iluminación 2012_1

Auditoria y Eficiencia Energética Nro. DD-106 Página 1/14

Tema : EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

EFICIENTE

Código : Semestre: V

Grupo :

Nota: Apellidos y Nombres: Lab. Nº : 6

I.- Objetivos:

- Desarrollar los criterios de selección equipos de iluminación considerando su eficiencia.

- Evaluar el ahorro de energía eléctrica usando equipos de iluminación eficientes.

- Desarrollar los indicadores económicos para selección de equipos de iluminación

- Mejorar sistemas eléctricos existentes evaluando las pérdidas en los sistemas de iluminación. II.- Equipo y material a utilizar:

- Presentación en Power Point. - 01 Computadora personal. - Catalogo de equipos de iluminación - Software Calculux - 01 Calculadora. - 01Pliego tarifario de Seal.

III.- Fundamento Teórico: 1. OPTIMIZAR LA SECCIÓN DEL LUMINARIAS EN INSTALACIONES EXISTENTES

Los productos designados como MASTER indican una categoría premium, de alta especificación. Sus beneficios garantizan altísima calidad, ahorro de energía y beneficios a largo plazo. Están desarrollados para los profesionales que quieren economizar energía y reducir costos de mantenimiento sin dejar de lado la calidad de iluminación. Forman parte de esta línea las lámparas de sodio SON PLUS PIA, utilizadas para Alumbrado Público, también las lámparas de halogenuro metálico Mastercolour, con tubo de cerámico, ideales para la iluminación Comercial , las HPI Plus de media potencia, las fluorescentes compactas no integradas PL-C, PL-L y PL-T, los tubos fluorescentes TL5 y la serie TLD 80 y 90, ideal para la iluminación de Oficinas.

Laboratorio de Auditoria y Eficiencia Energética Nro. DD-106 Página 2/14

2.0 EFICIENCIA Ejemplo 1

Variables Lámparas Fluorescentes Compactas 18W

Lámparas Incandescentes Tradicionales 75W

Horas de vida Eficiencia lumínica

8000 horas 67 lm/vatio

1000 horas 13 lm/vatio

Consumo de energía en 8000 horas

144 Kwh 600 Kwh

Consumo (en S/.) en 8000 horas 17.81 70,08

Ahorro en 8000 horas (S/.) 53,56

--- Valor de referencia: 0,1168 S/./Kwh, Tarifa MT3 (Perú)

Tabla 1 Comparación económica de lámparas ahorradoras y incandecentes

2.1 Iluminación . La eficiencia lumínica de las lámparas incandescentes es de 13 lum/Watt, Lámparas

fluorescentes 67 Lum/Watt, lámparas de sodio en alta presión, en promedio, es de 100 Lum/Watt mientras que una de mercurio es de 52 Lum/watt y una mixta 25 Lum/Watt y Halogenuro Metálico de 80 Lum/Watt.

2.2 SIETE PUNTOS CLAVE PARA UNA BUENA ILUMINACIÓN INDUSTRIAL - LUZ SUFICIENTE , tener niveles adecuados de luz, según la naturaleza de la tarea visual. - ILUMINACION UNIFORME, una iluminación general con un alto grado de uniformidad, garantiza total libertad

a la hora de situar la maquinaria y los bancos de trabajo. (en cualquier punto 200 lux) - BUENA ILUMINACIÓN VERTICAL, en ciertos trabajos la tarea visual está localizada en el plano vertical. Se

puede recurrir a las empotradas en el techo que ofrecen una distribución asimétrica de la luz. - FUENTES DE LUZ BIEN APANTALLADAS, en alturas de montaje bajas es fundamental, debido a que las

fuentes de luz son relativamente brillantes y producen un flujo elevado en todas direcciones. usar rejillas - BRILLO DE EQUILIBRIO UNIFORME, una iluminación uniforme contribuye a crear una sensación de confort. - COLOR DE LUZ AGRADABLE, lo que se necesita es una fuente con una apariencia de color agradable y un

buen rendimiento de color. - BAJO COSTO DE MANTENIMIENTO, es tan importante como la maquinaria moderna


2.3. OPTIMIZACIÓN DE LA ILUMINACIÓN

ITEM ACCIÓN CORRECTIVA PAY BACK años

1 Uso de fluorescentes T8 (36 W) en reemplazo de los T12 (40 W) Menor a 1

2 Uso de balastos electromagnéticos de alta Eficiencia 2

3 Uso de reflectores de aluminio para retirar entre el 25 y 50% de lámparas Menor a 1

4 Control horario mediante temporizadores instalados en los tableros generales y sensores de presencia. 1.5 a 2

8 Uso de techos translúcidos 1.5 a 2

2.4.INDICE DE REPRODUCCIÓN DE COLOR (IRC) Las lámparas fluorescentes 'TL'D color Super /80, proporcionan un buen índice de reproducción de colores (IRC>80) mejorando la apariencia de los objetos expuestos y el confort visual en la ejecución de tareas, y una alta eficiencia Las lámparas de vapor de sodio tienen bajo IRC =20 las cuales distorsionan los colores. 2.5TEMPERATURA DE COLOR

La designación de color de las lámparas Fluorescentes, 'TL'D crea una cierta atmósfera. Ella varía de blanco cálido a luz día frío, la designación de color es determinada por la temperatura de color de la lámpara.


5.0 Sistema de iluminación en una planta industrial Optimización de un s

Tabla de Reflexiones y Coeficiente de Utilización

EJEMPLO 2: Una nave industrial de 50 metros de largo, 50 de ancho y 8 metros de alto requiere de un alumbrado eficaz a 0.75m del NPT y estando la luminaria colgada a 1m. del techo, El nivel de iluminación requerido para la nave es de 300 lux, pero debido al manejo de materiales no debe haber interferencia con el color. Luminaria: Lámpara de halógenuro metalico HPI T Plus tubular con equipo de sodio de 400 la cual da un promedio de 38,000 lúmenes. IRC 65 Color 3800°K Reflector de campana con el casco de aluminio anodizado y difusor alrededor. Local: Área de 2500 m2 El índice del local (k) es una función de sus dimensiones y se calcula con la fórmula: 1 x a

k = h(1+a) donde : l = largo a = ancho h= altura de montaje Entonces con los datos que se tienen, se puede calcular k: 50 x50

k = = 4 6.25(50+50)


Las paredes son de color azul oscuro con una reflectancia de 0.1. El techo es de color blanco claro con una reflectancia de 0.5 (Ver Tabla ) Coeficiente de utilización (CU): Para deteterminar este factor se utiliza la hoja del reflector que proporciona el fabricante. Para los valores dados corresponde el valor hallado es 0.52. Factor de depreciación (mantenimiento) (FM) Este factor se refiere al mantenimiento que se le dará a la luminaria con respecto a su duración. En el se pondera el funcionamiento del balastro, el voltaje aplicado, el cambio de reflectancia, la depreciación lumínica de la lámpara, la suciedad del ambiente, etc. Considerando un voltaje estable, en un ambiente limpio y un buen mantenimiento, se asume que el FM será de 0.70. Ahora bien, para saber cuál será la cantidad de lámparas que hay que instalar sólo se necesita resolver la siguiente ecuación: E.A. Nº de lámparas = CU.FM.Φlamp donde: E = Iluminación o nivel de iluminación

A = Area del local

CU = Coeficiente de utilización

FM = Factor de mantenimiento

Φlamp = Flujo luminoso de la lámpara Nº de lámparas = (300 lx) (2500 m2) = 47.78 = 48 lámparas por instalar.

(0.59)(0.70)(38,00 lm) Ahora debemos hacer la disposición de las lámparas para el área dada bajo las siguientes condiciones: a) Ubicación de lámparas

Como los lados son iguales se tiene :

Lámparas a instalar en los lados: Lámparas L = =xllxa

N =505050

48x

x6.92 lámparas = 7 por lado

Lámparas a = =xalxa

N =505050

48x

x6.92 lámparas = 7 por lado

Total de lámparas: 7x 7 = 49 Lámparas. EJEMPLO 3 Una planta industrial de 900 m2 (15 * 60 m), con una altura de 6m y un buen nivel de reflexión de cielos, muros y piso ( 0.7-0.5-0.3), requiere para la adecuada iluminación de sus actividades de un nivel de iluminación de 1,000 lux sobre el piso. La planta trabaja 5000 h/año) El costo medio de la energía eléctrica es de 0.05 US$/kWh. Las opciones de luminarias a considerar son las siguientes: (1) Sodio de Alta Presión de 400 W, (2) Mercurio de Alta Presión de 250 W, (3) 3 lámparas fluorescentes de 36 W, Halogenuro metalico 400W. y (4) Halogena de 1000 W. Para evaluar las opciones se dispone de los datos que se detallan en el cuadro siguiente

Nota: (1) Los datos en cursiva corresponden a la información que normalmente se dispone y en negrita aquellos resultantes de la evaluación.


CARACTERÍSTICAS Na400 Hg 250 FL3*36

HPI Plus 400

Halogena 1000

1 Lúmenes/Luminaria

48000 12700 10050 42500 18000

2 Vida útil (horas)

20000 14000 10000 20000 2000

3 Watts/Lámpara

400 250 108 400 1000

4 Watts/Luminaria (incl. Ballast) 470 280 138 470 1000

5 Coef. Utilización (rend. Fixture) 0.69 0.69 0.76 0.69 0.69

6 Factor de depreciación

0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

7 Lúmenesefectivos/luminaria (1*5*6) 26496 7010.4 6110.4 23460 9936

8 Lux requeridos (lúmenes/m2) 1000 1000 1000 1000 1000

9 Lúmenes requeridos totales (8*área) 900000 900000 900000 900000 900000

10 Luminarias totales (9/7)

34.00 128.00 147.00 38.00 91.00

11 Potencia total (kW) (10*4)/1000 15.98 35.84 20.286 17.86 91

12 Costo Neto luminaria US$

92 92 36.45 92 30

13 Costo de reactor

27.35 9.16 8.7 27.35 0

14 Costo del ignitor

6.85 0 0.51 6.85 0

15 Costo del condensador

2.9 2.2 0 2.9 0

16 Costo neto lámp/lum al por mayor 14.02 6.97 3.21 27 3.33

17 Costo Unitario de Lámp/lum.(12+13+14+15+16) 143.12 110.33 48.87 156.1 33.33

18 Costo capital total US$ (10 *17) 4866.08 14122.24 7183.89 5931.8 3033.03

19

Numero de lamp. a reempl./año (horas de uso*)(*numero de lamp)/vida util 9 46 74 10 228

20 Mano de obra reempl. Lámpara US$/lamp. 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8

21 Costo reemplazo lámparas (19*(16+20) 160.38 495.42 518.74 308 1625.64

22 Costo anual capital (Tasa Amortización*18) 2804 8137 4137.92 3418 1748

23 Costo energía total (11*horas de uso *0.05) 3995 8960 5071.5 4465 22750

24 Costo O&M anual (23+21)

4155.38 9455.42 5590.24 4773 24375.64

25 Costo total anual (24+22)

6959.2 17592.5 9728.16 8190.8 26123.2

26 Ahorro S/. ( ce min.- ce analiz.) 18755.00 13790.00 17678.50 18285.00

27 Inversión S/.( cc min - cc analiz.) -1833.05

-11089.21 -4100.88 -2898.77

28 VA -

32550.00 -

23933.06 -

30681.69 -

31734.30

29 VAN -

30716.95 -

12843.85 -

26580.81 -

28835.53


ANALISIS ECONOMICO

- Costo de la energía total : El costo de la energía por la lámpara pueden ser expresadas en la siguiente fórmula:

Cet= cexPΦ x H

en donde: Cet : Costo de energía total US$

ce : Costo de la energía que depende de la tarifa US$/./ (KW-H) para los ejemplos se una tarifa 0.05 US$/./ (KW-H) PΦ : Potencia de lámparas en Kw. H : Horas trabajadas en un año en h.

Para Incandecente(mínimo) Cet= cexPΦ x H Cet= 22750 US$ Para de sódio(analizada) Cet= cexPΦ x H Cet= 3995 US$

- Ahorro obtenido al variar de lámpara más eficient e : El ahorro obtenido se

logra restando el Cet para la lámpara mínima menos el Cet para la lámpara en análisis.

Ah= Cet(L mínimo) – Cet ( L analizada)

Donde Ah : Ahorro obtenido Comparando la lámpara Incandescente con la de Sodio tenemos Ah= 22750 - 3995 = 18755 US$ - Costo de Capital total : Primeramente se determina el costo de la luminaria,

cableado, mano de obra y lámpara, multiplicado por el numero de lámparas. Para Incandecente(mínimo) CcL mín. = 3033.03 US$ Para de sódio(analizada) CcL analiz. = 4866.08 US$

- Inversión Inicial: La inversión inicial se obtiene de la diferencia que existe en el

costo de la lámpara analizada menos el costo de la lámpara de costo mínimo.

Datos Alto (m) 6 Longitud (m) 15 Ancho (m) 60 Factor Area K 2.0 Area (m2) 900 Horas /año 5000 Interes 0.1 Tasa de amortización 57.6% Costo de la energía 0.05 Años de evaluación 2


Io= CC(L analizada) – CC ( L mínimo )

en donde: CC : Costo de Capital total

Io : Inversión inicial Comparando la lámpara Incandescente con la de Sodio: Io= 4866.08-3033.03 US$

Io= -1833.05 US$

Valor Actual (VA).

VA = Ah/(1+i) n donde n = 1,2, i = Tasa de actualización ( 10%) Para VA= 32550 US$.

Valor Actual Neto (VAN).- VAN = -Io+Ah/(1+i) n donde n = 1,2,3,4,………………

i = Tasa de actualización ( 10%) VAN = -Io+VA VAN = -1833.05 + 32550

VAN = 30716.95 US$ Al ser el VAN positivo es rentable la inversión

Tasa Interna de Retorno (TIR).- Mide la rentabilidad como un porcentaje y se define como la tasa de descuento que hace en valor actual neto igual a cero.

Ahorro Anual Io 1

-1833.05 18755 18755 TIR 1015%

Al ser el TIR mayor a i es viable la inversión ( Tasa i que se exigía de ganancia o costo del dinero para inversión. )

Tasa de amortización de capital ( T ) T= i(1+i)n / [(1+i)n -1 ] .......en donde: i : Interés anual en %. 0.10

n : Años de avaluación 2 T=0.576%

Periodo de Recuperación simple. (PRS) PRS= Io / Ah

en donde: Io : Inversión inicial US$ 1833.05 Ah : Ahorro obtenido en el periodo de evaluación US$ 18755 Para Sodio PRS= 1833.05/18755 = 0.0977 años 35.67 dias

Periodo de Recuperación Descontado. (PRD) Para Sodio PRD= n x T x Io / Ah

en donde: Io : Inversión inicial US$.1833.05 Ah : Ahorro obtenido en el periodo de evaluación US$.18755 n : Años de evaluación. 2


T : Tasa de amortización de capital 0.576% PRD= 0.1125 años 41.09 dias

Beneficio / Costo B/C= VA / Io

en donde: Io : Inversión inicial VA : Valor actual de los ahorros

Para Sodio B/C= 32550/1833.05 = 17.75

Conclusión: Se puede escoger entre las lámparas de Sodio, Mercurio, fluorescentes y Halogenuro

Metálico esta decisión depende de cuanto beneficio espero tener , cual será el periodo de recuperación de capital

V.- Cuestionario 1.- ¿Cuáles son los criterios de selección de un s istema de iluminación? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 2.- ¿Qué diferencia existe entre los balastros ele ctromecánicos y los electrónicos ? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 3.- ¿Por qué es importante el calculo de las efici encia en Iluminación? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 4.- ¿Por qué es importante conocer el costo inicial del los equipos de iluminación? Y el Tiempo de operación del mismo, el tiempo de vida útil.? ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 5.- ¿ La empresa quero , desea ampliar sus instal aciones En una plataforma de 70x 50mt con una altura de 9 m y un buen nivel de reflexión de cielos, muros y piso, requiere para la adecuada iluminación de sus actividades de un nivel de iluminación de 1,000 lux sobre el piso. La planta trabaja 7000horas/año. El costo med io de la energía eléctrica es de una tarifa MT4 (0.1411) en Arequipa.


Determine el sistema de iluminación mas eficiente desde el punto de vista mas económico para lámparas Halogenuro metálico de 250 W, Halog enuro metálico 400 W. Lámpara de vapor de Mercurio 250 W. y lámpara de vapor de sodi o de 400W. Para un periodo de 5 años y i anual de 16 %. Utilizar los costos de la tabla anexa. CASO2

El auditorio de 216.58 m2 (23.8 * 9.1 m), con una altura de 6m y un buen nivel de reflexión de cielos, muros y piso ( 0.7-0.5-0.3), requiere para la adecuada iluminación de sus actividades de un nivel de iluminación de 500 lux sobre el piso. El auditorio trabaja 500 horas al año. El costo medio de la energía eléctrica es de S/.kWh. 2 años de evaluación, Las opciones de luminarias a considerar son las siguientes:

Paredes y techo color claro (0.5, 0.5) Factor mantenmimiento 0.7

VI.- Observaciones y conclusiones: (Dar como mínimo 5 observaciones y 5 conclusiones) Observaciones........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Conclusiones ............................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 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GENERAL ELECTRIC P.U. LUMINARIAS S/Fluorecente

Arrancador Univ. FS-U 0.17 Lum. PD Circular 22W 6.41 Foco Claro 25-40-60-75-100W 0.27 Lum. PD Circular 32W 6.64 Foco Claro 200W 0.87 Lum. PD 1x20W 6.34 Foco Claro 300W 1.81 Lum. PD 2x20W 12.05 Foco Elegance 40-75-100W 0.34 Lum. PD 1x40W 6.61 Foco Luz Día 60-100W 0.63 Lum. PD 2x40W 12.36 Fluorec. Recto 18W-36W blanco 1.07 Lum. PD 3x40W 19.60 Fluorec. Recto 20W-40W 1.15 Lum. PD Jardinero 1x40W 7.68 Fluorec. Recto 36W cálido 1.07 Lum. PD Industrial 1x40W 7.16 Fluorec. Polylux 18W 1.47 Lum. PD Industrial 2x40W 12.80 Fluorec. Polylux 36W 1.60 Lum. PD Pegaso 2x40W 14.35 Fluorec. Circular 22W 1.69 Lum. PD Pegaso 3x40W 21.01 Fluorec. Circular 32W 1.81 Lum. PD C/Rejilla 2x20W 21.72 Lámpara Nightlight 2W 1.21 Lum. PD C/Rejilla 2x40W 25.31 Foco Ahorrador 6W-9W chico 8m 2.19 Lum. PD C/Rejilla 3x40W 36.45 Foco Ahorrador Vela 7W 5m 3.98 Lum. Tubular 2x20W 10.75 Foco Ahorrador 14W 6m 4.12 Lum. Tubular 2x40W 11.18 Foco Ahorrador 15W Cal-Bla 4m 2.14 Lum. Estanca 2x36-40W GE 31.48 Foco Ahorrador 15W Globo 4.20 Foco Ahorrador 18W Bla 6m 3.15 REACTORES

Foco Ahorrador 20W Globo 4.62 Reactor ALPHA OP 22-32-40W 2.51 Foco Ahorrador 20W Cal-Bla 4m 2.48 Reactor ALPHA PLUS 22-32-40W 2.90 Foco Ahorrador 20W Espiral 8m 3.27 Reactor Alpha V.S - HM 70W 9.92 Halógena 150-300-500W 1000h 1.23 Reactor ALPHA V.S - HM 150W 14.91 Halógena 100-150-300-500W 2.44 Reactor ALPHA V.S - HM 250W 18.90 Halógena 1000W 1000h 1.70 Reactor ALPHA V.S - HM 400W 27.35 Halógena 1000W R-75 2000h 3.33 Reactor ALPHA V.Mercurio 80W 7.70 Halógena 1500W 1000h 2.44 Reactor ALPHA V. Mercurio 125 W 9.16 Halógena 1500W R-75 2000h 5.25 Ignitor HM-S 70-150W 9.25 Lamp. Vapor Sodio 70W 7.60 Ignitor HM-S 250-400W 9.53 Lamp. Vapor Sodio 150W 10.71 Ignitor MEGALITE VS-HM 70-150W 6.85 Lamp. Vapor Sodio 250W 11.44 Ignitor MEGALITE VS-HM 70-400W 6.85 Lamp. Vapor Sodio 400W 14.02 Condensador 4 uF 1.00 Luz Mixta 160W E27 3.39 Condensador 10 uF 1.30 Luz Mixta 250W E40 4.67 Condensador 16 uF 2.37 Luz Mixta 500W E40 10.84 Condensador 20 uF 2.20 Lamp. Vapor Mercurio 80-125W 2.79 Condensador 30 uF 2.90 Lamp. Vapor Mercurio 250W 6.97 Reactor electrónico 2x36W G.E. 13.00 Lamp. especial PYGMY 25W 0.49 Dicroico 50W 36° 12V 0.80 ACCESORIOS ELÉCTRICOS

Dicroico 50W 220V E-27 ó GU10 3.63 Adaptador de 3 a 2 Eagle 0.60 Proyector PAR 38 100W 3.79 Tomac. Blindado aéreo +T Eag. 4.94 Reflector R-95 75-100W 1.58 Enchufe blindado 2x15A+T Eag. 2.56 Lamp.V.S. Ovoide 250W Osram 23.94 Enchufe jebe negro Eagle 2.30 Tomac. 2P+T 15A Empot. Bapemo 0.90 ILUMINACION PHILIPS Lámpara Reflector Tomac. 2P+T 15A Sobrep. Bap. 1.72 Halogenuro met. 400W 27.00 92.00 Placa Acero Inoxidable Bap. 0.45 Halogenuro met. 250W 27.00 89.00 Placa Baquelita Bapemo 0.35 Halogenuro met. 150W 13.00 65.00 Halogenuro met. 70W 13.00 50.00

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