Bloc 5. Eficiència energètica en instal·lacions d’enllumenat i en instal·lacions d’ofimàtica

Eficiència energètica en instal·lacions d’enllumenat

Professors: Pere Teruel i Albert de Ramos,Enginyers experts en enllumenat de l’empresa SECE, www.sece.com.

Eficiència energètica en instal·lacions d’enllumenat

I. Introducció a la il·luminació

II. Sistemes d’enllumenat, equips i les instal·lacions d’enllumenat públic. Actuals i futurs.

III. Tipologia d’avaries. Mitjans i sistemes de detecció i reparació d’avaries.

ÍNDEX

EFICIÈNCIA ENERGÈTICA

LLUM VISIBLE

0,5 6 %

DISENYPRODUCCIÓ

FUNCIONAMENT100 %

ELECTRICITAT

Contaminació lumínica Residus del Enllumenat

DISSENY

DISSENY

PARAMETRES LUMÍNICSLuminància mitja (Lmed)Luminància mitja de la superfície determina en gran manera el estat d’adaptació dels ulls dels usuaris. També està relacionada amb el confort del usuari a la carretera.

Uniformitat de luminància (Uo, Ul)Es relaciona amb la seguretat del trànsit i el confort:

• Les àrees massa fosques de la superfície poden ocultar possibles obstacles.• Una repetició d’àrees fosques i clares causa canvis continus en l’adaptació

visual, causant fatiga.

• La uniformitat global Uo = Lmin/Lmed• La uniformitat longitudinal Ul = (Lmin/Lmax)long,

Il·luminància (Emed, Umed)La il·luminància indica la quantitat de llum que arriba a una superfície i es defineix como el flux lluminós rebut per unitat de superfície.

Limitació del enlluernamentEl enlluernament està causat per la presència de fonts lluminoses en el camp de visió del observador.

• Incomoditat, • Visibilitat reduïda,

PARAMETRES LUMÍNICS

NIVELL DE LLUMINOSITAT

NIVELL DE LLUMINOSITAT II

ÍNDEX

Eficiència energètica en instal·lacions d’enllumenat

I. Introducció a la il·luminació

II. Sistemes d’enllumenat, equips i les instal·lacions d’enllumenat públic. Actuals i futurs.

III. Tipologia d’avaries. Mitjans i sistemes de detecció i reparació d’avaries.

COMPONENTS Quadres elèctrics

Línies d’alimentació

Punts de llum

• Fonts de llum

• Equip auxiliar

• Llumenera

• Suports

INCANDESCENCIA LUMINISCÈNCIADescàrrega en Gas LED

•Incandescència•Halògenes

•Fluorescència linial•Fluorescència compacta•Inducció•Vapor de Mercuri•Vapor de Sodi Baixa Pressió•Vapor de Sodi Alta Pressió•Halogenurs Metàl·lics

FONTS DE LLUM

FLUXE LUMÍNIC (lm)

EFICÀCIA (lm/W)

DEPRECIACIÓ / VIDA MITJA / VIDA ÚTIL

COLOR: tonalitat, Índex de Reproducció Cromàtica, Temperatura de color

PREU

CONDICIONS DE FUNCIONAMENT (posició, Temp.ambient, equip auxiliar (i pèrdues), temps encesa-reencesa, altres (contaminació luminic, ordenances municipals, etc),

GAMMA DISPONIBLE

DIMENSIONS DE L’EMISSOR DE LLUM

FONTS DE LLUM

Clase Ra

1A >90 Excelent Tendes, Museus, Treball amb color

1B 80...89 Mol bó Domètic , Escola, Oficines, Esports

2A 70...79 Moderat Àrees sense ocupació permanent

2B 60...69 Correcte

3 40...59 Aceptable

4 20...39 Inaceptable

No aplicable

Classificació segons Ra

FONTS DE LLUM – COLOR

FONTS DE LLUM – COLORTEMPERATURA DE COLOR (Tc) Mesura el grau de fredor o calidesa de la tonalitat d’una font de llum blanca. Es mesura en graus Kelvin, i a menor temperatura major sensació de calidesa i a major temperatura major sensació de fredor

FREDA >5000 K

NEUTRA 3300‐5000 K

CÀLIDA <3300 K

FONTS DE LLUM – FUNCIONAMIENT TEMPS D’ENCESA Les làmpades de descàrrega no assoleixen el ple rendiment al

moment de la connexió a xarxa si no que triguen un temps per arribar al nivell de flux permanent, arrancant en fred.

TEMPS DE REENCESA La connexió de les làmpades de descàrrega quan estan en procés de refredament presenta alguns problemes. Cal esperar el refredament i la encesa posterior.

POSICIÓ DE FUNCIONAMENT Alguns tipus de làmpades realitzen el seu procés físico-químic de forma incorrecta en determinades posicions de funcionament. El fabricant indica els angles correctes de funcionament per a que no es vegin afectats ni la vida ni el rendiment.

LÀMPADES - FLUORESCENTSPotencia (W) 6 – 80 W

Flux (lm) 220 - 7000 lm

Eficàcia (lm / W) 60 - 105 lm / W

Vida útil (horas) Hasta 15000 h

Tc (K) 2700 - 6000 K

Ra 60 - 90

Temps encesa 1-2 seg.

Temps de reencesa 1-2 seg.

Posició de funcionamient Universal

VENTAJASAlta eficaciaPosibilitat de regulacióGran varietat cromàticaElevada vida útil

DESVANTATGESDimensions emisorPotenciess baixesRegulació caraResidusNecesitat de equip auxiliarTemperatura ambientCicles d’encesaEfecte “Flicker”

LÀMPADES – FLUORESCENTS COMPACTESPotència (W) 3 – 70 W

Flux (lm) 100 - 6000 lm

Eficàcia (lm / W) 60 - 85 lm / W

Vida útil (horas) Hasta 10000 h

Tc (K) 2700 - 6000 K

Ra 60 - 90

Temps encesa 1-2 seg.

Temps de reencesa 1-2 seg.

Posició de funcionamient Universal

AVANTATGESAlta eficàciaPossibilitat de regulacióGran varietat cromàticaElevada vida útilSubstituta incandescència

DESVENTAJASDimensions emissorPotències baixesRegulació caraResidusNecessitat d’equip auxiliarTemperatura ambientCicles d’encesaEfecte “Flicker”

LÁMPADES DE DESCARGA

Encesa Apagada

• El arrencador arrenca la làmpada

• Requereix d’un temps per ocasionar la descàrrega

• La làmpada necessita temps per refredar-se abans de tornar a arrancar.

La Il·luminació es produeix després d’una descàrrega entre los electrodes

Escalfament /Funcionamient

LÀMPADES DE DESCARGA – VAPOR DE MERCURI

Calentamiento /Funcionamiento

Potència (W) 50 – 1000 W

Tc (K) 3200 K

Ra 60

Temps encesa 5 min.

Temps de reencesa 10 min.

Posició de funcionament Universal

AVANTATGESLlum blancaElevada vidaGama de potènciesSense arrencador

DESAVENTATGESEficàciaReproducció cromàticaDimensions emissorContaminació lumínicaResidusNecessitat d’equip auxiliarProcés d’encesaEmissió UVEfecte “Flicker”

LÀMPADES DE D.– VAPOR DE SODI ALTA PRESSIÓ

Calentamiento /Funcionamiento

AVANTATGESEficàciaElevada vida útilGama de potènciesDimensions emissor

DESVANTATGESResidusNecessitat d’equip auxiliarProcés d’encesaLlum grogaReproducció cromàtica

Potència (W) 50 – 1000 W

Tc (K) 2000-2700 K

Ra 20

Temps encesa 5 min.

Temps de reencesa 10 min.

Posició de funcionamient Universal

LÀMPADES DE D. – VAPOR DE SODI BAIXA PRESSIÓ

Calentamiento /Funcionamiento

Potència (W) 18 – 180 W

Eficàcia (lm / W) 180 lm / W

Ra -

Temps encesa 5 min.

Temps de reencesa 10 min.

Posició de funcionament Universal

AVANTATGESEficàciaElevada vida útilGama de potènciesDimensions emissor

DESVANTATGESResidusNecessitat d’equip auxiliarProcés d’encesaLlum grogaReproducció cromàtica

LÀMPADES DE D. – HALOGENURS METÀL·LICS CERÀMICS

Calentamiento /Funcionamiento

Potència (W) 20 – 3500 W

Tc (K) 3000 - 5200 K

Ra 60 - 95

Temps encesa 5 min.

Temps de reencesa 10 min.

Posició de funcionament -

DESVANTAGESLlum blanca Alta eficàciaBona reproducció cromàticaElevada vida útil ( hasta 20000 h)Gama de potències (20 W a 400 W)Manteniment característiques cromàtiques

al llarg de la seva vidaVarietat cromàtica (Tc: 3000K y 4200 K)Control UVDimensions emissor MINIATURIZACIÓN

DESVANTATGESResidusNecessitat d’equip auxiliarProcés d’encesaEfecte “Flicker”Posició de funcionamentDifucultats en algunes regulacions

LÀMPADES LED

Calentamiento /Funcionamiento

AVANTATGES

Llarga vida útil (50.000 – 100.000 h)Depreciació Lluminosa (30% a 50.000 h)Independència dels cicles d’encensa

Alta Emissió lluminosa (70-100 lm/W)*

Índex de reproducció cromàtica: Ra 80Gama cromàtica molt àmpliaLlum Blanca: 3.000 K a 6.000 KNo emet radiació de IR/UV

Dimensions reduïdesPossibilitat de regulació de 0 a 100.Encensa instantània

Resistència mecànica

DESVANTATGES

Evacuació de calorSensible a la temperatura

Gama de Potències molt amplia i variadaNecessitat d’equip auxiliar electrònicCorrent d’armònics

Preu

LÀMPADES LED

Calentamiento /Funcionamiento

LÀMPADES LED

Calentamiento /Funcionamiento

• IRC 70-90

LED 75/95VSAP 25

Mejor IRC

Calentamiento /Funcionamiento

OLED: Un díode orgànic d'emissió de llum, traducció de l'acrònim anglès OLED (OrganicLight-Emitting Diode), és un díode que es basa en una capa electrol·luminescent formada per una pel·lícula de components orgànics que reaccionen, a una determinada estimulació elèctrica, generant i emetent llum per sí sols.

POSSIBILITATS D’INNOVACIÓ

EQUIPS AUXILIARS Reactància

• Pèrdues pròpies• Característiques d'alimentació

(V, I , Hz)

Condensador• Capacitat

Cebador• Tensió de xoc• Amplitud dels impulsos

EQUIPS AUXILIARS - REGULACIÓ

Tipus dereducció de potència

sense línia de maniobra

transmisió de dades percable d‘alimentació

(PLC)

temps fix

amb línia de maniobra

SISTEMESDE

TELEGESTIÓ

„Intel·ligent“

Ene

ro

Dic

iem

bre

Ocaso

Orto

NIVEL REDUCIDO

100%~ 24H

~ 7H100%

Julio

Ago

sto

EQUIPS AUXILIARS - ELECTRÒNICSAvantatges:

• Menys pèrdues Major eficiència• Estabilització tensió làmpada major vida útil (entre

30% i 300% depenent del fabricant)• Incorpora diferents proteccions (tèrmica, curtcircuit,

làmpada fosa, intermitència,…)• Compacte, menor pes, 1 sol element• Factor de potència proper a la unitat• Evita transitoris encesa• Reducció temps de reencesa• Dona possibilitat d’un control més acurat i intel·ligent

(1-10V, DALI,…) Telegestió

LLUMENERES

Característiques

Fotometria

Mecànica

Ambiental

Estètica

Instal∙lació i manteniment

Constructives

LLUMENERES

UNE-EN 60598

LLUMENERES - PARTS

LLUMENERES - CLASSIFICACIÓ

INTERIORSSón aquelles llumeneres que, per norma general, no estan subjectes a unes exigències mecànica ni de estanqueïtat excessives, depenent, no obstant, de la situació i tipus de treballs que es realitzin a la zona..

• Industrials• Funcionals• Decoratives• Especials

EXTERIORSLlumeneres que han sigut dissenyades per resistir emplaçament externs, sense deteriorament de les parts òptiques ni dels compartiments dels equips elèctrics.

• Enllumenat Públic• Projectors• Balisament

LLUMENERES – ENLLUMENAT PÚBLIC

Llumeneres que s'utilitzen per il·luminar els carrers de la via pública, tant “peatonals” com de circulació de vehicles.

LLUMENERES - PROYECTORES

Llumeneres on la seva funció es enviar, fonamentalment, la llum cap a la part frontal del aparell, independentment de la forma del feix lluminós

LLUMENERES – GRAUS DE PROTECCIÓ

QUADRES DE CONTROL1. Escomesa: Connexió a les xarxes generals de subministra

• Precaucions

• Equilibrar la distribució de les càrregues entre fases

• Seleccionar “corba de dispar” del ICP (sobrecàrregues transitòries)

• Si la demanda varia al llarg de l’any: Possibilitat de maxímetre

• Qualitat del subministra

• Potència contractada

2. Equips de mesura

• Comptador d’energia activa

• Mesura el consum en kWh.

• Discriminació horària.

• Comptador d’energia reactiva

• Mesura el consum en kVArh.

• Poden ser de propietat o de lloguer

QUADRES DE CONTROL1. Escomesa: Connexió a las xarxes generals de subministra

2. Equips de mesura

3. Maniobra: Dispositius de connexió i desconnexió de la instal∙lació

4. Proteccions: Dispositius de seguretat

• Interruptors diferencials

• Magnetotèrmics

• Sobretensions

5. Línies de distribució: Condueixen l’energia als punts de consum

• Evitar derivacions, fugues i connexions fraudulentes

• Càlcul de la secció del conductor

6. Quadre de maniobra: Envolcall

7. Comunicacions

SISTEMES DE CONTROL

1. Interruptors manuals: Necessiten un operador

2. Interruptors a distància: Mitjançant infrarojos, ràdio, mòdem, etc.

3. Interruptors de presencia: S'activen al detectar ocupació en una zona.

4. Temporitzadors: Mantenen el servei durant un període determinat.

5. Rellotge: Transmet les ordres a les hores predeterminades.

6. Programadors electrònics: Associats o no a un rellotge astronòmic

7. Cèl·lules fotoelèctriques: Generen ordres de maniobra en funció de la lluminositat ambiental.

8. Sistemes de gestió centralitzada

SISTEMES DE CONTROL - TELEGESTIÓ

Internet

Segmento 20 puntos de luz

CuadroOperador ComunicacionesCentro Control

Recarga Coche Eléctrico

Gestión Estacionamiento

SensorsPublicitat

AerogeneradorEnergía

Comunicacions

Parada Bus Bicing

Infraestructures ServeisMobiliari Urbà

Microgeneració

Telegestión Gestióncontenedores

Serveis alsciutadans

Riego

43

LA TELEGESTIÓ I LA INTEGRACIÓ DE TECNOLOGIES

http://www.youtube.com/watch?v=52YKJ31pde0&feature=player_embedded

QUADRES DE CONTROL – SISTEMAS REGULACIÓ1. Apagada parcial

• Disminueix el nivell d’il·luminació mitjançant la desconnexió d’alguns punts de llum.

• Encareix la instal·lació

• Reducció de la uniformitat

2. Equips auxiliars de regulació

• Precisen d’un sistema de comunicació en alguns casos

3. Reguladors/ Estabilitzadors en capçalera

• Instal·lats en l’escomesa.

• Actuen sobre tota la instal·lació variant la tensió de subministra.

• Estabilitzant la tensió.

• Risc de falta d’estabilitat en làmpades “embellides”.

QUADRES DE CONTROL

SUPORTS

SUPORTS

ÍNDEX

Eficiència energètica en instal·lacions d’enllumenat

I. Introducció a la il·luminació

II. Sistemes d’enllumenat, equips i les instal·lacions d’enllumenat públic. Actuals i futurs.

III. Tipologia d’avaries. Mitjans i sistemes de detecció i reparació d’avaries.

INSTRUMENTS BÀSICS

LUXOMETREPINÇA WATT PINÇA MILIAMPER.MACROTEST

INSTRUMENTS AVANÇATS

ANALITZADOR DE XARXES

TRAÇADOR I LOCALITZADOR DE CABLES SOTERRATS

LUXÒMETRE MÒBIL

CAMARA TERMOGRÀFICA

MULTIFUNCIÓ Resistència d’ aïllament. Es la verificació més

corrent. Tenir en compte fer les comprovaciónssense corrent en la línia. Aplicar 500v com tensió de proba. Defecte màxim admissible per sobre de 0,5 MΩ.

Resistència del terra. Utilitzem la funció RCD (roba de diferencials) amb la utilitat “Ut”, que no fa saltar el diferencial i a més ens dóna el terra i la tensió de contacte. El valor del terra correcta serà < 37 Ω.

Interruptor diferencial. La proba del interruptors diferencials es molt important per saber la tensió de contacte (en el nostre cas el màxim admès es de 25v) i el temps de dispar del propi diferencial. Les opcions més utilitzades son: “AUTO” o X1”

LOCALITZADOR AVARIES• Em pogut comprovar que per les instal·lacions

d’enllumenat públic, la freqüència aconsellable es la intermèdia: 133K.

• El defecte mínim en la línia per la localització correcte de l’avaria, tindrà que ser inferior a 200kΩ.

• La piqueta del terra de l’equip la tindrem que instal·lar sempre el més allunyada possible del terra de la instal·lació.

• La línia avariada tindrà que estar completament desconnectada en tot dos extrems, per evitar la derivació del senyal per la resta de les fases.

• Evitar el traçat de línies, al costat d’elements metàl·lics com tanques, cotxes, etc., ja que el senya es vera alterat.

• El cable soterrat sota formigó amb forjat provoca que el senyal s’expandeixi a través de les varetes, fent impossible el traçat del cable.

• La profunditat idònia del cable traçat no tindria que superar els 100 cm.

ANALITZADOR DE XARXES

• Ubicarem l’aparell en un lloc protegit adequadament (hem de tenir en compte que les mesures es realitzen normalment en períodes de temps superiors a un dia.

• Al connectar les mordasses hem de tenir en compte el sentit del corrent i instal·lar-les mantenint la fletxa gravada en el connector en la mateixa direcció.

• Avanç de connectar l’aparell introduirem la configuració de l’analitzador i del registre.

• Una vegada hem introduït tots els paràmetres i hem verificat la correcta instal·lació del analitzador, accionarem la tecla “STOP STAR” i quan comenci el cicle de temps es posarà en marxa automàticament.

CAMERA TERMOGRÀFICA

Localització de futures avaries en quadres elèctrics.

Emprar la quantitat de llum necessària per a cada activitat.

Restringir l’horari d’encesa al temps necessari.

Dirigir la il·luminació exclusivament cap a l’objecte o espai que cal il·luminar.

CONCLUSIONS

Moltes gràciesper la seva atenció

Pere Teruel i Albert de Ramospteruel@sece.com ; aramos@sece.com