2.2.1.1. Hoja de cálculo para estimación teóricaHoja de cálculo para estimación teóricaHoja de cálculo para estimación teóricaHoja de cálculo para estimación teórica Se ha preparado una hoja de cálculo en la que se calcula el consumo diario y las horas de funcionamiento de la instalación en función de la hora de orto y ocaso para cada día del año. Se han aplicado las fórmulas teóricas deducidas de los ensayos con las luminarias. Como parámetros variables tendríamos la hora de conmutación a modo reducido y la hora de conmutación por la mañana a modo 70%. En un principio, los cálculos se hicieron para unos puntos de regulación del 100-80-60%. Por petición del personal del municipio, se han reducido estos niveles ya que consideran que es suficiente luz con el 80-70-60%. Por tanto, la fórmula de cálculo de consumo se interpolará a unos valores intermedios durante el período de 70%. La fórmula definitiva teórica obtenida de la Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 2222 será:

�� = ��. �� · �� + ��. �� · �� + ��. �� · �� + k. & ��/�á��

2.2.1.2.2.2.1.2.2.2.1.2.2.2.1.2. Comparación con los datos teóricos estimadosComparación con los datos teóricos estimadosComparación con los datos teóricos estimadosComparación con los datos teóricos estimados A continuación se muestra una tabla con las horas de funcionamiento y el consumo tanto teórico como obtenido por los datos.

Tabla Tabla Tabla Tabla 6666. Datos teóricos y reales de la instalación. Correctores. Datos teóricos y reales de la instalación. Correctores. Datos teóricos y reales de la instalación. Correctores. Datos teóricos y reales de la instalación. Correctores

FECHAFECHAFECHAFECHA Consumo Consumo Consumo Consumo Teórico EtTeórico EtTeórico EtTeórico Et

(kWh)(kWh)(kWh)(kWh)

Horas Horas Horas Horas Teóricas Teóricas Teóricas Teóricas

Ht Ht Ht Ht (h)(h)(h)(h)

Consumo Consumo Consumo Consumo Medido Medido Medido Medido

EmEmEmEm (kWh)(kWh)(kWh)(kWh)

Horas Horas Horas Horas medidas medidas medidas medidas

Hm Hm Hm Hm (h)(h)(h)(h)

Diferencia Diferencia Diferencia Diferencia de horas de horas de horas de horas (Hm(Hm(Hm(Hm----Ht)Ht)Ht)Ht)

(h)(h)(h)(h)

Hm/HtHm/HtHm/HtHm/Ht

Consumo Consumo Consumo Consumo Teórico Teórico Teórico Teórico

CorregCorregCorregCorregido ido ido ido Et'Et'Et'Et'


Et'Et'Et'Et'----EmEmEmEm (kWh)(kWh)(kWh)(kWh)

Consumo Consumo Consumo Consumo Medido Medido Medido Medido

Corregido Corregido Corregido Corregido Em'Em'Em'Em'


DesviaciónDesviaciónDesviaciónDesviación (Et'(Et'(Et'(Et'----

Em')/Et' Em')/Et' Em')/Et' Em')/Et' (%)(%)(%)(%)

24/04/2015 6.437 10.483 5.832 10.200 -0.283 0.973 6.244 0.412 6.294 -0.797 25/04/2015 6.414 10.450 5.820 10.183 -0.267 0.974 6.222 0.402 6.282 -0.967 26/04/2015 6.391 10.417 5.776 10.117 -0.300 0.971 6.199 0.423 6.238 -0.630 27/04/2015 6.368 10.383 5.721 10.033 -0.350 0.966 6.177 0.456 6.183 -0.096 28/04/2015 6.334 10.333 - - 6.144 29/04/2015 6.324 10.317 5.707 10.017 -0.300 0.971 6.134 0.426 6.169 -0.579

30/04/2015 6.301 10.283 5.655 9.933 -0.350 0.966 6.112 0.457 6.117 -0.088 01/05/2015 6.278 10.250 5.599 9.850 -0.400 0.961 6.089 0.490 6.061 0.455 02/05/2015 6.254 10.217 - - 6.067 03/05/2015 6.221 10.167 5.598 9.850 -0.317 0.969 6.034 0.436 6.060 -0.429 04/05/2015 6.198 10.133 5.544 9.767 -0.367 0.964 6.012 0.468 6.006 0.095

05/05/2015 6.175 10.100 - - 5.989 06/05/2015 6.151 10.067 - - 5.967 07/05/2015 6.139 10.033 - - 5.955 08/05/2015 6.127 10.000 5.541 9.767 -0.233 0.977 5.943 0.402 6.003 -1.012 09/05/2015 6.114 9.967 5.487 9.683 -0.283 0.972 5.931 0.444 5.949 -0.306 10/05/2015 6.102 9.933 5.485 9.683 -0.250 0.975 5.919 0.433 5.947 -0.485 11/05/2015 6.102 9.917 5.485 9.683 -0.233 0.976 5.919 0.433 5.947 -0.485 12/05/2015 6.089 9.883 5.449 9.633 -0.250 0.975 5.907 0.457 5.911 -0.080 13/05/2015 6.077 9.850 5.412 9.567 -0.283 0.971 5.895 0.483 5.874 0.352 14/05/2015 6.065 9.817 5.355 9.467 -0.350 0.964 5.883 0.528 5.817 1.117 15/05/2015 6.052 9.783 5.361 9.483 -0.300 0.969 5.871 0.510 5.823 0.812

16/05/2015 6.040 9.767 5.358 9.483 -0.283 0.971 5.859 0.501 5.820 0.659 17/05/2015 6.027 9.733 5.310 9.400 -0.333 0.966 5.847 0.537 5.772 1.276 18/05/2015 6.015 9.700 5.296 9.383 -0.317 0.967 5.835 0.538 5.758 1.303

Se observa lo siguiente:

• Hay un desfase en el número de horas de funcionamiento, debido a que el encendido y apagado no coincide con las horas teóricas de orto y ocaso. La desviación en los datos es de un valor de 0,3 h cada día aproximadamente, que viene a suponer un 2.8% menos respecto a lo teorizado, por lo que el consumo teórico debe reducirse en proporción. Se calcula un factor promedio de Hm/Ht = 0,970,970,970,97.

• Si se compara el consumo teórico corregido con el que calculamos a partir de los datos reales se aprecia una diferencia constante de promedio 0,0,0,0,444445454545 kWhkWhkWhkWh cada día, por lo que, si al valor obtenido


de los datos capturados le añadimos ese término, tendríamos el consumo real de manera muy precisa.

2.2.1.3.2.2.1.3.2.2.1.3.2.2.1.3. Corrección de los datosCorrección de los datosCorrección de los datosCorrección de los datos Fórmula para la estimación teórica de consumo Fórmula para la estimación teórica de consumo Fórmula para la estimación teórica de consumo Fórmula para la estimación teórica de consumo en función de horas de orto y ocasoen función de horas de orto y ocasoen función de horas de orto y ocasoen función de horas de orto y ocaso Por tanto, la fórmula teórica corregida, mediante la cual podemos estimar el consumo real conociendo las horas de orto y ocaso, así como las horas de cambio de regulación, será:

�� = �, � · 6�� · (�. �� · (�� + �. �� · (�� + �. �� · (�� + �. ��)7 ��

Siendo los tiempos teóricos calculados mediante Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 4444, Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 5555, Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 6666 y Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 7777. Por otro lado, el consumo medido será:

�� = opqr + �. k&� ��

�� = *+,- · (�. � · ��

s + �. � · ��s + �. � · ��

s + +�. ��) ��

Siendo en esta ocasión los tiempos medidos en la curva de datos reales obtenidos. Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:Ejemplo:

Se quiere saber el consumo esperado por la instalación la noche del 29 al 30 de abril y compararlo con los valores medidos y saber el porcentaje de error de la medida. Las horas de orto y ocaso son: desde las 21:07 a las 07:26 horas. La primera media hora estará al 70%, la conmutación al modo reducido será a las 23:00 y la subida al 70% antes de amanecer será a las 07:00. Los tiempos reales medidos por el sistema son:

Se enciende a las 21:14 al 70% A las 21:43 cambia al 80% A las 23:01 pasa a modo reducido al 60% A las 07:01 sube de nuevo al 70% Se apaga a las 07:10

Consumo Teórico: Si aplicamos las ecuaciones 3-6 para calcular los tiempos de cada modo tendremos:

�� = " − "$% − �: �� = ��: �� − ��: �� − �: �� = �: �� = �, ��

�� = �: �� + "$ − ��: �� = �: �� + �: �� − ��: �� = �: k� = �, ��

�� = ("-0u − " + �&) = ��: �� − ��: �� + �&: �� = �: �� = � �

Luego:

Pd = 0,97 · 6Pwxy · (0.8272 · TOM + 0.7113 · TnM + 0.6363 · T_M + 0.2688)7 kRℎ �� = 0,97 · 60,9 · (0,8272 · 1,383 + 0,7113 · 0,933 + 0,6363 · 8) + 0.26887 = �, �k� ��

Consumo Real:

��s = ��: �� − ��: &� = ��: �� = �, � �

��s = (��: &� − ��: �&) + (��: �� − ��: ��) = �: �� = �, ��

��s = �&: �� + ��: �� − ��: �� = ��: �� = � �

Pds = |}~� · (0.8 · YOM

s + 0.7 · YnMs + 0.6 · Y_M

s + 0.608) kRℎ ��

s = 0.9 · (0.8 · 1.3 + 0.7 · 0.633 + 0.6 · 8 + 0.608) = �, ��


La diferencia entre lo medido y lo teórico será:

� = �Pd

Pd=

Pd − Pds

Pd=

6,257 − 6,202

6,257= 0,0088 = 0,9%

Si hacemos lo mismo para varios días medidos durante abril y mayo tenemos la siguiente gráfica de desviaciones:

Podemos decir que con las nuevas fórmulas corregidas, el margen de error está en torno al ±1%, lo cual puede darnos una idea bastante aproximada. Por tanto, para la instalación que nos ocupa, el consumo teórico corregido será:

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 8888. . . . �� = �, � · 6�� · (�. �� · (�� + �. �� · (�� + �. �� · (�� + �. ��)7��

Y el consumo real a partir de los valores obtenidos será:

Ecuación Ecuación Ecuación Ecuación 9999. . . . ��s = *+,- · (�. � · ��

s + �. � · ��s + �. � · ��

s + �. ��) �� ± �%

2.3.2.3.2.3.2.3. Ajustes y reingenieríaAjustes y reingenieríaAjustes y reingenieríaAjustes y reingeniería

2.3.1.1.2.3.1.1.2.3.1.1.2.3.1.1. Versión 2.0Versión 2.0Versión 2.0Versión 2.0 módulo de telegestiónmódulo de telegestiónmódulo de telegestiónmódulo de telegestión

Como bien se introdujo en Entregable U2 [1] (2.5.4) uno de los siguientes objetivos era reducir al máximo posible las dimensiones de la placa (manteniendo la funcionalidad) de circuito DALI v1.0 mostrada en la Figura 17, de forma que tuviera una mejor adaptación con los tipos de faroles que se pueden encontrar en los distintos pilotos. Este nuevo diseño y fabricación se ha llevado a cabo y el resultado ha sido el siguiente:

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

0.500

1.000

1.500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

DES

VIA

CIÓ

N (

%)

NÚMERO DE MUESTRA (DÍA)

Desviación de consumo real respecto al teórico


Figura Figura Figura Figura 67676767. Vista frontal placa DALI v2.0. Vista frontal placa DALI v2.0. Vista frontal placa DALI v2.0. Vista frontal placa DALI v2.0

Si la comparamos con la Figura 17, se ha prescindido de ciertos componentes como el conector para el CC-Debugger (ya que los módulos CC2530 vendrán preprogramados desde el laboratorio), así como de la fuente conmutada de 220V (AC) a 15V (DC), la cual ha sido sustituida por un convertidor DC/DC liberando así espacio que este ocupaba. Además se han redistribuido los componentes en la placa para que ocupen menos espacio. De esta forma se ha logrado reducir las dimensiones hasta 8,5x8,1 (cm).Teniendo en cuenta que las dimensiones de la versión 1.0 eran de 15,392 x 8,382 (cm), podemos ver el gran cambio que se ha producido (prácticamente a la mitad). Dicho cambio se puede apreciar en la siguiente figura:

Figura Figura Figura Figura 68686868. Comparativa placa DALI v1.0 vs v2.0. Comparativa placa DALI v1.0 vs v2.0. Comparativa placa DALI v1.0 vs v2.0. Comparativa placa DALI v1.0 vs v2.0

Esta nueva versión 2.0 ha sido incorporadaha sido incorporadaha sido incorporadaha sido incorporada en el piloto de Montalbán.

2.3.1.2.2.3.1.2.2.3.1.2.2.3.1.2. Mejora SCADA curva de funcionamientoMejora SCADA curva de funcionamientoMejora SCADA curva de funcionamientoMejora SCADA curva de funcionamiento Hasta ahora y observando la Figura 1, un operario podía seleccionar las horas a las cuales se produciría una subida y bajada de regulación, pero estaba limitado a solo unas cuantas. Además, el valor de dichas regulaciones se seleccionaba mediante programación.


Con esta mejora se pretende que las luminarias que controle este SCADA puedan tener una curva de puedan tener una curva de puedan tener una curva de puedan tener una curva de funcionamiento de hasta 5 regulacifuncionamiento de hasta 5 regulacifuncionamiento de hasta 5 regulacifuncionamiento de hasta 5 regulacioooonesnesnesnes, , , , pudiendo seleccionar incluso el valor de regulación a través de una interfaz muy intuitiva como se puede observar en la siguiente ilustración:

Figura Figura Figura Figura 69696969. Nueva interfaz curva de funcionamiento. Nueva interfaz curva de funcionamiento. Nueva interfaz curva de funcionamiento. Nueva interfaz curva de funcionamiento

Esto da una enorme flexibilidadenorme flexibilidadenorme flexibilidadenorme flexibilidad a la hora de llevar a cabo distintas curvas de funcionamiento. Gracias a esta nueva interfaz cambiar el comportamiento que una determinada calle tendrá de un día para otro es tan sencillo como entrar a este SCADA con permisos de administrados y modificar los valores mostrados en la figura anterior. Por ejemplo, ante las fiestasante las fiestasante las fiestasante las fiestas de una determinada localidad bastaría con seleccionar el mínimo número de regulaciones y todas al 100% para asegurar una correcta iluminación, tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura Figura Figura Figura 70707070. Ejemplo curva de funcionamiento . Ejemplo curva de funcionamiento . Ejemplo curva de funcionamiento . Ejemplo curva de funcionamiento –––– fiestas localesfiestas localesfiestas localesfiestas locales


2.3.1.3.2.3.1.3.2.3.1.3.2.3.1.3. Reprogramación módulos CC2531 y CC2530Reprogramación módulos CC2531 y CC2530Reprogramación módulos CC2531 y CC2530Reprogramación módulos CC2531 y CC2530 Gracias a las pruebas realizadas en el último mes y medio en el piloto de Carcabuey, se ha podido comprobar como hay ciertos nodos que dan más problemas de comunicación que otros. Uno de los motivos por lo que podría estar ocurriendo esto es por la orientación de las antenas, distinta para cada farola. Sin embargo en un principio no había manera de determinar que este fuera el motivo exacto. Es por ello que se propuso una reprogramación tanto de los módulos como del SCADA de forma que ahora se visualizara por el terminal (ejecutándose en segundo plano) la red exacta que se había formadola red exacta que se había formadola red exacta que se había formadola red exacta que se había formado. Es decir ahora se es capaz de saber exactamente como se ha formado la red, los hijos de cada padre y la calidad de la unión entre cada padre/hijo. Gracias a esta actualización, por ejemplo, se pudo determinar que el nodo con ID 5 de la calle Majadilla tenía un problema en su antena pues se desconectaba con facilidad y la calidad del link era siempre demasiado baja. De esta forma y tras un tiempo observando las distintas redes que se van formando cada noche, es posible a su vez determinar cuál es la más óptimadeterminar cuál es la más óptimadeterminar cuál es la más óptimadeterminar cuál es la más óptima. Esto nos ayudará a identificar posibles errores en el futuro cuando dicha red se salga de su configuración habitual.

2.3.1.4.2.3.1.4.2.3.1.4.2.3.1.4. HistorialHistorialHistorialHistorial Esta mejora no es a nivel de usuario, sino de programadorprogramadorprogramadorprogramador. A la hora de identificar posibles errores que pudieran ocurrir a lo largo de la noche o simplemente para verificar que todo se ha ejecutado correctamente, el SCADA irá almacenando todas las noches en una carpeta llamada Historial distintas sentencias de programación con información útil del programa que se está ejecutando y la hora a la que se producen las distintas tareas. Esto ayudará al programador a saber en todo momento como está funcionando su sistema.

2.3.1.5.2.3.1.5.2.3.1.5.2.3.1.5. Mejora formación de la redMejora formación de la redMejora formación de la redMejora formación de la red Esta mejora implica una nueva reprogramación del módulo inalámbrico CC2530. Hasta ahora cuando un nodo se encendía y tras establecer los parámetros iniciales, realizaba un escaneo e intentaba unirse a la red con el nodo que tuviera mayor calidad de link. Para evitar posibles casos donde un nodo no contestara a un escaneo y para asegurar la mayor estabilidadla mayor estabilidadla mayor estabilidadla mayor estabilidad posible de la red a partir de ahora el nodo realizara tres escaneos en lugar de uno y elegirá aquel que le haya contestado con mayor calidad. Esta pequeña mejora garantizará una red más robusta y establerobusta y establerobusta y establerobusta y estable pues la red que se formará en la mayoría de los casos se acercará a la configuración más óptima.

2.3.1.6.2.3.1.6.2.3.1.6.2.3.1.6. Filtrado de infFiltrado de infFiltrado de infFiltrado de informaciónormaciónormaciónormación Puesto que el SCADA desarrollado controla las luminarias de una vía pública, la seguridad en las comunicaciones es un factor muy importante. Para evitar posibles conflictos inalámbricos debidos a interferencias, a partir de ahora todos los nodos desarrollados y programados en laboratorio responderán responderán responderán responderán únicamente a peticiones realizadas por su padreúnicamente a peticiones realizadas por su padreúnicamente a peticiones realizadas por su padreúnicamente a peticiones realizadas por su padre (en caso de que se hayan incorporado a la red), descartando aquellas peticiones realizadas por intrusos, mejorando así la seguridad de la aplicación.


Trabajos citadosTrabajos citadosTrabajos citadosTrabajos citados

[1] UCO, «U2. Análisis técnico, integración del sistema, diseño del sistema de supervisión y control (SCADA),» Proyecto IT2SIP, 2015. [En línea]. [Último acceso: 2015].

[2] WAGO, «Fieldbus Independent I/O Modules. DALI/DSI Master Module 750-641,» 2015. [En línea]. Available: www.wago.com. [Último acceso: 2015].

[3] F. Bellido-Outeirino, J. Flores-Arias, M. Linan-Reyes y E. Palacios-Garcia, «Wireless sensor network and stochastic models for household power management,» IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 59, nº 3, pp. 483-491, 2013.

[4] California Instruments, «Compact i/iX Series AC and DC Power Source. User Manual,» 2007. [En línea]. Available: http://www.elgar.com/products/Compact_iX_Series/downloads/ix_compact_user_manual_6005-960.pdf. [Último acceso: 2015].

[5] National Instruments, «Sitio Web de National Instruments,» 2015. [En línea]. Available: http://www.ni.com/. [Último acceso: 2015].

[6] A. Chen, Control de generador Mediante LabView. Calidad de Suministro, Córdoba: Universidad de Córdoba, 2012.

[7] HAGNER Photometric Instruments Ltd, «Sitio Web de HAGNER,» 2015. [En línea]. Available: http://www.hagnerlightmeters.com/. [Último acceso: 2015].

[8] Philips Lighting, «Catálogo de productos de Iluminación Philips. Luminarias de Interior,» 2014. [En línea]. Available: http://www.ecat.lighting.philips.es/l/luminarias-de-interior/56848/cat/. [Último acceso: 2014].

[9] PHILIPS, «Sitio web del software MultiOne,» 2015. [En línea]. Available: http://www.lighting.philips.co.uk/subsites/oem/commercial/releases/2014/08/multione-configurator-software-version-2.6.4.wpd. [Último acceso: 2015].

[10] DIAL GMBH, «DIAL Light Building Software,» 2015. [En línea]. Available: http://www.dial.de/DIAL/es/dialux/download.html. [Último acceso: marzo 2015].

[11] BENITO, «Sitio Web de BENITO,» 2015. [En línea]. Available: http://www.benito.com/. [Último acceso: 2015].

[12] L. R. &. M. Amundsen, RESTful Web APIs, O'REILLY, 2013.

[13] G. B. &. D. W. Daniel Jacobson, APIs a Strategy Guide, O'REILLY, 2014.

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