Eficiencia energética alumbrado público · · 2012-10-246- Utilización de luminarias LED....

Eficiencia energética vs alumbrado público

Alfonso Ramos LearraCETIB 19-10-2012

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1- Criterios generales en el A.P.. Eficiencia y eficacia.

2- La eficiencia energética de una instalación de alumbrado público.

Índice de EE y clasificación.

3- Como conseguir una instalación eficiente. Requisitos del REEIAE.

4- El proyecto de iluminación, su ejecución y plan de mantenimiento.

5- Iluminación con LED vs descarga.

6- Utilización de luminarias LED. Factor de utilización. Flujo constante. Control.

7 -Datos fotométricos, Directivas y Normativa aplicables a luminarias LED.

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Criterios generales sobre el Alumbrado Público

- Más del 80% de la información procesada por nuestro cerebro es

percibida por los ojos gracias a la luz.

-Garantía de seguridad en nuestras carreteras (Los accidentes en tramos

iluminados se reducen en un 60%.)

- Incremento de la seguridad física y la protección de bienes públicos y privados

(El índice de vandalismo y criminalidad se reducen en un 40%.)

- Mejora el entorno urbano nocturno (Más acogedor y habitable.)

- Potencia el turismo urbano.

- Consume energía

-Tiene un costo importante

- Agrede al medio ambiente

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En España:

• El consumo eléctrico es de 260.000 GWh/año.

• El Alumbrado Público(4,2 / 4,4 M de luminarias; 30% carreteras; 70% ciudades) es el 1,35% de la energía eléctrica consumida(3.510 GW.h/año)

• Generación de 0,27 kg de CO2 /kWh (*)

(*) Fuente: REE basado en mix energético del sistema peninsular en el año 2010

(Consumo eléctrico, costo y CO2 )


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En España, casi el 95% de los Ayuntamientos son propietarios de las instalaciones de alumbrado exterior y el gasto que generan dichas instalaciones pueden llegar a alcanzar el 60%, o incluso más, del presupuesto anual del Consistorio, especialmente en municipios pequeños.

Ratios europeos

Hemos iluminado (¿en exceso?) con excelentes y estéticos productos, pero….

No podemos pagar el consumo eléctrico generado.

SI eficaces NO eficientes

(Consumo eléctrico, costo y CO2 )


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Eficiencia y eficacia

(Conceptos)

• Eficiencia:Hace referencia a la mejor utilización de los recursos disponibles.

• Eficacia: Capacidad para alcanzar los objetivos sin analizar los recursos empleados.

Ejemplo: Construir un edificio en un (1) año con un presupuesto de 1 M€. �

Lograrlo en tiempo pero con un gasto de 2 M€ es eficaz… pero no eficiente.

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La E.E. en el Alumbrado Público. Índice de E.E. y clasificación energética de una instalación

E.E. en alumbrado: Utilización de la mínima energía eléctrica posible para alcanzar los resultados deseados.

01/04/2009 � REEIAE, que establece las condiciones técnicas de diseño, ejecución y mantenimiento de una instalación.

Para:• Mejorar la eficiencia y el ahorro energético• Disminuir la emisión de gases efecto invernadero.• Limitar la contaminación lumínica y la luz intrusa

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Eficiencia Energética ε = S*Em / P; (m2*lux / W)El REEIAE establece una Eficiencia Energética(EE) mínima, tanto para el alumbrado funcional como para el ambiental.

Iluminación media en servicio Em(Lux)

Eficacia energética mínima (m2*lux/W)

>=30 22

25 20

20 17,5

15 15

10 12

<=7,5 9,5

Para valores de iluminancia media proyectada comprendidos entre los valores indicados en la tabla, la eficiencia energética de referencia se obtendrán por interpolación lineal.

Iluminación media en servicio Em(Lux)

Eficacia energética mínima (m2*lux/W)

>=20 9

15 7,5

10 6

7,5 5

<=5 3,5


Funcional Ambiental

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El REEIAE establece una Eficiencia Energética de Referencia.

Alumbrado Vial FuncionalAlumbrado Vial Ambiental y otras instalaciones de

alumbrado

Iluminancia media en servicio proyectada Em(lux)

Eficacia energética de

referencia εR (m2*lux/W)

Iluminancia media en servicio proyectada Em(lux)

Eficacia energética de

referencia εR (m2*lux/W)

>=30 32 - - - -

25 29 - - - -

20 26 >=20 13

15 23 15 11

10 18 10 9

<=7,5 14 7,5 7

- - - - <=5 5


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El REEIAE establece un Índice de Eficiencia Energética (IEE) como cociente entre la Eficiencia Energética conseguida y la de referencia.

Iεεεε = εεεε / εεεεR

El REEIAE clasifica la instalación.

Calificación Energética

Índice de consumo energético

Índice de Eficiencia Energética

A IEC < 0,91 Iε > 1,1

B 0,91 <= IEC < 1,09 1,1 >= Iε > 0,92

C 1,09 <= IEC < 1,35 0,92 >= Iε > 0,74

D 1,35 <= IEC < 1,79 0,74 >= Iε > 0,56

E 1,79 <= IEC < 2,63 0,56 >= Iε > 0,38

F 2,63 <= IEC < 5,00 0,38 >= Iε > 0,20

G IEC >= 5,00 Iε <= 0,20

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Como conseguir una instalación eficiente. Requisitos del REEIAE

• Adecuación de los parámetros luminosos acada necesidad (nivel, uniformidad,deslumbramiento, etc)

• Luminarias de elevado rendimiento.• Equipos de bajas pérdidas. • Fuentes de luz de alta eficacia lm/w • Sistemas de control y regulación.• Reducción del resplandor luminoso y

la luz intrusa.

La base de la eficiencia energética está en el proyecto inicial.

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Datos fotométricos=Valores de EN 13201-2

Según REEIAENiveles => No superar 20%Uniformidades y SR => Valores mínimosTI => Valores máximos

Los valores de luminancia dados pueden convertirse en valores de iluminancia, multiplicando los primeros por el coeficiente R (según C.I.E.) del pavimento utilizado, tomando un valor de 15 cuando esté no se conozca.

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ParámetrosAlumbrado Vial Resto de Alumbrados (1)

Funcional Ambiental Proyectores Luminarias

Rendimiento >= 65% >= 55% >= 55% >= 60%

Factor de Utilización

(2) (2) >= 0,25 >= 0,30

(1) A excepción de alumbrado f estivo y navideño.(2) Alcanzarán los valores que permitan cumplir los requisitos mínimos de eficiencia

energética establecidos.

Luminarias

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Equipos

Lámparas.Alumbrado vial, especifico y ornamental.Eficacia superior a 65 lm / w.

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• Regulación de tensión en cabecera

(Variación tensión alimentación luminaria. ¿Sistema no válidocon reactancias electrónicas?)

• Regulación punto a punto � Línea de Mando /Temporizado

(variación inductancia (L) en balasto electromag./ variaciónfrecuencia (f) en electrónicos� variación intensidad lámpara)

• Telegestión (C&M)-> PLC/ WIFI

Sistemas de regulación del nivel luminoso

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Reducción del resplandor luminoso y la luz intrusa.

FHSINST

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El proyecto de iluminación, su ejecución y plan de mantenimiento

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Fuente: CELMA Strategy Forum19/05/2011

85% del consumo total

5% del consumo total

La elección de la luminaria/fuente de luz y su posibilidad de regulación, juega un papel fundamental en la consecución de una instalación eficiente(85% del consumo total se da en el periodo de funcionamiento). Concepto C.T.C./T.C.O.

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Lado acera Lado calzada-1h 0h 1h 2h

3h

0,8h

1,2h

0,29

0,46

Factor de utilización

fu = Fu / Fl

Flujo útil (Fu)= S * EmFlujo lámpara (Fl).

Define el control de la luz emitida por la luminaria, independiente del rendimiento de la misma.

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Rendimiento de la luminaria

La fotometría proporcionada por el fabricante indica la distribución fotométrica, el rendimiento, el FHS, etc.

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Factor de mantenimiento de la luminaria (f m � E servicio / E inicial )

fm = FDFL * FSL * FDLU

FDFL = Factor de Depreciación del Flujo de la Lámpara.FSL = Factor de Supervivencia de la Lámpara.FDLU = Factor de Depreciación de la Luminaria.

Es función de:• Tipo de lámpara.• Estanqueidad del sistema óptico.• Naturaleza y Modalidad de cierre de luminaria.• Calidad y Frecuencia de las operaciones de mantenimiento• Grado de contaminación de la zona.

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Plan de mantenimiento

Operaciones determinadas en el cálculo del factor de mantenimiento (Fm).

• Periodo reposición de lámparas y limpieza de luminarias.

• Mediciones eléctricas.Consumo energético anual (activa, reactiva, factor de potencia).Horario de puesta en funcionamiento y apagado.

• Mediciones Luminotécnicas.Iluminancia/luminancia media mantenida (Em).Uniformidades, deslumbramiento, etc.

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Potencial de ahorro.

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Potencial de ahorro.

Fuente: CELMA Strategy Forum19/05/2011

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Ejemplo real de ahorro.

Iluminación rural Parques Naturales de Castilla y León

Cambio de luminarias y fuentes de luz en zonas protegidas.

Resultados:

Ahorro de 572.000 Kwh /año(aprox. 74.000 €/año)

Liberación de carga REE para dedicación a otras actividades.

Limitación de la contaminación luminosaEcológica (hábitat de especies); del FHS y de la luz intrusa.

Cambio de luminarias con lámpara SAP de 250W y equipo electromagnético por luminarias con lámparaHM cerámico de 140W y equipo electrónico.

Resultados:

Ahorro del 45% por punto de luz

Adaptación de niveles al REE.

Mejor percepción visual (luz blanca)

Limitación del FHS y de la luz intrusa.

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Iluminación urbana en Valladolid

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•Instalación existentePotencia instalada(aprox): 155,1 kW

•Instalación nuevaPotencia instalada (aprox):36,42 kW

•Consumo anual existente: 620,4 KW.h•Consumo anual nuevo: 145,68 Kw.h

Ahorro anual: 71.220 €Ahorro consumo eléctrico:76,5%

Iluminación viaria con LED en Pinoso (Alicante)

Cambio de luminarias tipo Vial con VM 250W por luminarias Stela de 30 LED C.W. con distintas intensidades de corriente.

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Utilización de luminarias LED

Riesgos del LED

Mas corriente � Mayor Tj

Mayor Ta � Incremento de Tj

Mayor Tj � Disminuye flujo emitido

Mayor Tj � Disminuye vida útil

Elevada Tj � Fallo total

Propiedades del LED

• Alimentado desde 175 mA hasta ¿? A (Aconsejable mayor eficacia 350/520 mA)

• Vida útil superior a descarga.

• Varias temperaturas de color (luz blanca).

• Bajo mantenimiento.

• Encendido instantáneo.

• Estado sólido. Resistente a vibraciones.

• Sin mercurio en su composición.

• Sin infrarrojo ni ultravioleta.

• Alta eficiencia óptica.

• Direccionable (fu )

• Graduable (fm )

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¿Luminarias LED nuevas o modificadas?

Lo ideal� Nueva luminaria para nueva fuente de luz.(nueva tecnología � nuevo diseño)

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Iluminación con LED vs descarga

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¿Luminarias LED nuevas o modificadas?

Posible la utilización de LED en luminarias no específicamente diseñadas para esta fuente de luz. Incorporación de un motor de sustitución. RIESGOS.

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¿Luminarias LED mal modificadas?. Problemas térmicos

Modulo leds

sin lente

Rendimiento:

45lm/w

Sistema de

evacuación de

calor

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¿Luminarias LED modificadas?. Problemas mecánicos y fotométricos

Lámpara S.A.P.t/H.M.eLED con

equipo

Peso gr 100/150 950

Lámpara Consumo

(W)

Ahorro

(%)

Uniform.

media

Nivel

lumínico

(lux)

Variación

(%)

Led de susti tución

E40

28 74,5 0’08 2’61 84

Sodio tubular 100 W

110 0 0’4 16’37 0

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Utilización de luminarias LED. Factor de utilización (fu = Fu / Fl)

El reducido tamaño de la fuente de luz LED y el control por refracción mejoran el fu

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Utilización de luminarias LED. Factor de utilización (fu = Fu / Fl)

Lámparas

convencionalesLm

Lm LED

necesariosAhorro

CFL 36W 2900 1600 55%

CFL 80W 6000 3300 55%

HPS 70W 6000 3800 63%

HPS 150W 17500 12000 69%

HPS 400W 56500 34000 60%

HQI 250W 19000 11000 56%

HQI 400W 35000 21000 60%

CPO 45W 4300 3000 70%

CPO140W 16500 11000 67%

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Flujo constante CLO (Constant Light Output) vs consumo

fm = FDFL * FSL * FDLU

(f m�� E servicio / E inicial )

• Incremento paulatino del flujo (consumo) para compensar la pérdida por Fm, logrando E servicio = E inicial

• Pero partiendo de un consumo inferior (arranque al 100% en descarga)

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Utilización de luminarias LED. Flujo constante (f m � E servicio / E inicial )

Luz necesaria

Luz superflua

Pérdida de flujo luminoso en la vida útil del LED

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Utilización de luminarias LED. Flujo constante � Ahorro energético

Energía utilizada

Energía ahorrada

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Datos fotométricos aplicables a las luminarias LED

• Fotometria referenciada a 1000 lmrealizada en goniofotómetro calibrado,de fabricante reconocido internacional-mente.

• Obtención del flujo luminoso de laluminaria, colocada esta en su posiciónde trabajo.Temperatura de sala 25º C +/- 1ºC

• Medida de la energia total de laluminaria (fuente de luz + equipoauxiliar) en funcionamiento.

• Eficacia lm/W.

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Directivas y normativa aplicables a las luminarias

• La luminaria debe llevar el marcado CE => Declaración de conformidad con lasDirectivas de Compatibilidad Electromagnética 2004/108/CE y Baja Tensión 2006/95/CE

• El fabricante o importador debe estar dado de alta en un SIG(SistemaIntegrado de Gestión)

• Real Decreto 154/1995 sobre exigencias de seguridad del materialeléctrico destinado a ser utilizado en determinados límites de tensión.

• Real Decreto 1890/2008 que aprueba el REEIEA y sus ITC

• Directiva de Ecodiseño 2009/125/CE. Requisitos de diseño ecológico aplicablesa los productos relacionados con la energía.

• Real Decreto 842/2002 que aprueba el REBT y sus ITC-BT-01 a ITC-BT-51.

• Normas UNE-EN 60598-2 y 60598-2-3 de luminarias.

• Norma UNE-EN-62471-2009 sobre seguridad fotobiológica de lámparasy aparatos que utilizan lámparas.

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Directivas y normativa aplicables a las luminarias LED

(si la fuente de luz está basada en tecnología LED, sus componentes deberán, además de lo mencionado para luminarias convencionales, cumplir también)

• UNE-EN 62031 Módulos LED para alumbrado general. Requisitos deseguridad.

• UNE-EN 61347-2-3 Requisitos particulares para dispositivoselectrónicos alimentados con corriente continua o corriente alterna paramódulos LED.

• UNE-EN 62384 Dispositivos de control electrónicos alimentados concorriente continua o corriente alterna para módulos LED. Requisitos defuncionamiento.

…y cumplir con el grado de estanqueidad, resistencia al impacto, clase eléctrica, rendimiento y consumo establecido por el REE,etc, etc .

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Modificación de luminarias a tecnología LED

• Quien realice la modificación de una luminaria para adaptarla a tecnologíaLED es responsable del marcado CE y debe estar dado de alta en un SIG(Sistema Integrado de Gestión).

• Deberá constituir un expediente técnico garantizando la conformidad con lasdirectivas de Compatibilidad Electromagnética y Baja Tensión.

• Efectuar una nueva declaración CE de conformidad (según UNE EN 66-514-91 y EN 45014).

• El fabricante original se libera de responsabilidad frente a daños causados por el producto modificado o porfallos de funcionamiento.

• Pérdida de garantía.

• Reclamación de daños y perjuicios por parte delfabricante original si estima dañado su prestigioo imagen.

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Alcanzar los objetivos de eficiencia energética deseados no es función exclusiva de la utilización de una determinada fuente de luz.

Conclusión final

Es el resultado de un enfoque integral que engloba servicios profesionales, producto y personas

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MOLTES GRÀCIES PER LA SEVA ATENCIÓ

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