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151El mundo de la eficiencia energética

Vamos a terminar de explicar este proto-colo para seguir con los otros dos que nos quedan e incidir en cómo podemos conse-guir sistemas más eficientes en otros sec-tores.

TOPOLOGÍA EIB.

Hemos comentado que en el sistema EIB la transmisión de las señales se hace a tra-vés de un cable o bus al que están conecta-dos todos los dispositivos.

El Bus de Instalación Europea (EIB) per-mite que todos los componentes de las ins-talaciones domóticas estén intercomunica-dos entre sí, de esta forma, es posible que cualquier componente de órdenes a cualquier otro, independientemente de la distancia entre ellos y su ubicación.

Para interconectar los dispositivos del bus en cada línea se permite cualquier tipo de topología: árbol, estrella, bus o anillo. Solamente no se permitirá cerrar anillos en-tre líneas situadas topológicamente en dife-rentes áreas.

El EIB define una red jerarquizada en la cual la unidad mínima será la línea.

Una línea puede tener conectada un total de 64 dispositivos como máximo.

Esto depende de la carga máxima so-portada por la fuente de alimentación situa-da en cada una de ellas.

En una línea se han de cumplir las si-guientes restricciones:

-Disponer como mínimo de una fuente de alimentación.

-La longitud total de la instalación no debe superar los 1000 metros.

- Entre un dispositivo y la fuente de ali-mentación no ha de haber más de 350 me-tros.

-Entre los distintos elementos de la línea no pueden superarse los 750 metros.

-Debe haber una separación mínima en-tre las fuentes de alimentación de 200 me-tros.

En la siguiente figura se muestran algu-nas de estas distancias:

DIRECCIONAMIENTO.

En el sistema EIB existen dos tipos de direcciones: las denominadas direcciones fí-

Fig. 176

Fig. 177 Fig. 178

Topología EIB

152 El mundo de la eficiencia energética

sicas, que son las que corresponden a cada dispositivo en particular, y las direcciones de grupos, que son las que nos per-mitirán establecer relaciones entre los diferentes componentes del sistema.

Veamos a continuación estos diferentes tipos de direcciones con más detalle.

Direcciones físicas.

Estas direcciones son las que nos van a permitir diferenciar unos dispositivos de otros.

Éstas dependerán de la línea y del área a la que pertenezcan.

Se utilizarán tanto en parametrización como en diagnosis y nos identificarán uní-vocamente al componente.

La dirección física esta compuesta por 16 bits distribuidos en tres campos:

-Bits de área (4 bits): Identificarán a una de las 15 posibles áreas.

Si el valor de esos 4 bits es 0, entonces, el elemento estará conectado a la línea de áreas del sistema.

-Bits de línea (4 bits): Identificarán a una de las líneas que se conectan a las líneas principales de cada área.

Si estos bits tienen el valor cero, identi-ficará a un elemento de la línea principal de cada área.

-Bits de dispositivos (8 bits): Identi-ficarán a cada uno de los dispositivos conectados a las diferentes líneas.

Si la dirección que representa el dispositivo es igual a cero, entonces, éste se corresponderá con un acoplador, bien de área o bien de línea.

En la figura que aparece a continuación, se muestra el esquema de direcciones físi-cas de un sistema EIB.

En ella, se puede ver que, a la línea de áreas se pueden conectar dispositivos cuyas direcciones son 0.0.>0.

Vemos también, como las direcciones de los acopladores de área van desde las 1.0.0 a la 15.0.0, las de los acopladores de línea X.1.0 a la X.15.0 y la de los dispositivos se-rán X.X.>0.

El número de bits para indicar el disposi-tivo es de 8.

Esto supone poder direccionar a 256 ele-mentos diferentes.

Sin embargo, se ha dicho que el número de elementos por línea es de 64.

Cabría, entonces, preguntarse: por qué utilizar 8 bits para direccionar a un dis-positivo cuando en principio con 6 bastaría. Esto es así porque, en realidad, puede co-nectarse un acoplador que haga las funcio-nes de amplificador y, por tanto, aumentar en otros 64 elementos y 1000 metros más cada línea.

Así, hasta un total de 4 veces.

El resultado es los 256 dispositivos men-cionados.

De esta forma, se consigue aumentar la envergadura de la instalación.

El acoplador, que actúa como amplifica-dor o repetidor, no tendrá tabla de direccio-nes y, por tanto, no actuará como router.

Direcciones de grupo.

La dirección de grupo no está orien-tada a la topología del bus, sino que se en-carga de definir funciones específicas del sistema y de establecer relaciones entre los equipos.

Fig. 179

Direccionamiento


Así, por ejemplo, cuando un sensor de iluminación manda una señal a una direc-ción de grupo, indicará qué dispositivos actuadores se activarán.

Estos podrán ser: un único actuador de iluminación, varios, o incluso un ac-tuador de iluminación y a la vez un actua-dor para persianas.

De tal forma, que si entra poca luz, no sólo se regulará una luz, sino que también podrá regularse una persiana.

En definitiva, la división en grupo permi-tirá asociar funcionalmente dispositivos, asignando la correspondencia entre ele-mentos de entrada al sistema (sensores) y elementos de salida (actuadores).

Así, los dispositivos, que tengan funciones similares, pueden asociarse en un grupo y podremos acceder a estas di-recciones para dar instrucciones a todos los dispositivos pertenecientes a dicho gru-po.

El direccionamiento de grupos pue-de hacerse de dos maneras, así habrá direccionamiento de grupo a dos niveles y direccionamiento de grupo a tres niveles.

Direccionamiento de dos niveles.

En el direccionamiento a dos niveles, el campo de dirección de grupo, que constará de 15 bits, se dividirá en dos partes.

La primera representará al grupo princi-pal y constará de un total de 4 bits.

En cuanto a la segunda parte, denomi-nada de subgrupo, constará de un total de 11 bits.

Direccionamiento de tres niveles.

En el direccionamiento a tres niveles, dividiremos los 15 bits que representan la dirección de grupo en tres partes: un grupo principal de 4 bits, un grupo medio de 3 bits y 8 bits para indicar el subgrupo.

MMMM SSSSSSSS

Grupo Principal (4 bits)

Subgrupo ( 8 bits)

NNN

Grupo medio ( 3 bits)

La elección de un tipo de direcciona-miento se dejará a elección del proyectista instalador, aunque, por lo general, se suele utilizar el direccionamiento de tres niveles.

En ambos tipos de direccionamiento, el campo de grupo principal suele utilizarse para discernir entre grupos funcionales, es decir, para agrupar elementos que se dedi-can al mismo tipo de funciones, por ejem-plo, iluminación, climatización, seguridad, etc.

Para este campo, se pueden usar los va-lores 1-13.

La dirección 0 en todos los campos (0/0/0) está reservada para funciones del sistema.

Como se ha comentado, las direcciones de grupo son básicas para el funcionamien-to del sistema ya que permiten relacionar sensores con actuadores.

Fig. 180

Fig. 181

Direccionamiento

Los valores 14 y 15 no deben emplearse ya que son filtrados por los aco-pladores y podrían afectar a la dinámica de funcio-namiento de todo el sis-tema.


Además, estará permitido relacionar ele-mentos de distintas áreas y distintas líneas, siempre y cuando se cumplan ciertas res-tricciones.

-Los sensores sólo pueden tener asocia-da una dirección de grupo.

-Varios actuadores pueden tener asocia-da una misma dirección de grupo.

Cada vez que dicha dirección sea direc-cionada, se activarán todos los actuado-res asociados a ella, respondiendo todos ellos al mismo telegrama.

-Los actuadores pueden estar asocia-dos a varias direcciones de grupos, es decir, un actuador puede estar asociado a uno o más sensores.

El funcionamiento será el siguiente:

El emisor envía un telegrama al bus.

Este telegrama llega a todos los disposi-tivos, que leen el campo dirección de grupo y sólo los que posean dicha dirección responden de la forma oportuna.

Transmisión de la información.

La transmisión de la información en el sis-tema EIB se hace a través de telegramas.

Como el medio que tenemos es un bus, necesitaremos un método de acceso al mis-mo.

En el sistema EIB el método de acceso al medio es el CSMA/CA.

Salvo en el caso de la radiofrecuencia, para las que se utiliza CSMA/CD ya que es-tos dispositivos no pueden emitir y recibir a la vez.

Cuando se produce un evento, el dispo-sitivo envía un telegrama. Si el bus no está ocupado, los elementos a los que iba diri-gida la información envían un acuse de re-cibo.

Si la información llega de forma inco-rrecta, se reenvía el telegrama.

Este proceso se repetirá hasta un máxi-mo de tres veces.

La velocidad de transferencia máxima del bus es de 9600 bps.

Si el bus está ocupado enviando un te-legrama y sucede un evento, el dispositivo encargado de detectarlo ha de esperar a que el bus se despeje.

Para optimizar el uso del bus, los aco-pladores pueden bloquear los telegramas que vayan dirigidos a una línea/área para que no se propaguen por el resto del siste-ma y, así, disminuir el número de mensajes.

Formato de las tramas.

En el sistema EIB, los datos se transmiten en modo simétrico.

Además, usa transmisión diferencial que, junto con la simetría de los conductores, ase-gura que el ruido afectará por igual a am-bos.

Las señales utilizadas serán binarias y se transmitirán en banda base.

Un “1” lógico se representará con la au-sencia de paso de señal, mientras que el “0” lógico se representará con un impulso nega-tivo-positivo. En la siguiente figura, se repre-senta esta codificación.

La transmisión de los mensajes es asín-crona y a una tasa de 9600 bps.

Comienza cuando se produce un evento, por ejemplo, la activación de un pulsador.

El dispositivo emisor comprueba si el bus está disponible durante un tiempo t1 y envía el telegrama.

Después de haber enviado el telegrama, espera durante un tiempo t2 el asentimiento de que éste ha sido recibido.

Fig. 182

Direccionamiento


En caso de que éste no llegue o llegue de forma negativa, se repetirá el proceso hasta un máximo de tres veces.

El formato de la trama EIB es el que a continuación se muestra.

Control:

En este campo, se indicará la prioridad de la trama que se envía.

De la misma manera, con el bit de repe-tición, indicaremos si la trama ha sido reen-viada o es un primer envío.

Origen:

Este campo contiene la dirección del ori-gen y, por tanto, detalla los bits de área, bits de línea y bits de dispositivo.

La dirección del origen se incluye para que en las tareas de mantenimiento se sepa quien es el emisor del telegrama.

Destino:

La dirección de destino puede ser de dos formas dependiendo del valor que tome el bit de mayor peso de este campo.

Así, si este vale “0” entonces esta direc-ción será una dirección física, e identificará a un único dispositivo, mientras que si el valor del bit más significativo es “1”, tendremos una dirección de grupo y el telegrama podrá ir dirigido a uno o varios dispositivos.

RC:

Contador de ruta.

Long:

Nos indicará la longitud en bytes del campo de datos (0 =1 byte, 15=16 bytes).

Datos útiles:

En este campo se incluyen los datos necesarios para la ejecución de órdenes y transmisión de valores.

Estos datos siguen el estándar EIS (In-terworking Stándar EIB), el cual define 15 tipos diferentes.

Cada uno de está asociado a un tipo de acción de control.

En la siguiente figura se muestra el for-mato de este campo de datos.

Fig. 183

Fig. 184

Direccionamiento


Comprobación:

Es un byte que permite comprobar si el telegrama recibido es correcto.

En caso de ser correcto se enviará un asentimiento o ACK, de lo contrario, se en-viara un asentimiento negativo o NAK.

En este último caso, se habría de vol-ver a mandar el telegrama.

También, puede mandarse una trama por parte del receptor indicando que en ese momento esta ocupado, a esta trama se la conoce como trama BUSY.

Intercambio de datos.

Para que los dispositivos puedan inter-cambiarse los datos estos, han de tener un formato común que sea entendible por todos los equipos, dicho de otra manera, los datos han de tener la misma semántica para todos los dispositivos.

El EIB soluciona este problema con el estándar EIS (Interworking Standardm EIB).

Componentes del sistema.

En un sistema EIB, aparte de ele-mentos pasivos como son las fuentes de alimentación o el propio cable bus, se encuentran los elementos activos dotados de una cierta inteligencia.

Estos dispositivos inteligentes serán los más importantes y son los que dotan al sistema de sus principales ventajas.

La arquitectura de estos dispositivos se divide en tres partes básicas:

-Unidad de Acoplamiento al Bus (BCU).

-Interfaz Externa y Física (PEI).

-Módulo de Aplicación (AM).

Veamos cada una de estas partes con más detalle.

• Unidad de Acoplamiento al Bus (BCU).

Esta parte contiene toda la electrónica necesaria encargada de la gestión del en-

lace con el bus, así como el programa de aplicación. Se encargará de funciones como emisión y recepción de telegramas, ejecu-ción de los objetos de aplicación, mante-nimiento del estado interno del dispositivo, filtrado de direcciones físicas y de grupo, comprobación de errores, etc.

Está dividido en dos partes: el modulo de transmisión o transmisor y el controlador del enlace al bus.

Controlador del enlace al bus (CEB):

No es más que un microprocesador o microcontrolador con un mapa de memo-ria formado por una ROM, que almacena el software del sistema y vendrá gravada de fábrica.

Una RAM, que albergará temporalmente los datos del dispositivo; y una memoria no volátil, donde se almacenan el programa de aplicación, la dirección física y la tabla de direcciones de grupo.

Este mapa de memoria se muestra en la figura que sigue.

• El módulo de transmisión (MT):

Este módulo se encargará de funciones como la protección contra la inversión de polaridad, la generación del reset del mi-croprocesador, si la tensión del bus cae por debajo del umbral establecido, la amplifica-ción, funciones lógicas para la transmisión y recepción desde el bus, etc.

Fig. 185

Direccionamiento


Interfaz Externa y Física (PEI).

Es un conector estándar de diez pines.

De los cuales, cinco se usan para da-tos (4 digitales o analógicos y uno digital, de entrada o salida), tres se utilizan para tensiones de alimentación y uno es una en-trada analógica al acoplador del bus que se emplea para la identificación del tipo de dis-positivo final.

Para identificar el tipo de dispositivo se usa la tensión de la resistencia de entrada al mismo.

De tal forma, que la tensión que hay en el pin de identificación de dispositivo final varía en función de ésta.

Módulo de Aplicación (AM).

Esta parte se va a encargar de particula-rizar el dispositivo en concreto.

Indicará que tipo de dispositivo EIB es el que tenemos.

Así, dictaminará si éste es un interruptor, un elemento de regulación, etc.

La BCU sabe del cambio en la AM gra-cias a la PEI.

En el siguiente esquema se muestra un dispositivo con las partes básicas que he-mos visto.

En el caso de los sensores, el módulo de aplicación transfiere la información que recoge del entorno a la BCU a través de la PEI. La BCU codificará y enviará los datos recogidos a través del bus. Esta información

llega al actuador donde la BCU recibe los datos y los manda a través de la PEI al mo-dulo de la aplicación que se encargará de actuar.

Esta es el programa de la aplicación, que engloba toda la parte software del dispositi-vo que será diferente para cada uno según la función a la que este destinado.

Cambiando el programa de aplicación, se puede modificar rápidamente el com-portamiento de un dispositivo sin tener que tocar los componentes físicos.

Sin embargo, si el tipo de disposi-tivo no corresponde con el programa de aplicación, el acoplador al bus, lo detiene automáticamente.

VENTAJAS DEL SISTEMA EIB.

De lo expuesto se puede deducir que las principales ventajas de EIB son:

-Gran flexibilidad, tanto en tamaño de la vivienda (es apto tanto para grandes edifi-caciones como para pequeñas vivien-das) como en ampliaciones que permite el sistema (gran ventaja en edificios funcionales, donde las necesidades y re-querimientos cambian constantemente).

-Posibilidad de usar dispositivos de dis-tintos fabricantes.

-Proyecto e instalación sencilla.

-En el sistema EIB, el bus va paralelo a la red eléctrica.

De esta forma se consigue:

• Reducir el riesgo de incendio en la vi-vienda.

• Reducir el coste de la instalación cuan-do el bus y la línea se lanzan a la vez.

• Facilita una posible ampliación del sis-tema.

• Permite una mayor tasa de trans-misión al tener un bus específico para transmitir los datos.

• Será especialmente interesante para edificios de nueva construcción, ya que el costo que supone el lanzar un cableado es-

Fig. 186

Ventajas del sistema EIB


pecífico es sobrepasado con creces por las ventajas que posibilita el tener un bus dedi-cado.

• Es menos sensible a las perturbaciones que se puedan producir en la red por efecto electromagnético.

• Intercomunicación con otros sistemas de gestión de edificios.

• Conexión a ordenadores para planifica-ción y mantenimiento, así, como con redes de telecomunicación.

• Facilidad para la planificación de las áreas de gestión del edificio, control, medi-das de seguridad y sistemas de alarma.

Fin del protocolo EIB.

DESVENTAJAS DEL SISTEMA EIB.

En cuanto a sus principales desventajas serán:

-Presenta un elevado precio ya que los elementos de control necesitan de ele-mentos adicionales para comunicarse con el sistema.

-El coste de los dispositivos también es alto, debido a que todos ellos tienen incorporados funcionalidades para hacer de éste un sistema distribuido.

-El poco grado en que se reduce el ca-bleado.

-La mayoría de elementos que coloca-mos en el sistema necesitan de una alimentación mayor.

-Ésta alimentación coincide con la nor-malizada (230 V en corriente alterna), frente al rango de 15 a 30 V en corriente continua que suministra el bus.

Es decir, se necesitará de la red eléctrica con lo que el trazado del bus será similar al de ésta.

-En edificios ya construidos tiene peores prestaciones estéticas que el sistema X-10, pues necesita de un cableado extra que, si se oculta, supone un incremen-to sustancial en el coste (bastante más que si los cableados, eléctrico y de bus EIB se trazan a la vez).

-Si se opta por la utilización de disposi-tivos de radiofrecuencia, evidentemente estos son de un coste mayor que los aparatos normales.

Fig. 187

Desventajas del sistema EIB


Entre 1.976 y 1.978 se desarrolló la tec-nología X-10 en Glenrothes, Escocia, por ingenieros de la empresa Pico Electronics Ltd.

En la actualidad se distribuye X-10 en los cinco continentes, siendo su principal mer-cado USA.

Power Line Carrier, es una tecnología de comunicaciones, que utiliza la propia red eléctrica como medio de transmisión de los datos mediante un protocolo de comunica-ción similar al uso compartido que hacemos de la red telefónica, para voz y datos bajo el protocolo ADSL.

Su funcionamiento, insistimos, se basa en la utilización de la red eléctrica existente en cualquier tipo de edificio, ya sea casa u oficina, como medio físico para la comuni-cación interna de los distintos componentes del sistema domótico.

Esta tecnología, se denomina de “corrien-tes portadoras”, ya que utiliza la corriente eléctrica para “transportar los datos”.

La información se transmite a través de la red eléctrica en forma de tren de impulsos sinusoidales a una frecuencia de 120 kHz.

Sus más de 25 años de experiencia, la multitud de fabricantes que asegura una amplia gama de productos, continuidad de la tecnología y el importante hecho de no tener que realizar obras de infraestructura para cableados especiales, son suficientes motivos para recomendar a este hermano menor de la domótica para apartamentos, oficinas y locales, tanto de nueva como de antigua construcción.

Pero además, combinando múltiples pro-ductos de probada experiencia, se puede lograr un sistema domótico de altas presta-ciones y baja inversión.

Su instalación y configuración es tan sencilla que el propio usuario puede confi-gurar las aplicaciones que desee en cada momento entre una amplio abanico de fun-ciones.

Gracias a la flexibilidad que proporciona el protocolo X-10, al ser un sistema esca-lable, resulta todo un interesante y nuevo activo para el mundo de bricolaje, tanto en

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA X-10. CONCEPTOS BÁSICOS.

Fig. 189

Fig. 188

Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos


seguridad doméstica como en confort, aho-rro energético, comunicación e incluso ocio, pudiendo manejar a distancia el DVD, las fo-tos, vídeos y canciones mp3 almacenadas en nuestro PC para visionarlas en el home cinema de nuestro salón.

Es un sistema práctico, sencillo que des-de un primer momento permite disfrutar y actualizar la vivienda al tercer milenio, es decir, al “milenio domótico”.

¿Qué actuaciones permite el estándar X-10?

• Seguridad:

Se podrán realizar simulaciones de pre-sencia en la vivienda, así como si se dispo-ne de detectores de intrusión, movimiento, fuga de agua entre otros, el sistema podrá, mediante una centralita, dar aviso a una central de alarmas o bien a teléfonos parti-culares, programados en caso de que haya una intrusión o alguna avería técnica en su vivienda, además de poder conocer el esta-do de la vivienda desde cualquier lugar del mundo.

• Confort:

Sobre estos dispositivos se podrá ac-tuar desde sus propios pulsadores o si se prefiere, para mayor comodidad, mediante mandos a distancia se podrá controlar to-dos los dispositivos, ya sea luces, persianas o bien electrodomésticos, desde una mismo sitio, además, según el mando de su elec-ción, se puede configurar de tal forma que con un solo mando podemos, por ejemplo, controlar el sistema de luces de encendido, apagado o manejar la intensidad de dicha luz y que este mismo mando sirve para ac-tuar sobre el televisor para cambiar los ca-nales o actuar sobre el DVD , sin necesidad de cambiar de mando.

Fig. 190



• Ahorro energético:

Se puede adecuar el sistema para que a determinadas horas ponga en funciona-miento algún elemento o que encienda o apague las luces según se crea necesario, de esta forma habrá un aumento de ahorro eléctrico.

Por ejemplo: si se sale de la vivienda y se desea que al regreso esté con una tem-peratura agradable, ya no es necesario, al salir, dejar la calefacción funcionando, basta realizar una llamada telefónica antes del re-greso para poner en marcha la calefacción.

Recordemos que cualquier sistema do-mótico está compuesto de los siguientes elementos:

• Controladores.

Son los que permiten actuar sobre el sistema, bien de una forma automática por decisión tomada por centrales domóticas previamente programadas (que incluso pue-de ser un PC), o por pulsadores, teclados, pantallas táctiles o no, mandos a distancia por infrarrojos IR (locales), por radiofrecuen-cia RF (hasta 50 metros), por teléfono, SMS o por PC (de forma local e incluso a través de Internet).

Estos elementos emiten órdenes que ne-cesitan un medio de transmisión.

• Medio de transmisión.

Según la tecnología aplicada existen dis-tintos medios, fibra óptica, bus dedicado, red eléctrica, línea telefónica, TCP/IP, por el aire.

• Actuadores.

Reciben las órdenes y las transforman en señales de aviso, regulación o conmuta-ción.

Los actuadores ejercen acciones sobre los elementos a controlar en el hogar.

• Sensores.

Son los "ojos", o "la adquisición de da-tos” del sistema.

Pueden ser todo lo sofisticados que que-ramos, lo importante es que sean bien inter-pretados por el sistema.

Estos datos pueden ser órdenes directas a los actuadores o pueden ir previamente a una central domótica, en función de la pro-gramación en ella introducida saldrá la or-den final al actuador correspondiente.

Ejemplos de sensores son los detectores de fuga de agua, de gas, de humo y/o fue-go, de concentración de CO, de movimiento o intrusión, los termostatos.

• Elementos externos.

Los elementos y/o sistemas instalados en el hogar que son controlados por el sis-tema domótico.

El medio de transmisión en el sistema X-10 es la red eléctrica de 230 V de la vivien-da.

En una instalación monofásica, las órde-nes se propagan en todas direcciones pa-sando incluso por los magnetotérmicos.

La red eléctrica para X-10 sería el equi-valente al Bus de otros sistemas como EIB o LonWorks, claro está, salvando las distan-cias.

Fig. 191



Vamos a ver un esquema del sistema.

Comunicación X-10.

Antes, si queríamos controlar ciertas lu-ces o aparatos desde una ubicación par-ticular, debíamos tender varios metros de cable para enlazar cada receptor con el in-terruptor.

Nota: existen excep-ciones a esta regla. La mayoría de los módulos responderán a coman-dos especiales a los que están direccionados un gran grupo de módulos.

Utilizando los módu-los X-10, ya no necesita-remos hacer eso, ya que los House/Unit codes y los comandos X-10 son transmitidos directa-

mente a través del cableado eléctrico existente.

House y Unit Codes (Códigos de Casa y Unidad).

Para controlar artefactos específi-cos a cada módulo se les asigna una dirección que consiste en un House y un Unit code.

Existen 16 House codes (de la A a la P) y 16 Unit codes (de 1 a 16).

Cada House code tiene 16 Unit co-des.

Esto significa que existen 256 posi-bles direcciones.

Los House/Unit codes están repre-sentados de la siguiente manera:

A5, C7, M13, P4, etc.

Cuando deseemos encender una lámpara controlada por X10 debe indi-carle al módulo de lámpara que desea encender.

El módulo de lámpara está monito-reando la red eléctrica por un comando específicamente direccionado a él.

En otras palabras, cualquier coman-do enviado debe ser precedido por una dirección que coincida con la dirección del módulo de lámpara.

Supongamos que la dirección del módulo de lámpara es A5, el módulo de lámpara no responderá hasta que no esté encendido (ON) el comando A5 en la red eléctrica.

Para entenderlo mejor vamos a ex-plicarlo de otra manera.

Un ejemplo es el comando de All Lights On (todas las luces encendidas).

Cualquier módulo de lámpara configura-do en un House code específico (ej. House code “A”) se encenderá cuando este co-mando sea transmitido.

Fig. 192



Características:

1. Sistema modular descentralizado, pues cualquier dispositivo puede emitir y recibir.

2. No son necesarias herramientas de programación para hacer funcionar correc-tamente este tipo de sistemas, pues no son sistemas programables, sino configurables.

3. La comunicación entre los distintos elementos se realiza mediante la codifica-ción de una serie de impulsos eléctricos de-nominada telegrama.

4. Instalación eléctrica muy sencilla (co-nectar y funcionar), pues sólo hay que reali-zar modificaciones en el cableado de la ins-talación eléctrica convencional, no siendo necesario el tendido de nuevos cables para la conexión de los dispositivos.

5. Sistema adecuado en viviendas que no son de nueva construcción, por no hacer falta realizar obras.

6. Alta prestación y bajo coste en com-paración con otras soluciones domóticas. Líder en el mercado residencial y de peque-ña empresa.

7. No es un sistema propietario, luego los dispositivos X-10 pueden ser producidos y ofrecidos por cualquier fabricante, aunque éste estará obligado a utilizar los circuitos del fabricante escocés diseñador de esta tecnología.

8. Compatible con casi todos los produc-tos de la misma gama, no importando cuál sea su antigüedad y/o fabricante.

9. Se pueden conectar un máximo de 256 componentes domóticos (direcciones).

Imaginemos una habitación con va-rios grupos de personas.

Por ejemplo, 16 grupos. En cada grupo, hay 16 personas.

Hay que dar órdenes de trabajo a esas personas.

Algunas de las instrucciones son para personas específicas y otras son para el grupo entero.

Para evitar malentendidos, a cada grupo se le asigna una letra (de la A a la P) y cada persona tiene asignado un número (de 1 a 16).

Cada persona lleva un colgante al-rededor de su cuello donde se especi-fica la letra y el número que le han sido asignados.

La instrucción inicial es para la pri-mera persona con la que se ha hablado ese día.

Su colgante marca “A7”. Para asegurarnos que el es el único

que responde a una instrucción, deci-mos, “A7 da un paso para adelante.”

Un hombre con el signo A7 obede-ce su instrucción.

Nadie más en la habitación respon-de a esta instrucción.

Este ejemplo se compara con un comando específico X10 para controlar una lámpara o un módulo del receptor (configurado como A7) en una casa, para encender o apagar.

La segunda instrucción es un poco diferente.

Consiste en que todas las mujeres del grupo “J” tomen asiento.

Para que esto se lleve a cabo deci-mos:

“Todas las mujeres en el grupo “J” siéntense.”

Cada mujer en el grupo “J” se sienta en el piso.

Este ejemplo se compara con el co-mando de All Lights On.

Los módulos de lámpara que tienen asignado un cierto house code (en este caso J) responderá.

Los módulos de lámpara que tienen

asignado un diferente house code no responderán.

Los módulos de otros artefactos eléctricos no responden porque son un tipo diferente de módulos.



PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA.

Hemos comentado que la comunicación en X-10 se basa en el principio de super-posición, en el que a la red eléctrica se le-sinusoidal (230 V) le añadimos una tensión continua y aplicamos el principio de super-posición:

superponen trenes de impulsos que son los que realizan la comunicación entre emi-sor y receptor.

Vamos a detallar cómo se lleva a efecto:

Si a la red eléctrica de tensión alterna Señal sinusoidal, f = 50 Hz

Señal continua.

Señal conjunta.

¿Cómo se transmiten las órdenes X-10 por la red eléctrica?

El sistema X-10 es un estándar de trans-misión a través de corrientes portadoras, que permite conectar dispositivos a la red eléctrica, persianas, luces, toldos y demás equipos que utilicen una alimentación de 230 V, para ser administrados mediante equipos compatibles con esta tecnología.

El protocolo está formado de tal forma que la señal portadora es captada por cual-quier modulo receptor conectado a la línea

de alimentación eléctrica, traduciéndose en un evento ON, Off, DIM.

El sistema X-10 utiliza la señal senoidal de 50 Hz de la vivienda para que transporte las señales X-10.

La técnica se denomina de “corrientes portadoras” (Power Line Carrier).

No es el único sistema domótico que uti-liza esta técnica, EHS de Fagor o X2D de Delta Dore utilizan la misma técnica con parámetros y protocolos distintos, incluso EIB (Power Line EIB) hizo un intento que no debió tener éxito dada la escasa comerciali-zación de los productos.

Otro dato de interés es que ya existe un hotel en España que utiliza la técnica de co-rrientes portadoras para ofrecer Internet a sus clientes.

El protocolo de modulación X-10 exige unas normas, que siguen todos los fabri-cantes de productos X-10 para lograr una correcta estandarización, de este modo to-dos los productos de los distintos fabrican-tes son compatibles e intercambiables.

Entre los fabricantes más conocidos podemos citar: Leviton Manufacturing Co., General Electric, C&K Systems, Honeywell, Busch Jaeger, Ademco, DSC, IBM y un lar-go etc.

Para modular la señal de 50 Hz europea (en USA es de 60 Hz) el transmisor utiliza un oscilador opto acoplado que vigila el paso por cero de la señal senoidal.

Se puede insertar la señal X-10 en el se-miciclo positivo o en el negativo de la onda senoidal.

Señal sinusoidal, f = 50 Hz

Fig. 193

Fig. 194

Fig. 195

Fig. 196



Tren de impulsos, f = 120 kHz

Señal conjunta.

La codificación de un bit 1 o de un bit 0, depende de cómo se inyecte esta señal en los dos semiciclos.

Bit 1.

Un 1 binario se representa por un pulso de 120 kHz durante 1 milisegundo y el 0 bi-nario se representa por la ausencia de ese pulso de 120 kHz.

Bit 0.

En un sistema trifásico el pulso de 1 mili-segundo se transmite con el paso cero para cada una de las tres fases.

Por lo tanto, el Tiempo de Bit coincide con los 20 milisegundos que dura el ciclo de la señal, de forma que la velocidad binaria de 50 bps viene impuesta por la frecuencia de la red eléctrica que tenemos en Europa.

En Estados Unidos la velocidad binaria son 60 bps.

La transmisión completa de una orden X-10 necesita once ciclos de corriente alter-na.

Esta trama se divide en tres campos de información: los dos primeros representan el código de inicio, los cuatro siguiente el código de casa (Letras A - P), y los cinco úl-timos código numérico (1 - 16) o bien el có-digo función (encendido, apagado, aumento o disminución de intensidad).

Podemos mencionar los siguientes mó-dulos propios del sistema X-10, entre otros:

Actuadores:

Módulos de aparato o de potencia. Para el encendido/apagado de equipos.

Módulos de iluminación. Para el control de luces con variación de su intensidad de iluminación (dimmer).

Módulos de Persiana. Para regular el mo-vimiento de persianas, cortinas, toldos, vál-vulas motorizadas con movimiento en dos direcciones...

Fig. 197

Fig. 198

Fig. 199

Fig. 200

Fig. 201



Sensores:

Sensores no X-10 adaptados median-te transmisor universal X-10. Detectores de humo y fuego, detectores de rotura de cristal, de apertura de puertas y ventana, de fuga de gas y agua, termostatos convencio-nales...

Sensor de presencia X-10 por RF con sensibilidad de luz.

Termostato X-10.

Controladores:

Miniprogramador.

Programación horaria, simulación de pre-sencia, teclado.

Mandos a distancia multimedia por RF.

Domótica + Mando universal.

Mandos RF de X-10.

Programador PC + Sofware ActiveHome.

Macros, programación horaria, simula-ción de presencia....

Filtros.

¿Cómo se configuran los módulos X-10?

Cualquier módulo X-10 se configura asignándole un código de casa y un código numérico.

Los equipos X-10 poseen dos ruedas las cuales son utilizadas para la configuración en la red eléctrica, la primera es de color rojo esta representa el código de la casa y esta identificada con las letras de la A a la P y la segunda marcada de color negro represen-ta el número del módulo que corresponde a dicho dispositivo.

Podemos realizar todas las combina-ciones posibles entre las dos ruedas para identificar sus equipos de esta forma podrá obtener hasta 256 direcciones distintas.

Este es el máximo número de dispositi-vos diferenciados que compone un sistema domótico X-10.

Si dos actuadores tienen los mismos có-digos de casa y numérico, ejecutarán simul-táneamente las órdenes procedentes de la red eléctrica.

Si a dos detectores de presencia X-10 se les asigna los mismos códigos, cosa que puede resultar útil para encender las luces de escalera desde dos plantas distintas por ejemplo, mandarán la misma orden.

Hemos terminado de explicar, a grandes ras-gos, el protocolo X-10.



¿QUÉ ES UNA RED DE CONTROL?

Una red de control está formada por un grupo de dispositivos llamados nodos, (cada uno, con uno o más sensores o actuadores), que se comunican (a través de uno o va-rios medios, usando una norma o protocolo de comunicación) para constituir una apli-cación de monitorización, una aplicación de control o una aplicación de monitorización y control.

Nodos.

• Están programados para enviar comu-nicaciones a otros nodos al detectar cam-bios en alguna de sus entradas.

• Están programados para actuar como respuesta a comunicaciones que reciben en sus salidas.

• Están físicamente conectado a un ca-nal.

Veamos otros conceptos:

Dominio.

Es un conjunto lógico de nodos que per-tenecen a uno o más canales.

Las comunicaciones sólo se pueden rea-lizar entre nodos de un mismo dominio, por tanto, un dominio constituye una red indivi-dual.

Subred.

Es una agrupación lógica de hasta un máximo de 127 nodos dentro de un dominio.

Se pueden definir hasta 255 subredes en un único dominio.

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA LONWORKS®. CONCEPTOS BÁSICOS.

Fig. 203

Fig. 202

Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos


Grupo.

Es una agrupación lógica de nodos dentro de un mismo dominio. A diferencia de una subred, los nodos se agrupan sin tener en cuenta su situación lógica dentro del dominio. Un dominio puede tener hasta 255 grupos. Un dominio puede tener como máximo 32385 nodos Lonworks®.

Las redes de control son más comunes de lo que habitualmente creemos.

Por ejemplo, nuestro coche puede tener varias redes de control como por ejemplo, el sistema de aviso del cinturón de seguri-dad, el sistema antibloqueo ABS o el sis-tema de gestión de encendido. Una red de control puede tener 3, 300 ó 30,000 nodos y poseer una complejidad variable desde un sistema inteligente de alumbrado hasta un sistema de instrumentación para aeronáuti-ca (ambos son ejemplos de redes Lonwor-ks® existentes).

Es posible controlar una alarma a partir de un simple sensor de ocupación, o ges-tionar el sistema de tráfico de una ciudad, controlando semáforos, flujo de tráfico, ac-ciones de vehículos de emergencia, distri-bución de potencia, etc.

Para mucha gente, las redes de control son más fáciles de entender poniendo como ejemplo casas inteligentes o casas domóti-cas.

No obstante, los sistemas donde más extendidas están las redes de control son edificios y fábricas donde se gestionan los ascensores o cadenas de fabricación de ve-hículos.

Las redes Lonworks® se usan para to-das esas cosas y más.

La comunicación entre los nodos pue-de ser punto a punto (control distribuido) o maestro-esclavo (control centralizado).

Para la constitución de estas redes se utilizan bloques adicionales como:

• Routers.

• Bridges.

• Repetidores.

Routers.

•Dispositivos con dos conexiones de bus que conectan dos subredes entre sí.

Las subredes no pueden estar presentes a ambos lados de un router.

•Reduce el tráfico de la red ya que tiene en cuenta el destino del mensaje.

Bridges.

• Dispositivos que conectan dominios.

Todos los nodos de una subred tienen que estar en el mismo canal, o en canales conectados a bridges, pero no con routers.

Repetidor.

•Conecta dos segmentos, enviando los mensajes sin tener en cuenta el destino, es transparente.

Amplificadores físicos de la señal en am-bas direcciones.

En uno u otro caso, la inteligencia (ca-pacidad de proceso y cálculo) de los nodos permite la distribución del proceso (los sen-sores pueden funcionar de manera inteli-gente, por ejemplo, realizando análisis local de los datos y su conversión, e informar sólo de cambios significativos en su entorno).

Fig. 204



Si las funciones de control son distribui-das, la ejecución y el rendimiento del siste-ma se mejoran drásticamente.

¿Qué es la plataforma Lonworks®?

Lonworks® es una plataforma de con-trol creada por la compañía norteamericana Echelon.

Las redes Lonworks® describen de una manera efectiva una solución completa a los problemas de sistemas de control.

Al igual que la industria informática, la industria del control fue creada basada en soluciones centralizadas de control punto a punto.

Esto significa que existe un “maestro” o controlador principal similar a un ordenador, físicamente cableado a cada punto de con-trol particular, como actuadores o sensores, denominados “esclavos”.

El resultado final es funcional, pero es caro y difícil para mantener, ampliar y ges-tionar.

Igualmente, es menos fiable frente a fa-llos, ya que la caída del controlador principal provoca la caída de todo el sistema.

El comienzo de las redes Lonworks® se basó en conceptos muy simples:

1) Los sistemas de control son funda-mentalmente idénticos, independientemen-te de la aplicación final.

2) Un sistema de control distribuido es significativamente más potente, flexible, y ampliable que un sistema de control centra-lizado.

Y…

3) Las empresas ahorran más dinero a largo plazo instalando redes distribuidas que instalando redes centralizadas.

La tecnología Lonworks® proporciona una solución a los múltiples problemas de diseño, construcción, instalación, y mante-nimiento de redes de control.

Redes que pueden variar en tamaño des-de dos a 32.000 dispositivos y se pueden usar en cualquier aplicación desde super-mercados a plantas de petrolíferas, desde aviones hasta ferrocarriles, desde medición por láser a máquinas de mecanizado, desde rascacielos a viviendas particulares.

Actualmente, en casi todas las industrias hay una tendencia a evitar los sistemas pro-pietarios o los esquemas de control basa-dos en sistemas centralizados.

Los fabricantes están utilizando sistemas abiertos, chips estándar, sistemas operati-vos estándar y componentes para construir productos que mejoren la flexibilidad, el costo del sistema y su instalación.

La tecnología Lonworks® está aceleran-do la tendencia a evitar los sistemas propie-tarios o los sistemas centralizados, propor-cionando interoperabilidad, una tecnología robusta, desarrollos más rápidos y ahorro económico.

En definitiva, en términos de interopera-bilidad y compatibilidad, Lonworks® es a las redes de control lo que Windows es a los sistemas informáticos.

¿Quién compraría hoy en día una aplica-ción para facturación, elaboración de nómi-nas u otras aplicaciones, para un sistema que no fuera compatible con Windows?

Otro ejemplo que clarifica la misión de los sistemas estándar lo podemos encontrar en la telefonía móvil.

¿Compraríamos un teléfono móvil que solo pudiera hablar con teléfonos móviles del mismo fabricante?

¿Para qué se utilizan las redes Lo-nworks®?

En teoría, para todas las aplicaciones de control y en todas las industrias.

Las aplicaciones para las que se em-plean hoy en día las redes Lonworks® in-cluyen: control de producción, seguimiento de artículos, etiquetado automático de pre-



cios en supermercados, entornos de trabajo automatizados, integración de instrumen-tos aeronáuticos, diagnóstico de circuitos electrónicos, control de electrodomésticos, cerraduras electrónicas, control de ascen-sores, gestión de energía, control medioam-biental, protección contra incendios, control de aire acondicionado y calefacción, control de peajes en autopistas, sistemas de iden-tificación, máquinas de venta automática, control de riego, control de alumbrado, cui-dado de pacientes, automatización de res-taurantes, automatización de viviendas y muchas más…

¿Quién proporciona la tecnología ba-se?

Los principales proveedores de redes Lonworks® son:

• Echelon Corporation que es la em-presa creadora del estándar. Proporciona herramientas de desarrollo, transceptores, herramientas de gestión de red, soporte y formación.

• Cypress Semiconductor (desde princi-pios del año 2000) y Toshiba - Neuron Chips (cubriendo el suministro a nivel mundial de diversas versiones del Neuron Chip).

Adicionalmente, hay más de 4.000 de-sarrolladores Lonworks® en el mundo que ofrecen cualquier tipo de dispositivo, desde transceptores y herramientas de gestión de red, hasta herramientas de desarrollo y apli-caciones de usuario.

Protocolo LonTalk®

El protocolo LonTalk® es una solución empleada en control distribuido mediante una comunicación “Peer to Peer”, (compañero a compañero).

Desarrollado por Echelon, cubre los siete niveles ISO/OSI.

Hoy día es un protocolo estándar (EIA 709.1).

Peer to Peer.

Comunicación entre iguales, compañe-ro a compañero, no existe equipo que se encargue de controlar (superior), sino que cualquiera puede iniciar una comunicación.

Aunque no se tenga un punto de con-trol centralizado que canalice el tráfico, es normal que las comunicaciones se realicen prioritariamente desde los sensores a los actuadores.

De esta forma los dispositivos sólo en-vían información cuando se produce un cambio en su entrada.

Las características del protocolo Lon-Talk® son:

Fiabilidad.

El protocolo tiene acuse de recibo extre-mo a extremo con reintentos automáticos.

Medio físico.

Gran variedad de medios físicos de comunicación: par trenzado, red eléctrica, radiofrecuencia, cable coaxial y fibra óptica. Tiempo de respuesta.

Utiliza un algoritmo de predicción de co-lisiones que consigue evitar la pérdida de prestaciones que se producen al tener un medio de acceso compartido.

Bajo coste de producto.

La mayoría de los nodos son dispositivos, (módulos), como interruptores, sensores, etc.

El protocolo se complementa con un úni-co chip de bajo coste, denominado Neuron Chip del que más adelante hablaremos.



Interoperatividad.

LonTalk® garantiza la conectividad de los productos desarrollados por diferentes fabricantes.

¿Quién utiliza la tecnología Lonwor-

ks®?

Más de 4000 empresas utilizan las redes Lonworks® hoy, y el número está creciendo rápidamente.

Todas las áreas del campo de control están plenamente cubiertas por productos compatibles con Lonworks® incluyendo sis-temas de detección de incendios, sistemas de climatización, sistemas de seguridad, sistemas de gestión de energía, sistemas de alumbrado, etc.

Entre las compañías que han adoptado este estándar se encuentran los miembros de la Asociación LonUsers España:

Fábrica Electrotécnica JOSA (BJC), I.A. Electrónicas del Vallés (ELVA), ISDE Ing, K-Lon, TAC Building Automation y Kieback&Peter, y otras empresas como:

ABB, Acromag, Action Instruments, Ad-vance Transformer, AEG, Ahlstrom Elari, Allen-Bradley, American Sports Timing, AMP, AT&T, Bally Systems, Barrington Systems, Bell Northern Research, BTE, British Petro-leum, British Telecom, Brooks Instrument, Card Monroe, Carrier Corp., Controlli S.P.A., Danfoss Automatic Controls, Detroit Edison, EG&G Idaho, EIL Instruments, Fabrisys (Al-catel Cable), Ferag AG, Goldstar Industrial Systems, Helvar, Hewlett-Packard, Hone-ywell, Hubbell, ITT Barton, Jet Propulsion Laboratory, Jonson Controls, Keene Wide-lite, Kollmorgen, Legrand, Lakewood Instru-ments, Landis & Gyr Powers, Leax,Legrand, Leviton Manufacturing, Lithonia Lighting, Litton Poly-Scientific, McQuay Internatio-nal, Metra Corporation, MK Electric, Molex, Montgomery Elevator, NASA, Nippon Ste-el, Olivetti, Orr Safety, Pensar Corporation, Philips Lighting, Potter Electric Signal, Ra-ychem, Scitronix Corporation, Shlumber-

ger Industries, Sea Hornet Marine, Sentrol, Siebe Environmental Controls, Solus Tech-nology, Square D, Staefa Control Systems, Toshiba Lighting, Trans-Lite, Trend Control Systems, Tru-Measur, Unisys, Weidmuller, Woodward Governor, y muchas más…

¿Cuál es el alcance del estándar?

Los estándares son muy importantes y a menudo necesarios.

Sin embargo, la verdadera fuerza de una tecnología está en su aceptación y uso como un estándar de facto y no en su pedigrí.

La plataforma Lonworks® forma parte de varios estándares industriales y constituye un estándar de facto en muchos segmentos del mercado del control.

Fabricantes, usuarios finales, integrado-res y distribuidores están presenciando una creciente demanda de soluciones de control que incluyan las capacidades que las redes de control Lonworks® poseen.

Como resultado, se han instalado millo-nes de dispositivos en miles de instalacio-nes basadas en Lonworks®.

Las redes Lonworks® han sido incluidas en varios estándares y propuestas de están-dar:

• El protocolo ha sido incluido en la nor-ma EIA-709.1, la especificación del Proto-colo de Redes de Control está disponible en http://global.ihs.com/

• El protocolo ha sido adoptado como parte de la norma de control BACnet de la Sociedad Americana de Ingenieros de Ca-lefacción, Refrigeración y Aire Acondiciona-do.

La referencia para este estándar es co-nocida como ANSI/ASHRAE 135.

• Lonworks® es además el protocolo es-tándar para la Federación Internacional de Estaciones de Servicio (todas las estaciones de servicio Europeas).



• La Asociación Americana de Ferroca-rriles ha elegido Lonworks® como estándar para los sistemas de frenado neumático.

• SEMI (Semiconductor Equipment Ma-terials International – Internacional de Ma-teriales para Equipos con Semiconductores) especifica al sistema Lonworks® como un bus de sensores para interconectar sensores simples y complejos, actuadores y equipos de instrumentación en su norma E-56.6.

¿Qué es un Neuron y por qué se utili-za?

Todos los dispositivos presentes en una red Lonworks® precisan de un chip Neu-ron.

El Neuron está constituido internamente como tres microprocesadores en uno.

Dos de los microprocesadores están op-timizados para ejecutar el protocolo de co-municaciones, mientras que el tercero está dedicado a ejecutar el programa de control del nodo.

Hay por tanto dos procesadores de co-municación y un procesador para la aplica-ción.

Disponer de dos procesadores dedi-cados a tareas de comunicación en red y uno dedicado a la aplicación asegura que la complejidad del programa no afecta ne-gativamente a la respuesta de la red y vice-versa.

Adicionalmente, el hecho de encapsu-lar ambas funciones en un solo chip ahorra tiempos de diseño y producción.

Ventajas técnicas:

• El uso del chip Neuron garantiza un en-torno de ejecución hardware para el proto-colo.

Para asegurar suficiente potencia de pro-ceso, el protocolo se implementa como una mezcla de hardware y firmware.

• Diseñado para un amplio rango de apli-caciones, y fabricados en masa por dos de los mayores fabricantes de semiconducto-

res del mundo, el chip Neuron ofrece una implementación del protocolo LonTalk más económica que cualquier otra solución pro-pietaria. El resultado neto se traduce en que el chip Neuron es el mejor y más económico procesador Lonworks® para cualquier apli-cación que precise potencia de proceso de 8 bits.

¿Qué alcance tiene el protocolo de co-municaciones?

Hoy en día, los protocolos de comunica-ciones se diseñan en concordancia con la norma ISO (Modelo de Referencia Abierto para la Interconexión de Sistemas) que eng-loba un conjunto completo de protocolos, y clasifica a estos según siete categorías fun-cionales (conocidas como “capas”).

De ahí se establece el conocido como “Modelo OSI de 7 capas”.

El protocolo LonTalk implementa las sie-te capas del modelo OSI, y los hace usando una mezcla de hardware y firmware sobre un chip de silicio, evitando cualquier posi-bilidad de modificación casual (o intencio-nada).

Se incluyen características como gestión acceso al medio, reconocimiento y gestión punto a punto, y servicios más avanzados tales como autentificación de remitente, de-tección de mensajes duplicados, colisión, reintentos automáticos, soporte de cliente-servidor, transmisión de tramas no estándar, normalización y identificación de tipo de dato, difusión unicast/multicast, soporte de medios mixtos y detección de errores.

¿Es fiable? ¿Qué características de fiabilidad posee?

El protocolo LonTalk proporciona prin-cipalmente dos técnicas para asegurar el correcto envío y recepción de las transmi-siones. La fiabilidad de las transmisiones se asegura mediante una confirmación entre emisor y receptor (la mayoría de los proto-colos pueden asegurar que un paquete fue



Fin de la eficiencia energética a través de la domótica.

transmitido con éxito, pero no que fue reci-bido por el destinatario).

La integridad de los datos se garantiza por el hecho que todas las transmisiones disponen de un control de errores basado en códigos polinómicos de 16 bits.

¿Es seguro? ¿Se puede garantizar la seguridad?

Todas operaciones en la red de control se realizan usando un sistema de “autenti-ficación de remitente” como una capa de nivel 4 (Nivel de Servicio del modelo OSI).

Esta capa proporciona una garantía de autenticidad del remitente, que no puede ser violada por piratas informáticos (“hac-kers”).

Cada transmisión de paquete proporcio-na autentificación del remitente.

Dado que la implementación de esta ca-racterística se encuentra a nivel de chip, por una parte no puede ser modificada y por otra está garantizada en todos los produc-tos, independientemente del fabricante del mismo.

¿Qué es la interoperabilidad y cuáles son sus beneficios?

Echelon define la interoperabilidad co-mo la capacidad de integrar productos de distintos fabricantes en sistemas flexibles y funcionales sin necesidad de desarrollar hardware, software o herramientas a medi-da.

Por integrar no se entiende el hecho de poder “ver” a otro dispositivo, sino la capa-cidad de hacer cosas como utilizar un único sensor de ocupación para el sistema de cli-matización, el de alumbrado y el de seguri-dad de un edificio.

Otro ejemplo posible sería el de tomar determinada actuación en nuestra línea de montaje en base a la información del siste-ma contra incendios de nuestro edificio.

Cuatro Beneficios de la Interoperabili-dad:

• Los productos interoperables permiten a los diseñadores de cada proyecto utilizar el mejor dispositivo para cada sistema o subsistema sin verse forzados a utilizar una línea entera de productos de un mismo fa-bricante.

• Los productos interoperables incre-mentan la oferta del mercado permitiendo a diferentes fabricantes competir en un seg-mento que de otra manera les estaría com-pletamente prohibido.

De esta manera, los diferentes fabrican-tes se esfuerzan por disponer de la mejor solución y esto se traduce en una mayor ca-lidad y libertad de elección para el usuario final.

• La interoperabilidad reduce los costos de los proyectos al no depender de manera exclusiva de un solo fabricante.

• Los sistemas interoperables permiten a los responsables de mantenimiento de los edificios y plantas industriales la monitori-zación de las instalaciones utilizando herra-mientas estándar, sin importar que empresa ha fabricado cada subsistema.

Hasta aquí lo relativo a lo que los siste-mas domóticos pueden aportar en la efi-ciencia energética de la vivienda.



EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LOS SERVICIOS PÚBLICOS.

Vamos a continuar… Salimos de los recin-

tos privados, para inves-tigar qué ocurre en otros ámbitos, y descubrimos

una instalación necesaria y común a todas las ciudades y municipios.

Nos estamos refiriendo al alumbra-do vial…

No podemos evitar pensar en lo si-guiente:

Si esta instalación, estuviera al día, es decir, si se llevara a cabo un man-tenimiento en el que se aplicaran los avances que la tecnología nos aporta, podrían conseguirse grandes ahorros en una partida tan importante del pre-supuesto, como es el gasto en elec-tricidad, que grava, mes tras mes, las arcas municipales.

Estamos frente a un campo de actuación donde hay mucho por hacer ya que inter-vienen varios elementos de consumo muy gastadores.

Para ir desgranando el tema, e imaginan-do que muchos lectores no estarán impues-tos en esta materia, vamos a describir en qué consiste y cómo son con los elementos que intervienen en la iluminación de las vías transitables de una ciudad.

EL ALUMBRADO VIAL.

Es el que trata de la iluminación de las vías urbanas que circundan el exterior de las edificaciones y por las que discurre, normal-mente, el tráfico rodado y peatonal.

Los cometidos del alumbrado vial son los siguientes:

•Garantizar el control del tráfico rodado y de la circulación peatonal para que se den unas condiciones mínimas de seguridad.

• Proteger a las personas que deambu-lan por las aceras y los paseos frente a ac-tos delictivos.

• Proteger las propiedades, privadas y públicas, de la delincuencia.

• Favorecer la orientación visual, posibi-litando la visualización y localización de los objetos dentro de los escenarios ilumina-dos.

Fig. 206

Eficiencia energética en los servicios públicos

Fig. 205


• Y, según lo avanzado de la instalación, estabilizadores de tensión, situados en ca-becera de línea.

Soportes. Sustentación de los puntos de luz.

La sustentación de los puntos de luz, en alumbrado público, se puede resolver de los siguientes modos.

• Sustentación por cables:

Es un sistema poco utilizado, ya que tie-ne dificultad de fijación de las luminarias (el viento las mueve con facilidad), propicia la circulación por el medio de la calzada y el deslumbramiento.

• Fijación sobre báculos o postes con brazo:

Es el sistema más utilizado, sobre todo en calzadas y aceras muy anchas, edifica-ción baja (donde no es posible el uso de brazos murales).

•Contribuir a mejorar la estética nocturna urbana.

Porque…

El alumbrado de exteriores mal planifica-do propicia:

• La potenciación del vandalismo.

• La generación de ambientes nocturnos antiestéticos e incómodos.

Fiabilidad visual.

El primer requisito del alumbrado públi-co, el de la seguridad, viene determinado por la “fiabilidad visual” de los usuarios de las vías.

La capacidad que se tiene para percibir cuando se está ante una situación conflicti-va procesando la información visual remiti-da por un escenario urbano bien iluminado, se puede definir como “fiabilidad visual”.

ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN ALUMBRADO.

En líneas generales, los elementos que incorpora o puede incorporar (hay disposi-tivos que no están aún muy extendidos) un alumbrado de esta naturaleza son:

• Soportes.

• Luminarias.

• Lámparas, que pueden ser de varios tipos, como luego veremos.

• Equipos de encendido, formados, a su vez, por reactancias, arrancadores o ignito-res y condensadores.

• Equipos de encendido de doble nivel donde la reactancia tradicional se sustitu-ye por una especial que su vez debe de ser comandada por una línea de mando que es activada por un reloj y ésta activa unos re-lés, que encienden las lámparas a plena po-tencia o sólo a un 40% ,aproximadamente.

• Cuadros de maniobra y control.

Todos los elementos reseñados influyen en la eficiencia energética co-mo vamos a ir compro-bando.

Fig. 207

Elementos constituyentes de un alumbrado


• Fijación de brazos murales:

Es un sistema muy económico, que es utilizado en calles de tipo medio.

Muy bueno para el tráfico, sólo se puede emplear cuando los edificios tienen alturas superiores a los 7 metros.

No entorpece la circulación de peato-nes.

Ubicación de los puntos de luz.

En el diseño de alumbrado vial intere-sa definir con precisión donde deben ser emplazados los puntos de luz, para que el alumbrado mantenga unas adecuadas con-diciones de calidad.

Cuando nos enfrentamos al problema de ubicar los puntos de luz en un alumbrado público tenemos que resolver cuestiones

como las que a continuación se reseñan:

• La sustentación de los puntos de luz.

• La altura de los puntos de luz:

La altura de los puntos de luz tiene una gran importancia sobre la calidad de la ilu-minación y sobre el coste de ésta.

Cuando situamos los puntos de luz a gran altura se nos presentan las siguientes ventajas:

• Mejor distribución de luminancias so-bre la calzada.

• Menor deslumbramiento, esto nos per-mite instalar lámparas de mayor potencia luminosa por punto de luz.

• Mayor separación entre puntos de luz, con lo cual conseguiremos reducir el nú-mero de unidades luminosas y por lo tanto también reduciremos los costes totales de la instalación.

Asimismo éste hecho (el de elevar los puntos de luz), causa los siguientes proble-mas:

• Notoria dificultad en el mantenimiento y por lo tanto apreciable incremento en los costes de esta partida.

• Disminución del factor de utilización (gran parte de flujo luminoso emitido incide fuera de las calzadas (produciendo luz in-trusa).

La calidad del alumbrado público se es-tablece en función de su:

• Capacidad para lograr un reparto ade-cuado de luminancias sobre la calzada.

• Capacidad para evitar el deslumbra-miento en ciertos puntos.

Estas circunstancias aconsejan instalar los puntos de luz a la mayor altura posible, pero todo ello supone un incremento en los costes de mantenimiento.

Para determinar este emplazamiento se necesita la siguiente información:

• Desarrollo en planta de las vías y sec-ciones longitudinales de las mismas.

Fig. 208

Fig. 209

Elementos constituyentes de un alumbrado


• Niveles de iluminancia y luminancia media exigidas en las calzadas***

• Uniformidad global (U0) y longitudinal (UL) de luminancias demandada.

• Tipo de pavimentos, para poder esta-blecer cuales son las características que tie-ne la reflexión de la luz.

• Determinaciones sobre la orientación visual que se pretende establecer.

LUMINARIAS.

Son aparatos destinados a alojar, sopor-tar y proteger la lámpara y sus elementos auxiliares además de concentrar y dirigir el flujo luminoso de éstas.

Para ello, adoptan diversas formas aun-que en alumbrado público predominan las de flujo asimétrico con las que se consigue una mayor superficie iluminada sobre la cal-zada.

Las podemos encontrar montadas so-bre postes, columnas o suspendidas sobre cables transversales a la calzada, en cate-narias colgadas a lo largo de la vía o como proyectores en plazas y cruces.

En la actualidad, las luminarias se clasifi-can según tres parámetros (alcance, disper-sión y control) que dependen de sus carac-terísticas fotométricas.

Los dos primeros nos informan sobre la distancia en que es capaz de iluminar la luminaria en las direcciones longitudinal y transversal respectivamente.

El control nos da una idea sobre el des-

lumbramiento que produce la luminaria a los usuarios.

LÁMPARAS.

Recordemos que hay muchos tipos de fuentes de luz o lámparas.

No todas son aptas para un alumbrado vial moderno.

Por ello debemos recordar que las útiles para este cometido son las conocidas como lámparas de descarga y se conocen con las siguientes denominaciones:

• Vapor de mercurio de alta presión.

• Vapor de sodio de baja presión.

• Vapor de sodio de alta presión.

• Vapor de mercurio con halogenuros metálicos.

• Led´s.

Vapor de mercurio alta presión.

Son las más antiguas y por ello presen-tan una serie de defectos importantes, co-mo una baja eficiencia luminosa (de 36 a 54 lm/W), que es la cantidad de lúmenes que emite por cada vatio de consumo.

Otra, es el relativamente bajo índice de rendimiento cromático, (>50).

Una luminaria se dis-tingue de otra por su rendimiento.

Seguramente, en una auditoria energética no

nos plantearemos cambiar de lumina-rias, a no ser que sean muy anticuadas, por el coste tan importante que ello sig-nifica.

Sin embargo, si el proyecto es nue-vo, si que conviene analizar las diferen-cias energéticas entre unas y otras.

***Recordemos que la iluminancia se mide en Lux y es la relación exis-tente entre el flujo medio y la superficie que lo re-cibe.

Y luminancia es el brillo o el reflejo, dicho de otra forma, la molestia visual y se mide en candelas.

Luminarias


Recordemos que es la capacidad de una fuente luminosa para reproducir fielmente los objetos que ilumina.

Se conoce como IRC y su valor máximo es 100.

También son más contaminantes y di-fíciles de reciclar.

Su vida útil puede ser de entre 5.000 y 7.000 horas.

Las lámparas de vapor de mercurio fun-cionan produciendo descargas eléctricas dentro de una atmósfera de vapor de mer-curio a alta presión.

Se fabrican sólo en forma ovoide con lo cual la distribución del flujo es más compli-cada para las luminarias que las alojan.

Sodio baja presión.

Las lámparas de vapor de sodio de baja presión, funcionan produciendo descargas eléctricas dentro de una atmósfera de vapor de sodio a baja presión.

En las lámparas de vapor de sodio de baja presión, la ampolla interna en forma de “U” se protege con una capa de vidrio al bó-rax de las acciones del sodio.

Esta ampolla interna está ubicada dentro de una ampolla de vidrio de forma tubular cuya pared interna es preciso recubrir de una capa reflectante de óxido de indio o de estaño.

Esta ampolla externa ejerce funciones de protección mecánica y térmica.

Al conjunto se le adjunta un casqui-llo de conexión que suele ser de bayoneta (BY22d).

Las lámparas de sodio de baja presión producen una luz muy amarillenta que altera el cromatismo de todos los objetos que se puedan contemplar bajo ella.

Por esta causa se recomienda su utiliza-ción en todas aquellas iluminaciones donde no sea preciso proporcionar buenas repro-ducciones cromáticas, por ejemplo: el alum-brado de seguridad necesario, en un polí-gono industrial, para evitar actos contra la propiedad.

Se fabrican con potencias que van desde los 35 hasta los 180 W.

Para su arranque se precisan voltajes de 400 V.

Sodio alta presión.

En las lámparas de vapor de sodio de alta presión, la ampolla de descarga se fa-brica con un material cerámico que resiste altas temperaturas (2.000 º C) y el ataque de la atmósfera de sodio que contiene.

Esta particularidad nos va a servir para identificar-la fácilmente.

Este tipo de lámparas tiene un espléndido ren-dimiento (130-178 lm/W, el mayor de los conoci-dos) y una vida útil muy larga.

Fig. 210

Fig. 211

Lámparas


Todo ello permite que tengan una larga vida útil.

Estas lámparas se fabrican con poten-cias que van desde los 50 hasta los 1.000 W y una eficacia entre 68 y 130 lm/W.

Para arrancarlas se necesitan voltajes entre 3 y 4 KV y más, proporcionados por el ignitor (o arrancador) y el tiempo hasta lo-grar una estabilización de flujo se sitúa en torno a los 4 minutos.

Las lámparas de vapor de sodio de alta presión pueden ser de forma tubular u ovoi-de y las estándar, por denominarlas de algu-na forma, emiten luz amarilla, menos intensa que las de baja presión pero aún así no per-miten reproducir bien los colores (IRC >25).

Este detalle animó a los fabricantes a in-tentar mejorarlo y se pudo lograr un valor superior (IRC>65) pero a costa de elevar su precio.

Por eso en las tarifas de precios se man-tienen ambos modelos.

Vapor de mercurio con halogenuros metálicos.

En la actualidad se están fabricando nue-vas lámparas de vapor de mercurio con ha-logenuros metálicos y tubo de descarga ce-rámico, buscando una emisión de luz más blanca.

Hay partidarios de esta fuente de luz, que tratan de prescindir del color amarillo del sodio y mejorar su rendimiento, ya que con menos potencia se consigue la misma iluminación y tienen menos mercurio.

Duran 10.000 horas.

Hay que decir que la eficacia se mueve entre 72 y 106 lm/W.

Recomendaciones sobre el uso de lámparas.

Las de vapor de mercurio de alta presión (VMAP), como hemos ya comentado, ade-más de tener una reproducción de color regular, consumen un 70% más de energía eléctrica que las de vapor de sodio de alta presión (VSAP), y un 140% más que las de sodio de baja presión (VSBP).

El rendimiento de las VMAP baja a la mi-tad al cabo de 5 años y a 1/3 a los 10 años, para el mismo consumo de energía.

Un fenómeno poco conocido, el efecto rectificador.

Tanto las lámparas de Vapor de Sodio Al-ta Presión como las de Halogenuros Metáli-

En el alumbrado pú-blico y privado siempre se dará preferencia a las lámparas de vapor de sodio de alta presión y las de vapor de sodio de baja presión, aunque no

tengan una buena reproducción del co-lor, sobre todo las últimas.

Los halogenuros son otra opción.

Fig. 212

Lámparas


cos, son susceptibles de producir un “efec-to rectificador” al final de su vida útil.

El efecto rectificador consiste en que la lámpara se comporta como un diodo.

Es fácil entender el daño que puede oca-sionar éste fenómeno si recordamos que una bobina tiene una valor bajo de resistencia en corriente continua pero

más elevado en alterna. Si la corriente es rectificada por la

lámpara, obtenemos corriente conti-nua.

Imaginemos el efecto que se produ-ce (se alcanzan unos valores muy eleva-dos de intensidad, muy alejados de los previstos) de forma permanente al final de la vida de la lámpara y de forma es-porádica en los encendidos de su vida útil.

Estos valores elevados de intensi-dad pasan por el conjunto reactancia - arrancador ocasionando la destrucción del elemento más frágil, que bien puede ser el arrancador o la reactancia, según sea la potencia de la lámpara y el equi-po utilizados.

La probabilidad de que se produzca es-te anómalo efecto es siempre pequeña pero conviene tenerlo encuenta.

Existen algunas lámparas que constitu-yen excepciones para el efecto rectificador, según reconoce el Organismo Internacional OSM/LUM en su decisión número 0193 de junio del 2.002, y que a continuación se relacionan:

Una de las medidas que se pueden adoptar para dar protección a las lumina-rias, ante estas condiciones anormales de funcionamiento, es la utilización de balas-tos dotados de protector térmico (símbolo T).

En la figura que sigue se aprecia dicho protector.

Fig. 213

Fig. 214

Lámparas

Tipo de lámpara Fabricante Lámpara

Halogenuros Metálicos

Vapor de Sodio Alta Presión

PHILIPS

SYLVANIA

OSRAM

VENTURE LIGHTING-EUROPE LTD

GE LIGHTING

PHILIPS

Todas

HPI 250 PLUS T E40HPI 250 PLUS BU E40

HPI 250 PLUS BUS E40HPI 250 PLUS BUP E40

HPI 250 PLUS BUSP E40HPI 400 PLUS T E40

HPI 400 PLUS BU E40HPI 400 PLUS BUS E40HPI 400 PLUS BUP E40

HPI 400 PLUS BUSP E40HPI/MHN 1000-2000W E40

HSI-THX 250W E40HSI-HX 250W/CI E40HSI-HX 250W/CO E40

HSI-THX 400W E40HSI-HX 400W/CI E40HSI-HX 400W/CO E40

HQI E 250W/N/SIHQI T 250W/N/SIHQI E 400W/N/SIHQI T 400W/N/SI

ARCSTREAM SE > 150WKOLORARC

SPORTLIGHT (inc. CSI/CID)MULTI-VAPOR

WHITE SON 35-50-100WPG 12 (SDW-T)

50 - 70 - 100 - 125 - 150 - 200 - 250 - 350 - 400 - 450W

110-210-220-350-1000W

EXCEPCIONES


La contaminación lumínica.

Se entiende por tal la luminiscencia de fondo (a modo de velo luminoso) producido en el cielo nocturno, como consecuencia de la emisión de flujo de energía lumínica ar-tificial, con magnitudes lo suficientemente importantes como para que la reflexión de la luz en las partículas (moléculas y aeroso-les) y masas gaseosas presentes en la at-mósfera acaben reduciendo notablemente el contraste (a niveles inferiores al valor de referencia) entre el fondo y los objetos astro-nómicos presentes en el firmamento.

Según la International Dark Sky Associa-tion, la contaminación lumínica proviene del alumbrado público y privado y esta asocia-do a la dispersión de la energía eléctrica no utilizada realmente, hasta un 30%.

Esto significa que estamos emitiendo mi-les de toneladas de gases contaminantes como el CO2, en un esfuerzo vano, disper-sando hacia el espacio una energía que pre-cisamos para otros cometidos.

Para reducir la potencia eléctrica em-pleada en el alumbrado podemos:

• Utilizar lámparas de mayor eficacia (so-dio de alta presión o de baja presión).

• Concentrar la producción de flujo ha-cia el hemisferio inferior con grupos ópticos que permitan dirigirlo hacia la superficie a iluminar.

• Reducir los niveles de iluminancia en el alumbrado ambiental de piezas arquitectó-nicas y monumentos.

• Reducir los valores luminotécnicos a los mínimos requeridos para preservar la seguridad del tráficos rodado.

• Reducir al mínimo el alumbrado a partir de ciertas horas de la noche.

La contaminación lumínica provoca la aparición en el cielo nocturno de las ciu-dades de inmensos globos luminosos que pueden alcanzar alturas de unos 18 Km.

Además origina los siguientes proble-mas:

• Derroche energético y por lo tanto eco-nómico.

• Menoscabo de la seguridad y el confort visual (Incremento de la siniestralidad en el tráfico rodado por deslumbramientos).

• Intrusión lumínica en áreas residencia-les.

• Contaminación atmosférica por la re-percusión del uso de combustibles fósiles para la electrificación del alumbrado (gases contaminantes generadores del efecto in-vernadero y la lluvia ácida).

• Pérdida de la calidad del cielo noctur-no para las investigaciones astrofísicas y las observaciones astrológicas.

La luz producida de manera artificial pue-de ser emitida hacia el cielo de tres modos diferentes:

• Por emisión directa desde las lumina-rias.

• Por reflexión de las áreas iluminadas.

• Por refracción en las partículas y masas que se encuentran en la atmósfera.

La refracción de la luz en la atmósfera es un fenómeno que depende de:

• El tamaño y características de las partí-culas que se concentran entre los puntos de luz y las áreas a iluminar.

• La distancia entre los puntos de luz y las áreas iluminadas.

La reflexión tiene sobre la contaminación lumínica una influencia notablemente infe-rior a la emisión directa, por el bajo nivel de luminancia que presenta.

La reflexión se considera si el alumbrado se encuentra a una distancia inferior a los 10 Km., de los centros de observación as-tronómica.

El impacto de la reflexión se reduce:

• Disminuyendo los niveles de iluminan-cia y luminancia en las superficies ilumina-das, sobre todo a partir de ciertas horas de la noche, cuando la actividad ciudadana de-

Lámparas


crece y por lo tanto no es preciso mantener elevados niveles de iluminación.

• Modificando los índices de reflexión de las superficies iluminadas (tipo de pavimen-to de las calzadas y aceras, características de la jardinería, etc.), recurriendo al empleo de colores oscuros y superficies antirreflec-tantes.

La emisión directa más lesiva, es la pro-ducida por los proyectores simétricos em-pleados en el alumbrado de seguridad de grandes superficies, puertos, aeropuertos, iluminación ambiental de edificios altos, monumentos, alumbrado deportivo exterior, etc., con inclinaciones superiores a los 20 º sobre la línea del horizonte y con lámparas de emitir flujos luminosos del orden de los 155.000 lúmenes (como las lámparas de va-por de mercurio con halogenuros metálicos de 1.800 W).

La emisión directa debe orientarse al alumbrado limitado de superficies y a un es-tricto control horario.

Dentro de la emisión directa también hay que considerar los letreros luminosos publi-citarios, los cañones láser, etc.

La emisión directa contribuye a una cuar-ta parte del alumbrado global, por lo cual es posible reducir los niveles de emisión sin que ello suponga una drástica disminución de los niveles de iluminación en el conjunto de la iluminación.

El espectro luminoso y las plantas.

El espectro luminoso de las lámparas (el color de la luz que emiten), está directamente relacionado con el impacto medioambiental de la contaminación lumínica y con la cali-dad de las observaciones astronómicas.

Existen plantas cuya floración viene con-dicionada por los periodos de luz que reci-ben, sobre todo cuando esta luz es emitida por lámparas de espectro amplio, como las que se están fabricando en la actualidad.

La floración de las plantas está determi-nada por los periodos de luz, de este modo podemos distinguir entre:

• Plantas de día corto (no florecen cuan-do el alumbrado se prolonga en exceso).

• Plantas de día largo (solo florecen cuan-do el alumbrado se prolonga)

Las lámparas que tienen emisiones es-pectrales de luz roja contribuyen al creci-miento de los tallos y las que emiten en azul potencian el crecimiento formativo, todo ello contribuye a que se generen crecimien-tos anormales (fototropismos).

Se puede asegurar entonces que el alum-brado artificial:

• Acelera el crecimiento vegetativo.

• Influye en el estado general de las plan-tas.

• Inhibe, adelanta o retrasa la floración.

• Influye en la cantidad y calidad de las flores.

Las lámparas más adecuadas para ilumi-nar a las plantas son las incandescentes por su baja irradiación.

Las fluorescentes afectan a la fotosínte-sis de la masa vegetal.

Algunas lámparas de vapor de mercurio de alta presión irradian niveles dañinos de ultravioleta.

Las lámparas de vapor de mercurio con halogenuros metálicos, producen mucha ra-diación ultravioleta para consumos de 400 W.

Las de vapor de sodio de alta presión también producen mucha radiación para consumos elevados.

El espectro de emisión de las lámparas también esta relacionado con el comporta-

Fig. 215

Lámparas


miento de los insectos (base proteínica de la cadena alimenticia de la fauna silvestre).

Las emisiones que se producen por de-bajo de los 400 nm, producen severos tras-tornos en los hábitos de conducta y por lo tanto en el desarrollo de los insectos noctur-nos (mucho más abundantes que los diur-nos).

Las radiaciones ultravioletas.

Producen en el ser humano: dolorosas inflamaciones de la cornea y del tejido con-juntivo así como afecciones en la piel (C.I.E - Journal 5/1, 24-28, 1986) (C.I.E. - Journal 6/1, 17 -22, 1978).

En CIE-Journal 7/1, 29-33, 1988, se da información sobre afecciones en la piel y ciertas lámparas.

La composición del espectro luminoso de emisión también afecta a las investiga-ciones astrofísicas.

Al respecto, el comité 50 de la Unión As-tronómica Internacional señala que para ga-rantizar la operatividad de los observatorios de alta calidad, la contaminación lumínica no puede superar un incremento del 10 % en su brillo con respecto al fondo del firma-mento, medido a 45 º, sobre el horizonte pa-ra un espectro comprendido entre los 300 nm a 1.000 nm de longitud de onda.

Al igual que le sucede a las plantas, la calidad de las observaciones astronómicas sufre serias interferencias con las lámparas de espectro amplio.

Las emisiones de onda corta (las ultra-violetas) son las más nocivas.

En este sentido hay que señalar, que:

• Las lámparas menos contaminantes son las de vapor de sodio de baja presión y las de vapor de sodio de alta presión.

• Las lámparas incandescentes, las ha-lógenas (con cristal de protección contra ra-diaciones ultravioletas) y las fluorescentes, son medianamente contaminantes.

• Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión y las de halogenuros metálicos, con fortísimas emisiones de radiaciones ul-travioleta (sobre todo las últimas), son muy contaminantes.

Recomendaciones para reducir la con-taminación lumínica.

Teniendo en cuenta todo lo expuesto, se pueden dar las siguientes recomendaciones en el diseño de alumbrados viales:

• Las lámparas de vapor de mercurio no deben ser utilizadas mientras sea posible el uso de otras.

• Para evitar la emisión de flujo luminoso hacia el cielo, se debe considerar el empleo de luminarias tipo cut-off.

• A partir de la media noche, los niveles de iluminancia y luminancia deben de ser re-ducidos a los niveles mínimos exigibles.

• Las luminarias tienen que ser instala-das sin excesivas inclinaciones, sobre todo el cierre de vidrio curvo.

Por lo expuesto, una iluminación noctur-na bien planificada debe estar orientada a fomentar:

• La calidad de vida urbana.

• La protección hacia la biodiversidad.

• El ahorro energético.

• La calidad del cielo nocturno Para alcanzar estos objetivos, el alum-

brado exterior debe modificar sus plan-teamientos filosóficos, de un alumbrado global donde prima el criterio de la econo-mía de escala, debemos orientarnos hacia un alumbrado sectorial encaminado a ilumi-nar con precisión quirúrgica aquellos volú-menes espaciales donde precisemos tener un alumbrado adecuado a determinados valores de luminancias medias, coeficientes de uniformidad, etc.

En definitiva de la visión del alumbrado global donde se persigue envolver el am-biente en una gigantesca e indiscriminada y única burbuja de luz.

Lámparas


Hay que pasar, por las consideraciones expuestas, a otro modo de enfocar el alum-brado, donde se de prioridad sólo a deter-minados ámbitos del espacio, para los que sólo es preciso desarrollar el alumbrado por debajo de una altura prudencial (2 o 3 m., a lo sumo), ¿y lo demás?

Lo demás lo tenemos que dejar simple y llanamente a oscuras, como nos lo deman-da nuestra madre naturaleza.

Todo ello es posible si somos capaces de agudizar nuestra imaginación para en-contrar soluciones imaginativas con las que podamos alcanzar un aceptable equilibrio entre nuestras necesidades y los requeri-mientos medioambientales.

Para conseguir que el flujo luminoso se reparta sobre las calzadas, los sistemas ópticos deben de tener formas parabólicas asimétricas.

Las luminarias tipo globo, son las que proporcionan una mayor contaminación lu-mínica y tienen un menor rendimiento ener-gético ya que prácticamente el 50% del flujo luminoso producido se dirige hacia el cielo y no hacia las calzadas.

En el supuesto que se decida utilizarlas, deberían de estar provistas de rejillas anti-deslumbrantes y redistribuidoras del flujo lu-minoso, o la semiesfera superior opaca con un tratamiento aluminizado en su interior.

El cierre de las luminarias debe ser plano, preferentemente de cristal (material de gran transparencia), porque el de poli- carbonato (plástico) tiende a amarillear con el tiempo reteniendo el flujo luminoso.

Los cierres semiesféricos con superficies rugosas (efecto multi- prisma) dispersan ex-cesivamente la luz perdiéndose entre el 30% y el 40% del flujo luminoso hacia el cielo.

Hay que evitar por lo tanto este tipo de cierre.

Los cierres tienen que ser herméticos pa-ra evitar que la suciedad propicie la opaci-dad de la lámpara y la pérdida de reflexión del sistema óptico.

Led´s.

Los diodos LED´s no son un fenómeno nuevo (los primeros casos prácticos datan del año 1962), sin embargo la baja gama de colores y la escasa potencia lumínica que poseían han limitado su uso considerable-mente a aplicaciones como elementos indi-cadores.

El gran avance en la tecnología y el des-cubrimiento de nuevos materiales ha pro-piciado una mejora significativa tanto en la variedad de colores como en la potencia lu-mínica, lo que junto a las perspectivas futu-ras está propiciando una “revolución de los LED´s” situándose como una seria apuesta de futuro en el mundo de la iluminación.

La tecnología LED es un sistema de ilu-minación de bajo consumo, duradero, de muy bajo voltaje y ecológico.

Antes de recomendar o instalar este tipo de iluminación, se debe entender la tecnolo-gía en la que estos dispositivos se basan.

¿Qué es un LED?

Son pequeños diodos que producen luz cuando una corriente eléctrica pasa a través del material semiconductor del que están hechos.

Es un dispositivo electrónico semicon-ductor que, polarizado directamente entre ánodo y cátodo, emite luz, al producirse el fenómeno conocido como electroluminis-cencia.

En el alumbrado am-biental de monumen-tos se recomienda que el flujo luminoso de los proyectores se dirija de arriba abajo, procurando

siempre que los rayos luminosos estén exclusivamente dirigidos hacia la super-ficie a iluminar.

Led´s


Su nombre significa en inglés Light Emit-ting Diode.

Diodo emisor de luz, en castellano.

Su representación simbólica es:

A nivel de iluminación se puede decir que se trata de una diminuta lámpara en estado sólido, ya que no posee ni filamento, ni gas inerte, ni ampolla de vidrio que lo recubra, como las lámparas comunes.

No tienen resistencia que pueda romper-se o quemarse como las bombillas tradicio-nales, haciéndolos mas confiables y dura-deros. Debido a que emplean la tecnología de luz fría, donde la mayoría de la energía es dirigida al lugar que queremos iluminar, los LED´s no desperdician energía iluminando áreas innecesarias, emitiendo poco calor, al contrario que las bombillas tradicionales y fluorescentes.

Casi todo el mundo esta familiarizado con los diodos LED, los conocemos por verlos en muchos equipos de uso cotidiano, como radios, televisores, teléfonos móviles, relojes digitales y un largo etcétera.

Más recientemente debido al avance de fabricar LED´s de luz blanca, la tecnología LED se convierte en la fuente de luz con ma-yor proyección y futuro.

LED´s –Evolución histórica.

1962 Primer LED Rojo (GaAs) de señali-zación (eficiencia: 0,1 lm/W) se consiguió en el laboratorio de la GE.

1965 LED Amarillo (GaAs/AlAs).

1968 LED Verde LED (GaAsP). Optose-miconductores Siemens.

1988 LED Azul (GaN).

1990 LED azul de alta intensidad (In-GaN).

1994 LED de alta intensidad Rojo – Ama-rillo (AllnGaP).

1997 Primer LED blanco (Nichia).

2007 Mejora eficiencia (Blanco frío100lm/W).

2008 Mejora Reproducción Cromática. Obtención de diferentes temperaturas de color.

En la figura que sigue podemos apreciar la evolución tan importante, en cuanto a efi-cacia luminosa, que se espera:

En el año 2013 150 lm/W

200

175

150

125

100

75

50

25

01875 1900 1925 1950 1975 2000 2025

Sodio bajapresión

Sodio altapresión

Halogenurosmetálicos

Fluorescencia

Mercurio altapresión

Halógenas

Incandescencia

Efic

acia

Lum

inos

a (L

m/W

)

Es evidente que son las fuentes de luz de un futuro próximo.

La tecnología LED es, hoy en día, la fuente de luz más ecológica de to-das, la que menos ener-gía consume, y no con-tiene mercurio, como

otros materiales tóxicos, contaminantes o radiactivos.

Fig. 216

Fig. 217

Led´s


Principio de funcionamiento.

La combinación electrón-hueco, emite luz.

Dependiendo de la energía liberada, al emitir un fotón, la luz adquiere un color u otro (depende del material semiconductor).

Tipos de LED´s.

Se puede distinguir entre dos tipos, los LED´s convencionales y los LED´s de alta luminosidad, también llamados de alta po-tencia.

LED´s convencionales.

Los diodos LED´s convencionales son mas sencillos que los de alta luminosidad presentando grandes limitaciones debido, fundamentalmente, a su muy limitada capa-cidad de disipación térmica, lo que restringe enormemente la corriente de funcionamien-to y por tanto su capacidad lumínica.

Tensión deFuncionamiento (VF)

Corriente deFuncionamiento (IF)

Potencia LED

Eficacia lumínica

2-4 V

20-30 mA

0,1 W

1-2 lm/W

Parámetros aproximados LED convencionalLED tradicional

LED´s de alta luminosidad.

Los LED´s de alta luminosidad, mucho más complejos, poseen una mayor capa-cidad de disipar calor debido a sus carac-terísticas constructivas lo que les permite soportar mayor corriente, proporcionando mayor flujo luminoso.

Conviene estudiar esta posibilidad porque las reducciones de po-tencia que proporcionan son importantes.

En luminarias de alumbrado vial muchos ayuntamientos están ya haciendo pruebas. Para saber lo que opinan y los resultados que están ob-servando, es conveniente

consultar Internet.

Fig. 218-219

Fig. 220

Fig. 221

Led´s

Ya hay varios fabricantes que las incor-poran a su catálogo.


Cómo funcionan los diodos LED´s.

Aunque a efectos de iluminación el LED se considera una lámpara diminuta, no hay que olvidar que se trata de un diodo, y a diferencia de las lámparas que están cons-truidas para una tensión de trabajo determi-nada, los LED´s están diseñados para una corriente determinada.

Por ello, los LED´s se conectan como se indica en el siguiente esquema:

Se alimentan con una fuente de corriente continua a través de una resistencia en serie cuya finalidad es limitar la corriente para lo-grar un adecuado funcionamiento.

Ya que un LED es un diodo, el ánodo se debe conectar al positivo de la fuente de alimentación, en este caso al extremo de la resistencia, y el cátodo al negativo, para po-larizarlo en sentido directo y conseguir que el LED se ilumine.

Si conectamos el LED al revés, es decir, se polariza en inversa, no encenderá, no ocurriendo nada en la mayoría de los casos, pero existe el riesgo de que si el valor de la tensión de alimentación es muy elevada, la tensión inversa, VR, que cae sobre el LED sea mayor que la permitida, empezando a conducir en inversa, destruyendo finalmen-te el diodo.

Conociendo los parámetros del LED y de la fuente de alimentación, se calcula la re-sistencia de limitación:

Fig. 222

Fig. 223

Led´s

LED montado en superficie SMT

Power TOPLED< 0,3 W

Chip-on-board

High Flux LED1,5 ...3 W

Compact light source10 W ...30 W

Características

Max. current 70mAFlujo Luminoso: 4lm

Características

Max. l>700mAFlujo: >40lm

Características

-Max. l>>1AFlujo lum: >100lm

Esquema de conexión de un LED


Vdc: Tensión de la fuente de alimenta-ción continua.

VF: Tensión característica del LED polari-zado en sentido directo.

IF: Corriente de funcionamiento del LED.

Los LED´s poseen un comportamiento no-óhmico, no aumentando su tensión al aumentar la corriente.

Este es el motivo por el que se coloca la resistencia en serie que ajusta el valor de corriente de funcionamiento.

Configuraciones de LED´s.

En el mercado se pueden encontrar una gran diversidad de configuraciones de LED´s con diferentes formas constructivas y una gran variedad de colores, según sean sus aplicaciones.

Todas estas configuraciones, a pesar de parecer muy distintas, tienen el mismo prin-cipio constructivo, estando formadas por series de diodos LED´s.

Ventajas de los LED´s.

-Rápida respuesta: encendido y apaga-do instantáneo, del orden de microsegun-dos, frente a milisegundos de las lámparas incandescentes tradicionales.

-Larga duración: en condiciones norma-les de funcionamiento tienen una vida me-dia de 100.000 horas, lo que supone más de 10 años de vida.

-Robustez mecánica: resistentes a gol-pes y vibraciones, al ser objetos 100% só-lidos.

-Baja tensión de alimentación: se evitan peligros de electrocución y no necesitan protección.

-Bajo consumo: en comparación con el alumbrado incandescente se necesita me-nor potencia para obtener la misma luz, y al poder generar luz de color, no necesitan di-fusores adicionales que disminuyan el ren-dimiento.

-Se esperan grandes avances en la efica-cia luminosa.

-Bajos calentamientos: lo que permite la disminución del tamaño de las luminarias.

-Menos mantenimiento: debido a su ro-bustez y larga vida.

-Conservación medioambiental: debido a un mayor ahorro de energía, menor pro-ducción de calor y estar libres de mercurio como elemento contaminante.

-Dimables: sin variación de color en un amplio rango, desde la potencia nominal hasta el mínimo.

-Depreciación luminosa reducida a lo lar-go de su vida.

-Obtención de luz de calidad ya que el color lo genera el propio LED, radiación di-rigida, ausencia de emisión de radiación in-frarroja y ultravioleta, colores saturados ca-si monocromáticos. El objeto iluminado se capta con mucho detalle.

Fig. 224

Fig. 225

Led´s

Ejemplo de una serie de diodos LEDs


Además necesitaremos un arrancador o ignitor que proporciona un pico importante de tensión para conseguir el cebado de la lámpara.

Una vez logrado este cometido, él mismo se autoexcluye, hasta una nueva interven-ción.

Observaciones:

• En el caso de querer encender una lám-para de vapor de mercurio de alta presión, sólo se utiliza la reactancia, no hace falta arrancador.

• Los demás tipos, si que lo necesitan.

• Hay varios modelos de arrancadores para actuar sobre las lámparas de sodio alta presión y halogenuros.

A continuación presentamos tres:

-Obtención de gama de colores muy va-riada, luz más brillante que otras fuentes de luz, y no le afectan las vibraciones del equi-po.

Desventajas de los LED´s.

Las principales desventajas de los dio-dos LED´s son:

- Problemas a temperaturas elevadas: disminución temporal de la cantidad de luz emitida por el LED y riesgo de avería.

- Necesidad de usar fuentes de alimenta-ción estabilizadas.

- Precio elevado.

EQUIPOS DE ENCENDIDO DE LAS LÁMPARAS.

Para el encendido de cualquier lámpara de descarga es necesario un equipo for-mado por una reactancia electromagnética, consistente en una bobina de hilo de cobre y un núcleo de hierro, que suministra la co-rriente de arranque, proporciona la tensión para el encendido, y limita la corriente que circula por la lámpara.

Fig. 226

Fig. 229

Fig. 228

Fig. 227

Equipos de encendido de las lámparas

Esquema de arrancador independiente o superposición

Esquema de arrancador dependiente

Esquema de arrancador de dos hilos


El factor de potencia y los condensa-dores.

En el momento que existe una reactancia, se produce un retraso entre la intensidad y la tensión que provoca la aparición de una potencia reactiva que grava el consumo.

La potencia reactiva de una instalación de este tipo es importante y los contadores (de reactiva) dispuestos en los cuadros de control, miden su valor.

Para reducirla se colocan condensado-res, normalmente en paralelo, a la entrada de cada equipo, que “compensan” la po-tencia reactiva y de esta forma la energía reactiva producida por cada reactancia no “sale” de cada luminaria y no interfiere en el circuito total.

REACTANCIAS DE AHORRO DE ENERGÍA. DOBLE NIVEL DE POTEN-CIA.

Son reactancias que permiten reducir el nivel de iluminación sin una disminución im-portante de la visibilidad, pero con un aho-rro energético considerable.

Importancia de la reducción de poten-cia.

Reducir la potencia de las lámparas de descarga de alta presión, cuando es posible, proporciona grandes ventajas económicas y ecológicas ya que se obtiene un importante ahorro energía y una mejor conservación de los recursos naturales.

Funcionamiento.

Los equipos de doble nivel de potencia basan su funcionamiento en un aumento de la impedancia nominal de la reactancia con lo que se consigue una reducción de poten-cia.

Para ello se utilizan reactancias especia-les con dos tomas, que permiten conmutar entre la impedancia nominal y una impedan-cia mayor.

Inicialmente estas reactancias dan los valores nominales de la lámpara, obtenién-dose el flujo nominal previsto en la misma.

Este estado se denomina nivel máximo o primer nivel.

En el momento deseado o transcurrido un tiempo determinado, se conmuta a la to-ma de mayor impedancia, reduciéndose la corriente en lámpara, y como consecuencia, la potencia en ella, la total del circuito y el flujo luminoso.

Este estado se denomina nivel reducido o segundo nivel.

La conmutación entre el nivel máximo y el reducido se realiza mediante un relé que incorporan estos equipos.

En la tabla siguiente se muestran los ni-veles de potencia, flujo y ahorro que supone el uso de estos equipos:

No son aconsejables reducciones de potencia mayores, ya que puede aparecer falta de estabilidad en las lámparas.

Conviene vigilar el va-lor de de esta energía y sustituir, si procede, los condensadores.

¿Cómo hacerlo?Se nos ocurre que el

momento de cambiar las lámparas fundidas es el apropiado para verificar la capacidad de los condensa-dores y sustituirlos si no están en con-diciones.

Fig. 230

Reactancias de ahorro de energía. Doble nivel de potencia


dor que transcurrido el tiempo programado (normalmente 4,5 horas), cambia automáti-camente al modo de potencia reducida.

No es necesario instalar una línea de mando para el control centralizado de cam-bio de nivel.

Estos equipos están previstos para insta-laciones existentes o nuevas en las que se quiere instalar reactancias de doble nivel de potencia y no existe o es muy costoso ca-blear la línea de mando.

En función de la forma de compensar el factor de potencia se puede diferenciar en-tre dos tipos:

- Equipos con compensación adicio-nal: incorporan relés de dobles contactos conmutados, de forma que uno de ellos, al entrar el nivel reducido, corta la capacidad de compensación que le sobra respecto a la que tenía para el nivel máximo, ajustan-do en los dos niveles un correcto factor de potencia.

Estos equipos necesitan por tanto dos condensadores independientes.

- Equipos sin compensación adicional: estos equipos no incorporan relés de do-bles contactos conmutados, por lo que se utiliza la misma capacidad para compensar en ambos niveles.

Ventajas del uso de equipos de doble nivel de potencia.

Las principales ventajas del uso de reac-tancias de doble nivel de potencia son:

-Ahorro de energía, en torno al 40%, du-rante las horas de funcionamiento del equi-po a nivel reducido.

- Mayor duración de las lámparas.

Aplicación.

El uso de reactancias de doble nivel de potencia se recomienda especialmente en instalaciones de alumbrado exterior, en las que a determinadas horas (comúnmente horas de poco tráfico) se puede reducir el nivel de iluminación manteniendo una uni-formidad mínima prudencial.

La reducción de potencia se puede ha-cer en las lámparas de vapor de sodio a alta presión y en las de vapor de mercurio, no siendo recomendable para las lámparas de halogenuros metálicos ya que pueden verse afectadas sus características y su vida.

Tipos.

En función del sistema utilizado para ac-cionar el relé de conmutación, se pueden di-ferenciar dos tipos diferentes de equipos:

- Equipos con línea de mando: en los que el cambio de nivel de potencia se realiza con una señal eléctrica enviada a través de una línea de mando.

El cambio de nivel puede ser centralizado y accionado manual o automáticamente.

Los equipos que necesitan tensión en la línea de mando para funcionar a nivel máximo se denominan equipos de contacto abierto.

Los equipos que funcionan a nivel máxi-mo sin tensión en la línea de mando se de-nominan equipos de contacto cerrado.

- Equipos sin línea de mando o tempo-rizados: incorporan un circuito temporiza-

Fig. 231

Fig. 232

Equipos de encendido de las lámparas

Reactancia de doble nivel de potencia con línea de mando


CUADROS DE CONTROL.

El alumbrado vial se reparte por secto-res.

Cada uno de ellos se controla desde un cuadro.

En el interior se incorporan los equipos de protección, de conexión, de temporiza-ción y medida de la energía consumida.

Luego veremos que es posible, también, integrar el estabilizador-regulador de ten-sión.

REDUCTORES DE FLUJO.

Desde el año 1993, varias firmas han ve-nido apostando por la regulación del alum-brado exterior lanzando al mercado una serie tras otra del estabilizador-reductor de flujo luminoso.

Nacido en una época en que los costes energéticos distaban mucho de los actua-les, se concibió con el claro propósito de conseguir una regulación precisa de las lámparas de descarga asociado a un no menos importante ahorro energético y de mantenimiento.

En la actualidad la energía se ha convertido en un bien preciado y caro y los alumbrados

públicos no cesan de crecer en cantidad y calidad.

Las firmas continúan firmes en su apues-ta inicial lanzan al mercado la última evo-lución de su regulador de flujo, que, fiel a su filosofía original, redunda todavía más y mejor, mediante las últimas tecnologías disponibles, en la obtención de una mejor regulación, gestión, control y ahorro de las modernas instalaciones de alumbrado exte-rior.

Las líneas de alumbrado sufren im-portantes variaciones de tensión (sobre-tensiones) a lo largo de la noche, provo-cando un importante sobreconsumo (un 10% de sobretensión incrementará la factura eléctrica en un 21%) y una drásti-ca disminución de la esperanza de vida de las lámparas de descarga asociadas. Los sistemas de alumbrado público, en ge-neral, mantienen los niveles de iluminación constantes, con independencia de sus ne-cesidades concretas.

L1 L2R1

1 2 3 4 5 6 7

R2

1 2 3 4 5 6 7

R2

1 2 3 4 5 6 7

L3

Reloj Relé

0RST

400V400V

DISTRIBUCIÓN A 3 FASES DE 400V SIN NEUTRO

PUNTOS DE LUZ

Mando

1x2,5mm2

0RST

R

Los consumos ener-géticos en iluminación suponen un alto porcen-taje del gasto energético de cualquier municipio, superándose con fre-cuencia el 40%.

Fig. 233

Cuadros de control


Sin embargo, durante la mayor parte de las horas nocturnas, las calles y carreteras están vacías o con poco tránsito, por lo que podría reducirse el nivel de iluminación sin causar perjuicios y sin consumir más de lo necesario.

En algunos casos, se recurre a apagados parciales, pero eso significa una falta de uni-formidad que aumenta el riesgo de inciden-tes, además de aumentar la complejidad de las líneas de alumbrado.

En otros, se regula cada punto de luz, pero ello supone un coste extra de compra y una instalación y mantenimiento costosos.

En ambos casos la tensión no se estabi-liza, lo cual implica una fuerte reducción de hasta el 50% en la vida de las lámparas de descarga.

Por ello, Ayuntamientos, Diputaciones y Concesionarios de autopistas, entre otros, si desean evitar la iluminación excesiva o una prolongación innecesaria de la misma, manteniendo en todo momento los pará-metros de calidad, necesitan regular el flu-jo luminoso de los sistemas de iluminación públicos.

Los estabilizadores-reductores de flujo luminoso se instalan en el cuadro de cabe-cera de la línea de alumbrado, lo que supone mínimas modificaciones en las instalaciones ya existentes, permitiendo una eficaz esta-bilización de la tensión y ahorros de consu-mo de hasta el 40%.

Además, al estabilizar la tensión que lle-ga a las lámparas, contribuyen a que agoten su vida útil, reduciendo de forma notable los costes de mantenimiento asociados.

Es importante mencionar que este ahorro energético redunda también en evitar arrojar a la atmósfera ingentes cantidades de CO2.

Además, estos reguladores permiten la adecuación del nivel de iluminación del alumbrado a las necesidades de cada mo-mento, regulando de forma inteligente pará-metros como la intensidad, el encendido y el apagado.

Beneficios: Ahorro energético.

En las ciudades, antes de la crisis ener-gética mundial del año 1973, y debido a bajo precio de la energía, se iluminaba sin restricciones.

Sin embargo, tras esta crisis esto cambió, la energía se encareció y los ayuntamientos empezaron a buscar la manera de economi-zar el consumo del alumbrado público, apli-cando los siguientes métodos:

-Doble circuito que permita apagados parciales.

Los principales inconvenientes de esta solución son la inseguridad ciudadana que crean las zonas oscuras y el molesto efecto “zebra” que afecta a los conductores.

-Reactancias de doble nivel.

Con ellas se consigue ya una iluminación uniforme, pero adolecen de un coste eleva-do de compra e instalación debido a la reac-tancia adicional y, habitualmente, al hilo de mando a cada punto de luz. Además, al no estabilizar, las lámparas continúan viéndose afectadas por las sobretensiones.

El estabilizador-reductor de flujo lumino-so aporta las ventajas de los sistemas ante-riores sin sus inconvenientes, por cuanto se estabiliza la tensión y se reduce suavemen-te el flujo luminoso, tiene un bajo coste de instalación y de mantenimiento y provee la uniformidad lumínica y un importante ahorro energético.

Con este sistema el ahorro económico puede llegar al 40%. En cualquier ciudad del mundo el alumbra-do luce unas 4000 horas anuales de media, las sobretensiones nocturnas alcanzan el 10% y, como consecuencia, la disminución de la vida media de las lámparas llega fá-cilmente al 50%, incrementándose fuerte-mente las partidas de mantenimiento.

También en cualquier ciudad del mundo las necesidades del alumbrado a plena po-tencia disminuyen a partir de medianoche,

Reductores de flujo


coincidiendo con la disminución del tráfico rodado y peatonal por las vías públicas.

Si tomamos como ejemplo una ciudad de 25000 habitantes, sin emprender ningu-na actuación de ahorro energético, consu-miremos anualmente 450.000 kWh suple-mentarios debidos a las sobretensiones, incrementando un 21% la factura eléctrica y un 67% los gastos de mantenimiento por reposición de lámparas. Además, por si ello fuera poco, contribuiremos al efecto inver-nadero, al consumir el equivalente de 1426 toneladas anuales de CO2.

Por el contrario si instalamos un estabili-zador-reductor de flujo luminoso, en cada centro de mando, evitaremos las sobreten-siones, disminuiremos los gastos de man-tenimiento, racionalizaremos el consumo, alcanzado un ahorro de 870.000 kWh, y evi-taremos arrojar a la atmósfera 480 tonela-das de CO2.

Instalación.

Estos equipos se montan fácilmen-te en las cabeceras de línea, y no en cada punto de luz, adaptándose a to-do tipo de instalaciones, nuevas o exis-tentes y tipos de lámpara del mercado.

Son, además, fácilmente gestionables por el personal del propio ayuntamiento. Existe además la posibilidad de instalarse tanto en el interior del propio centro de man-do o bien a su lado, en el exterior.

Telegestión.

Con los módulos opcionales de telegestión se posibilita una comunicación directa, efectiva y fácil con el alumbrado público de su ciudad, permitiendo registros de consumos y datos, un gobierno total de la instalación a distancia mediante módem GSM y una gestión integral de las alarmas en tiempo real mediante el envío de SMS y e-mails.

Amortización.

La inversión total realizada en estos equi-pos queda amortizada entre los 6 y los 24 me-ses, recuperando así el total de la inversión. A partir de este momento, el total del ahorro obtenido podrá revertirse íntegramente en la mejora y gestión del alumbrado. Además, si nos adherimos a las numerosas subven-ciones promovidas por los diferentes Go-biernos, el citado periodo de amortización podría ser incluso menor.

Reducción de emisión CO2.

Con el estabilizador, al reducir el consu-mo eléctrico se consiguen reducir las emi-siones de CO2, evitando el conocido efecto Invernadero que afecta a nuestro planeta.

Además, al prolongar la vida útil de las lámparas, contribuiremos a disminuir el cos-te derivado de su reciclaje.

Si esta actuación se extendiera al resto de ciudades de un país de 40 millones de ha-bitantes, su contribución al medio ambiente sería clave, al evitar arrojar a la atmósfera el equivalente de 1 millón de toneladas de CO2 cada año.

O lo que es lo mismo, la necesidad de plantar más de 650 millones de árboles.

Fig. 234

Reductores de flujo


Hemos localizado una información referente a la actuación de un Ayunta-miento sobre la eficiencia en alumbrado público.

La transcribimos por considerarla interesante.

“El Ayuntamiento lleva años inmerso en un proceso de renovación del alum-brado público con el fin de iluminar las calles de forma más eficiente y barata.

Se ha decidido sustituir todos los

Aplicaciones.

Alumbrado exterior:

Áreas residenciales: calles, avenidas, viales, cinturones, rotondas, puentes, túne-les, etc.

Zonas industriales: polígonos.

Parking: en hospitales, puertos, aero-puertos, centros comerciales, etc.

Andenes: de estaciones de ferrocarril.

Aeropuertos: zonas de aparcamiento de aviones.

Alumbrado interior:

Zonas de facturación de puertos, esta-ciones de ferrocarril y aeropuertos.

Túneles.

Centros comerciales: almacén de productos y zona de venta en periodos de limpieza y reposición de producto.

Industrias manufactureras, naves indus-triales y silos.

equipos de encendido y lámparas de vapor de mercurio, que se colocaron no hace tantos años, por halogenuros metálicos, un sistema con el que la ciudad ahorrará un 48% de energía, según explica el servicio de Planifica-ción Ambiental y Gestión de Recur-sos.

En total, se cambiarán 538 puntos de luz en una decena de calles.

“La diferencia entre unos y otros es que los halogenuros metálicos son más eficientes, ya que con una po-tencia de luz más baja obtenemos la misma iluminación.

Y, además, se disminuye el conte-nido de mercurio, que es un impor-tante contaminante, y facilita el reci-clado posterior”.

Otra de las ventajas de las nuevas lámparas es que poseen una vida útil de 10.000 horas frente a las 5.000-7.000 horas de otros modelos.

En la mayoría de los puntos (305), la potencia se reducirá de 80 a 50 va-tios.

En otros (175), de 125 a 70 vatios. En 30 puntos, de 125 a 100 vatios

y en los 28 restantes se bajará de 250 a 150 vatios.

Además, el Ayuntamiento implan-tará un sistema para controlar a dis-tancia los centros de mando desde donde se regulan los flujos de luz que por la noche iluminan la ciudad.

Esta actuación se llevará a cabo en 18 estaciones.

Para acometer las obras, el gobier-no municipal ha sacado a concurso el proyecto con un presupuesto base de 101.251 euros.

Más de 32.000 puntos revisados. El pasado año, una empresa con-

tratada por el Ayuntamiento revisó los más de 32.000 puntos de luz de la ciudad para tener un conocimiento exacto sobre el estado de las farolas y proponer las medidas correctoras que hay que aplicar para mejorar el

Reductores de flujo


alumbrado, reducir el consumo de energía hasta un 35% y disminuir la contaminación lumínica.

Entre las actuaciones realizadas en los últimos años destaca la insta-lación de 25 estabilizadores de flujo en el alumbrado de cuatro polígo-nos.

Estos equipos permiten progra-mar la intensidad para reducir el consumo de energía durante las ho-ras con menos tránsito de personas y vehículos.

Además, se ha actuado en 4.531 puntos de luz desde el año 2007. Y se han sustituido las lámparas con-vencionales que adornan los abetos navideños por otras de tipo LED´s.”

Reductores de flujo

MINISTERIO DE INDUSTRIA, TURISMO Y COMERCIO

18634 REAL DECRETO 1890/2008, de 14 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus Instrucciones técnicas complemen-tarias EA-01 a EA-07.

La eficiencia y el ahorro energéticos constituyen objetivos prioritarios para cual-quier economía, y pueden conseguirse sin

afectar al dinamismo de su actividad, ya que mejoran la competitividad de sus procesos productivos y reducen tanto las emisiones de gases de efecto invernadero como la factura energética.

La elaboración de la estrategia de Aho-rro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 (E4) constituyó un nuevo eslabón que se unía a una larga cadena de actuaciones normativas, dirigidas todas ellas a la mejo-ra del sistema energético español. La opor-tunidad de la Estrategia estaba justificada, tanto en términos energéticos como por consideraciones de índole socioeconómica y medioambiental.

Además, la ejecución de la estrategia promueve una reducción significativa de emisiones de contaminantes atmosféricos, en concordancia con las directivas euro-peas y orientaciones internacionales.

Como desarrollo de la Estrategia, el 1 de agosto de 2008 el Consejo de Ministros aprobó el Plan de Ahorro y Eficiencia Ener-gética 2008-2011, que contempla entre una de sus principales medidas la mejora de la eficiencia de las instalaciones de alumbrado exterior.

El artículo 2 de la Ley 21/1992, de 16 de julio, de Industria, señala como uno de sus fines el de «contribuir a compatibilizar la ac-tividad industrial con la protección del me-dio ambiente».

Asimismo, el artículo 9.1 de dicha Ley in-dica que el objeto de la seguridad industrial es «la prevención y limitación de riesgos, así como la protección contra accidentes y si-niestros capaces de producir daños o per-juicios a las personas, flora, fauna, bienes o al medio ambiente, derivados de la actividad industrial o de la utilización, funcionamiento y mantenimiento de las instalaciones o equi-pos y de la producción, uso o consumo, al-macenamiento o desecho de los productos industriales».

El Reglamento electrotécnico para baja tensión, aprobado por Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto (REBT), tiene por objeto «establecer las condiciones técnicas y garantías que deben reunir las instalacio-nes eléctricas conectadas a una fuente de suministro en los límites de baja tensión, con la finalidad de preservar la seguridad de las personas y los bienes, asegurar el nor-

Para confirmar la im-portancia del ahorro que estas instalaciones pue-den aportar, si se siguen las pautas necesarias, el Ministerio de Industria,

Turismo y Comercio publicó el miér-coles 19 de noviembre de 2008, en el BOE núm. 279, el REAL DECRETO 1890/2008 de 14 de noviembre por el que se aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus Instruc-ciones técnicas complementarias EA-01 a EA-07.


mal funcionamiento de dichas instalaciones y prevenir las perturbaciones en otras ins-talaciones y servicios y contribuir a la fiabi-lidad técnica y a la eficiencia económica de las instalaciones».

La Instrucción técnica complementaria ITC-BT 09 del citado reglamento se refiere a instalaciones de alumbrado exterior, con prescripciones específicas para la seguri-dad de las mismas.

El uso irracional de la energía y la conta-minación lumínica suponen un impacto ne-gativo sobre el medio ambiente, por lo que, ante la escasez de recursos naturales, se hace imperativo evitarlos, en la medida de lo posible.

Aunque existen algunos antecedentes normativos parciales sobre el aspecto con-siderado, éstos son limitados, o bien por su objetivo (por ejemplo, la Ley 31/1988, de 31 de octubre, sobre protección de la calidad astronómica de los observatorios del Insti-tuto de Astrofísica de Canarias) o bien por restringirse al ámbito de la Comunidad Au-tónoma o Ayuntamiento que los promulgó.

En consecuencia, se ha considerado con-veniente y necesario abordar el problema de la eficiencia energética en las instalaciones de alumbrado exterior eléctrico, de manera general para todo el territorio español, en el marco legal anteriormente descrito, plas-mándolo en un reglamento específico que, a la vez, complementa a lo estipulado en el REBT.

Por todo lo anterior, mediante este real decreto se aprueba el Reglamento de efi-ciencia energética en instalaciones de alum-brado exterior, que contiene prescripciones generales, y siete instrucciones técnicas complementarias (denominadas «ITC-EA»), relativas a los aspectos técnicos y de desa-rrollo de las previsiones establecidas en el reglamento.

El reglamento que ahora se aprueba per-mite que se puedan conceder excepciones a sus prescripciones, en casos justificados debidamente, a fin de evitar situaciones de inaplicabilidad.

Dado que la ejecución de las instalacio-nes a las que se refiere este reglamento no sufre cambio alguno y únicamente es preci-so adicionar algunos elementos en la docu-

mentación, los instaladores que las realicen serán los ndicados en el REBT.

Igualmente, la ejecución y puesta en ser-vicio de las instalaciones se realizará de la forma dispuesta en el REBT, con los com-plementos correspondientes para el diseño y la revisión inicial.

En la documentación que se entregue al titular de las instalaciones se incluirán las características fundamentales de eficiencia energética, lista de receptores y lámparas, e instrucciones de uso y mantenimiento.

Por lo que se refiere a las inspecciones, también se realizarán conjuntamente con las prescritas para las instalaciones de BT.

Finalmente, se encarga al órgano direc-tivo competente en materia de seguridad industrial del Ministerio de Industria, Turis-mo y Comercio la elaboración de una Guía, como ayuda a los distintos agentes afecta-dos para la mejor comprensión de las pres-cripciones reglamentarias.

Se ha consultado a las Comunidades Au-tónomas, Entidades Locales y sectores más representativos potencialmente afectados, recogiendo de los mismos, en las distintas fases de la tramitación, sus aportaciones y mejoras.

El texto ha sido asimismo sometido a informe del Consejo de Coordinación de la Seguridad Industrial, de acuerdo con lo es-tipulado en el Real Decreto 251/1997, de 21 de febrero, por el que se aprueba su regla-mento.

Este real decreto ha sido comunicado en su fase de proyecto a la Comisión Europea y a los demás Estados miembros en cum-plimiento de lo prescrito por el Real Decreto 1337/1999, de 31 de julio, por el que se re-gula la remisión de información en materia de normas y reglamentaciones técnicas y reglamentos relativos a los servicios de la sociedad de la información, de aplicación de la Directiva del Consejo 98/34/CE.

Este real decreto se dicta al amparo de lo dispuesto en el artículo 149.1.13.ª de la Constitución, y constituye una norma de de-sarrollo de la Ley 21/1992, de 16 de julio, de Industria y, en concreto, de su artículo 12.5, que atribuye al Gobierno la aprobación de los reglamentos de seguridad industrial, categoría en la que debe entenderse com-

BOE núm. 279, miércoles 19 noviembre 2008


prendido el reglamento de cuya aprobación se trata.

A este respecto cabe señalar que la re-gulación que se aprueba tiene carácter de normativa básica y recoge previsiones de carácter exclusiva y marcadamente técnico, por lo que la ley no resulta un instrumen-to idóneo para su establecimiento y se en-cuentra justificada su aprobación mediante real decreto.

En su virtud, a propuesta del Ministro de Industria, Turismo y Comercio, de acuerdo con el Consejo de Estado, previa delibera-ción del Consejo de Ministros en su reunión del día 14 de noviembre de 2008,

D I S P O N G O :

Artículo único. Aprobación del Regla-mento y sus instrucciones técnicas comple-mentarias.

Se aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas com-plementarias ITC-EA-01 a ITC-EA-07, cuyo texto se inserta a continuación.

Disposición adicional única. Guía téc-nica.

La Subdirección General de Calidad y Seguridad Industrial del Ministerio de In-dustria, Turismo y Comercio elaborará y mantendrá actualizada una Guía técnica, de carácter no vinculante, para la aplicación práctica de las previsiones del Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones téc-nicas complementarias ITC-EA-01 a ITC-EA-07, la cual podrá establecer aclaraciones a conceptos de carácter general incluidos en dicho reglamento e instrucciones técnicas complementarias.

Disposición transitoria única. Instala-ciones pendientes de ejecución.

Se exime del cumplimiento del Reglamen-to de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-EA-01 a ITC-EA-07 a las instalaciones cuya ejecución se hubiera comenzado antes de la fecha de entrada en vigor del mismo, siempre que esta circunstancia se justifique de manera fehaciente ante el correspondiente órgano

competente de la Comunidad Autónoma, y se finalicen dentro del año siguiente a dicha fecha.

Disposición derogatoria única. Dero-gación normativa.

Quedan derogadas todas las disposicio-nes de igual o inferior rango, en todo aquello que contradigan o se opongan a lo dispues-to en el Reglamento de eficiencia energéti-ca en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-EA-01 a ITC-EA-07 aprobados por este real decreto.

Disposición final primera. Título compe-tencial. Este real decreto se dicta al amparo de lo dispuesto en el artículo 149.1.13.ª y 25.ª de la Constitución, que atribuyen al Es-tado la competencia exclusiva sobre bases y coordinación de la planificación general de la actividad económica y sobre bases del régimen minero y energético, respecti-vamente.

Disposición final segunda. Facultades de aplicación y actualización técnica.

1. Se autoriza al Ministro de Industria, Tu-rismo y Comercio para dictar, en el ámbito de sus competencias, las disposiciones de carácter exclusivamente técnico que resul-ten indispensables para asegurar la adecua-da aplicación de este real decreto.

2. Asimismo se faculta al Ministro de In-dustria, Turismo y Comercio introducir en el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y, en particular, en sus instrucciones técnicas complementarias, cuantas modificaciones de carácter técnico fuesen precisas para mantenerlas adaptadas al progreso de la técnica y especialmente a lo dispuesto en la normativa comunitaria e internacional.

Disposición final tercera. Entrada en vigor.

El presente real decreto entrará en vigor el 1 de abril de 2009.

Dado en Madrid, el 14 de noviembre de 2008. JUAN CARLOS R.

El Ministro de Industria, Turismo y Co-mercio,

MIGUEL SEBASTIÁN GASCÓN



REGLAMENTO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ALUMBRADO EXTERIOR

Artículo 1. Objeto.

1. El presente reglamento tiene por ob-jeto establecer las condiciones técnicas de diseño, ejecución y mantenimiento que de-ben reunir las instalaciones de alumbrado exterior, con la finalidad de:

a) Mejorar la eficiencia y ahorro energéti-co, así como la disminución de las emisio-nes de gases de efecto invernadero.

b) Limitar el resplandor luminoso noctur-no o contaminación luminosa y reducir la luz intrusa o molesta.

2. No es objeto del presente reglamento establecer valores mínimos para los niveles de iluminación en los distintos tipos de vías o espacios a iluminar, que se regirán por la normativa que les sea de aplicación.

Artículo 2. Ámbito de aplicación.

1. Este reglamento se aplicará a las insta-laciones, de más de 1 kW de potencia insta-lada, incluidas en las instrucciones técnicas complementarias ITC-BT del Reglamento electrotécnico para baja tensión, aprobado por Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, siguientes:

a) Las de alumbrado exterior, a las que se refiere la ITC-BT 09.

b) Las de fuentes, objeto de la ITC-BT 31.

c) Las de alumbrados festivos y navide-ños, contempladas en la ITC-BT 34.

2. A los efectos de este reglamento, se

consideran los siguientes tipos de alumbra-do:

a) Vial (Funcional y ambiental).

b) Específico.

c) Ornamental.

d) Vigilancia y seguridad nocturna.

e) Señales y anuncios luminosos.

f) Festivo y navideño.

Artículo 3. Este reglamento se aplica-rá:

a) A las nuevas instalaciones, a sus mo-dificaciones y ampliaciones.

b) A las instalaciones existentes antes de su entrada en vigor, cuando, mediante un estudio de eficiencia energética, la Admi-nistración Pública competente lo considere necesario.

c) A las instalaciones existentes antes de su entrada en vigor, que sean objeto de modificaciones de importancia y a sus am-pliaciones, entendiendo por modificación de importancia aquella que afecte a más del 50% de la potencia o luminarias instaladas.

Artículo 4. Se excluyen de la aplicación de este reglamento las instalaciones y equi-pos de uso exclusivo en minas, usos mi-litares, regulación de tráfico, balizas, faros, señales marítimas, aeropuertos y otras ins-talaciones y equipos que estuvieran sujetos a reglamentación específica.

Articulo 5. Calificación energética de las instalaciones

Las instalaciones de alumbrado exterior se calificarán energéticamente en función de su índice de eficiencia energética, me-diante una etiqueta de calificación energé-tica según se especifica en la ITC-EA-01. Dicha etiqueta se adjuntará en la documen-tación del proyecto y deberá figurar en las instrucciones que se entreguen a los titula-res, según lo especificado en el artículo 10 del reglamento.

Ante la imposibilidad de transcribir en estas páginas todo el regla-mento, vamos a reseñar el contenido para que nuestros lectores tengan una guía orientativa.


el mundo de la eficiencia energética 4

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