ahorro y eficiencia energética - iluminación led

7/30/2019 ahorro y eficiencia energtica - iluminacin led

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AHORRO Y EFICIENCIA ENERGTICA EN LA ILUMINACIN:

ILUMINACIN POR LED (Diodos Emisores de Luz).

Buscar la mejora de la eficiencia en los sistemas de iluminacin es una de lasactividades bsicas que se realizan para mejorar los perfiles de consumoenergtico en cualquier actividad o sector. Para ello se pueden desarrollardiversas vas para su mejora. En este resumen se abordarn los temasrelacionados con la forma en que se iluminan actualmente los espacios y como sepuede mejorar la eficiencia utilizando los medios disponibles, haciendo especialmencin de los sistemas LED, campo en el que Nortesol trabaja especialmente,porque lleva mucho tiempo colocando instalaciones solares fotovoltaicas aisladasen las que la instalacin de equipos con bajo consumo y alta eficiencia esfundamental.

1.- INTRODUCCIN

Eficiencia energtica es la relacin entre la cantidad de energa consumida y losproductos y servicios finales obtenidos. Se puede mejorar mediante laimplantacin de diversas medidas tecnolgicas, de gestin y de hbitos deconsumo.Los individuos y las organizaciones que son consumidores directos de la energadeberan desear ahorrar energa para reducir costos energticos y promover lasostenibilidad econmica y ambiental.Los usuarios industriales y comerciales suelen desear aumentar eficacia y

maximizar as su beneficio.

El Parlamento Europeo aprob una Directiva que obligar a los Veintisiete PasesMiembros a asumir el denominado "tripe objetivo veinte" para 2020: reduccin delas emisiones de dixido de carbono (CO2) en un 20%; aumento de la eficienciaenergtica en un 20%; y que la energa en la Unin Europea (UE) provenga en un20% de energas renovables.

Este plan activo de ahorro de energa se ha implantado en la Unin Europea en elsector de la vivienda y de los servicios, compuesto en su mayora por edificios,(los cuales absorben ms del 40 % del consumo final de energa en laComunidad), se encuentra en fase de expansin; la razn no es otra ms que latendencia de que se aumentar el consumo de energa y, por lo tanto, lasemisiones de dixido de carbono. Esta normativa es similar a la etiquetaenergtica de los electrodomsticos. La idea es que los edificios que seconstruyan sean edificios bioclimticos, que aprovechen la energa del entorno ylos existentes se mejoren en su balance energtico.

1.1.- Ahorro de energa en el hogar


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Como decamos, los 160 millones de edificios de la Unin Europea representan el40% del consumo de la energa primaria de Europa. Por tanto, el uso de energaen edificios representa el mayor consumo de combustibles fsiles y, por lo tanto,contribucin a las emisiones de dixido de carbono.

Los usos y costumbres diarios habituales que se hacen en la vivienda puedeconllevar a un ahorro considerable de energa si se cambian las actitudes y se esconsciente del consumo real y del necesitado. En la mayora de los casos bastacon la eleccin de un electrodomstico de bajo consumo, o de una racionalizacindel consumo de la calefaccin, del aire acondicionado y del agua caliente.

Los electrodomsticos tienen mucha importancia en el ahorro de energadomstico. En la Unin Europea la mayora de ellos tiene un etiquetado especialdenominado etiqueta energtica que indica su eficiencia en el consumo y lorespetuoso que es un aparato con el medio ambiente.

Iluminacin en el hogar:

Es importante seguir una serie de consejos bsicos, como son: utilizar bombillasde bajo consumo en aquellas dependencias de la vivienda que tengan quepermanecer mucho tiempo encendidas; siempre que sea posible aprovechar lailuminacin natural; usar la luz solo cuando se necesite y no dejar lucesencendidas en habitaciones que no se estn utilizando.

Adems hay que tener en cuenta que las lmparas halgenas consumen muchams energa que otros tipos de bombillas y disipan ms calor, que los tubosfluorescentes duran hasta 10 veces ms que las bombillas tradicionales y sonmuy eficientes energticamente, por lo que si se va a tener una lmparafluorescente apagada menos de 20 minutos, es mejor dejarla encendida.El empleo de bombillas de bajo consumo supone un ahorro de hasta un 80%respecto a las convencionales.Si se tiene iluminacin exterior en un jardn, conviene controlar su funcionamientomediante un programador o interruptor crepuscular.

Existen nuevas tecnologas de luminarias como los diodos emisores de luz (LED),

as como diversas tecnologas de control de la iluminacin : regulacin depotencia, sensores de proximidad, combinacin luz natural - luz artificial, dobleiluminacin e iluminacin selectiva que producen ahorros considerables.

1.2.- Ahorro de energa en edificios

El diseo de edificios debe considerar los aspectos de ahorro de energa, porejemplo poniendo ventanales amplios mirando al sur (en el hemisferio norte y enlatitudes medias y altas) para que los das de invierno la radiacin solar caliente

los recintos; aplicando un aislante trmico a las superficies del edificio,especialmente aquellas que componen la envolvente trmica del edificio


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(cubiertas, fachadas, forjados, etc.), para disminuir las fugas de calor; o instalandopaneles solares que aumenten la independencia de la energa elctrica.

El aislamiento trmico del edificio va a desempear un papel fundamental en lareduccin del nivel de demanda energtica. La casa pasiva tiene un requerimiento

de energa primaria inferior a 120 kWh / m2 y ao.

En la Unin Europea existe una normativa aplicable a los edificios similar a laetiqueta energtica de los electrodomsticos. La idea es construir edificiosbioclimticos encargados de aprovechar la energa del entorno.

2.- Eficiencia energtica en iluminacin interior de edificios.

El objetivo debera ser acelerar la penetracin de las tecnologas de iluminacineficiente en los mercados de los pases.

Con ello se logra obtener dos beneficios: mitigar el cambio climtico por la noemisin de 15 millones de toneladas de CO2 y postergar el agotamiento derecursos no renovables.

En Espaa, la seccin HE-3 del Cdigo Tcnico de la Edificacin establece comoexigencia bsica que los edificios, tanto los nuevos como los que se reformen,dispongan de instalaciones de iluminacin adecuadas a las necesidades de sus

usuarios y a la vez eficaces energticamente. Para ello la eficiencia energtica delsistema de iluminacin no deber superar un valor lmite y deber contar tambincon un sistema de control que permita ajustar el encendido a la ocupacin real dela zona, as como un sistema de regulacin que optimice el aprovechamiento dela luz natural.

Para llevar a cabo un ahorro significativo en este tipo de instalaciones, seestudian los elementos de iluminacin de las instalaciones y se pueden realizardiversas acciones:

Sustitucin de reactancias electromagnticas por electrnicas. Sustitucin de tubos fluorescentes estndar por trifsforos. Introducir regulacin por sensores de presencia, temporizadores u otros

tipos de controles. Mejorar los difusores aadindoles reflectores. Sustitucin de los difusores ineficientes por nuevos difusores. Reemplazar las lmparas incandescentes por lmparas fluorescentes

compactas de la clase A o por otros sistemas eficientes. Y en general cualquier otra medida capaz de ahorrar energa en

iluminacin, ya que en muchas ocasiones se emplean tecnologas deiluminacin que no se adaptan a las necesidades del espacio en las que seencuentran instaladas y dan lugar a unas condiciones de trabajo con

excesivo calor, deficiente iluminacin y por supuesto con un mayor gasto.


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En este tipo de actuaciones se obtienen reducciones de hasta un 30% en elconsumo de electricidad logrando una mayor calidad de iluminacin.

3.- Eficiencia energtica en iluminacin exterior

La eficiencia energtica de una instalacin de alumbrado exterior se define comola relacin entre el producto de la superficie iluminada por la iluminancia media enservicio de la instalacin entre la potencia total instalada.

La eficiencia energtica tambin se puede expresar en funcin de tres factores ocoeficientes:

- Eficiencia de la lmpara y equipos auxiliares.

- Factor de mantenimiento.- es la relacin entre los valores de iluminancia que sequieren coseguir y los valores iniciales.

- Factor de utilizacin.- es la relacin entre el flujo til que llega a la calzada osuperficie a iluminar procedente de las luminarias y el flujo emitido por laslmparas instaladas en las luminarias.

La instalacin ms eficiente ser aquella en la que el producto de los factores:eficiencia de las lmparas y equipos auxiliares y factores de mantenimiento yutilizacin de la instalacin sea mximo.

Para ello se realiza una bsqueda de soluciones que pudieran dar lugar a ahorrosen el consumo elctrico de la iluminacin.La introduccin de nuevas lmparas, luminarias y equipos auxiliares contribuyen ala iluminacin eficiente, de tal modo que los ahorros obtenidos hacen la inversinviable para alumbrado pblico y tambin en edificios con alto ndice de utilizacinde la iluminacin.

4.- TECNOLOGA LED (Diodos Emisores de Luz).

La tecnologa LED (Diodos Emisores de Luz), es una tcnica de iluminacin queofrece mltiples ventajas frente a las convencionales y que representa un granprogreso en cuanto a eficiencia energtica, rentabilidad y sostenibilidad.

Los LEDs son bsicamente pequeos diodos que producen luz cuando unacorriente elctrica pasa a travs del material semiconductor del que se componen.

Es un elemento slido de gran duracin y resistencia que, a diferencia de una


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bombilla elctrica convencional, no tiene una resistencia ni cristales que puedanromperse o quemarse.

Los colores son creados por el LED en s mismosin utilizar geles ni filtros. La composicin

qumica de los materiales semiconductoresdentro de los LED definen el color de la luzproducida y la luz emitida es monocromtica.Existen LEDs de todos los colores: rojo, verde,azul, amarillo, blanco clido y blanco fro.

Un LED de 1W alcanza eficacias de hasta 90lumens para LEDs blancos y algo menores paraotras tonalidades.

La esperanza de vida es de unas 50.000 horas.

Sin embargo la vida media es mayor, peroalcanzado este periodo la luminosidad del LEDse reduce paulatinamente en un 30% de su valororiginal. Es probable que el LED sigafuncionando mucho ms tiempo, pero adiferencia de la bombilla convencional, no dejar

de funcionar repentinamente.

El IRC es el ndice de reproduccin cromtica. Es el nivel de calidad dereproduccin de los colores naturales en funcin de la fuente de luz. Una fuentede luz con un IRC de 100 significa que todos los colores aparecern exactamentecomo cabra esperar bajo condiciones normales de luz. El IRC 100 lo da el sol. ElLED blanco clido de un IRC de unos 90, lo que aporta una excelente percepcindel color. Actualmente, los LEDs alcanzan un desarrollo de un IRC de 95.

Cuanto ms se caliente un LED, ms corta ser su vida. Por tanto debemos optarpor utiliza diseos que, teniendo en cuenta estos aspectos, garanticen la vida delos productos en ms de 50.000 horas. El LED de alta potencia se calentar enextremo si no se plantea una estructura de calor que permita disiparlo. Estatemperatura podra causar una rpida degradacin de los LEDs. Es por tantonecesario incorporar sistemas de disipacin en las luminarias lo que garantiza una

correcta distribucin del calor y mantenimiento de la temperatura. La temperaturade una instalacin LED nunca debe estar lo suficientemente caliente como paraprovocar quemaduras.

El diodo LED debe ser protegido. Una pequea cantidad de corriente en sentidoinverso no lo daar, pero si hay picos inesperados puede daarse. Una forma deprotegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentidoopuesto un diodo de silicio comn.

La tecnologa LED es probablemente la cosa ms grande que ha sucedido en elmundo de la iluminacin desde la invencin de la vela. sta es la mxima del

diseador Luc Schouten.


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5.- OTROS SISTEMAS DE ILUMINACIN.

Halgena. Hay mltiples formatos y potencias en la iluminacin halgena. La ms

tpica es la bombilla de 50 vatios. Su principal problema es su reducido periodo devida y elevado consumo, lo que conlleva un alto nivel de costes de mantenimientoy sustitucin de las bombillas. Su eficacia es pobre, cercana a 20 lumens por vatiopero su potencia es mucho mayor que la de los LEDs. Uno de los principalesproblemas de las bombillas halgenas es la alta temperatura que alcanzan enfuncionamiento lo que los hace inadecuados para el uso en determinadosespacios.

Fluorescente. Las lmparas fluorescentes tienen un alto nivel de emisin de luz yuna eficacia cercana 80 a 90 lumens, al igual que los LEDs. El halo de luz de losLEDs es direccional mientras que la luz en los fluorescentes se emiteomnidireccionalmente. De toda la luz emitida, un 66% no se dirige a la partefrontal de la lmpara. Resulta difcil comparar el resultado teniendo en cuenta queel LED es un 66% ms eficiente. Las lmparas fluorescentes son adecuadas paraaplicaciones empotradas lineales. Su vida til es de unas 9.000 horas frente a las50.000 de los LEDs. Su ndice de reproduccin cromtica es bastante alto, de 90IRC.

Lmparas de vapor de sodio. Son una fuente de iluminacin eficiente, ya quegeneran gran cantidad de lmenes por vatio. Para su encendido requierealrededor de 9-10 minutos y para el reencendido de 4-5 minutos. El tiempo de

vida de estas lmparas es muy largo: aproximadamente unas 24.000 horas. Suuso se destina principalmente al alumbrado de grandes avenidas, autopistas,calles, parques y all donde la reproduccin de los colores no sea un factorimportante puesto que el color de la luz que producen es amarilla brillante.Tambin son usadas de forma casera en el cultivo de plantas en el interior.

6.- VENTAJAS DE LA TECNOLOGA LED

Durabilidad y alto flujo luminoso.-A diferencia de las fuentes convencionales de luz, los LEDs no fallan ni se funden.En su lugar, el rendimiento de los LEDs se degrada poco a poco a lo largo de suvida y como media llegan a perder paulatinamente el 30% de su intensidaddespus de 60.000 horas de funcionamiento. En caso de estar 12 horas al daencendidos, este periodo se traducira en un periodo de 11 aos.

Vida til.-La vida media de una lmpara LED es de 50.000 horas, frente a las 1.000 1.500de una bombilla estndar. Esto son 35 aos a 8 horas diarias de uso.


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Mantenimiento.-Una bombilla incandescente tiene 1.000 horas de vida y una fluorescente cuentaaproximadamente con 9.000. Las 60.000 horas del LED reduce los gastosperidicos de mantenimiento y sustitucin de lmparas. Igualmente su estadoslido les permite ser expuestos a temperaturas extremas y entornos vibratorios.

Eficiencia energtica.-Los LEDS son ms eficientes que las bombillas incandescentes y halgenaspuesto que tienen una eficiencia del 90% cuando se compara con cualquiermtodo de iluminacin tradicional como la bombilla incandescente (con solo un9% de eficacia); esto supone un 90% de ahorro en la factura elctrica. Emitenms de 90 lumens por vatio consumido y emiten luz direccional, lo que lasconvierte en ms eficientes que otras fuentes de luz incluidas las fluorescentes. Eldato es muy superior si lo comparamos con las bombillas halgenas, que emiten20 lumens por vatio.Adems, la emisin de haces de luz concentrados garantiza el aprovechamiento

de la energa frente al desperdicio que supone la emisin de luz dispersa, juntocon la utilizacin de colores vivos sin necesidad de filtros ni geles.Aguantan favorablemente los cambios de temperatura, tras condiciones climticasadversas que se pueden producir en la iluminacin de exteriores . Estatecnologa es capaz de convertir la electricidad directamente en luz, sin producircalor por lo cual no se desperdicia gran parte de la energa en calor. Esto,consecuentemente abarata a gran escala los costos energticos. Actualmente losLED de luz blanca son ms eficientes que otros mtodos de luz incandescente(medido en lmenes/vatios). Actualmente podemos ver estos sistemas deiluminacin muy difundidos en seales de trfico y publicidad exterior, tambin seest difundiendo en iluminacin vial.

Pequeo tamao.-Los LEDs son mucho ms pequeos que las fuentes convencionales de luz, loque ha permitido un cambio radical en el diseo de luminarias. Ahora, la fuente deluz se puede ocultar completamente y crear un efectomgico cuando la luminaria se enciende. La flexibilidad del LED nos ofrece unmundo de posibilidades e innovadoras soluciones, nunca antes concebibles.

Ms color.-Los LEDs no requieren filtros para crear color, lo que hace que los colores estn

saturados y sin desperdicio de luz. Los colores rojo, verde y azul intenso puedenser producidos directamente monocromticamente desde el mismo LED. Cuandose utilizan filtros, se bloquean los elementos no deseados de la luz blanca y sedesperdicia energa. Un ejemplo es el caso de los semforos, en los que un LEDde 12W de color rojo sustituye una bombilla de 150W. Los LEDs de coloresprimarios tambin pueden utilizarse para crear sistemas RGB formando unaamplia gama de colores: se pueden conseguir ms de 16 millones de coloresdistintos. Tambin se pueden controlar tanto manual como automticamente conun ordenador. Son programables, por lo que permiten realizar espectculos de luzy sincronizarlos con sonido y video.

Luz directa.-La luz emitida por un LED es direccional. Las fuentes de luz convencional emiten


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la luz en todas direcciones y se utilizan reflectores para orientar el haz de luzhacia el objeto a iluminar.Cada vez que el haz es reflejado, pierde de un40 a un 60% de intensidad, lo quese significa que en algunos casos se pierde ms de la mitad de la luz que noalcanza la direccin deseada.

La direccionalidad natural de los LEDs resulta en una eficiencia del 80 al 90% asque se requieren menos lmenes totales para proporcionar el mismo nivel deiluminacin.

Robustez.-Los LEDs son dispositivos en estado slido sin piezas mviles ni filamentos. As,no se rompen al manipularlos y pueden ser manejados en entornos peligrososincluidos aquellos en los que se experimentan altas vibraciones o fuertesimpactos. No hay riesgos de contaminacin, ruptura, destruccin o fuga por lo quesu naturaleza los hace extremadamente resistentes y duraderos y, por lo tanto, lasolucin ideal para aplicaciones donde la fiabilidad es primordial. Por otro lado,

muchas fuentes de luz no estn bien adaptadas a ambientes fros y los LEDssoportan condiciones ambientales de hasta -40 C, simplificando el diseo y lareduccin de los costos para aplicaciones especificas. Son capaces de aguantarlas inclemencias del tiempo por muy fuertes que sean: fro, calor, lluvia o nieve.

Intensidad regulable sin alteracin del color.-Los LEDs son totalmente regulables sin alterar ni sacrificar sus propiedades. Porlo tanto, la modificacin de la intensidad luminosa no hace que vare latemperatura del color del LED.

Medio ambiente.-El LED es la fuente de luz ms ecolgica. A diferencia de las fuentes de luzfluorescentes, los LEDs no contienen mercurio ni otras sustancias contaminantes.La eliminacin del mercurio del sistema de iluminacin permite satisfacer las cadavez ms estrictas regulaciones ambientales. Igualmente, su mnimo consumo ymantenimiento contribuyen al ahorro energtico. No contienen tungsteno como lasbombillas normales, ni mercurio como la iluminacin fluorescente, son reciclablesy cumplen con la normativa europea de sustancias contaminantes RoHS. Tienenuna emisin nula de radiaciones infrarrojas y/ o ultravioletas. No explotan, por loque no se desprenden cristales, como ocurre en las lmparas fluorescentes.

Fuente fra de luz.-Las fuentes de luz convencionales contienen radiacin ultravioleta. La radiacinpuede daar algunos materiales, causar alteraciones de color o degradarlos. Parala iluminacin de objetos delicados, como es el caso de los museos, los LEDs sonla solucin ideal. La baja temperatura de los LEDs, tambin los hace susceptiblesde ser instalados en reas sensibles al calor. Como vemos, a diferencia de unabombilla estndar, la tecnologa LED no desperdicia energa en crear calor, locual permite instalar luz en sitios muy complejos, con poco espacio o en sitiosenemigos del calor.

Rendimiento a bajas temperaturas.-

Actualmente hay lmparas que son resistentes a bajas temperaturas como las demetal Haluro y HPS, no obstante otro tipo de lmparas como los fluorescentes,


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pierden gran parte de su rendimiento en ambientes fros. Los LED al contrario,son mas eficientes en entornos fros que en entornos de calor.

Seguridad.-Al operar a bajo voltaje, las instalaciones son ms seguras de montar, operar yreparar.

Control digital.-La tecnologa hoy en da es digital, por ello es necesario disponer tambin deiluminacin que pueda interactuar con sistemas digitales. Los LED, son fcilmentecontrolables a travs de sistemas digitales, por lo cual se pueden interconectarcon multitud se sistemas digitales.

Las desventajas del diodo LED.-

Son: que su potencia de iluminacin es baja, por lo que su luz es poco visible bajouna fuente de luz brillante y que su ngulo de visibilidad est entre los 30y 60;este ltimo problema se corrige con cubiertas difusoras de luz.

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