Módulo 4 Control de la iluminación (exterior) · iluminación, etc. • Sistemas de control...
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Iluminación Exterior Módulo 4 Control de la iluminación (exterior) Elaboración: ISR - Universidad de Coimbra - Julio 2017 Traducción: Ecoserveis - Noviembre 2017
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Iluminación Exterior Módulo 4
Control de la iluminación (exterior)
Elaboración: ISR - Universidad de Coimbra - Julio 2017 Traducción: Ecoserveis - Noviembre 2017
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Sobre Ecoserveis
• Asociación sin ánimo de lucro creada en 1992.
• Promovemos un modelo energético justo y sostenible, que construya puentes entre la tecnología y la sociedad, la investigación y la innovación para identificar las necesidades energéticas de la población y aportar soluciones efectivas.
• Investigación e innovación
• Formación especializada
• Divulgación
• Consultoría técnica y social
• Dinamización comunitaria
• Intervenciones energéticas
Nuestras líneas de actuación ¿Quiénes somos?
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Objetivos: - Los sistemas de control de iluminación son muy importantes para el
ahorro de energía y la comodidad;
- Proporcionar información básica sobre las diferentes estrategias y tecnologías de control de iluminación y sus impactos;
- Proporcionar conocimiento de las estrategias de control, manuales o automáticas, como la detección de movimiento, la programación del tiempo o la recolección de luz natural para poder elegir las mejores estrategias según la situación y la necesidad.
Iluminación Exterior - Módulo 4 Control de iluminación (exterior)
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Temas:
a) Estrategias de control b) Controles convencionales (ON/OFF, atenuación) c) Estudio de evaluación psicosocial (Évora - Portugal) d) Detección de tráfico e) Controles inteligentes: monitoreo y sistemas de control remoto
Iluminación Exterior - Módulo 4 Control de iluminación (exterior)
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• A lo largo de los años se han desarrollado diversas estrategias de diferentes niveles de complejidad para elegir cuándo activar el alumbrado público;
• Cada estrategia tiene sus propias ventajas y desventajas. Algunas de ellas pueden combinarse para desarrollar estrategias más complejas;
• Los sistemas de control generalmente son sistemas automáticos que regulan el funcionamiento del sistema de iluminación, en respuesta a una señal externa;
• Estos sistemas automáticos optimizan el uso de las instalaciones de alumbrado público, lo que generalmente resulta en un importante ahorro de energía, sin reducir los niveles de comodidad visual requeridos en cada ubicación y / o actividad.
Estrategias de control
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• Hay dos tipos de control:
• ON/OFF (encendido/apagado): • Temporizadores simples; • Temporizadores astronómicos; • Sensores de luz natural
• Regulación continua:
• Atenuación • Tiempo fijo o; • Controlado por el flujo de tráfico, clima, condiciones de
iluminación, etc. • Sistemas de control remote (telegestión)
Estrategias de control
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• En los sistemas de alumbrado público es importante saber en qué situación el nivel de iluminación ambiental desencadena la activación de las luces;
• El control no puede ser completamente efectivo usando temporizadores simples ya que en días de lluvia o niebla intensa puede ser necesario activar el sistema de iluminación por razones de seguridad;
• Además, los tiempos de salida y puesta del sol, así como la nubosidad no son constantes;
• Por estas razones, es cada vez más necesario adoptar soluciones más eficientes en el sistema de control.
Control ON/OFF Temporizadores simples
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• Los temporizadores astronómicos tienen información precisa sobre la hora de salida y puesta del sol para cualquier posición geográfica dada;
• No usan ningún sensor para detectar el aumento o la duración del Sol, utilizan cálculos matemáticos astronómicos;
• Estos cálculos se basan en los valores de Latitud / Longitud o selección de la ciudad con un alto nivel de precisión de predicción;
• El ahorro de energía puede alcanzar hasta 10%.
Control ON/OFF Temporizadores astronómicos
Fuente: avilaearth.weebly.com
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• Los temporizadores astronómicos tienen las siguientes características:
• Cálculo diario, para acciones de encendido / apagado, considerando la latitud y la longitud, en grados y minutos en donde está instalado;
• Válido para cualquier región geográfica, teniendo solo que programarlo previamente con la latitud / longitud;
• Cambio automático de la hora del reloj de invierno y verano;
• Posibilidad de programación adicional que no sea programación astronómica (por defecto);
• Posibilidad de inclusión en el ciclo astronómico, de un horario diferente para vacaciones y otros eventos especiales.
Control ON/OFF Temporizadores astronómicos
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• Ajusta el control de la red de iluminación a la época del año, sin usar ningún sensor o sistema de TIC;
• Sistema de control aislado. También puede servir como un equipo auxiliar para reguladores de flujo de luz y / o sistemas de administración remota;
• Sin embargo, los temporizadores astronómicos no tienen en cuenta la idiosincrasia de la geografía local, como grandes colinas o montañas que bloquean el sol al amanecer o al atardecer;
• Los temporizadores astronómicos no pueden hacer predicciones sobre las condiciones meteorológicas, como la nubosidad y las tormentas, que podrían requerir iluminación artificial incluso durante las horas diurnas oficiales.
Control ON/OFF Temporizadores astronómicos
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• En contraste con el uso de temporizadores astronómicos, las estrategias de recolección de luz natural utilizan sensores fotográficos para detectar la luz ambiental y ajustar la iluminación artificial si los niveles de luz ambiental caen o aumentan más allá de ciertos valores de umbral;
• Los sensores de luz reaccionarán al cambio de brillo encendiendo o apagando la luz de acuerdo con el nivel establecido, lo que permite un funcionamiento eficiente de los circuitos de alumbrado público.
Control ON/OFF Sensores de luz natural
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• El sensor de luz se puede colocar en el centro, enviando una señal a un conjunto de luminarias, o puede estar preinstalado en cada luminaria individual, controlándolas por separado;
• El sistema centralizado es menos costoso, pero no siempre puede reflejar todas las condiciones de las luminarias (como áreas especialmente sombreadas o áreas con diferentes condiciones climáticas);
• La opción de control individual es más costosa y también requiere más mantenimiento, ya que una de las desventajas de estos sistemas es que el sensor de luz requiere una limpieza regular para asegurar su correcto funcionamiento.
Control ON/OFF Sensores de luz natural
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• Los Estándares Internacionales para alumbrado vial (CIE115-2010) y el Estándar Europeo (EN13201), permiten una reducción de la luminosidad de las carreteras durante las horas de menos tránsito vial, siempre que se mantenga la uniformidad de la iluminación.
Atenuación
Source: Baenziger, Thomas D., “Management of public lighting”; Right Light 5
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• Los sistemas de regulación del flujo luminoso (atenuación) permiten regular la intensidad luminosa en períodos de menor actividad;
• En períodos nocturnos de menos tráfico y sin riesgo de pérdida de ninguna de las cualidades funcionales y de seguridad de los sistemas de alumbrado público, estos pueden atenuarse;
• Estos sistemas permiten disminuir el nivel de luminancia, sin limitar el alcance de los dispositivos luminosos y pueden garantizar la sensación de seguridad adecuada;
• En áreas donde estadísticamente hay accidentes de tráfico o altas tasas de criminalidad, no se recomienda la atenuación.
Atenuación
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• La regulación puede combinarse con temporizadores astronómicos, sensores de luz natural y esquemas de detección de tráfico;
• Las transiciones entre las diversas condiciones deben ser lentas para que el cambio en el nivel de iluminación sea imperceptible para el usuario;
• Los LED son adecuados para la atenuación, ya que se pueden atenuar suavemente sin complicaciones técnicas (sin reducción de la vida útil);
• Se debe tener especial cuidado con otros tipos de lámparas. Por ejemplo, el sodio a baja presión puede producir cambios de color drásticos cuando se atenúa y otras tecnologías están limitadas en el valor de voltaje mínimo.
Atenuación
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• Los reguladores de flujo tienen una función de estabilización de tensión, que ayuda a aumentar el tiempo de vida de las lámparas (reduciendo así los costos de mantenimiento);
• Hay dos tipos de sistemas de regulación de flujo de luz centralizados para circuitos de alumbrado público:
• Electrónico => utilizando componentes electrónicos de potencia; • Autotransformador => utilizando autotransformadores cuyo
control de los diferentes niveles de tensión se lleva a cabo mediante:
• Relé electromecánico / contacto; • Electrónico (triacs, tiristores); • Autotransformadores motorizados
• El ahorro puede ser del 25 al 50%.
Atenuación
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• Ahorros típicos y voltaje mínimo posible para cada tipo de tecnología (lámparas):
Atenuación con control de voltaje
Lámpara Voltaje mínimo (V) Ahorro (%) Mercurio 200 26-30
Sodio de alta presión 183 45-50
Sodio de baja presión 190 35
Fluorescente 190 35-45
CFLs 190 30-45
Haluros metálicos 183 40
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• Cabe señalar que la mayoría de los sistemas reguladores de flujo de luz funcionan con control de voltaje (reducción de voltaje). Por lo tanto, en circuitos con más de un tipo de lámpara y con una alta probabilidad de tener diferentes horas de servicio, el resultado de atenuación en cada lámpara puede ser diferente;
• Además, para los equipos que controlan menos de 50 luminarias, el uso de reguladores de flujo de luz puede ser económicamente poco atractivo;
• Las lámparas LED utilizan tecnologías de regulación nuevas, más avanzadas y eficientes.
• No todas las lámparas LED se pueden atenuar. Sus circuitos electrónicos
(controladores) deben estar preparados para tal operación. Y a veces los fabricantes, para evitar fallos electrónicos, limitan la atenuación en las lámparas LED a alrededor del 10% del flujo total.
Atenuación
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Atenuación Evaluación Psicosocial EDP (Plaza pública en Évora, Portugal)
Por-do-sol +0:15 Nascer-do-sol -0:15 2:00 22:00
100%
0%
100% 80% 80%
50% 60% 40%
Actual
Escenario 1
100%
0%
60% 40%
80%
50%
100% 80%
R
M
• Los comerciantes fueron menos receptivos a este cambio
R
M
• A ningún grupo le gustó el cambio
Con peatones Sin peatones
12
6
3 9
12
6
3 9
12
6 3 9
R - Residentes
M – Comerciantes – M del inglés Merchants
Sunset +0:15 Sunrise -0:15 2:00 22:00
Escenario 3
100%
0%
80%
40%
70%
30%
60%
20%
Escenario 2
100%
0%
80%
50% 70%
40% 60%
30%
• Aceptado por la mayoría de la población
R
M
Conclusiones: •Se prefiere más intensidad en el principio de la mañana.
• receptivo a ajustes menores
• Los cambios menores no son detectados por la población!
TOTAL: ~650 personas ~2.000 entrevsitas
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Atenuación Evaluación Psicosocial EDP (EcoRoad – Paso peatonal / Ciclismo - Évora, Portugal)
Escenario 3
Puesta de sol +0:15 Salida del sol -0:15 2:00 22:00
100%
0%
78%
Escenario 2
100%
0%
100%
Puesta de sol +1:00 Salida del sol -2:00
Actual
100%
0%
96% 87% 87%
78%
96%
Escenario 1
100%
0% Puesta de sol +0:30 Salida del sol -1:00
78%
Puesta de sol +0:15 Salida del sol -0:15
R
M
C
R
• Menos seguridad • Genera dificultades para los usuarios
M
C
• No aprobado por R y M.
• Generalmente aceptado por todos los usuarios
R
M
C
12
6
9 3
12
6
9 3
12
6
9 3
12
6
9 3
12
6
9 3
Conclusiones
• Los usuarios no aceptan: ‐ Soluciones que ponen su seguridad en riesgo
‐ Soluciones que interfieren con su vida diaria
‐ Dificultades para cambiar los periodos operativos
R- Residents M – Comerciantes – (M del inglès Merchants) C - Cyclists
TOTAL: ~650 personas; ~2.000 entrevistas.
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Cambios en la temperatura del color Evaluación Psicosocial EDP (Évora, Portugal)
• Aceptado. • Ventajas:
‐ mejor visibilidad; ‐ reduce los costes; ‐ Aumenta la nitidez de
los objetos y las personas
R
M
Después (LED blanca)
Antes (Amarillo debido al Sodio HP)
Conclusiones
•Aceptación del cambio de color
R - Residentes
M – Comerciantes – M del inglés Merchants
TOTAL: ~650 personas; ~2.000 entrevistas
Fuente: Compañía EDP en Portugal
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• La reducción del nivel de iluminación vial de acuerdo con los requisitos estipulados en la norma EN 13201 ofrece ahorros de energía potencialmente grandes;
• Con el fin de garantizar que los participantes en el tráfico puedan conducir por estas carreteras de forma segura, se pueden instalar sistemas de detección de tráfico que aumentan el nivel de iluminación siempre que sea necesario;
• La tecnología más común para detectar el tráfico, ya sean vehículos motorizados, ciclistas o peatones, son los sensores de movimiento y, más recientemente, los sistemas de visión por ordenador.
Detección del tráfico
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• Los sistemas de visión artificial son más complejos y caros, pero también pueden servir para detectar automáticamente objetos, animales y otras posibles anomalías en carreteras y calles;
• Detectan y envían una alarma al control de tráfico o pueden tomar varias decisiones automáticas, como para atenuar la iluminación;
• Los tipos de sensores de movimiento incluyen: • Ultrasónico; • Microonda; • Infrarrojo.
Detección del tráfico
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• Los sistemas de control por ordenador son los más precisos para el control del tráfico. Aún así, diferentes tipos de sensores de detección de movimiento se pueden combinar de modo que las desventajas de un tipo se compensen con las capacidades de otro;
• La combinación más común es la detección de microondas e infrarrojos. La menos común, ultrasonido e infrarrojo.
• Una vez los sensores de tráfico detectan la necesidad de una iluminación adicional, el sistema debe garantizar que se cumplan los requisitos habituales para la clase de alumbrado vial correspondiente.
Detección del tráfico
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Controles inteligentes Monitoreo y sistemas de gestión remota
Source: www.mavensystems.com
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• El Departamento de Transporte Público de Holanda llevó a cabo pruebas para reducir el nivel de iluminación de la carretera durante los períodos de poco tráfico y dadas buenas condiciones climáticas. Lo hizo mediante la implementación de un sistema de adaptación dinámica;
• De las pruebas concluyeron que se puede aplicar un sistema de alumbrado público dinámico, con reducciones en la iluminación de hasta un 50%, logrando ahorros de energía del orden de 30% a 40% y aumentando la vida útil de las lámparas;
• Con la implementación de sistemas de monitoreo y control remoto adaptativo se puede lograr un gran salto cualitativo en el área de alumbrado público, evitando, por ejemplo, los costes asociados con el patrullaje humano nocturno para identificar lámparas defectuosas y otros problemas de mantenimiento.
Controles inteligentes Monitoreo y sistemas de gestión remota
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• Un sistema de monitoreo y control remoto permite que las redes de iluminación reaccionen a influencias externas tales como:
• Densidad de tráfico; • Nivel de luz natural disponible; • Accidentes; • Condiciones atmosféricas; • Obstáculos u otras intrusiones en las carreteras (animales).
• De esta forma, el sistema de iluminación se puede adaptar a las
necesidades reales, por lo que es eficiente desde el punto de vista energético, sin reducir la seguridad;
• Es posible con estos sistemas monitorear la "edad" y el estado actual de las lámparas, localizando cualquier fallo potencial.
Controles inteligentes Monitoreo y sistemas de gestión remota
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La arquitectura habitual del sistema de supervisión y gestión remota consiste en lo siguiente: • Controlador de Luminaria (CL) =>
controla el balasto / controlador de la fuente de luz y todos los sensores de la luminaria, proporcionando un sistema de iluminación dinámico;
• Control de Segmento (CS) => Canal de comunicación de luminarias;
• Sistema de Gestión Central (SGM) => Controla los diversos segmentos del sistema de iluminación, gestionando la información transmitida por los controladores (luminaria y segmento).
Controles inteligentes Monitoreo y sistemas de gestión remota
EDP DistribuiçãoMunicípio
internet
WAN
LAN
CS
Municipality Utility
CS
Internet
Source: EDP, Portuguese Utility
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• Estos sistemas aún no se han adoptado de forma extensiva debido a la falta de estandarización que hace que estas soluciones sean difíciles de integrar en las plataformas de gestión de los modelos actuales. Estos sistemas provienen principalmente de fabricantes particulares;
• Posibilidades:
• Control remoto ON/OFF • Integración del control automático ON/OFF según el nivel de iluminación,
cálculos astronómicos; • Integración de regulación basada en sensores de flujo de tráfico o visión por
ordenador; • Conocimiento completo del sistema: retroalimentación en tiempo real de
cualquier cambio y parámetros eléctricos detallados para cada luminaria (kW, kVA, PF, etc.);
• Informes y mantenimiento: monitorea el estado de la lámpara y los fallos individuales. Posibilidad de definir horarios de mantenimiento.
Controles inteligentes Monitoreo y sistemas de gestión remota
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Características Sensor de luz natural
Temporizadores astronómicos
Atenuadores Monitoreo y sistemas de gestión/control
remoto ON/OFF
Atenuación
Programación
Aumenta el tiempo de vida de la lámpara
Detección de fallo
Cálculo de ahorro energético
Almacenamiento de datos
Comunicación con el sistema de gestión de red / empresa
Ahorro (puntuación)
Coste (puntuación)
Control de iluminación (exterior) - Resumen
Fuente: E-STREET (Iluminación inteligente de carreteras y calles en Europa).
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Socios de Premium Light Pro
Financiado por la Comisión de la Unión Europea (UE) en el marco del programa Horizonte 2020
Socios de la UE
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Socios de Premium Light Pro
Nombre País Organización Email Bernd Schäppi Austria Austrian Energy Agency
www.energyagency.at
Michal Stasa República Checa SEVEn
www.svn.cz
Caspar Kofod Dinamarca EnergyPiano [email protected] Anibal T. De Almeida Portugal Institute for Systems and
Robotics, University of Coimbra [email protected]
Stewart Muir Reino Unido Energy Saving Trust
www.energysavingtrust.org.uk/
Boris Demrovski Alemania CO2ONLINE
www.co2online.de
Andrea Roscetti Italia Politecnico Milano http://www.energia.polimi.it/index.php
Aniol Esquerra España Ecoserveis
www.ecoserveis.net
Łukasz Rajek Polonia FEWE The Polish Foundation for Energy Efficiency
www.fewe.pl
