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Propuesta para un plan de mejora energ�tica del sistema de alumbrado p�blico en la cancha La Propicia 4

 

Proposal for an energy improvement plan for the public lighting system on La Propicia 4 court

 

Proposta de plano de melhoria energ�tica para o sistema de ilumina��o p�blica do bloco 4 da Rua La Propicia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: luisalvarez@insluistello.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 13 de febrero de 2025 *Aceptado: 25 de marzo de 2025 * Publicado: �12 de abril de 2025

 

        I.            Instituto Superior Tecnol�gico Luis Tello, Carrera de Tecnolog�a Superior en Electricidad, Esmeraldas, Ecuador.

      II.            Instituto Superior Tecnol�gico Luis Tello, Carrera de Tecnolog�a Superior en Electricidad, Esmeraldas, Ecuador.

 

Resumen

La iluminaci�n adecuada en espacios deportivos es un factor determinante para garantizar condiciones �ptimas de visibilidad, seguridad y confort visual. En este contexto, el presente estudio tiene como objetivo dise�ar y optimizar el sistema de iluminaci�n p�blica en el campo La Propicia 4, mediante la implementaci�n de tecnolog�a LED eficiente, con base en los est�ndares nacionales e internacionales de iluminaci�n deportiva.� Para el desarrollo de la investigaci�n, se realiz� un an�lisis del sistema de iluminaci�n actual, identificando deficiencias en la distribuci�n y niveles de iluminancia. Se determin� que la configuraci�n existente de cuatro postes de iluminaci�n con reflectores de 400 W en dos de ellos y los otros sin luminarias genera un nivel de iluminancia deficiente. A partir del modelado en DIALux, se propuso una nueva configuraci�n con cuatro postes y dos reflectores LED de 200 W en cada uno, logrando un nivel de 85 luxes, lo que representa una mejora en la iluminaci�n, aunque a�n por debajo del valor recomendado de 200 lux seg�n la norma UNE 12193-2020. El an�lisis t�cnico y econ�mico demostr� que la sustituci�n de las luminarias existentes por tecnolog�a LED disminuye el consumo energ�tico, reduce costos operativos y prolonga la vida �til del sistema. Como resultado, se propone la optimizaci�n del dise�o mediante ajustes en la distribuci�n de luminarias o el incremento de potencia lum�nica para cumplir con los est�ndares requeridos. Se concluye que la implementaci�n del nuevo sistema de iluminaci�n en el campo La Propicia 4 permitir� mejorar la seguridad y funcionalidad del espacio, promoviendo el desarrollo de actividades deportivas y recreativas en la comunidad de manera eficiente y sostenible.

Palabras clave: iluminaci�n deportiva; eficiencia energ�tica; tecnolog�a LED; dise�o luminot�cnico; DIALux.

 

Abstract

Adequate lighting in sports venues is a determining factor in ensuring optimal visibility, safety, and visual comfort. In this context, this study aims to design and optimize the public lighting system at the La Propicia 4 field by implementing efficient LED technology based on national and international sports lighting standards. For the development of the research, an analysis of the current lighting system was performed, identifying deficiencies in distribution and illuminance levels. It was determined that the existing configuration of four lighting poles with 400 W reflectors on two of them and without luminaires on the others generates a deficient illuminance level. Based on DIALux modeling, a new configuration was proposed with four poles and two 200 W LED reflectors on each one, achieving a level of 85 lux, which represents an improvement in lighting, although still below the recommended value of 200 lux according to the UNE 12193-2020 standard. The technical and economic analysis demonstrated that replacing the existing luminaires with LED technology reduces energy consumption, reduces operating costs, and extends the system's lifespan. As a result, design optimization is proposed by adjusting luminaire distribution or increasing lighting output to meet the required standards. It is concluded that the implementation of the new lighting system on the La Propicia 4 field will improve the safety and functionality of the space, promoting the development of sports and recreational activities in the community in an efficient and sustainable manner.

Keywords: sports lighting; energy efficiency; LED technology; lighting design; DIALux.

 

Resumo

Uma ilumina��o adequada em recintos desportivos � um fator determinante para garantir uma �tima visibilidade, seguran�a e conforto visual. Neste contexto, este estudo tem como objetivo projetar e otimizar o sistema de ilumina��o p�blica de La Propicia 4, atrav�s da implementa��o de tecnologia LED eficiente, baseada em normas nacionais e internacionais de ilumina��o desportiva.� Para o desenvolvimento da investiga��o, foi realizada uma an�lise do sistema de ilumina��o atual, identificando defici�ncias na distribui��o e nos n�veis de ilumin�ncia. Foi determinado que a configura��o existente de quatro postes de ilumina��o com refletores de 400 W em dois deles e nenhuma lumin�ria nos outros gerava um n�vel de ilumin�ncia deficiente. Com base no modelo DIALux, foi proposta uma nova configura��o com quatro postes e dois reflectores LED de 200 W em cada um, atingindo um n�vel de 85 lux, o que representa uma melhoria na ilumina��o, embora ainda abaixo do valor recomendado de 200 lux segundo a norma UNE 12193-2020. A an�lise t�cnica e econ�mica demonstrou que a substitui��o das lumin�rias existentes pela tecnologia LED reduz o consumo de energia, diminui os custos de opera��o e prolonga a vida �til do sistema. Como resultado, a otimiza��o do projeto � proposta ajustando a distribui��o da lumin�ria ou aumentando a sa�da de ilumina��o para cumprir os padr�es exigidos. Conclui-se que a implementa��o do novo sistema de ilumina��o em La Propicia 4 ir� melhorar a seguran�a e a funcionalidade do espa�o, promovendo o desenvolvimento de atividades desportivas e recreativas na comunidade de forma eficiente e sustent�vel.

Palavras-chave: ilumina��o desportiva; efici�ncia energ�tica; Tecnologia LED; projeto de ilumina��o; DIALux.

 

Introducci�n

La iluminaci�n en espacios deportivos es un factor fundamental para garantizar condiciones �ptimas de visibilidad, seguridad y confort visual tanto para los jugadores como para los espectadores. Un sistema de iluminaci�n adecuado no solo mejora la funcionalidad del espacio, sino que tambi�n optimiza el consumo energ�tico y reduce los costos operativos a largo plazo. En este contexto, la presente investigaci�n propone el dise�o y optimizaci�n energ�tica del sistema de iluminaci�n p�blica en el campo La Propicia 4, con el objetivo de mejorar las condiciones lum�nicas mediante la implementaci�n de tecnolog�a eficiente y sostenible. Actualmente, el sistema de iluminaci�n en el campo La Propicia 4 presenta deficiencias significativas, lo que limita su uso en horario nocturno y afecta el desarrollo de actividades deportivas y recreativas en la comunidad. Se ha identificado que el sistema existente cuenta con cuatro postes de iluminaci�n, de los cuales algunos presentan luminarias obsoletas o carecen de reflectores, lo que genera una iluminancia insuficiente para el correcto desempe�o deportivo. Seg�n el an�lisis realizado mediante DIALux, la configuraci�n propuesta de cuatro postes con dos reflectores LED de 200 W cada uno genera 85 luxes, lo que representa una mejora en la iluminaci�n, pero a�n por debajo del valor recomendado de 200 luxes seg�n la norma UNE 12193-2020 para canchas deportivas de tipo recreativo. El dise�o planteado en esta investigaci�n tiene como prop�sito establecer un sistema de iluminaci�n eficiente y normativa, optimizando la distribuci�n de luminarias para garantizar una iluminaci�n homog�nea y sostenible. Para ello, se considerar� el uso de tecnolog�a LED de alto rendimiento, priorizando la reducci�n del consumo energ�tico y el cumplimiento de los est�ndares nacionales e internacionales de iluminaci�n deportiva.� La metodolog�a aplicada en este estudio se divide en tres fases: (1) An�lisis del sistema de iluminaci�n actual, identificando deficiencias en la iluminaci�n existente; (2) Dise�o del nuevo sistema de iluminaci�n, definiendo la distribuci�n de luminarias y los c�lculos luminot�cnicos con base en herramientas especializadas como DIALux; y (3) Evaluaci�n econ�mica y energ�tica, determinando los beneficios del nuevo sistema en t�rminos de eficiencia y costos operativos. Con este estudio se espera proporcionar una soluci�n t�cnica viable que permita mejorar la calidad del alumbrado en el campo La Propicia 4, promoviendo el uso adecuado de la infraestructura deportiva y garantizando un entorno seguro para la comunidad.

Desarrollo

Estado actual del sistema de iluminaci�n

La iluminaci�n en espacios deportivos es un factor cr�tico para garantizar la seguridad de los usuarios, el correcto desempe�o de las actividades y el cumplimiento de normativas t�cnicas establecidas. En el caso del campo La Propicia 4, se identificaron deficiencias en la infraestructura luminot�cnica que limitan su funcionalidad en horario nocturno y afectan la calidad del servicio prestado a la comunidad.

Evaluaci�n de la infraestructura existente

El sistema actual de iluminaci�n en La Propicia 4 consta de cuatro postes de 9.5 metros de altura, de los cuales dos cuentan con reflectores de 400 W de tecnolog�a metal valide, mientras que los otros dos no poseen ning�n tipo de luminaria. Esta distribuci�n genera una iluminaci�n deficiente y desigual, dejando zonas con baja visibilidad y aumentando el riesgo de accidentes durante actividades deportivas y recreativas.� Seg�n los datos obtenidos en el an�lisis luminot�cnico mediante DIALux, el sistema actual proporciona una iluminancia promedio de 42.2 lux, lo que representa menos del 50 % del m�nimo recomendado para canchas de uso recreativo de acuerdo con la norma UNE 12193-2020, la cual establece un requisito de 200 lux para este tipo de instalaciones. Asimismo, la Resoluci�n Nro. ARCERNNR-020 (2023) indica que la iluminancia promedio para canchas deportivas debe situarse entre 75 y 90 lux, lo que confirma la insuficiencia del sistema de iluminaci�n existente.

An�lisis de deficiencias del sistema actual

Los principales problemas identificados en el sistema de iluminaci�n actual incluyen:

Baja iluminancia: La cantidad de luz proyectada en la superficie de la cancha es insuficiente, lo que genera sombras pronunciadas y afecta la visibilidad de los jugadores y espectadores.

Desigual distribuci�n de la luz: Al no contar con un dise�o optimizado de luminarias, la iluminaci�n presenta zonas oscuras y �reas de sobreexposici�n, lo que dificulta el confort visual y genera deslumbramientos en ciertas �reas.

Alto consumo energ�tico: La tecnolog�a metal valide de 400 W presenta una baja eficiencia lum�nica, con una vida �til limitada y un consumo energ�tico elevado en comparaci�n con alternativas m�s eficientes como la tecnolog�a LED. Falta de mantenimiento y modernizaci�n: El sistema de iluminaci�n no ha sido actualizado conforme a los avances tecnol�gicos, lo que genera costos elevados de operaci�n y mantenimiento.

Inadecuada orientaci�n de las luminarias: La disposici�n actual de los reflectores no sigue criterios de distribuci�n fotom�trica �ptima, lo que contribuye a la ineficiencia del sistema. Como se aprecia en el Anexo 1, la disposici�n actual de los reflectores presenta un patr�n asim�trico que incumple los est�ndares fotom�tricos, lo que explica la p�rdida de uniformidad lum�nica en el �rea evaluada.

Revisi�n de normativas aplicables

El dise�o de iluminaci�n en espacios deportivos debe cumplir con regulaciones nacionales e internacionales que garantizan la eficiencia y seguridad del sistema. En este sentido, se identificaron los siguientes est�ndares como referencia para evaluar el estado actual del sistema de iluminaci�n:

Norma UNE 12193-2020: Establece los niveles m�nimos de iluminancia para diferentes categor�as de canchas deportivas. Para canchas recreativas como La Propicia 4, se recomienda un m�nimo de 200 lux.

Resoluci�n Nro. ARCERNNR-020 (2023): Regula los criterios luminot�cnicos en instalaciones deportivas en Ecuador, estableciendo un rango de 75 a 90 lux para canchas de uso m�ltiple y recreativo.

Norma T�cnica Ecuatoriana NTE INEN 2 070:2015: Regula la seguridad en instalaciones el�ctricas, incluyendo la iluminaci�n exterior en espacios p�blicos y deportivos.

La comparaci�n entre los valores normativos y los niveles de iluminancia obtenidos en el an�lisis actual confirma la necesidad de una optimizaci�n del sistema de iluminaci�n en el campo La Propicia 4, con la finalidad de mejorar su desempe�o lum�nico y su eficiencia energ�tica.

Implicaciones de la iluminaci�n deficiente en la comunidad:

El estado actual del sistema de iluminaci�n no solo representa un problema t�cnico, sino que tambi�n afecta el desarrollo de actividades deportivas y recreativas en la comunidad. Las principales implicaciones detectadas son:

Reducci�n del tiempo de uso de la cancha:

La falta de iluminaci�n adecuada limita las actividades en horario nocturno, reduciendo el acceso de la comunidad a instalaciones deportivas seguras.

Mayor riesgo de accidentes:

La baja visibilidad aumenta la posibilidad de lesiones para jugadores y espectadores debido a ca�das o colisiones.

Inseguridad en el entorno:

Un sistema de iluminaci�n deficiente puede contribuir a la percepci�n de inseguridad en la zona, afectando la convivencia y el uso del espacio p�blico.

Desperdicio energ�tico:

La tecnolog�a actual presenta un consumo elevado sin generar niveles adecuados de iluminaci�n, lo que incrementa innecesariamente el gasto energ�tico y econ�mico.

Necesidad de un nuevo dise�o de iluminaci�n:

Con base en los resultados obtenidos, se evidencia la urgencia de implementar un nuevo sistema de iluminaci�n que garantice:

-        Cumplimiento de los est�ndares normativos mediante la optimizaci�n de la iluminancia y distribuci�n lum�nica.

-        Eficiencia energ�tica con la adopci�n de tecnolog�a LED, reduciendo el consumo y los costos operativos.

-        Mejora en la uniformidad de la luz con una correcta orientaci�n y distribuci�n de las luminarias.

-        Mayor vida �til del sistema con un dise�o basado en criterios de sostenibilidad y bajo mantenimiento.

El nuevo dise�o propuesto contempla la instalaci�n de cuatro postes con dos reflectores LED de 200 W cada uno, lo que permitir� mejorar los niveles de iluminancia a 85 lux, acerc�ndose a los valores requeridos por la normativa vigente. En la siguiente secci�n se presenta el dise�o optimizado del sistema de iluminaci�n para el campo La Propicia 4, detallando la selecci�n de luminarias, su distribuci�n y los c�lculos luminot�cnicos que respaldan su eficiencia y viabilidad.

Dise�o del nuevo sistema de iluminaci�n:

El dise�o de un sistema de iluminaci�n eficiente para el campo La Propicia 4 requiere una planificaci�n luminot�cnica que garantice niveles de iluminancia adecuados, distribuci�n uniforme de la luz y reducci�n del consumo energ�tico. Para ello, se han considerado los criterios normativos internacionales y nacionales, as� como herramientas de simulaci�n computacional para validar la propuesta.

Criterios de dise�o:

El dise�o del sistema de iluminaci�n se basa en las siguientes consideraciones t�cnicas:

Iluminancia requerida:

De acuerdo con la norma UNE 12193-2020, para canchas deportivas de tipo recreativo se recomienda una iluminancia de 200 lux. Sin embargo, la Resoluci�n Nro. ARCERNNR-020 (2023) establece un rango entre 75 y 90 lux para canchas de uso m�ltiple y recreativo en Ecuador.

Uniformidad lum�nica:

Se busca minimizar zonas de sombra y deslumbramientos para optimizar la visibilidad de los jugadores y espectadores.

Eficiencia energ�tica:

Se prioriza el uso de tecnolog�a LED para reducir el consumo de energ�a y los costos de mantenimiento.

Seguridad y normativas el�ctricas:

Se cumple con la Norma T�cnica Ecuatoriana NTE INEN 2 070:2015, que regula la seguridad en instalaciones el�ctricas en espacios p�blicos y deportivos.

Selecci�n de luminarias LED

Para optimizar la eficiencia lum�nica del campo La Propicia 4, se ha optado por la instalaci�n de cuatro postes de 9.5 metros de altura, cada uno con dos reflectores LED de 200 W. La elecci�n de esta configuraci�n se fundamenta en:

Mayor eficiencia luminosa: La tecnolog�a LED presenta una eficiencia de 130-150 l�menes por vatio (lm/W), lo que permite reducir el consumo sin afectar la calidad de la iluminaci�n (Garc�a et al., 2023).

Larga vida �til: Las luminarias LED tienen una vida �til estimada de 50,000 horas, en comparaci�n con los 8,000 a 12,000 horas de los reflectores de halogenuros met�licos tradicionales. Menor consumo energ�tico: La reducci�n en el consumo el�ctrico se traduce en un ahorro del 50 al 60 % en costos de operaci�n anual (Santos & Medina, 2023).

Mejor reproducci�n crom�tica: Las luminarias seleccionadas cuentan con un �ndice de reproducci�n crom�tica (CRI) mayor a 80, asegurando una percepci�n natural de los colores en el campo deportivo.

Modelado luminot�cnico

Se realiz� un an�lisis fotom�trico utilizando DIALux, herramienta de simulaci�n luminot�cnica, con la configuraci�n propuesta de 4 postes con 2 reflectores LED de 200 W cada uno. Los resultados obtenidos fueron los siguientes; Los cuales se representan en la Tabla 1.

 

Tabla 1. Resultados del an�lisis fotom�trico utilizando DIALux para una configuraci�n de 4 postes con 2 reflectores LED de 200 W cada uno.

Nota. Los datos fueron obtenidos mediante simulaci�n en DIALux (auditorio propio).

 

Los resultados indican que la iluminancia obtenida de 85 lux mejora significativamente las condiciones actuales (42.2 lux), pero a�n se encuentra por debajo del est�ndar de 200 lux.

Recomendado por la norma UNE 12193-2020 para canchas recreativas. Sin embargo, cumple con la Resoluci�n Nro. ARCERNNR-020 (2023) para instalaciones de uso recreativo en Ecuador. Para mejorar los niveles de iluminancia sin incrementar significativamente el consumo energ�tico, se proponen dos alternativas de optimizaci�n: Incremento de potencia lum�nica: Sustituir los reflectores de 200 W por modelos de 250 W, lo que permitir�a alcanzar aproximadamente 100-110 lux sin comprometer la eficiencia energ�tica. Redise�o de la distribuci�n de luminarias: Se podr�an a�adir dos postes adicionales en los laterales del campo para mejorar la uniformidad lum�nica y aumentar los niveles de iluminaci�n.

Evaluaci�n de costos y viabilidad

El an�lisis de costos se presenta en la siguiente tabla 2, comparando el sistema actual con la nueva propuesta LED.

 

Tabla 1. Comparaci�n de costos y viabilidad entre el sistema actual y la nueva propuesta LED.

Nota. Los datos fueron generados como parte de este estudio (auditorio propio).

 

La inversi�n inicial total para la instalaci�n del nuevo sistema de iluminaci�n LED es de 3,020 USD, incluyendo luminarias, cableado, reguladores y costos de instalaci�n.

Comparaci�n de costos de operaci�n entre el sistema actual y el sistema LED

El consumo el�ctrico anual estimado y los costos operativos de ambos sistemas se presentan en la siguiente Tabla 3.

 

Tabla 2. Comparaci�n de costos de operaci�n entre el sistema actual y el sistema LED

Nota. Los datos fueron generados como parte de este estudio (auditorio propio).

 

Ahorro energ�tico y reducci�n de costos

-        La tecnolog�a LED reducir� el consumo el�ctrico anual en un 50 %, generando un ahorro de 292 USD al a�o en costos de energ�a.

-        Se estima una disminuci�n del 60 % en costos de mantenimiento, ya que las luminarias LED tienen una vida �til cuatro veces mayor que las de halogenuros met�licos.

-        En total, el ahorro operativo anual ser� de aproximadamente 412 USD.

Evaluaci�n de financiamiento y alternativas de inversi�n

Dado que el sistema de iluminaci�n es un proyecto de inter�s comunitario, se consideran varias opciones de financiamiento:

Inversi�n municipal: Gestionar recursos a trav�s del presupuesto de obras p�blicas. Fondos de eficiencia energ�tica: Acceder a incentivos gubernamentales para la implementaci�n de tecnolog�a LED en espacios deportivos.

Patrocinios privados: Involucrar empresas locales interesadas en mejorar la infraestructura deportiva comunitaria. Participaci�n ciudadana: Implementar modelos de colaboraci�n donde la comunidad pueda contribuir al financiamiento de la instalaci�n

 

 

An�lisis costo-beneficio

Para determinar la viabilidad del proyecto, se realiz� un an�lisis costo-beneficio (B/C) con base en la ecuaci�n:

El beneficio total em 10 a�os incluye los ahorros em electricidad y mantenimiento:

Beneficio Total= (Ahorro anual x 10) = (412x10) = 4,120 USD

El valor B/C > 1 indica que el proyecto es econ�micamente viable.

Consideraciones para la implementaci�n del sistema

Para maximizar la eficiencia del proyecto, se recomienda:

-        Optimizaci�n de la distribuci�n de luminarias para mejorar la uniformidad lum�nica y aumentar la iluminancia promedio.

-        Monitoreo del consumo energ�tico mediante medidores inteligentes para evaluar el desempe�o del sistema.

-        Mantenimiento programado con revisiones semestrales para garantizar la operatividad del sistema.

-        Evaluaci�n de energ�a solar fotovoltaica para complementar la alimentaci�n el�ctrica y reducir a�n m�s los costos operativos.

Normativas INEN: Par�metros fotom�tricos

Nota. Adaptado de "Resoluci�n ARCERNNR 029/2020 y Regulaci�n ARCERNNR 006/20", por la Agencia de Regulaci�n y Control de Energ�a y Recursos Naturales No Renovables ARCERNNR, (2020).

 

Metodolog�a

El presente estudio se desarroll� bajo un enfoque cuantitativo y descriptivo, con el objetivo de dise�ar e implementar un sistema de iluminaci�n eficiente para el campo La Propicia 4, garantizando el cumplimiento de normativas nacionales e internacionales. La metodolog�a aplicada se estructur� en cuatro fases: an�lisis del sistema actual, modelado luminot�cnico, dise�o del sistema propuesto y evaluaci�n econ�mica y energ�tica.

Dise�o de la investigaci�n

Este estudio emple� una metodolog�a basada en el dise�o y simulaci�n luminot�cnica, combinando mediciones de campo con herramientas de software especializadas. La investigaci�n sigui� la siguiente estructura:

�                    An�lisis del sistema de iluminaci�n actual

�                    Evaluaci�n de la infraestructura existente.

�                    Medici�n de iluminancia con un lux�metro digital.

�                    Comparaci�n con normativas vigentes.

�                    Modelado luminot�cnico y simulaci�n con DIALux

�                    Simulaci�n del sistema actual y an�lisis de deficiencias.

�                    Modelado del sistema propuesto y optimizaci�n de la distribuci�n lum�nica.

�                    Dise�o del nuevo sistema de iluminaci�n

�                    Selecci�n de luminarias LED eficientes.

�                    C�lculo de niveles de iluminancia y uniformidad lum�nica.

�                    Evaluaci�n econ�mica y viabilidad financiera

�                    C�lculo del consumo energ�tico y costos operativos.

�                    An�lisis costo-beneficio y estimaci�n del retorno de inversi�n (ROI).

Recolecci�n de datos y an�lisis

Para la recopilaci�n y an�lisis de datos, se utilizaron las siguientes herramientas y t�cnicas:

Mediciones de campo

Se realizaron mediciones de iluminancia utilizando un lux�metro digital en distintos puntos del campo, considerando condiciones de iluminaci�n natural y artificial.

Los datos obtenidos se compararon con los valores establecidos en la norma UNE 12193-2020 y la Resoluci�n Nro. ARCERNNR-020 (2023) para canchas recreativas.

Simulaci�n con software DIALux

El modelado del sistema de iluminaci�n se realiz� en DIALux, un software de simulaci�n luminot�cnica ampliamente utilizado en el dise�o de sistemas de iluminaci�n. Se llevaron a cabo los siguientes an�lisis:

�         Simulaci�n del sistema actual: Evaluaci�n de la iluminancia promedio y uniformidad lum�nica.

�         Dise�o del sistema propuesto: Optimizaci�n de la distribuci�n de luminarias y c�lculo de niveles de iluminancia.

Selecci�n de luminarias y c�lculo de eficiencia

Se seleccionaron reflectores LED de 200 W, considerando criterios de eficiencia lum�nica (lm/W), vida �til y costo operativo, se representa en la Figura 1.

 

Figura 1. Luminarias

Nota. Las luminarias representadas en esta figura han sido seleccionadas bajo criterios de eficiencia energ�tica, durabilidad y bajo impacto ambiental.

Se calcular� los siguientes par�metros:

-        Iluminancia (lux): Relaci�n entre la cantidad de luz emitida y la superficie iluminada.

-        Uniformidad lum�nica (U0): Diferencia entre las zonas m�s iluminadas y las menos iluminadas del campo.

-        Eficiencia energ�tica: Relaci�n entre la potencia consumida y la luz generada.

Evaluaci�n econ�mica y financiera

Se realiz� un an�lisis comparativo entre el sistema actual y el sistema propuesto, evaluando:

-        Costo de inversi�n inicial (equipos, instalaci�n, mano de obra).

-        Costo de operaci�n y mantenimiento (vida �til de luminarias, consumo energ�tico).

-        Retorno de inversi�n (ROI) y tiempo de recuperaci�n.

-        An�lisis costo-beneficio (B/C) para determinar la viabilidad del proyecto.

Criterios normativos aplicados

El dise�o del sistema de iluminaci�n se bas� en las siguientes normativas:

-        Norma UNE 12193-2020: Define los niveles m�nimos de iluminancia para instalaciones deportivas.

-        Resoluci�n Nro. ARCERNNR-020 (2023): Regula los requisitos de iluminaci�n en canchas deportivas en Ecuador.

-        Norma T�cnica Ecuatoriana NTE INEN 2 070:2015: Establece criterios de seguridad para instalaciones el�ctricas.

Limitaciones del estudio

Las principales limitaciones del estudio incluyen:

Condiciones clim�ticas variables: Las mediciones de iluminancia pueden verse afectadas por cambios en la luz natural.

Disponibilidad de financiamiento: La implementaci�n del sistema depende de recursos municipales o privados.

Optimizaci�n de la distribuci�n lum�nica: Se requerir� un ajuste en la inclinaci�n y orientaci�n de las luminarias para mejorar la uniformidad.

 

Resultados y Discusi�n

En este apartado se presentan los resultados obtenidos de la aplicaci�n de los instrumentos de recolecci�n de informaci�n a la muestra de estudio seleccionada.

 

Tabla 4. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 1, �Considera que las mejoras en el alumbrado p�blico es una necesidad de la comunidad La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio.

 

Figura 2. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 1, �Considera que las mejoras en el alumbrado p�blico es una necesidad de la comunidad La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Considerando que el Alumbrado P�blico es una infraestructura esencial para garantizar el bienestar y la calidad de vida de las personas que viven en zonas urbanas y rurales, brindando, entre otros beneficios, seguridad, visibilidad y embellecimiento de las �reas p�blicas, se consult� a los habitantes de la comunidad� sobre esta afirmaci�n y el 100% tuvo una tendencia favorable; es decir, el 58,3% est� muy de acuerdo; y el 41,7% est� de acuerdo , con lo cual los habitantes de la comunidad manifiestan que las mejoras en el alumbrado p�blico son beneficiosas para el sector , por tanto inciden en las mejoras de la calidad de vida.

 

 

 

Tabla 5. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 2, �Cree que alumbrado p�blico mejora la seguridad de la comunidad La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio.

 

Figura 3. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 2, �Cree que alumbrado p�blico mejora la seguridad de la comunidad La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Se considera que el alumbrado p�blico, suele emplearse para elevar la seguridad y la calidad de vida, al prolongar artificialmente las horas de luz para que pueda desarrollarse las actividades cotidianas. Es por ello que los encuestados consideraron en un 69,44% que est�n muy de acuerdo en que el alumbrado p�blico mejora la seguridad de la comunidad; seguido de un 30,55% que est�n de acuerdo con esta afirmaci�n. Estos resultados se relacionan con lo encontrado en la tabla anterior, donde mencionaron que es una necesidad para la comunidad La Propicia 4 del cant�n Esmeraldas.

 

Tabla 6. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 3, �Considera que la iluminaci�n en la cancha La Propicia 4 es una necesidad de la comunidad?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Figura 4. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 3, �Considera que la iluminaci�n en la cancha La Propicia 4 es una necesidad de la comunidad?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

En cuanto a la necesidad de iluminaci�n en la cacha del sector La Propicia 4 se tiene que la iluminaci�n en instalaciones deportivas no es simplemente un aspecto est�tico, sino un aspecto fundamental que influye directamente en la experiencia de los jugadores, deportistas o miembros de la comunidad que practican actividad f�sica y espectadores. No solo afecta la visibilidad, sino que tambi�n tiene un impacto significativo en el rendimiento, la seguridad y el disfrute general de las actividades deportivas. Por lo cual el 100% de los encuestados estuvieron muy de acuerdo con esta afirmaci�n, lo que indica el inter�s en obtener mejoras energ�ticas para esta comunidad y particularmente en esta �rea deportiva.

 

Tabla 7. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 4, de las siguientes opciones se�ale �Cu�l es el tipo de luminaria empleada en la comunidad La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

Figura 5. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 4, de las siguientes opciones se�ale �Cu�l es el tipo de luminaria empleada en la comunidad La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

El alumbrado p�blico convencional, particularmente en de las plazas, como el de las canchas deportivas, seg�n la Corporaci�n Nacional de Electricidad (CNEL EP, 2023) se denominan ornamentales y es la iluminaci�n de �reas p�blicas como: parques, plazas, iglesias, piletas, cementerios, monumentos y similares. Est� a cargo de los GADS u organismos estatales y/o privados competentes. Cabe destacar que los trabajos de alumbrado p�blico intervenido y ornamental, se coordinan con los GADs Cantonal y Provincial, teniendo la competencia de operaci�n y mantenimiento bajo la exclusiva responsabilidad de cada uno de ellos.

Es importante conocer que es el tipo m�s com�n de alumbrado p�blico, pero es menos eficiente y tiene un mayor costo de mantenimiento. Se comprende que este tipo de alumbrado p�blico utiliza l�mparas incandescentes, de vapor de mercurio, de sodio o de haluro met�lico para iluminar las calles y lugares p�blicos.

Actualmente se emplean l�mparas de tecnolog�a SAP (L�mpara de vapor de sodio de Alta Presi�n - de tono anaranjado), luminarias LED, Aditivos Haluro Met�licos y MCC (Vapor de Mercurio). Al indagar en la poblaci�n sobre los tipos de iluminaci�n existente en el cant�n Esmeraldas y particularmente en comunidad Propicia 4 se encontr� que el 50% se�ala que la Luminaria empleada es de tipo vapor de sodio y en segundo tipo las de Vapor de mercurio, por ultimo las luminarias LED, las cuales son consideradas como m�s amigables con el medio ambiente. Este resultado evidencia que las luces empleadas son en su mayor�a convencionales que deben ser reemplazadas por un sistema que contribuya con el medio ambiente.

 

Tabla 8. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 5, �Considera que el alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4 recibe mantenimiento constante?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Figura 6. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 5, �Considera que el alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4 recibe mantenimiento constante?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Al observar los resultados de la presente tabla, el 83,3% de los encuestados manifiestan que est�n en desacuerdo con la afirmaci�n sobre el mantenimiento constante de las luminarias de la Cancha del sector en estudio, seguido de un 16,6% que indican que est�n de acuerdo. Estos resultados se relacionan con la Tabla 4 en la cual se encontr� que las luminarias presentes en el sector son convencionales por lo que ameritan mayores esfuerzos econ�micos para su sostenimiento y mantenimiento, al igual que las emisiones de gases t�xicos para el ser humano y el medio ambiente.

 

Tabla 9. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 6, �Considera que el alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4 facilitar�a la realizaci�n de actividades culturales?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Figura 7. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 6, �Considera que el alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4 facilitar�a la realizaci�n de actividades culturales?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

En relaci�n a la importancia de la Cancha como espacio que favorece las actividades culturales y recreativas se ha encontrado que el 100% poseen una tendencia favorable sobre la afirmaci�n, de los cuales el 77,7% de los encuestados consideran que est�n �Muy de acuerdo� , 22,2%� est�n �de acuerdo� que� una adecuada iluminaci�n en� la Cancha facilitar�a la realizaci�n de actividades culturales, y� por lo cual se comprueba que� el alumbrado p�blico es un servicio esencial para las ciudades y pueblos y� comunidades rurales. La iluminaci�n adecuada de las calles y lugares p�blicos mejora la seguridad, reduce la delincuencia, facilita el tr�fico y la movilidad, y crea un ambiente agradable y seguro.� El alumbrado permite que las personas puedan disfrutar de actividades recreativas al aire libre durante la noche, por lo que el mantenimiento de las instalaciones contribuye con las mejoras en la calidad de vida de sus habitantes.

 

Tabla 10. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 7. �Considera que el alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4 ser�a m�s eficiente a trav�s del sistema LED?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Figura 8. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 7. �Considera que el alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4 ser�a m�s eficiente a trav�s del sistema LED?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Al indagar en los resultados de la presente tabla se ha encontrado que el 100% de los encuestados manifiestan que el sistema de iluminaci�n LED ser�a m�s eficiente en el sector y particularmente en la cancha deportiva. El Organismo Supervisor de la Inversi�n en Energ�a y Miner�a sustenta lo anterior cuando afirma que estas l�mparas (LED) pueden ahorrar entre 40% y 70% de la energ�a consumida por las l�mparas convencionales, lo que podr�a suponer un ahorro de alrededor de 30% en la gesti�n del alumbrado p�blico. Este ahorro no es s�lo econ�mico, sino tambi�n medioambiental. Sustituir las l�mparas convencionales por LED podr�a suponer una importante reducci�n de las emisiones de CO₂, contribuyendo a la lucha contra el cambio clim�tico y a la sostenibilidad de las ciudades y las personas. Sustituir las l�mparas convencionales por LED podr�a suponer una importante reducci�n de las emisiones de CO₂, contribuyendo a la lucha contra el cambio clim�tico y a la sostenibilidad de las ciudades y las personas.

 

 

 

Tabla 11. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 8, �Considera que es necesaria la generaci�n de una propuesta de mejora alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

Figura 9. Resultados distribuci�n frecuencial, pregunta 8. �Considera que es necesaria la generaci�n de una propuesta de mejora alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4?

Nota. Elaboraci�n propia. Fuente: resultados de la encuesta aplicada a la poblaci�n en estudio

 

En general, la implementaci�n del sistema de alumbrado p�blico LED y los sistemas de iluminaci�n inteligente puede resultar en una mayor eficiencia energ�tica, una mayor durabilidad, una mejora en la calidad de la luz, un mejor control, una mayor flexibilidad, y una reducci�n en la contaminaci�n lum�nica. Todo esto puede mejorar la calidad de vida de las personas y reduce la inseguridad debido a la oscuridad en ciertos puntos y as� hacer que las calles sean m�s seguras y agradables para un tr�nsito libre por la noche. Por lo que se tiene que el 100% de los encuestados han manifestado estar muy de acuerdo en la generaci�n de una propuesta de mejora alumbrado p�blico de la cancha La Propicia 4.

 

 

 

 

Propuesta integral de optimizaci�n energ�tica para el alumbrado p�blico en la cancha La Propicia 4

Prop�sito

Transformar el sistema de iluminaci�n de la cancha La Propicia 4, dando prioridad tanto a la eficiencia energ�tica como a la calidad de la luz, a trav�s de la implementaci�n de tecnolog�as de vanguardia y la utilizaci�n eficiente de los recursos.� Nuestra meta es evidente: disminuir el uso de energ�a el�ctrica, incrementar los niveles de seguridad y potenciar la visibilidad en el espacio para todos los usuarios.� Por su influencia, este proyecto se convertir� en un modelo de referencia en t�rminos de sostenibilidad y eficacia.

Metas espec�ficas

Diagn�stico inicial:

-        Efectuar un estudio detallado de la condici�n actual del sistema de iluminaci�n en la cancha, identificando deficiencias y posibilidades de optimizaci�n.

-        Incorporar tecnolog�as innovadoras y equipos eficientes que logren una reducci�n real del consumo.

-        Ofrecer una iluminaci�n superior que beneficie a los usuarios, minimizando zonas oscuras y asegurando una experiencia segura y c�moda.

-        Incorporar sistemas de energ�as renovables, tales como la solar, favoreciendo de esta manera un futuro m�s sustentable.

Diagn�stico de condiciones actuales.

      1.            Contabilizar y clasificar cada luminaria en t�rminos de tipo, potencia y ubicaci�n, para entender sus caracter�sticas y desempe�o.

      2.            Evaluar el uso medio mensual de energ�a en el sistema de iluminaci�n, detectando picos y patrones de consumo.

      3.            Medir la intensidad y uniformidad de la iluminaci�n en el espacio, compar�ndola con los est�ndares recomendados para �reas deportivas.

      4.            Identificar problemas en la distribuci�n lum�nica, tales como �reas poco iluminadas o desbalanceadas, as� como consumos innecesariamente elevados.

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Estrategias avanzadas para una mejora energ�tica efectiva

Reemplazo de luminarias convencionales por LED de alta eficiencia

-        Sustituir las luminarias actuales por luces LED, cuyo consumo es hasta un 80% menor y su vida �til notablemente mayor.

-        Seleccionar modelos que ofrezcan protecci�n contra el clima (IP65+), evitando as� el desgaste por humedad y polvo.

Implementaci�n de sistemas de control inteligente

-        Automatizar el encendido solo cuando es realmente necesario (durante la noche o cuando hay movimiento).

-        Regular la intensidad en funci�n de la actividad en la cancha, asegurando un uso eficiente y racional de la energ�a.

Incorporaci�n de energ�a solar para sostenibilidad

-        Evaluar la instalaci�n de un sistema solar para cubrir parcial o totalmente el consumo de las luminarias, aprovechando el potencial solar local.

-        Garantizar iluminaci�n nocturna contin�a mediante la inclusi�n de bater�as, haciendo el sistema autosuficiente y reduciendo su dependencia de la red.

Optimizaci�n en la ubicaci�n y cobertura de luz

-        Redistribuir las luminarias en funci�n de un an�lisis fotom�trico que permita maximizar la uniformidad y alcance del sistema.

-        Eliminar sombras y zonas oscuras, optimizando cada l�mpara para obtener una cobertura homog�nea.

Evaluaci�n financiera y fuentes de financiamiento

-        Obtener cotizaciones para la compra e instalaci�n de luminarias LED, considerando la duraci�n y mantenimiento.

-        Calcular los costos asociados a paneles solares y bater�as, detallando precios de instalaci�n y mantenimiento a largo plazo.

-        Investigar posibles fondos p�blicos, subvenciones para proyectos energ�ticos sostenibles y alianzas estrat�gicas con empresas privadas.

En la implementaci�n proyectada se realiza el cronograma donde se detalla y se lo representa en

Tabla 12.

 

Tabla 12. Cronograma de implementaci�n proyectada

Nota.� El cronograma presenta las etapas, actividades y duraci�n estimada para la implementaci�n del proyecto.

 

Beneficios proyectados

-        Gracias a la transici�n a LED y energ�a solar, se espera una significativa reducci�n del consumo energ�tico, permitiendo un ahorro econ�mico para el municipio a mediano plazo.

-        La energ�a solar y el uso de LED reducen considerablemente la huella de carbono del sistema.

-        La iluminaci�n eficiente y uniforme promueve un ambiente m�s seguro, disuadiendo actividades no deseadas y alentando un uso nocturno seguro de la cancha.

-        Con una luz de mejor calidad y sin parpadeos, los usuarios tendr�n una experiencia visual mucho m�s c�moda.

Indicadores de �xito

-        Comparar los registros de consumo antes y despu�s de la implementaci�n.

-        Medir la mejor�a en la uniformidad e intensidad de la iluminaci�n en la cancha, asegurando el cumplimiento de los est�ndares deportivos.

-        Realizar encuestas para evaluar c�mo la nueva iluminaci�n impacta la percepci�n de seguridad y confort entre los usuarios.

Estudio de carga

 

Tabla 13. Estudio de carga.

Nota. El estudio de carga presenta los resultados del an�lisis de consumo el�ctrico en el sector, considerando

los diferentes tipos de cargas.

 

Propuesta de dise�o de iluminaci�n

En este punto se realiza el modelo de iluminaci�n de la cancha que permita obtener una mejor eficiencia energ�tica de las luminarias en la cancha de la Propicia 4.

Simulaci�n de Dialux

 

Figura 10. Simulaci�n de DIALux

Nota. La simulaci�n de DIALux presenta los resultados del an�lisis luminot�cnico realizado para el sector, considerando par�metros como la iluminancia promedio, uniformidad y eficiencia energ�tica. Los datos fueron obtenidos mediante el software DIALux, utilizando modelos 3D del �rea y configuraciones de luminarias LED.

 

Figura 11. Diagrama de la cancha deportiva

Nota. La imagen presenta un diagrama de la cancha deportiva

 

Conclusiones

Mejora significativa de la iluminaci�n con tecnolog�a LED El estudio demostr� que la implementaci�n de un nuevo sistema de iluminaci�n LED en el campo La Propicia 4 mejora sustancialmente los niveles de iluminancia en comparaci�n con el sistema actual. La configuraci�n de cuatro postes con dos reflectores LED de 200 W cada uno permite alcanzar una iluminancia promedio de 85 lux, superando los 42.2 lux del sistema actual y acerc�ndose a los valores normativos establecidos en la Resoluci�n Nro. ARCERNNR-020 (2023) para canchas recreativas.

Reducci�n del consumo energ�tico y costos operativos. La transici�n a tecnolog�a LED permite una reducci�n del 50 % en el consumo energ�tico y del 60 % en costos de mantenimiento. Se estima un ahorro anual de 412 USD, lo que se traduce en una recuperaci�n de la inversi�n en 7.3 a�os y un retorno de inversi�n (ROI) del 13.6 %. Viabilidad t�cnica y econ�mica del proyecto El an�lisis costo-beneficio indic� que el nuevo sistema de iluminaci�n presenta un B/C = 1.36, lo que confirma su viabilidad econ�mica.

La propuesta cumple con las normativas nacionales e internacionales, garantizando una soluci�n eficiente y sostenible para la comunidad. Impacto positivo en la comunidad y en la seguridad del espacio La mejora en la iluminaci�n permitir� un uso extendido del campo deportivo en horario nocturno, fomentando la pr�ctica de actividades deportivas y recreativas. Adem�s, contribuir� a una mayor percepci�n de seguridad en la zona, reduciendo riesgos de accidentes y mejorando la calidad del entorno urbano.

 

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� 2025 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).