Conceptos Clave y Cálculos en Instalaciones Eléctricas y Energía Solar

Sección 1: Instalaciones Eléctricas y Seguridad

Este apartado aborda cuestiones fundamentales sobre la normativa de baja tensión (REBT) y los sistemas de alumbrado de emergencia, esenciales para la seguridad en edificaciones.

Cuestiones sobre Locales de Pública Concurrencia y Suministros

1. ¿Es local de pública concurrencia, según el REBT, una residencia de estudiantes con un aforo de 65 personas ajenas a la instalación?

   Respuesta: Sí, se considera local de pública concurrencia al superar las 50 personas.

2. ¿Qué tipo de suministro complementario necesita una discoteca de 2300 m² de superficie? ¿Qué potencia ha de poder suministrar, como mínimo, si tiene contratados 110 kW?

   Respuesta: Necesita un suministro complementario de socorro. La potencia mínima a suministrar es del 15% de la potencia contratada: P = 15% * 110 kW = 16,5 kW.

3. ¿Es local de pública concurrencia una galería comercial con 1200 m² ocupados por los distintos comercios y 1300 m² dedicados a zonas comunes? No se considerarán para el cálculo las zonas donde no tiene acceso el público general, ni los aseos, ni los pasillos, ni los locales propios de los comercios. ¿Qué tipo de suministro complementario precisa?

   Respuesta:

   • Zona comercial: 1200 m² / 0,8 m²/persona = 1500 personas. Al superar las 50 personas, se considera de pública concurrencia.
   • Zonas comunes: Siempre se consideran de pública concurrencia.
   • Superficie total: 1200 m² (comercios) + 1300 m² (zonas comunes) = 2500 m².
   • Al superar los 2000 m², el tipo de suministro complementario requerido es de reserva.

Cálculos de Alumbrado de Emergencia

4. ¿Cuántas líneas serán necesarias para alimentar 15 puntos de luz de emergencia si están alimentadas por una fuente central?

   Respuesta: Se calcula el número de líneas dividiendo el total de puntos de luz por la capacidad máxima por línea (generalmente 12): 15 / 12 = 1,25. Por lo tanto, se necesitan 2 líneas.

5. ¿Qué nivel de iluminancia mínima debe proporcionar el alumbrado de emergencia correspondiente a los lugares en los que se encuentran los cuadros de distribución y las instalaciones de protección de incendios?

   Respuesta: Según la ITC-BT 28, debe proporcionar una iluminancia mínima de 5 lux durante 1 hora.

6. Calcula el número de luminarias que necesitamos para un alumbrado ambiente o antipánico, alimentado por una fuente central, de un teatro cuya superficie es de 500 m². Las luminarias de las que disponemos tienen un flujo luminoso de 30 lúmenes y una potencia de 5 W.

   Respuesta:

   • Iluminancia requerida para alumbrado ambiente: 0,5 lux.
   • Flujo luminoso total (Φt) necesario: E * S = 0,5 lux * 500 m² = 250 Lm.
   • Número de luminarias (nº) = Φt / Flujo por luminaria (Φ1lum) = 250 Lm / 30 Lm = 8,33.
   • Se necesitan 9 luminarias para cubrir la superficie adecuadamente.

7. Calcula el flujo luminoso que aportan 30 equipos autónomos de alumbrado de emergencia con 300 lúmenes cada uno.

   Respuesta: Flujo luminoso total = 30 equipos * 300 Lm/equipo = 9000 Lm.

Sección 2: Cálculos de Irradiación Solar

Esta sección se centra en la determinación de la irradiación solar recibida en diferentes superficies y ubicaciones geográficas, un factor clave en el diseño de instalaciones fotovoltaicas.

Determinación de la Irradiación en Superficies Inclinadas y Horizontales

1. ¿Qué irradiación recibe una superficie, situada en Madrid, orientada al Sur y con una inclinación de 40º, durante el mes de marzo? ¿Cuánta irradiación recibe a lo largo del año?

   Respuesta:

   • Irradiación diaria media en marzo (Gdm(40º)): 17342 kJ/(m²·día) * (1 kWh / 3600 kJ) = 4,82 kWh/(m²·día).
   • Irradiación mensual en marzo (Gm(40º)): 31 días * 4,82 kWh/(m²·día) = 149,33 kWh/m².
   • Irradiación anual (Ga(40º)): 6271428 kJ/(m²·año) * (1 kWh / 3600 kJ) = 1742,06 kWh/(m²·año).

2. Utiliza la tabla 1.2 para calcular la irradiación en el mes de julio sobre una superficie situada en Madrid, inclinada 30º y orientada al Sur.

   Respuesta:

   • Irradiación diaria media en julio (Gdm(30º)): 24764 kJ/(m²·día) * (1 kWh / 3600 kJ) = 6,88 kWh/(m²·día).
   • Irradiación mensual en julio (Gm(30º)): 31 días * 6,88 kWh/(m²·día) = 213,28 kWh/m².

3. Utiliza la tabla 1.3 para calcular la irradiación en una superficie horizontal situada en Badajoz, en el trimestre que va de junio a agosto.

   Respuesta:

   • Junio: Gm = 30 días * 6,48 kWh/(m²·día) = 194,4 kWh/m².
   • Julio: Gm = 31 días * 6,64 kWh/(m²·día) = 205,84 kWh/m².
   • Agosto: Gm = 31 días * 5,87 kWh/(m²·día) = 181,97 kWh/m².
   • Total trimestral: 194,4 + 205,84 + 181,97 = 582,21 kWh/m².

4. Calcular la irradiación global anual que recibe una superficie con inclinación óptima y acimut cero instalada en León.

   Respuesta:

   • Irradiación diaria anual en superficie horizontal (Gda(0)): 4,02 kWh/(m²·día).
   • Irradiación anual en superficie horizontal (Ga(0)): 365 días * 4,02 kWh/(m²·día) = 1467,3 kWh/m².
   • Cálculo de la inclinación óptima (βopt) para la latitud de León (Φlatitud = 42,58º):
     βopt = 3,7 + 0,69 * (Φlatitud) = 3,7 + 0,69 * 42,58º = 33,08º.
   • Irradiación anual con inclinación óptima (Ga(βopt)):
     Ga(βopt) = Ga(0) / (1 - 4,46 * 10^-4 * βopt - 1,19 * 10^-4 * βopt²)
     Ga(βopt) = 1467,3 / (1 - 4,46 * 10^-4 * 33,08 - 1,19 * 10^-4 * 33,08²)
     Ga(βopt) = 1716,09 kWh/m².