6. Sistemas de ahorro de energía en iluminación · Nociones básicas y unidades: magnitudes y...
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ÍNDICE
Recintos
Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
E.T.S. de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagena
Curso de formación en “Mercados Eléctricos”
Elche, febrero de 2013
6. Sistemas de ahorro de energía en iluminación
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Control de reactiva
Para empezar, unos ejemplos de ¿Ahorro Energético?... Más bien, NO.
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Control de reactiva
Otro ejemplo: uso innecesario de energía
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: Contexto energético (I)
¿Qué pasó en el siglo XX (y comienzo del XXI)?Crecimiento del consumo (3-5% anual)
Fuerte incremento de las puntas de demanda (> 5%)Un 40% entre 1994 y 2006.
Recursos primarios limitados (¿50 años?)El 80% de las emisiones de CO2 son debidas al consumo de energía¿Energías renovables? A veces es una trampa
Informe de la Universidad de Texas-Austin: disminución de la velocidad del viento en el hemisferio norte prevista entre un 4-12% a finales de siglo(*).Informe del LSCE (Lab. Sciences du Climat et l’ Environement, Francia): cifran disminuciones viento entre el 5-15% de 1979 a 2008(*).Disminución de la producción de energía f(velocidad3)
(*) Fuente: IEEE Spectrum, Feb 2011
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: Contexto energético (II)
¿Qué pasó en el siglo XX (y comienzo del XXI)?España: sólo un 22% de nuestros recursos energéticos son propios (frente al 50% de la UE-27).
España es tremendamente dependiente del exteriorSuministro de gas, petróleo (Argelia, Libia, Rusia,…)No existe política clara con respecto a las centrales nucleares:son vitales en el momento actual.
Crecimiento económico en Europa:1 de cada 12 habitantes del mundo es de la UE1 de cada 5kWh consumido es de la UE
Conclusión: aprovechemos todos los recursos disponibles (renovables y convencionales) sin demagogia.
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Recorrido de la energía y consumo energético en la UE (© fuente JRC, UE, 2009)
Instituto de Energía, JRC, Italia
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: Intensidad de uso energético (I)
Unión Europea: disminuye desde 1990España: se incrementa ligeramente. España es criticada por la IEA (Ag. Internacional de la Energía). Fuente: informes IDAE.
Intensidad energética (ktep/€)
0
0,050,1
0,150,2
0,250,3
1985 1990 1995 2000
EspañaU.E.
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: Intensidad de uso energético (II)
España: hay datos muy preocupantes en algunos sectores (fuente informes IDAE)
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: electricidad (I)
Es una forma valiosa de energía: ofrece ventajas que otras formas de energía sólo ofrecen en un tipo de uso final (gas en generación de calor)EEUU (2010): reducciones 22-44% de la energía (MTP) → 145 plantas de 500MW
MTP: Máximo Potencial TecnológicoTecnología más eficiente operativaFalta demanda del usuario por estas tecnologíasCanales de comercialización adecuadosFallos de las primeras series comercialesIncentivos económicos (California: 5.000M$)
Ejemplo: alumbrado en centros docentesIluminación: 20% de reducción↓ 92000 toneladas CO2/añoEn general: segundo-tercer “uso final” en importancia
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Hablando del … máximo potencial tecnológico
Hay mucho que hacer todavía: por ejemplo en el sector residencial y en iluminación.
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: electricidad (II)
Hay dos caminos para conseguir la eficiencia:Upgrading: cambiar a nuevas tecnologías más eficientes (ej. LED, Inducción, CFL,…)Electrificación: sustituir otras energías primarias por electricidad (ej. gasoil en transporte)
Beneficios de la eficiencia:Incrementa productividad y calidad (empleo)Posibilidad nuevos productos (competitividad)Fomenta la I+D+i de un país
Se estima que la energía podría reducirse hasta un 82% en algunos casos (fuente NSW, Australia, 2012)
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: Cuando se compra un nuevo aparato….
Hay que tener en cuenta el coste real de una medida de eficiencia energética:
a) Coste inicial (precio de compra)
+b) Coste de energía anual (usualmente > precio) durante la vida útil del aparato
+c) Costes de mantenimiento/sustitución
↓Buscar el etiquetado energético…se va a extender en todos los aspectos cotidianos
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Ejemplo de valoración del uso eficiente de la energía
Cambio bombilla incandescente
El coste inicial es menos del 10% del total a lo largo de la vida útil, pero 8 veces el inicial … hay que cambiar nuestra mentalidad de consumidor a “corto plazo”.
Comparación de una bombilla incandescente de 60W frente a una fluorescente compacta de clase A
60-W Incandescente
15-W CFL (clase A)
Coste inicial (a) 0,50€ 4,00€
Servicio/Uso (flujo luminoso) 800 lm 800 lm
Vida útil (horas) 1000 10000
Mantenimiento (b) 9 lámparas ó 4,50€ –
Coste de la energía (c) 10000 h × 60W × 0,10€/kWh = 60€
10000 h × 15W × 0,10€/kWh = $15€
Coste total a 10000h (a + b + c) 65€ 19€
Ahorros – 46€
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USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: Ejemplos de etiquetado energético
Ecolabel: Europa
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Uso Eficiente de la Energía: no sólo bastan las “fuerzas naturales” ...
Necesidad de incentivar la eficiencia (subsidios)Se ha hecho durante muchos años con renovables, cogeneración¿Quizás al estilo de las compañías energéticas de EEUU? ¿O del Estado de California?Ej: Minnesota Energy-Efficiency Programs, Austin Energy,…
175/125$/kWVieja/nueva instalaciónControl iluminac.
300$/kWCambio incandescente, fluorLED
300$/kWHID, reducción de kWCambio HID Fluor./Inducción
20$/ventanaFactor U < 0,35Certificado NFRC
Cambio ventanas
50-100$Protocolo Energy StarLavadoras
10$10$
Balasto electrónicoDetector de presencia
Alumbrado comercial
75 a 150$SEER > 14Unidades AC
IncentivoCualificado si…Política
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Nueva vida para la Eficiencia Energética
Legislativas: nuevas directivas UE2006/32/EC “energy end-use efficiency and energy services and repealing council directive 93/76/eec” .2005/89/EC “measures to safeguard security of electricity supply and infrastructure investment”.2005/32/EC “framework for the setting of design requirements for energy using products”
Movimientos del mercado eléctricoMercados de capacidad (2010, EEUU): adquisición de recursos de generación, transporte,…Un 12% de estos recursos han sido debidos a Respuestade la Demanda y Eficiencia Energética.Pueden suponer un beneficio de unos 30.000 millones de Euros de 2010 a 2030 en la UE.Ahorros potenciales de 100TWh/año y 100 millones menosde toneladas de CO2
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¿Es importante la iluminación en las políticas de eficiencia?
Si, sin duda y muchoLa iluminación supone alrededor de un 10% de la energíaeléctrica final que se consume en la UE-27 (2007).Según los datos de la UE (UE-27)
Residencial: 84TWh/año (800TWh/año en total)Oficinas: 164,5 TWh/año (760TWh/año en el sector terciario)Iluminación de calles 36TWh/año.
¡Incluso más en algunos sectores!Alumbrado público: hasta un 70% del consumo de ayuntamientosCentros públicos: Universidades, Institutos, Hospitales: de un 20 a 25%
En las Industrias también es importante: al menos un 10% del consumo total de electricidad.
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Alumbrado de emergencia
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Eficiencia energética en alumbrado: Nociones básicas y unidades
Nociones básicas y unidades
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Nociones básicas y unidades
Espectro electromagnético y visibleEspectro electromagnético
Espectro visible
760 a 106Infrarrojo108 a 109TV
380-760Visible100-380Ultravioleta
10-1 a 102Rayos X10-5 a 10-3Rayos cósmicos
Longitud de onda (nm)Tipo de radiación
627-760Rojo566-589Amarillo495-566Verde436-495Azul380-436Violeta
Longitud de onda (nm)Tipo de radiación
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Nociones básicas y unidades
Sensibilidad espectral del ojo humanoNo es constante en todo el espectro visibleCondiciones de luminosidad habituales (dcha)Condiciones de oscuridad (izda)
La respuesta es máxima en la zona verde-amarillo (555nm). →se precisará menos energía a estas longitudes de onda.
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Nociones básicas y unidades
Fuentes comunes de luz visible (source: NSW, Australia)
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Nociones básicas y unidades: magnitudes y unidades en radiación
Intensidad radiante Flujo en un ángulo sólido (W/sr)
IrradianciaFlujo radiante recibido en la unidad de S (W/m2)
RadianciaIntensidad radiante de un emisor vs la superficie del emisor en esa dirección (W/sr m2)
IF
rr
EFSrr
LI
Srr
cos
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Control de reactiva
Nociones básicas y unidades: magnitudes y unidades en iluminación
Flujo luminoso Flujo emitido en el espectro visible y ponderado por la curva de sensibilidad del ojo (unidades: lumen lm; flujo luminoso producido por el flujo radiante de 1/683W a λ=555nm)
Eficacia luminosaRelación entre el flujo luminoso y la P absorbida (lm/W)
Intensidad luminosaEl flujo luminoso emitido en un determinado ángulo sólido y dirección (candela cd = lm/sr)
F F V dr 683 ( )
FP
EF
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Nociones básicas y unidades: magnitudes y unidades en iluminación
Iluminancia Flujo luminoso recibido por unidad de superficie (unidades: lux lm/m2)
LuminanciaLa intensidad luminosa de una fuente de luz en una dirección (ángulo α) y la superificie de la fuente proyectada en esa dirección (Unidad cd/sr = lm/sr m2)
Vida media50% de fallos en un lote de lámparas
Vida útilEn la práctica se toma hasta que el flujo se reduce al 80% del inicial
IF
rr
LI
Srr
cos
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Nociones básicas y unidades
Temperatura de colorCaracteriza la tonalidad de la luz (cuando un cuerpo se calienta emite radiación en función de su Tª)Apariencia cálida: < 3.300 KApariencia intermedia: 3300 a 5000 KApariencia fría (luz día): > 5000 KApariencias de color diferentes producen perturbaciones visuales en el ojo.A medida que aumenta el nivel de iluminación debe hacerlo la temperatura de color
Índice de rendimiento de color (IRC), reproducción cromática (Ra)
Capacidad de reproducción de los colores Excelente o muy buena: IRC > 85Buena reproducción: 70< IRC < 85Reproducción aceptable; 60< IRC < 70Deficiente: < 20
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Control de reactiva
Procedimiento para realizar un proyecto energéticamente eficiente (I)
Definición del espacioParámetros de iluminación recomendadosClase de deslumbramientoCálculo del número de luminarias y distribuciónAprovechar Iluminación naturalRedefinir zonas de proyecto (baja utilización)
Figure source: EPA, EEUU
Selección del tipo de lámpara y equipoRendimiento de colorCaracterísticas constructivas del espacioSistemas de regulación y control
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Procedimiento para realizar un proyecto energéticamente eficiente (II)
Simulación: iluminancia mediaEvaluar y planificar el mantenimiento del sistemaEstimación del índice de eficiencia energéticaEstablecer un desarrollo piloto (recomendado)
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Control de reactiva
Tipos de Lámparas
TecnologíasFuentes de luz: tipos de lámparas
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Tipos fundamentales de lámparasIncandescentes
ConvencionalesHalógenas
Baja tensión
Lámparas de descargaVapor de mercurio de baja presión
Fluorescentes convencionales, trifósforo, compactasVapor de mercurio de alta presión
Color corregido, halogenuros metálicos, luz de mezclaVapor de sodio en baja presiónVapor de sodio en alta presiónEspeciales
Neón, XenónOtros tipos “interesantes” y eficientes
De InducciónDiodos electroluminiscentes (LEDs), (OLEDs)
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Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas incandescentes convencionales (GLS)Primera lámpara (1879, T.A. Edison)Ventajas
Precio, sencillez, reencendido, rendimiento de colorInconvenientes
Eficacia luminosa, duración, tecnología obsoleta desde 1950.
Características:Temperatura de color: 2700 K (cálida)Índice de rendimiento de color: 100Duración: 1000h
18.8188001000
13,81380100
1273060
10,7543040
1025025
Eficacia luminosa (lm/W)
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas incandescentes halógenasComercializadas en 1980Ventajas
Superiores prestaciones en eficacia, dimensiones,
InconvenientesPotencia excesiva, su duración, pérdidas en generación de calor,…
Características:Temperatura de color: 3000-3200 K (cálida)Índice de rendimiento de color (Ra): 100Duración: 2000h
222200010001632002001616501001695050 (12-24V)1535020 (12-24V)
Eficacia luminosa (lm/W)
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
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Tecnologías desfasadas en iluminación
En 2009 la UE aprobó una regulación para mejorar la eficiencia de energía en los hogares (lámparas no direccionales).
Regulación EC No 244/2009 (18/03/2009)Básicamente consiste en la retirada progresiva de lámparas halógenas e incandescentes.
Fuente: JCR, UE,2009
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Regulación CE 244/2009 (I)
Aplicación de la RegulaciónLas lámparas en stock en la UE podrán ser vendidas (almacenes, tiendas) con posterioridad a la fecha de caducidad de cada tecnología (2009, 2010,….) … SIN LÍMITE.
¿Por qué esta regulación en la UE?La UE cree que se pueden obtener ahorros en el sector residencial importantes:
globales 40TWh (la energía que necesitan al año 11 millones de hogares)Individuales: 50€ por hogarEmisiones: 15 millones de toneladas/añoInyección a la economía de la EU: 5-10.000 M€
Las lámparas poco eficientes (incandescentes-halógenas) serán retiradas de 2009 a 2012.
Curioso: ¿sólo en hogares? ¿por qué no en otros sectores?
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Regulación CE 244/2009 (II)
Interpretación de la regulación: lámparas claras (clear) y no claras (non-clear)
Las no transparentes en general deben tener un nivel de eficiencia A desde septiembre de 2009 → ADIÓS INCANDESCENTES
Las transparentes >100W desde septiembre de 2009 deben tener un
nivel de eficiencia C mínimo → sólo halógenas mejoradas
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Regulación CE 244/2009 (III)
La regulación sólo cubre las lámparas llamadas “no direccionales” (hay propuestas en estudio para las “direccionales”)
No direccional
Direccional (cono < 120º)
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Regulación CE 244/2009 (IV)
Halógenas mejoradas (Eficiencia Energética clase C)
Baja tensión (12V): necesitan transformador. Las hay ya integradas (vida: hasta 2016). Clase B.
Tamaño grandeSustituyen a lámparas < 60W
Halógenas con gas Xenon: un 10% de consumo respecto a las convencionales. Por ejemplo integradas en casquillos E-27 y E-14
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Regulación CE 244/2009 (V)
¿Por qué no se remplazan a la vez las lámparas transparentes y las opacas?
Las tecnologías eficientes no pueden dar aún el mismo tipo de luz (reproducción cromática) que las incandescentes y halógenas.Hay razones estéticas o de salud para que el consumidor no reaccionase bien a ese cambio.
¿Por qué hay diferentes plazos?Las halógenas con eficiencia B (transformador integrado) aún no están desarrolladas en todas las potencias a nivel comercial (duración hasta 2016).Quizás hay algún riesgo de suministro en lámparas con alta eficiencia.Permitir el desarrollo y comercialización de nuevas tecnologías eficientes
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Control de reactiva
Regulación CE 244/2009 (VI)
La regulación era necesaria: el simple etiquetado energético no es suficiente. Un mal ejemplo: España. Veamos unos datos del instituto JRC de la UE
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de mercurio de baja presión (fluorescentes)Tipos de tubos
T5: pequeño diámetro (15mm)T8: diámetro mediano (26 mm, los más extendidos)T12: instalaciones antiguas
Influencia de la temperaturaOperan bien entre 10 y 30˚C. No sirven para exteriores
Temperatura de colorBlanco cálido: 2700-3000KBlanco: 4000-5000KLuz día: 5300-6500 K
Rendimiento de color/reproducción cromáticaEs contrario a la eficacia luminosaNormal: 50-60Lujo: 87-92Especial: 93-95Trifósforo: 85-95
DuraciónVida media 10.000 (el número de encendidos le afecta)
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de mercurio de baja presión (fluorescentes)Características:
T8 convencionales (IRC 55-70)
T8 trifósforo y (T5) (IRC 85)
70480058
68300036
47115018
Eficacia luminosa (lm/W) incl. X
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
795400 (2600)58 (28)
793450 (1900)36 (21)
591450 (1200)18 (14)
Eficacia luminosa (lm/W) incl. X
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
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Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de mercurio (fluorescentes)Con reactancia electrónica (25kHz)
Corrección del factor de potenciaAusencia de elementos auxiliaresIncrementa el flujo luminoso en > 10%Reducen pérdidas de la reactancia magnética
VentajasLarga duraciónPoca generación de calorEncendido/reencendido rápidoEficacia luminosa (105 lm/W)
InconvenientesNo sirven para exterioresReactancia magnética
Compensación por lámpara (condensador)Producen efecto estroboscópico
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Tópicos erróneos de los expertos de eficiencia energética (I)
Ejemplo: ARGEM. Intensidad transitoria de conexión de una lámpara fluorescente.
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Control de reactiva
Tópicos erróneos de los expertos de eficiencia energética (II)
Y también en la comunidad de Madrid: con el mismo texto y errores.
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Definiciones
Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de mercurio: fluorescentes compactasSustitución directa de incandescentes/halógenas
Casquillos de casi cualquier tipoTemperatura de color
Blanco cálido: 2700-3000KBlanco: 4000-5000K
Rendimiento de color/reproducción cromáticaSimilar a los tubos fluorescentes (máx. 85-90)
DuraciónVida media 6000-10000h (el número de encendidos le afecta)
Rango de potenciasDe 5W hasta 30-60W (sustituyen *5 a incandescentes)
VentajasSustitución directa de incandescentesPrecio en baja constante: 1988 (4000 ptas) a 2010 (2-5 €)
Cuidado con las “bombillas todo a cien”Son rentables incluso en el sector doméstico
InconvenientesArmónicos (series baja calidad), color (idem)
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de Hg: fluorescentes compactasCaracterísticas:
6095015
60400060 (MEGAMAN)
5560011
574007
Eficacia luminosa (lm/W) incl. Xel
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
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Control de reactiva
Y cada vez de mayor potencia (85, 105, 150 W)6600 lm10000hBalasto externo a vecesEIKO (Canadá)Litetronics (EEUU)
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Directiva EU 245/2009: tubos fluorescentes
Reglamento CE 245/2009. Cronograma (fuente: DielectroIndustrial)
Sustitución de fluorescentes estándarYa está casi de lleno en vigor
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de mercurio a alta presión (I)Tipos
Vapor de mercurioHalogenuros metálicosLuz de mezcla
Vapor de mercurio convencionalNecesitan electrodo auxiliar y balastoEncendido: necesitan algunos minutos para llegar al régimen de fto nominalReencendido: la alta presión no lo permite antes de 3-5 minTemperatura de color
Intermedia: 3500-4000KRendimiento de color/reproducción cromática
Inferior a un fluorescente (40-60)Duración
Vida media máxima 24.000h, probable 10.000h (con varios encendidos/día)
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Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de mercurio a alta presión (II)Ventajas
Equipo auxiliar sencilloUtilización en altura
InconvenientesLa menor eficacia en alta presión
Lámparas de luz de mezclaEl balasto no es una reactancia sino una resistencia alrededor del tubo de descargaRendimiento de color 60¡Sustituyen directamente a una incandescente! (objetivo)Limitaciones
Bajo rendimiento de colorEncendido no instantáneoBaja eficacia (20-30 lm/W)
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Definiciones
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Tipos de lámparas y luminarias
Mercurio a alta presión (II): halogenuros metálicosEl tubo de descarga tiene aditivos (yoduros)Potencia la eficacia luminosa o Ra
Halogenuros metálicosNecesitan de arrancadores:1-5kV + balastoEncendido: necesitan 3-5 minutos (puede que más)Reencendido: enfriamiento del gas (3-5 min)
Duración: vida útil 2000-6000h Ventajas
Eficacia luminosa elevada y reproducción cromáticaAdaptación a distintos ambientes cromáticos
InconvenientesPrecio (cada vez menos), la apariencia de color va cambiando conel desgaste de la lámpara
855800-6000Disprosio, talio
80-853000-4800Sodio, escandio
654400Sodio, indio, talio
RaTª de colorCompuesto
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de Hg en alta presiónConvencionales (hasta 2000W)
Halogenuros metálicos (hasta 2000W)
5214000250
5724000400
43400080
32200050
Eficacia luminosa (lm/W) incl. Xel
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
691900025077810001000
751125015071500070
Eficacia luminosa (lm/W) incl. Xel
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
ÍNDICE
Recintos
Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de vapor de sodio en baja presión (I)Son similares a las del mercurio en baja presión (+ Tª)Dan una radiación monocromática en el espectro amarillo (muy cerca de la máxima sensibilidad del ojo)Necesitan balasto electrónico o autotransformador (600V)
Es preferible el electrónico por pérdidas y volumenEncendido: necesitan casi 15 minutos para llegar a régimen Reencendido: no antes de 3-5 minTemperatura de color
¿Cálida? Es difícil de decir al ser monocromáticaRendimiento de color/reproducción cromática
No existe (todo es amarillo-anaranjado)Cambia el color a lo largo de la vida
DuraciónVida media máxima 12.000h, probable 8.000 h (con tres encendidos/día)
Como en otras lámparas de descarga la posición puede influir en su funcionamiento.
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Recintos
Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de vapor de sodio en baja presión (II)Ventajas
Equipo auxiliar sencillo y económicoEficacia luminosa: ideal para exteriores (hasta 170 lm/W)
InconvenientesTamaño de la lámpara. Nula reproducción de colores
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Alumbrado de emergencia
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Definiciones
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de vapor de sodio en alta presión (I)Trabajan a temperaturas muy elevadas (1000 C)Gas de llenado: Xenon, vapor de mercurio, sodio.Necesitan arrancador electrónico (2-5kV) y balasto de estabilización de la descarga.Encendido: necesitan casi 4-10 minutos para llegar a régimen Reencendido: un poco más rápido (3 min).
Existen rearrancadores (40-60kV)Temperatura de color
Cálida: 2000-2500 KRendimiento de color/reproducción cromática
Desde 20 (convencionales) a 60-85 (especiales)Duración
Vida útil de unas 12.000hEn nuevas series por encima de 16000h
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de vapor de sodio en alta presión (II)Ventajas
Lámpara sencilla y económica (pero más cara que Hg)Eficacia luminosa: la mejor después de las Na en baja (100 lm/W)Aceptable reproducción cromática
InconvenientesApariencia cálida con gran luminosidad (rechazo)
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de Na en alta presiónConvencionales IRC=25 (hasta 1000W)
Especiales IRC de 60 a 80 (5000h de vida útil)
9616000150
10948000400
68600070
42210035
Eficacia luminosa (lm/W) incl. X
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
444800100
3723005033130035
Eficacia luminosa (lm/W) incl. Xel
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
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Control de reactiva
Regulación EU 245/2009: Lámparas HID (descarga en alta presión) (I)
Lámparas de descargaExiste una “nueva” EU245/2009 que ya está imponiendo cambios para las lámparas HID (descarga)Objetivos:
Reducción de niveles de mercurio (polución ambiental)Mejorar la eficienciaMejorar la vida útil de las lámparas
Excluidas las no eficientesPermitidasHalogenurosmetálicos
Excluidas las no eficientesPermitidasSodioAP
ExcluidasPermitidasMercurio AP
2017201520122010
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Control de reactiva
Regulación EU 245/2009: Lámparas HID (descarga en alta presión) (II)
Algunos ejemplos de “desfase tecnológico”Para una mejor “traducción” (figure source: GE Lighting)
http://www.gelighting.com/LightingWeb/emea/images/ErP_Legislation_for_HID_Lamps_Brochure_EN_tcm181-12709.pdf
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas de inducción (induction, electrodeless)Se conoce el fenómeno desde finales del s.XIXNo tienen filamentos, ni electrodos. Se parece a una lámpara de mercurio.Bobina que es alimentada por un generador de 2-3MHz que produce un campo en el interiorAlta eficacia luminosa >65lm/WDuración: > 60.000 h (al 70% de flujo)
Potencias: 55, 85 y 165W (y ¿alguna pequeña 20-25W?)IRC > 80
InconvenientesPrecios (6 a 10 veces superior a sus competidoras) Tamaño de la lámpara
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Nuevos desarrollos… afortunadamente40 a 300W con una vida de 100.000h (>90$)Eficiencia luminosa de 70 a 90 lm/WOperan a 250kHz
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Funcionamiento (source: EdisonTechCentre)External vs. internal
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas LED (SSL: Solid State Lighting)Han avanzado extraordinariamente en pocos años
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Tipos de lámparas y luminarias
Lámparas con diodos electroluminiscentesNo producen calor (< carga térmica a climatización)Siguen muy bien la curva de sensibilidad del ojo humanoDesde tonos muy fríos (5000-7000K) a cálidos (3000K)Se acepta una vida de 50.000 h (70% nivel inicial de flujo)
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Tipos de lámparas y luminarias
Últimos desarrollos en LED (2012-13 )Curiosamente comienza por fabricantes chinos (YOFON): desarrollos en fluoresecentes LED e iluminación exterior.Tenemos ejemplos de iluminación exterior en ciudades: no muy explicables cuando el Na en baja presión tiene el doble de rendimiento luminoso (75lm/W frente a 150lm/W)(*) Pueden remplazar a fluorescentes de hasta 40-60W y constan de entre 120 y 200 LED.Se esperaban rendimientos de 150lm/W a finales de 2012, pero parece muy complicado: alcanzar un equilibrio entre eficiencia yreproducción.
8083600-70010W
8686120014W (*)
80-85
>80
Ra
947508W (*)
10014000175
Eficacia luminosa (lm/W)
incl. X
Flujo luminoso (lm)
Potencia (W)
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Tipos de lámparas y luminarias
¡Cuidado con las nuevas tecnologías!No siempre las características de los nuevos desarrollos de las lámparas son las que indica el fabricante ►
Malas experiencias para el consumidorRetraso en la implantación de la tecnología
Hay que prestar especial atención a:Nivel de iluminación (lm) del equipo (incluida luminaria)Potencia consumidaTemperatura de color: puede no ser la que indica el fabricante porque:
Las intensidades y temperaturas pueden afectar la temperatura de color de un LED. Superficies reflectantes o recubrimientos traslúcidos pueden cambiar la temperatura de color. Una matriz (array) de LED puede contenet múltiples elementos con diferentes características,
Reproducción de color: análogas razones al caso anteriorVida útil (garantías)
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Control de reactiva
¡Cuidado con las nuevas tecnologías! (II)Las características de color y eficiencia de las lámparas pueden variar para el mismo fabricante: asegurarse que pertenecen las lámparas al mismo lote.Generación de calor: es crítica para asegurar la vida útil de los LED (source: Energy Star)
Deslumbramiento: es un problema debido al pequeño tamaño de la fuente en relación a la luminosidad que producen (pilotos en caso de sustitución de lámparas/luminarias)
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Control de reactiva
¡Cuidado con las nuevas tecnologías! (III)La eficacia luminosa media es de 40lm/WCalidad del color: un buen número de ellas tienen apariencias frías o muy frías (>3000ºK ó 6000ºK!)
Figure source: Caliper, DoE, report 2011
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Control de reactiva
¡Cuidado con las nuevas tecnologías! (IV)Algunas lámparas de pequeña potencia tienen factores de potencia extrañamente bajos (el protocolo Energy Star no establece requisitos para P < 5W)
Figure source: Caliper, DoE, report 2011
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Control de reactiva
¡Cuidado con las nuevas tecnologías! (V)Es interesante ver los resultados del proyecto Caliper (2011) del DoE (Dpt. De Energía, EEUU)Analizan características de las lámparas SSL que se van introduciendo en su mercado.Ejemplo de lámparas LED de sustitución de incandescentes/halógenas: Eficacia de las lámparas vs. Flujo
Figure source: Caliper, DoE, report 2011
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Control de reactiva
¡Cuidado con las nuevas tecnologías! (VI)Vida útil, si pero … ¿a qué precio en algunas?Protocolos Energy Star
Figure source: http://www.energystar.gov/
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Fluorescentes LED por convencionales T8
EERE (Dpto. de Energía EEUU): cuidado con las características a la hora de sustituir tubosSe recomienda para los LED T8, al menos :
2700lm35000 horas de vidaRendimiento cromático 80Garantía: 3 años (mínimo)
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Control de reactiva
Una iniciativa interesante: Lighting Facts (EEUU)Dar información básica y autoexplicativa de las SSL
Figure source: http://www.lightingfacts.com
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Equipos auxiliares en iluminación
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Control de reactiva
Tecnologías: equipos auxiliares
EQUIPOS AUXILIARES: balastosEstabilizan la descarga de la lámpara
Estimación de pérdidas
5-710-1215-20Halógenas (BT)
6-88-1214-20Descarga
8-1114-1620-25Fluorescencia
ElectrónicoMagnético de bajas pérdidas
Magnético estándar
Rango de pérdidas (%)Tipo de lámpara
Halógenas, T5, T8, CFL, halogenuros, Inducción,Na
Electrónico
Halógenas, T8, CFL, Hg, halogenuros, Na bajaElectromagnético
LámparaTipo de balasto
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Control de reactiva
Tecnología: equipos auxiliares
Tipos de balastos electrónicos Con precaldeo: primero se calientan los electrodos y luego se aplica un impulso de tensión. (Se utilizan si existen muchos encendidos y apagados)Sin precaldeo: se aplica directamente un impulso de mayor tensión. (Unos tres encendidos/día)Con regulación de la tensión
VentajasReducción del consumo de energía (y por lo tanto de la carga térmica)Incremento de la eficacia y vida útil de la lámparaDesconexión automática de lámparas defectuosasNo existe parpadeo (ni efecto estroboscópico)Protección contra picos de tensiónCorrección del factor de potencia
Inconveniente: precio (40 a 100€ en fluores.)
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Definiciones
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Tecnología: equipos auxiliares
Otros elementosArrancadores: proporcionan la tensión requerida para el cebado de la lámpara, puede ser eléctrico o electrónico
Cebador (fluoresecentes con balasto magnético)Pérdidas: suponen entre un 0,8 y 1,5% de la potencia.
CondensadoresCorrección del factor de potenciaReducción de pérdidas en las líneas
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Eficiencia Eª
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Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tecnología: equipos auxiliares
Balastos para fluorescentes
Balastos y arrancadores: lámparas de alta presión
Balastos para halogenuros
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Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tecnologías: tipos de luminarias
LuminariaCIE: son aparatos que distribuyen, filtran o transforman la luz emitida por una o varias lámparas, incluyendo los elementos de fijación, protección y conexión.
Clasificación según características ópticas
0 a 10Indirecta
10 a 40Semi-indirecta
40 a 60Directa-indirecta
40 a 60General-difusa
60 a 90Semi-directa
90 a 100Directa
% Flujo saliente inferior
Tipo de luminaria
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
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Tecnologías: tipos de luminarias
Según la geometría de distribución del flujoCon un plano de simetríaCon dos planos de simetríaCon un eje de revolución
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tecnologías: tipos de luminarias
Según el ángulo de apertura del hazÁngulo bajo el que se emite el 50% del flujo saliente de la luminaria
Intensiva: 0 a 30°Semi-intensiva: 30 a 40°Dispersora: 40 a 50Semi-extensiva: 50 a 60Extensiva: 60 a 70
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Tecnologías
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tecnologías: tipos de luminarias
Según características mecánicasSegún el grado de protección frente a agentes sólidos, líquidos y daños mecánicos
Según características mecánicasAsegurar protección de personas contra los contactos eléctricos
Rendimiento de la luminariaRazón entre el flujo saliente de la luminaria y el flujo de la lámpara
Condiciones térmicas y de ventilaciónLuminarias cerradas: el calentamiento afecta a la lámpara (caso de fluorescentes)Luminarias abiertas: acumulación de polvo y suciedadIntegración de luminarias en los sistemas de climatización
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Tecnologías
Normativa
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tecnología: tipos de luminarias (ejemplos: Lumenac)
Luminarias especulares con celosía
Luminarias suspendidas
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tecnología: tipos de luminarias (ejemplos: Lumenac)
Luminarias estancas
Luminarias para empotrar/downlights
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Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tecnología: tipos de luminarias (ejemplos: Lumenac)
Luminarias tipo proyector
Luminarias extensivas (alta presión)
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Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Equipos de control de iluminación
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Fotosensores (I)Miden el nivel de iluminación (luz natural en una sala) regulando la conexión On/Off o bien la entrada de control de un balasto regulable.
Figure source: Legrand, Watt Sttoper
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
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Fotosensores (II)Precauciones en el montaje (distancias fte de luz)
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Alumbrado de emergencia
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Detectores de presencia (I)Son dos las tecnologías más utilizadas: ultrasonidos e infrarrojosAunque existen “híbridos”: ultrasonidos + infrarrojos, infrarrojos y acústicos.
Figure source: Hubbel Automation http://www.hubbell-automation.com
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Detectores de presencia (II)Normalmente, las áreas de actuación (superficies) que dan los fabricante son máximos.El área de cobertura depende de:
Punto de montaje (altura, posición)Recinto (paredes, muebles)Tamaño del movimiento a detectar (velocidad grande, pequeña)“Setting” del sensor (admiten ajuste)
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Detectores de presencia (II)Ultrasonidos: ppo de funcionamiento (figure source NLPIP, EEUU)
Ej. Características (movimiento L, existencia de regulación)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Definición de los espacios
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tratar los espacios uno a unoDistintas tareas Aprovechamiento de la luz natural
Actividad visual y espacios: según el nivel de percepción que se precisa para la tarea
Espacios con actividad visual elevadaSalas de manipulación, laboratorios: apariencia de color (la discriminación de colores es vital)Talleres: elementos en rotación: posibilidad de que se produzca un efecto estroboscópico.Ordenadores: brillos y reflejos
Espacios con necesidades visuales normalesAulas: deslumbramientos, sombras, colores
Espacios de representaciónNo hay que buscar la eficiencia energética
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado residencialCumple dos objetivos:
Satisfacer necesidades visualesSentido estético y personal del espacio (prevalece)
Criterios de diseño:Nivel de iluminación
ColorApariencia cálida y con buen rendimiento de color
LámparasIncandescentes, halógenasIncandescentes, halógenas, fluorescentes
LuminariasEmpotradas, superficiales, suspendidas
Sistemas de controlRegulación de flujo luminoso….. DOMÓTICA. No todas las lámparas lo admiten.
500Estudio y cocina
300Lectura ocasional
100Estancia y circulación
Nivel (lx)Área
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado interior comercial: oficinas (I)Objetivo: creación de un ambiente adecuado de trabajo, sensaciones de estímulo, confort, bienestar…
Criterios de diseñoNivel de iluminación: la uniformidad en la iluminación es muy importante (función de la edad, criticidad de la tarea,…)
Relaciones de luminancia: comfort visual, adaptación del ojo a su entorno (tarea/entorno 3:1; tarea/alrededores 10:1)Deslumbramiento: es difícil de considerar (¿dónde están los puestos de trabajo?), acabados mates en las superficies.Color:
Apariencia intermedia: función de climaRendimiento de color: favorecer el aspecto de las personas (entre 80-100)
500-750-1000Tableros de dibujo, oficinas de planta libre
300-500-750Despachos, oficinas técnicas, salas de conferencia, terminales de ordenador
Nivel de iluminaciónActividad
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado interior comercial: oficinas (II)Lámparas:
Alumbrado general: se impone la fluorescenciaAlumbrado localizado: halógenas tipo B,C
Luminarias:Iluminación general
Empotrado (reflector + rejillas)Superficial (adosado al techo): (reflector + rejillas)
Iluminación localizada o de apoyoSuspendidas, portátiles de mesa
Sistemas de controlZonas diferenciadas con controles independientesGrupos de iluminación controlables al menos en dos etapasLuminarias adyacentes a las ventanas con control propioInterruptores de tiempo, sensores de luz natural, sistema de control general informatizado.
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Tecnologías
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado comercial: tiendas y almacenes (I)Objetivo: atraer al cliente (cantidad, calidad y efecto de la luz sobre las mercancías), necesidad de infor visual ¿cómo es?.
Criterios de diseñoNivel de iluminación: depende de qué se pretende iluminar, del tamaño y tipo de tienda y ¡del entorno competitivo!
Relaciones de luminancia: debe haber contrastes para evitar la monotonía visual (entre 3:1 y 5:1)Deslumbramiento: se suele buscar el deslumbramiento reflejado: acabados mates y brillantes en las superficies.Color:
Depende del tipo de tienda: frío (ordenadores), cálidoRendimiento de color: bueno en todos los casos. Favorecer el aspecto del producto (entre 85-100)
5000-10000
1000-2000
1500-3000
500-1000
Entorno muy iluminado
750-1500Interior localizado
500-1000Escaparate gral.
3000-5000Escaparate localiz.
300-500Interior general
Entorno poco iluminadoActividad
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Tecnologías
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Comercial: tiendas y almacenes (II)Lámparas:
Halógenas: dispuestas en proyectoresFluorescentes de todo tipo: tubos, compactas,…Mercurio a alta presión y halogenuros: hipermercadosSodio a alta presión (↑ IRC, ↓P): acentuación
Luminarias:Pequeñas lámparas: apliques, proyectores móviles,..Fluorescencia: similar a oficinas, en molduras,..Alta presión: reflectores industriales con terminaciones decorativas
Sistemas de controlInterruptores horarios: (escaparates)Reguladores de flujo luminoso.
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado comercial: hoteles y restaurantes (I)Objetivo: atraer al cliente, ambiente de seguridad y comodidad, diferenciación de espacios.
Criterios de diseñoNivel de iluminación:depende de la zona del local
Deslumbramiento: debe evitarse el deslumbramiento. Superficies de acabado mates.Color:
Normalmente tonos cálidosRendimiento de color: bueno en todos los casos (entre 85-100)
100-150Restaurante
150-200Halls, baños, bares
300-500Recepción, caja
50-100 (150-300)Habitaciones (camas)
Nivel de iluminación (lx)Actividad
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Comercial: hoteles y restaurantes (II)Lámparas:
Incandescentes (habitaciones, usos esporádicos)Halógenas: (cajas, recepción, barras de bar,..)Fluorescentes: locales de iluminación continuada (iluminación indirecta) y zonas de personal.Fluorescentes compactas: conexión prolongada.LED: mesillas de noche, decoración.
Luminarias:Pequeñas lámparas: apliques, portátiles,..Fluorescencia: similar a oficinas, en molduras, ocultas en elementos decorativos de construcción.Alta presión: no se usan
Sistemas de controlInterruptores temporizados: pasillosReguladores de flujo luminoso.Detectores de presencia (variabilidad de la ocupación), p.e. en pasillos.
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado interior industrial (I)Objetivos: cantidad y calidad suficiente para:
Garantizar la visibilidad de la tareaSeguridad de los trabajadoresAumentar/mantener productividad
Criterios de diseño. Gran variedad de casos:Tareas visuales muy diferentesEquipamientosIluminación direccional.Nivel de iluminación
Valores CIE (Com. Internacional de Iluminación)Existen muchos factores a tener en cuenta
» Contraste de la tarea» Edad del trabajador» Consecuencia de los errores» Existencia de ventanas
Relaciones de luminanciaTarea/alrededores: 3:1 (entorno oscuro) y < 1:3 (existen superficies iluminadas en el entorno)Tarea/entorno lejano: 10:1
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Eficiencia Eª
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Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado interior industrial (II)
Tareas especiales (quirúrgicas)10k-20k
Excepcionalmente exactas (μelec)5000-10000
Tareas prolongadas de precisión (relojería, electrónica)
2000-5000Iluminación adicional en tareas “exactas”
Necesidades visuales especiales (grabado, textil)
1000-2000
Necesidad visual normal (oficinas, maquinaria media)
500-1000
Necesidades visuales limitadas (maquinaria pesada, salas reunión)
200-500Iluminación general para trabajo en interiores
Lugares no destinados a trabajos continuos (ej. Almacenes)
100-200
Orientación50-100
Zonas públicas con alrededores oscuros20-50Iluminación en zonas poco frecuentadas o con tareas sencillas
Clase de actividadIluminancia (lux)
Intervalo
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
APLICACIONES DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Alumbrado interior industrial (III)Reducción del deslumbramiento
Reducir la luminancia de la lámparaIncrementar α entre la línea de visión-luminaria (>30°)Aumentar la luminancia de los alrededores
ColorNo existen requerimientos especiales (en general)
Excepto: Laboratorios, alimentación,...Evitar la superposición de fuentes de apariencia dif.
Tipos de lámparasTodas las que conocemosEn función de la altura fluorescentes o no (>5-6m)Presencia más escasa de halogenuros y mercurio
LuminariasSuperficiales: soportes de techoSuspendidasGrados IP en función de la tarea, ambiente, humedad
Sistemas de control
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Eficiencia energética en instalaciones de iluminación (CTE-DBHB-5)
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Tecnologías
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Ámbito de aplicaciónNueva construcciónRehabilitación > 25% de edificios si Sútil > 1000m2
Reformas en comercios y edif. uso administrativo (recordar la importancia del uso final iluminación ≈ 21,5% consumo)
ExcluidosEdificios y monumentos con valor histórico/artísticoConstrucciones provisionalesInstalaciones industriales y agrícolasEdificios independientes (Sútil < 50m2)Interiores de viviendasAlumbrados de emergencia
ÍNDICE
Recintos
Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Procedimiento de verificaciónCálculo del índice VEEI (Valor de Eficiencia de Eª, en tablas): rango de 3,5 a 12.
Comprobación de un sistema de regulación y control para el aprovechamiento de la luz naturalVerificación de la existencia de un plan de mantenimiento
10,0Tiendas, pequeño comerci0
5,0Almacenes, archivos
6,0Administrativo en general
3,5Administrativo en general
10,0Hostelería y restauración
6,0Supermercados, hipermercados,…2. Zonas de representación
5,0Aparcamientos
4,0Aulas y laboratorios1. Zonas de norepresentación
VEEI límiteZona de actividad diferenciadaGrupo
VEEI PS Em
**
100
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
En la memoria del proyecto figurarán al menos:Índice del local (K);El numero de puntos considerados en el proyectoFactor de mantenimiento (Fm) previstoIluminancia media horizontal mantenida (Em)Índice de deslumbramiento unificado (UGR)Rendimiento de color (Ra) de las lámparasValor de eficiencia energética de la instalación (VEEI) resultante.Las potencias de los conjuntos: lámpara + auxiliar
Debe justificarse en la memoria del proyecto el sistema de control y regulación por zonas
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Cálculo del índice de eficiencia VEEIPotencia por unidad de superficie cada 100 lux
P: potencia de lámparas y auxiliares (W)S: superficie iluminada (m2)Em: iluminancia media (lux)
Las instalaciones interiores se clasifican en dos gruposZonas de no representación (grupo 1): el diseño, estado anímico del usuario queda relegado frente a otros criterios como: confort visual, seguridad, eficiencia energética ….Zonas de representación (grupo 2): lo principal es el diseño, imagen, estado de ánimo es primordial.
VEEI incluye la iluminación general y la de acento, excluyendo escaparates y zonas expositivas
VEEIPS Em
**
100
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Sistemas de control y regulación (por zona)Un sistema de encendido/apagado manualUso esporádico: sistema de control de presencia o temporización
Grupos 1 y 2 con ventanas/cerramientos al exteriorPrimera línea de ventana (< 3m) y bajo lucernarios…. SI
El ángulo θ es mayor de 65˚Se cumple T(Aw/A) > 0,07
T: transmisión luminosa vidrio (T=0,75-0,80 “climalit”)Aw, A: áreas de ventana y del local (paredes + suelo + techo + ventanas)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Aprovechamiento de la luz natural (cont)Zonas de grupos 1 y 2 con ventanas a patios/atrios
Patios no cubiertos de ancho ai > 2*hi (suelo planta-cubierta)
Patios cubiertos ai > (2*hi)/TcTc es el coeficiente de transmisión luminosa del cristal del patioSe cumpla la expresión T(Aw/A) > 0,07
Exclusión de aprovechamiento de luz naturalZonas comunes en edificios residencialesHabitaciones de hospital, hoteles, …..Tiendas y pequeño comercio
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Aprovechamiento de la luz natural (fuente I.D.A.E)Superposición de valores (curva 3)
Con iluminación natural (curva 1)Con lámparas alejadas de la fuente de luz (curva 2) mediante cálculo con programas de iluminación
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Método de cálculoSe obtendrá como mínimo para cada zona
Valor de eficiencia energética: VEEIIluminancia media horizontal en el plano de trabajoÍndice de deslumbramiento unificado (UGR)
Unified Glare Rating (CIE 117.95)Valores del índice de rendimiento de color (Ra)Potencias de lámparas (y auxiliares) para cada zona
Índice K del local
L: longitud; A: ancho; H: alto
KL A
H L A
*
*( )
>3[2, 3[[1, 2[<1K
251694N de puntos
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Productos de construcción: equiposCumplimiento de normativa fluorescentes (RD838/2002)Limitación de pérdidas de los equipos auxiliares
Halógenas de BT
270-277277270250425-435435425400
171171-150116116-100
--92808484-70-626050
HalogenurosNaHgPotencia del conjunto (lámparas + auxiliares)Pn lámpara
descarga (W)
120125856043Total
2x503x252x355035Pn (W)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Equipos auxiliares: Balastos. Clasificación según sueficiencia (IEE)Reglamento CE 245/2009 del 18/03/2009 (“diseño ecológicopara lámparas fluorescentes sin balastos integrados, paralámparasde descarga de alta intensidad y para balastos y luminarias que puedan funcionar con dichas lámparas”)
Tipos de balastosA1: Electrónico regulableA2: Electrónico de bajas pérdidasA3: Electrónico estándar.B1: Electromagnético de muy bajas pérdidasB2: Electromagnético de bajas pérdidas.C: EM de pérdidas moderadas.D: Electromagnético de altas pérdidas.
Se marca un período de sustitución de lámparas y de determinados tipos de balastos.
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Reglamento CE 245/2009. Cronograma (fuente: DielectroIndustrial)
Sustitución de fluorescentes estándar
Sustitución de balastos
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Mantenimiento y conservaciónElaboración de un plan de mantenimiento. Razones:
Depreciación del flujo luminoso (vida útil)Parpadeos, suciedad en la lámpara, luminaria,…Eficiencia energética de la instalación en f(sistema de control)
Figure source: EPA & Philips Lighting (2005)
T-8
T-12
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
En el plan de mantenimiento se indicará:Reposición de lámparas (frecuencia de cambio)Limpieza de las luminarias (metodología)Limpieza de la zona iluminadaSistemas de control/regulación (fallos detectores, vandalismo)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
NormativaUNE-EN 12464-1:2003. Iluminación en lugares de trabajo (interiores)Ley 31/1995 de Prevención de riesgos laboralesUNE-EN 12193. Iluminación (alumbrado de instalaciones deportivas)UNE 72 112. Tareas visuales. ClasificaciónUNE 72 163. Niveles de iluminación. Asignación de tareas
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Algunos ejemplos “tipo” o “Empiece a disfrutar usted mismo de la eficiencia energética ya”
Cambio de tecnologías fluorescentes T12 y T8.Cambio de lámparas halógenas.
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Eficiencia Eª
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Control de reactiva
Sustitución de tubos T8 por tubos LED (I)
Ventajas:Muy buena reducción de la energía consumidaVida útil (ej. 40000h en Philips LED endura)Ambiental: libres de HgInstalación rápida en muchos productosUtilización en rangos de temperatura muy variados (curva azul), respecto a las limitaciones de los fluorescentes convencionales (rojo). Source: Philips Lighting, USA.
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Sustitución de tubos T8 por tubos LED (II)
Algunos problemasBajada en el nivel de iluminación (50%) que es compensado por la focalización del haz en los LED.Cambio de la instalación: desconexión de balastos y cebadores.
Source: Philips Lighting, USA.
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Eficiencia Eª
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Control de reactiva
Kits de conversión fluorescencia T12, T8 a T5 (I)
VentajasBuenas reducciones de energía (hasta 50%)Instalación simple y rápida
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Eficiencia Eª
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Control de reactiva
Kits de conversión fluorescencia T12, T8 a T5 (II)
VentajasPocos cambios en la instalación: cortocircuitar cebadoresPrecios ajustados: 8-10€
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Kits de conversión fluorescencia T8 a T5 (III)
InconvenientesPuede haber deslumbramiento, las condiciones de las luminarias son para tubos diferentes (diámetros). Utilizar un kit con pantalla incluida.Cuidado con la sobrecompensación de reactiva (condensadores en las lámparas antiguas)Algunos kits de fabricantes incluyen la necesidad de desconectar equipos de los T12 ó T8 (p.e. EIKO)
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Control de reactiva
Infra-red coating (IRC) halogen lamp (I)
Reducciones de hasta un 30% de la energía consumidaEl calor producido se redirecciona al filamento, disminuyendo el consumo de energía eléctrica para calentarlo.Gas Xenon: reduce pérdidas por conducciónGeometría especial del bulbo.Son lámparas que trabajan a 12V
Figure source: OSRAM
29145050 (12V)
28100035 (12V)
2448020 (12V)
Eficacia luminosa (lm/W)
Flujo luminoso (lm)Potencia (W)
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Control de reactiva
Infra-red coating (IRC) halogen lamp (II)
VentajasFácil intercambio de lámparas con posibilidad de aprovechamiento de las luminarias.Permite el control de la iluminación
InconvenientesEl ahorro energético no es óptimo (lm/W inferiores a otras tecnologías).La vida útil de la lámpara es reducida (5000 h)
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
LED MR16 (I)
Remplazan las halógenas a 12V por LEDMuchos fabricantes han apostado por esta opción (Toshiba, Sylvania,…)25.000 horasEficiencia: de 40 a 60 lm/WPrecio: 25-30€Necesitan cambiar el transformador por una fuente de alimentación específica.
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Control de reactiva
Lámparas de vapor de mercurio en alta presión (II)
Sustitución por LED. VentajasVida útil: 60000h110 LEDs de 1,3 W (unidad de 150W)Utilización a diferentes temperaturasIRC: >75
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Lámparas de vapor de mercurio en alta presión (III)
InconvenientesCoste: 500$/lámpara o superior¿Tests? Confianza en su fiabilidadHay que cambiar las posiciones de las luminarias. Es difícil que la distribución del haz y el tipo de luz sea el mismo que el de las lámparas que se sustituyen.
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Más ejemplosEficiencia: utilización de LEDs
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
I. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: iluminación con diodos luminiscentes
EJEMPLOS DE USO:Semáforos (tráfico, FFCC, tranvías)Indicadores de velocidad, PanelesAlumbrado públicoLuces tranvías, FFCC, posición y freno de automóvilesHogar (>25€ en 2004, en 2010 ¡<10€!): 0,75 a 14W (unos 10 a ≈ 60W incandescentes, 40 fluorescentes)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: semáforos con LED
VENTAJAS:
Emiten luz en una sola longitud de ondaSu flujo luminoso es regulableNo es necesario un cristal de color
Es una tecnología de futuro y de presenteHoy su eficacia es como una CFLEn 2025 el DoE (EEUU) estima alcanzar 160 lm/W (ya estamos ≈ 100 lm/W en 2012)
Philips Lighting
Premio al diseño →
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: semáforos con LED (II)
Prestaciones de semáforos LED (datos 2003)
1070W7-9WConsumo
1041024Eficiencia (Lum/W)
17006.000100.000Vida útil (h)
LED vs. Lamp %
LámparaLEDCaracterísticas
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: semáforos con LED (III)
Consideraciones económicas
180€/año de ahorro: se amortiza en 3,2 años (hoy en menos)
84,5€10,5€96€Coste Energía
1095kWh135kWh1230kWhConsumo anual
-700€85€Precio
AhorroLEDLámparaCaracterística
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Ejemplo de aplicaciónEficiencia en la iluminación en un edificiouniversitario: el proyecto GreenLight (EU)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
APLICACIONES: eficiencia energética en la iluminación
Potencia instalada: 2MW (50%-60%)Demanda pico: 1100 kWProbar el potencial de medidas de eficiencia energética para reducir el consumo de energía a medio-largo plazoMejora de la eficiencia en:
HVAC: 40-50% demandaAlumbrado: 25-30% demanda.
Consumo, oportunidades y mejoras del sistema en un edificio del s. XVIII rehabilitado para usos docentes.
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
APLICACIONES: eficiencia energética en la iluminación
Antiguo Hospital de Marina de Carlos III:Superficie: alrededor de 35.000 m2 Estudiantes: 2.500. Profesorado: 250
Características del antiguo sistema de alumbradoAulas Planta Baja: 3*T-8, 58W, en línea.Pasillos: halógenas de 75W (a 5,5m de altura)Aulas de sótano: 20*150W High Intensity (HID) lámparas con balasto magnético
El sistema presenta deficiencias graves de diseño:Pobre eficiencia energética debido a los balastos y al tipo de lámparasEjes de alumbrado erróneosCircuitos de conmutación deficientesNo se aprovecha la luz naturalPor la altura de los techos, el mantenimiento es muy costoso (cambios a 5,5-6m de altura)Vida útil HID (< 6000h, < 2 años de uso)Ruido audible balasto em.Falta reencendido instantáneo
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Deficiencias en el diseño (2002)
Deficiencias de eje de alumbrado
Deficiencias de circuitos de conmutación
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Áreas de prueba Greenlight (I)
Definición de espacios (sup rallada)Planta Sótano - aulas docentes, pasillos
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Control de reactiva
Áreas de prueba Greenlight (II)
Planta Baja - aulas docentes, aulas informática, ALA, pasillos y recibidores
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Áreas de prueba Greenlight (III)
Planta Primera - aulas docentes, pasillos y recibidores
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Áreas de prueba Greenlight (IV)
Planta Segunda - pasillos y recibidores
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Color/ Reproducción cromáticaAulas: IRC > 80 (o cualquier otra dependencia docente)Apariencia de luz fría (aulas)
Eficiencia energéticaNo tenida en cuenta en la fase de reconstrucción (1999)Luz natural no aprovechada
Otras consideracionesReflejos de la luz naturalRuidosProducción de calor (influencia consumo HVAC)Mantenimiento (altura de techos)
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Antes del proyecto GreenLight (2002)
Selección del tipo de lámparas y equipos. Solución impuesta
Planta Sótano - aulas docentesLámparas:
Descarga de vapor de mercurio con halogenuros metálicos de ampolla cerámica (HID)Potencia: 150 WHQI-E de OSRAM o similar, con casquillo E27
Equipos auxiliares:Balasto magnético (zumbido audible en el aula)Arrancador electrónico Condensador de 20 F en paralelo (compensación de reactiva)Largos tiempo de encendido (inadecuados)
Luminaria:Abierta, tipo downlight pendular modelo 87601 de ERCO o similarReflector tipo Darklight de aluminio anonizado plateadoFijada a la superficie del techo
Disposición: 5 luminarias x 4 filas (20 luminarias)Sistema de control:
3 interruptores, 3 circuitos independientes (tresbolillo)Mala adecuación al nivel de ocupación
Luz natural: lucernario, no aprovechado
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Antes (2002): mala conmutación, sin aprovechamiento luz natural
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Lo que había …. (2002)
Planta Baja y Planta Primera - aulas docentes, de informática y ALA
Lámparas:Fluorescentes estándar T-8Potencia lámpara: 58 W
Equipos auxiliares:Reactancia magnéticaCebadores convencionalesCondensador de 7 F en paralelo (compensación de reactiva)Largos tiempo de encendido (inadecuados)
Luminaria:TubularesReflector de aluminio en la parte posterior del tubo y difusores en forma de lamaAsociadas; bandas luminosas de 3 luminarias cada una Suspendidas del techo; 3 m de altura respecto del suelo
Disposición: paralela a las mesas de trabajo ( →deslumbramiento)Sistema de control:
2 interruptores, (circuito de red, grupo de reserva) Mala adecuación al nivel de ocupación
Luz natural: ventanas en aulas exteriores, no aprovechado
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Pasillos y recibidoresLámparas:
Incandescentes halógenas de ampolla cerámica clara con casquillo B15d Potencia: 70 WModelo1 Halolux Ceram de OSRAM o similar
Luminaria:Cerradas del tipo downlight de superficie modelo 85201 de RCO o similar Reflector Darklight de aluminio anonizado plateado.
Disposición:Pasillos
» 3 equipos en pasillos cortos y 6 en pasillos largos. » Distancia no adecuada (niveles de iluminación no
uniformes).Recibidores; en recibidores pequeños se emplean 18 equipos
Sistema de control:interruptor temporizado situado en los puntos de acceso de las zonas
Luz natural: en algunos recibidores existen ventanas
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Datos simulados Vs. Datos EmpíricosDatos medidos mediante luxómetro (caso real: 150W por punto de luz)
Mañana Tarde
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Datos simulados Vs. Datos EmpíricosSalida del software (65 W por punto de luz). Superficie de trabajo real y altura de los ojos (UGR)
Em = 720 lxEmin = 525 lxEmax = 968 lx
>> Isolíneas >>UGR
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Alumbrado de emergencia
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Control de reactiva
Datos simulados Vs. Datos EmpíricosDatos medidos mediante luxómetro (caso real)
Mañana Tarde
370 501 643 662 253
519 670 862 1160 1215
582 804 818 1257 1074
588 767 721 448 281
560 721 671 1124 1430
520 701 830 1298 2690
378 458 488 415 243
438 577 616 484 238
458 622 504 379 220
462 580 450 356 232
448 559 452 485 280
418 567 560 480 276
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Proyecto piloto Greenlight (2003-2004)Antonio Gabaldón y Fernando Sequera (UPCT)
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Control de reactiva
¿Estábamos bien en eficiencia?
Verificación del CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Niveles de iluminanciaSoftware:
Iluminancia media mantenida en el plano de trabajo: 720 lx > 500 lx recomendados.
Medido:
Valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI)VEEI = 13 W/m2 = 1.8 W/m2/100 lx < Límite = 4
Sistema de control y regulación:Sistema de control adecuado (sistema manual de On/Off)Sistema de aprovechamiento de luz natural: inexistente
3%0,992 (18x55W)1,04418P1 – 8
σMediaPMEDIDA (kW)
PNOMINAL (kW)EquiposAULA
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Control de reactiva
Planta sótano
Proceso de iluminación eficiente– Proyecto Greenlight (UE)
Modificación del tipo de lámparas y equipos (I)Planta Sótano - Aulas docentes
Caso base: HID» Corta vida (reemplazo anual)» Coste elevado» Tiempo de encendido (proyección en aula) » Balastos magnéticos (vida, consumo, ruido, temperatura)
Actualización: lámparas de inducción» Elevada vida (ausencia filamentos)» Reencendido inmediato» Aprovechamiento de las luminarias» Balastos electrónicos específicos (reducción de consumo)
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Ejemplos
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Control de reactiva
Planta sótano
EspecificacionesLámparas:
Tecnología: InducciónPotencia: 165 WFabricante: Philips (QL)
Equipos auxiliares:Generador electrónico de alta frecuencia, Philips QL 165W S/01
Luminaria:Sin cambios (minimización de costes)
Disposición: 16-18 lámparas Vs. 20 caso anteriorSistema de control:
Sin cambios (manual On/Off)Luz natural: aprovechamiento “casero” del turno diurno (3 ó 31/2 filas de luminarias en vez de 4)
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Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta sótano
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta sótano antes (2002)
Datos simulados Vs. Datos EmpíricosSalida del software (170W por punto de luz). Superficie de trabajo real (inclinada)
Em = 827 lxEmin = 289 lxEmax = 1196 lx
>> Isolíneas >>UGR
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta sótano. Datos simulados Vs. Datos Empíricos
Datos medidos mediante luxómetro (150W por punto de luz)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta sótano
Verificación del CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación
Niveles de iluminanciaSoftware:
Iluminancia media mantenida en el plano de trabajo: 827 lx > 500 lx recomendados.
Medido:
Valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI)VEEI = 23.61 W/m2 = 2.73 W/m2/100 lx < Límite = 4
Sistema de control y regulación:Sistema de control adecuadoSistema de aprovechamiento de luz natural: inexistente –obligatorio según CTE
3%1,6742,64016PS – 15Desv.Media
PMEDIDA (kW)PNOMINAL (kW)Equipos
AULA
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Sótano posibilidades de empleo de la luz natural (tarde). Sólo luz solar
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Sótano: posibilidades de empleo de la luz natural (mañana). Sólo luz solar
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Cambios en las aulas planta baja (1ª planta)
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Planta baja/Primera planta
Modificación del tipo de lámparas y equipos (II)Planta Primera - Aulas docentes
Caso base: Fluorescentes» Balastos magnéticos: incremento del consumo, armónicos,
reduce la vidaActualización (I): balastos electrónicos
» Eleva la vida media (20000 horas)» Reducción del consumo» Reducción de la depreciación del flujo luminoso
Actualización (II): control» Circuitos de mando en 3 zonas diferenciadas (pizarra,
medio y fondo)» Sensores de presencia en dos zonas (pizarra, medio)
Actualización (III): luz natural» Foto-sensores en la línea cercana a las ventanas» Balastos electrónicos regulables en la línea de luminarias
anexa a la ventana
ÍNDICE
Recintos
Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
¿Es posible utilizar la luz natural? SI
Posibilidades de la luz natural
Mañana Tarde
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Recintos
Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta baja/Primera planta
EspecificacionesLámparas:
Sin modificación (tubo trifósforo en algún caso)Equipos auxiliares:
Balasto electrónico, Sylvania QuickTronic QTPBalastos electrónicos regulables
Luminaria:Sin cambios (ahorro coste actualización)
Disposición: Sin cambios (ahorro coste actualización)
Sistema de control:3 circuitos de mando2 sensores de presencia + Relé para el control de loscircuitos
Luz natural: aprovechamiento turno diurno (3 filas de luminarias)
Foto sensores de iluminancia + Balastos regulables enla fila más próxima a la ventana
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Recintos
Tecnologías
Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta baja/Primera planta
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Datos simulados Vs. Datos EmpíricosDatos medidos mediante luxómetro (caso real, con balastos electrónicos)
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Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
PFC de la ETSII de Cartagena (2003). Autor: Fernando Sequera
Alternativas eficientes (PB-5)Detectores presencia (pizarra, media aula)Desconexión de línea de tubos de pizarra
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Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
PFC de la ETSII de Cartagena (2003). Autor: Fernando Sequera
Alternativas eficientes (PB-5)Balasto regulable en f(luz natural)
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Normativa
Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
PFC de la ETSII de Cartagena (2003). Autor: Fernando Sequera
Comparativa de resultados (PB-5)Balasto electromagnético (BEM)Balasto electrónico (BEN)Balasto electrónico + fotosensor
8,00E+02
9,00E+02
1,00E+03
1,10E+03
1,20E+03
1,30E+03
1,40E+03
1,50E+03
1,60E+03
1,70E+03
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 23
PB 5 BEM PB 5 BEN PB 5 BEN + Foto
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
Planta baja/Primera planta
Modificación del tipo de lámparas y equipos (III)Recibidores
Caso base: Incandescentes halógenas» Vida corta (< 2000 horas)» Elevada temperatura lámpara + luminaria
Actualización (I): Fluorescentes compactas» Vida media (15000 horas)» Mismo precio» Sin límite del número de encendidos» Sin equipo auxiliar» ¿Inserción en la luminaria? Problema
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta baja/Primera planta
EspecificacionesLámparas:
Fluorescentes compactas, Osram DULUX ?????Equipos auxiliares:
No necesitaLuminaria:
Sin cambiosDisposición:
Sin cambiosSistema de control:
Sin cambiosLuz natural:
Sin cambios (no aprovechamiento)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Planta baja/Primera planta
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE DBHE-5 Contribución fotovoltaica mínima
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Ámbito de aplicación. Incorporación de sistemas PV
Disminución o supresión de estos límitesSe cubre la tasa de PV con otras renovablesBarreras externas (1)Normativa urbanística (rehabilitación/nuevos edificios) (2)Protección de edificios por interés histórico-artísticoHabrá que ahorrar (1y2) una energía equivalente por otras medidas
10.000 m2 construidosPabellones de recintos feriales
100 plazasHospitales y clínicas
100 plazasHoteles y hostales
4000 m2 construidosAdministrativos
10000 m2 construidosNave de almacenamiento
3000 m2 construidosMultitienda y centros de ocio
5000 m2 construidosHipermercado
Limite mínimo de aplicaciónTipo de uso
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Procedimiento de verificaciónCálculo de la potencia en función de la zona climática (radiación solar)Comprobación de las pérdidas:
Inclinación de los paneles: óptimo( latitud-10°)Orientación (diferente del S)Sombras: edificios, paneles, ….
Cumplimiento de las condiciones de cálculo y dimensionado (apdo. 3 de HE 5)Cumplimiento de las condiciones de mantenimiento
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Determinación de la potencia pico (P) a instalar en función de la superficie (S) construida del recinto
Coeficientes
P C A S B *( * )
-7,810,001406Pabellones de recintos feriales3,290,000740Hospitales y clínicas-7,810,003516Hoteles y hostales1,360,001223Administrativos
-7,810,001406Nave de almacenamiento-7,810,004688Multitienda y centros de ocio-3,130,001875Hipermercado
Coef B.Coef. ATipo de uso
VIVIIIIIIZona clima1,41,31,21,11Coef. C
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
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Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Potencia mínima a instalarPV: 6,25 kWp (Wp → condiciones estándar de trabajo: 1000W/m2 de irradiancia, 25°C en la célula)Inversor: 5kW
Si existen varios edificios en un recintoMismo uso: suma de superficiesDistintos usos (i): P = ∑ Pi; con Pi > 0 y P > 6,25kW
Pérdidas límite: tres casosIntegración: los módulos cumplen una función arquitectónica (sustituyendo elementos constructivos)Superposición: colocación paralela a los ejes del edificio.
50%20%40%Integración arquitectónica
30%15%20%Superposición
15%10%10%General
TotalSombrasOrientación + inclinación
Caso
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Zonas climáticas (en f(radiación Horizontal))
Alicante y Murcia están en las zonas IV y VZona IV: Alcoy, Benidorm, Denia, Elda, Ibi, Jávea, Novelda, Orihuela, Petrer, Villajoyosa, VillenaZona V: Alicante, Crevillente, Elche, San Vicente, TorreviejaBase de datos de la NASA sobre radiación solar (gratuita), mallade 50x50km
H > 5,0H > 18,0V
4,6 < H < 5,016,6 < H < 18,0IV
4,2 < H < 4,615,1< H < 16,6III
3,8< H < 4,213,7< H < 15,1II
H < 3,8H < 13,7I
Radiación global (kWh/m2)Radiación global (MJ/m2)Zona
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Condiciones generales de la instalaciónComponentes: módulos PV+ inversor+ proteccionesMódulos PV:
Silicio cristalino: UNE-EN 61215:1997Capa delgada: UNE-EN: 61646:1997Clase II y grado de protección IP65
Cumplir las especificaciones de seguridad estructural del CTEAdmisibilidad de dilataciones térmicasInversor:
Seguridad Eléctrica en Baja Tensión y CEMFuncionamiento en fuente de intensidadAutoconmutadoSeguimiento del punto de máxima potencia del móduloDispositivos anti islandingPotencia > 0,8Ppico
Protecciones: desconexión y seccionamiento del inversor en DC y AC
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Cálculo de pérdidas (I): orientación e inclinaciónEl gráfico es para 41˚ de latitud (hay fórmulas de corrección)
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
Cálculo de pérdidas (II):sombrasÁngulo de acimut (respecto al S)Elevación del obstáculo (horizontal)
Cada una de las porciones (A9, C5,…) representa el recorrido del sol en una hora a lo largo de varios días.Existen tablas en la norma en función de las posiciones y orientaciones del panel.
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
CTE-DBHE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica
MantenimientoAsegurar el funcionamiento, fiabilidad y vida útilPlan de vigilancia
Observación de parámetros de funcionamientoLimpieza de los módulos
Plan de mantenimiento preventivoPersonal técnico especializado: libro de mantenimientoSustitución de elementos fungibles/desgastadosRevisión semestral (al menos):
Comprobación de proteccionesEstado de módulos: posición, inclinación,…, conexionesEstado del inversor: testigos, alarmasEstado mecánico de cables y terminales (tierras)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Seguridad por iluminación inadecuada:
Código Técnico de la EdificaciónSección Seguridad de Utilización (SU-4)
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
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SU- 4 Iluminación inadecuada
Alumbrado normal en zonas de circulación
Niveles mínimos (nivel de uniformidad > 40%)
Iluminación de balizamiento en escaleras y rampas en uso Pública Concurrencia, en actividades con nivel bajo de iluminación,
50Para vehículos o mixtas
50Resto de zonas
75EscalerasExclusiva para personasInterior
10Para vehículos o mixtas
5Resto de zonas
10EscalerasExclusiva para personasExterior
Iluminancia mínima luxZona
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Alumbrado de emergencia: ITC-BT-28
Ámbito de aplicación: pública concurrencia
Otros locales
Dificultad de evacuación (BD2, BD3, BD4)
Locales sanitarios
Locales de trabajo
Locales de reunión
SiempreCualquier otro local con > 100p ajenas al mismo
SiempreEdificios de gran altura, sótanos, grandes almacenes
> 50 pAjenas
Clínicas, consultorios
SiempreHospitales, sanatorios
> 50 p ajenasOficinas con público
> 50 p ajenas
Centros de enseñanza, comercios, residencias, salas
exposiciones
SiempreTemplos, bares, hoteles,
estaciones, parking públicos, zonas comunes comerciales
SiempreCines, teatros, estadios, salas de
fiesta, salas de juego,..Espectáculo
¿?EjemplosTipos de local
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Tipos de alumbrado de emergenciaAlumbrado de
emergencia
Alumbrado de reemplazamiento
Alumbrado de
seguridad
Alumbrado de
evacuación
Alumbrado ambiente o antipánico
Alumbrado de
Zonas de alto riesgo
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Alumbrado de emergencia: ITC-BT-28
Alumbrado de emergencia (I)Entrará en funcionamiento automáticamente en caso de fallo del alumbrado normal.
Alumbrado de seguridad: garantizar la seguridad de las personas en una evacuación o terminar trabajos peligrosos (ante un fallo de la tensión eléctrica)
De evacuación (ex señalización)Reconocimiento y utilización de rutas de evacuaciónEje de los pasos transversales: 1 lux (nivel del suelo)Servicios contra incendios y cuadros distrib. : 5 luxTiempo de funcionamiento > 1horaIluminancia máxima/mínima (< 40)
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Alumbrado de emergencia: ITC-BT-28
Alumbrado de seguridad:El proyecto debe indicar:
Recorridos de evacuaciónAcceso a las butacas (espectáculos)Calles, donde haya plazas de aparcamiento (garajes)Puertas de comercios, habitaciones (en recintos pequeños)
Los valores de iluminancia previstos
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Alumbrado de emergencia: ITC-BT-28
Alumbrado de emergencia (II)De ambiente o anti-pánico (ex emergencia)
Identificación y acceso a las rutas de evacuación u obstáculos0,5 lux en todo el espacio hasta 1m de alturaTiempo de funcionamiento: > 1 hora
Se recomienda instalación 2 m por encima del suelo (salvo casos especiales….cines, teatros)
De zonas de alto riesgoInterrupción de trabajos peligrosos con seguridadIluminación: 15 lux o 10% de la normalDuración: la necesaria para interrumpir actividades
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Alumbrado de emergencia: ITC-BT-28
Alumbrado de emergencia (III)Alumbrado de remplazamiento
Finalizar los trabajos con normalidad si la iluminación es inferior a la normalContinuación de las actividades normales (quirófanos, urgencias, UVI,… mínimo de dos horas)Típico de zonas de hospitalización
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Eficiencia Eª
Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
Control de reactiva
Alumbrado de emergencia: ITC-BT-28
Luminarias para alumbrado de emergenciaLuminaria autónoma (X)Alimentada por fte central: no incorporado en la luminaria (Z)Fto. Permanente: las lámparas están alimentadas constantemente ya se requiera alumbrado normal o de emergencia.Fto. No permanente: las lámparas están en funcionamiento sólo cuando falla la red convencionalFto. Combinado:
Permanente: dos lámparas, una de ellas alimentada permanentementeNo permanente: dos lámparas, una alimentada en condiciones normales y otra en emergencias
Marcado de los aparatos de emergencia
Duración en minutos
DispositivosModo de funcionamiento
Tipo de luminaria
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Alumbrado de emergencia
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Definiciones
Control de reactiva
Compensación y control de la “potencia” reactiva
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Control de reactiva
Control y compensación de potencia reactiva (Q): Ppo. Físico
Ejemplo. Dos consumidores con la misma potencia activa (5kW) y diferentes FP (A: 1,0 y B: 0,71i)
Impedancia de línea: 1+j
Intensidades de línea por consumidor: A: 22,7 Amperios; B: 32,14 Amperios
Potencia de pérdidas en línea; P = RI2A: 516W (rendimiento 90,6%); B: 1033 W (η = 82,6%)
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Alumbrado de emergencia
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Definiciones
Control de reactiva
Control y compensación de potencia reactiva (Q)
Compensación automática de instalacionesEs modular y ampliable (escalones)Conexión de condensadores en función del consumo“Inteligentes”: analizan las conexiones necesarias, minimizando la utilización de C y aumentando la vida útil
Control de temperaturaPueden incluir filtros
Control de THD
0 2:30 5 7:30 10 12:30 15 17:30 20 22:301000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Dem
anda
elé
ctri
ca g
loba
l (k
W)
Perfil de julio
Perfil de abril
Perfil de enero
Tiempo
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Control de reactiva
Coste de la “potencia” reactivaSimplemente por el recargo en la factura es interesante la compensación del factor de potenciaDesde 2010 se han mantenido los precios.
Precio (€/kVarh) cosφ 2009 2010 ? 2009-10
> 0,95 0 0 = 0,9< < 0,95 0,000013 0,041554 320% 0,85< < 0,9 0,01702 0,041554 144% 0,8< < 0,85 0,03404 0,041554 22%
< 0,80 0,05106 0,06233 22%
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Control de reactiva
Ejemplos reales de compensación.
Evaluación de un sistema de compensación en una instalación (datos reales)
Consumo P = 6340 kWh, Q = 2369 kVArFactor de Potencia ► cos (atg Q/P) = 0.937i Coste: 1000€/mesCon un condensador fijo (40kVAr) ►1409 kVAr ► FP=0.976
0 5 10 15 200
100
200
300
400
500
Tiempo (h)
P (k
W),
Q(k
Var
)
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Alumbrado de emergencia
Ejemplos
Definiciones
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SISTEMAS DE AHORRO ENERGÉTICO EN ILUMINACIÓN
Muchas gracias ¿Preguntas?
www.gestiondelademanda.eswww.demandresponse.eu
S. XVII. Antiguo Hospital de Marina de Carlos III (sede ETSII Cartagena)