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Eficiencia energética en sistemas de iluminación
Indicadores parte II
Por: Fernando Augusto Herrera LeónProfesor
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA [email protected]
Junio 23 de 2011
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Parte IContexto energético-Fundamentos de iluminación
Parte II -Factores asociados con la eficiencia -Análisis de la eficiencia del sistema de iluminación -Indicadores de evaluación
Contenido
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Indicadores energéticos
Fernando A Herrera L Universidad Nacional de Colombia
Eficacia lm/wFuentes
Eficiencia W / W
Rendimiento wc-s/wg-s
Equipos y accesorios
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Indicadores energéticos
Fernando A Herrera L Universidad Nacional de Colombia
Densidad de potencia DPA W/m2
PEI Potencia especifica en iluminación W/ 100lx .m2
Valor de eficiencia energética en iluminación
LPA lighting power density AILPD W/ft2
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Indicadores energéticos
Fernando A Herrera L Universidad Nacional de Colombia
LENI indicador numérico de energía por iluminación kWh / año . m2
CLD Coeficiente de luz diurna E in / E ex
Pesos por iluminación Costo $ / (k-lm*h)
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Fluorescente Tubular
Fluorescente compacta
Incandescente
Clasificación por etiqueta
Fuente : Estudio U. Nacional – UPME
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Indicadores DPEA
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.
Indic adores energéticos
Frof leonardo Assaf U. Nacional de Tucuman
Promedio de eficiencia en iluminación PEI
Tipo de instalación w/m2x100 lx
Estado del arte 1
Promedio instalaciones europeas 3,1
Valor 1998 2,3
Valor 2003 2,1
Valor España oficinas 1,5…5.0
Promedio instalaciones Argentinas 6,6
Instalaciones Brasil 6,7
Instalaciones TF convencional 5,5
Instlacion LFC 6
Instalación Incandescente 10
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Eficiencia energética en sistemas de iluminación
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Diplomado en Seguridad Eléctrica en instalaciones eléctricas: Aplicación del RETIE
Iluminación área educativa
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Aprovechamiento de la luz natural.
2010El coeficiente de luz diurna (CLD)
Relación entre la iluminancia promedio interior (Eint) producida por la luz natural en el plano de trabajo y la iluminancia promedio en el exterior (Eext) determinada en el mismo instante en un cielo uniformemente nublado y sin obstrucciones
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Uso de luz natural.
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Aprovechamiento de la luz natural.
Expresa la relación del porcentaje entre la iluminancia promedio interior producida por la luz natural en el plano de trabajo y la iluminancia promedio en el exterior determinada en el mismo instante en un cielo uniformemente nublado y sin obstrucciones.
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Vida útil
Indicadores
“Pesos por iluminación”
Costo / (k-lm*h)
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia DRA
Iluminación producida
AdquisiciónReposiciónOperación
Oportunidad
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Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Costo de operación de una bombillas
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Indicadores
$ /(lm*1000h)
•Por tecnología•Por marcas para bombillas incandescentes•Por acabado para bombillas incandescentes•Por marcas para fluorescentes compactas•Por presentación para FC•Por marcas para Fluorescentes Lineales•Por diámetro para Fluorescentes Lineales
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia DRA
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.
Indicador
($/klm-h)
FL 1 (T5 - T8-T12) 4,2 5,8
MH (Balasto reactor) 5,7 - 6.9
BFC 1 6 - 8,7
LED 8 11
Incandescente 16 - 21
OLED 40- 45
Fuente de iluminación
Fuente de
iluminación
Indicador
($/klm-h)
HP sodio 3,24 - 3,67
Inducción 3,86 - 4,15
Plasma 5,17
Mercurio 7,49
LED 11
Resultados de indicador de iluminación
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.
Impacto de la sustitución hacia los usuariosEstimación del uso de iluminación
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Impacto de la sustitución hacia los usuariosEstimación del uso de iluminación
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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.
Variación consumo de potencia activa
municipio de Usiacurí
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
11.1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Hora
Po
ten
cia
(p
.u.)
Semana 1 Semana 5
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.
Mercado de la iluminación en Colombia
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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.
Mercado de la iluminación en Colombia
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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.
Mercado de la iluminación en Colombia
Consumo de bombillos mercado con sustitucion de
incandescentes por BFC (residencial)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016
Año
Mil
lon
es
de
un
ida
de
s
Total Incandescentes BFC BFTFernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Generación de residuos por fuentes de luz
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Año
Res
idu
os
(to
nel
adas
)
ResidencialIndustrialComercialOficialEducativo y hospitalarioAlumbrado públicoTotal
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Contenido de mercurio lixiviado
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Contenido de plomo lixiviado
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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.
33
FUNDAMENTOS DEL SMAExperiencia internacional
Fuente: www.envirolite.co.uk
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Costo posconsumo usuario tipo (alumbrado público) para Bogotá
$ -
$ 100,00
$ 200,00
$ 300,00
$ 400,00
$ 500,00
$ 600,00
$ 700,00
$ 800,00
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Millo
nes d
e p
eso
s
COSTO ESCENARIO I Relleno COSTO ESCENARIO II - III Relleno
COSTO ESCENARIO I Exportación COSTO ESCENARIO II - III Exportación
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.
Tendencias
•Uso de la luz natural•Uso de fuentes con mayor eficiencia y eficacia•Mejor desempeño lumínico : luz blanca, cálida, alto índice de reproducción del color.•Control continuo del flujo luminoso•Larga duración con flujo sostenido•Uso de materiales biodegrables y orgánicos
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
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Tendencias Tecnologías Alumbrado Público
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
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Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
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Plasma.Plasma.
140 Lm/W
IRC ≈ 91%
Reproducción de colorVida Útil
•Amigable ambientalmente.•Alta Reproducción del Color.•Alta Eficacia ≈140 Lm/W.•Vida útil˃30.000 horas.
HPS: 3,24 $/kLm�hFluorescente: 5,18 $/kLm�h
Plasma: 5,17 $/kLm�h
Eficacia luminaria
Precio por Lumen
30.000 Horas
Imágenes tomadas de: http://www.lgtce.net/fileadmin/lgtce/Ordner_LG/Produktbeschreibungen/2008_PLS_LPS_Brochure__English__final.pdf
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Inducción.
IRC ≈ 80%
Eficacia lumínica
Reproducción de color Vida Útil
HPS: 3,24 $/klm�h
Inducción: 3,86 $/klm�h
•Larga vida útil (60.000 Horas)•Bajo precio por Lumen.•Eficacia media ≈ 80 Lm/W
Precio por Lumen
80 Lm/W
Imágenes tomadas de: http://www.globalmarket.com/product/Induction-Roadway-Light-Outdoor-Light_12800487.html
60.000 Horas
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
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LED de ALTA POTENCIA para AP.
IRC ≈ 80%
50.000 Horas
Eficacia lumínìca Reproducción de color Vida Útil
•Se proyectan 160-180 lm/W para el 2020.•Larga vida útil.•Eficacia media-baja ≈ 68 Lm/W•Alta inversión en investigación.
67 Lm/W
http://www.creeledrevolution.com/system/files/imagecache/testimonial_size/testimonial/photos/3043306769_c8f3d51f69.jpg&imgrefurl=
HPS: 3,24 $/klm�h
LED: 8 $/kLm�h
Precio por Lumen
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
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Tendencias Tecnológicas Iluminación interior
• Utilización y aplicación de OLED comosistema de iluminación.
• Transmisión de datos a partir de lailuminación por LED.
• Iluminación de espacios y aprovechamientodel color para influenciar el estado de ánimo.
• Implementación de sistemas inteligentes deiluminación. (Control de flujo de lailuminación)
• Uso creciente de Luz Natural. (Luminoductosy diseños arquitectónicos)
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OLED.
IRC ≈90 %
EficienciaReproducción de color
Vida Útil
45 $/kLm�h
Precio por Lumen
15Lm/W
•Alta reproducción del Color.•Altamente decorativo, flexible y de fácil instalación
•Baja vida útil.•Baja eficiencia ≈ 15 Lm/W •Bajo flujo luminoso
10.000 Horas
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
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LED para Iluminación Comercial.
IRC ≈ 80% 50.000
Horas
Eficacia luminaria Reproducción de color Vida Útil
11 $/kLm�h
Precio por Lumen
35,2Lm/W
•Redes inalámbricas seguras.•Larga vida útil.•Baja eficacia.•Alta inversión en investigación.
Fuente: Yuichi Tanaka, Toshihiko Komine, Shinichiro Haruyama and Masao Nakagawa. “Indoor visible comunication utilizing plural white leds at lighting”. IEEE.
Imágenes tomadas de:http://www.24ledmedia.com/led-lighting-display-pj.html
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
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Luminoductos.Luminoductos.
%IRC ≈100
%
No Aplica
Eficacia luminaria Reproducción de color Vida Útil
No aplica
Precio por Lumen
•Amigables ambientalmente.•Ahorro energético.•Luz natural.
No Aplica
Imágenes tomadas de: http://www.fredshed.co.uk/builders.htmhttp://www.rickardolson.com/Natural%20Lighting.htm
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
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Programa de sustitución de bombillas
THD de tensión 1.6%
Bombillas Fluorescentes Compactas: (Para 30 BFC)
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Combinación de cargas (medición)Para 16 BFC.
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Efecto de tres tipos de carga(medición)
Tipo de carga THDi PF DPF Fase
Nevera + PC + 4BFC 52,2 % 0.82 0.92 Atraso
Nevera + PC + 16BFC 72,4% 0.79 0.99 Atraso
Nota: Aunque no se midió el THDv para el segundo caso se puede inferir de las formas de onda de tensión que este aumenta a incrementar la carga de BFC.
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Fuentes bibliográficas • Programa de sustitución de bombillas en Colombia Universidad
Nacional de Colombia- UPME 2008
• Evaluación de residuos tóxicos en el sector de iluminación y pilas . Universidad Nacional de Colombia Ministerio de Ambiente y Vivienda 2009.
• Programa de especialización y Diplomando en Iluminación Universidad Nacional de Colombia 2009-2011
• Proyecto de vigilancia tecnológica en Iluminación Universidad nacional de Colombia CODENSA COLCIENCIAS 2010
• Uso racional y eficiente de la energía en iluminación . Carlos Kirschbaum, Elisa Colombo : UNT Argentina
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA