Modernización energéticamente eficiente de la iluminación y requisitos de medición

En esta era donde los costes de la energía son cada vez mayores (situación causada, entre otras cosas, por la alta inflación, las circunstancias jurídicas y unos costes de producción de energía cada vez mayores), los consumidores individuales, la empresas y los gobiernos locales se han movilizado para buscar soluciones con el fin de reducir los gastos y las necesidades de energía eléctrica. Desde hace varios años, una solución muy popular es el cambio de las fuentes de iluminación. Sin embargo, nada estimula más nuestra imaginación (ni nos motiva más a decidirnos por invertir en formas energéticamente eficientes) que la perspectiva de un importe más bajo en nuestra factura de la luz. Pero es esto realmente tan sencillo como parece? Vamos a analizarlo.

Tipos de fuentes de luz

Desde hace siglos, la luz es un elemento imprescindible para el ser humano: afecta a nuestro funcionamiento, al de nuestro entorno y al de nuestros lugares de trabajo. La más «sana» es la luz natural recibida de forma óptima. Evidentemente, una de sus fuentes naturales básicas es el sol que, gracias a las reacciones de fusión nuclear que ocurren en su interior, emite energía que llega a nuestro planeta en forma de radiación, es decir, de ondas electromagnéticas y partículas elementales. Lo que comúnmente conocemos como luz, es esa parte de la radiación electromagnética recibida por la retina del ojo humano. Años de estudio han conseguido determinar la longitud de las ondas que se ven a simple vista: se trata de una franja con un rango aproximado de 380-780 nm.

Una vez que el ser humano aprendió lo que es la luz del sol y entendió de qué manera influye en el funcionamiento de la vida en la Tierra, empezó a buscar formas de crear sus propias fuentes de iluminación. Tras años y años de oscuridad, empezaron a usarse las antorchas y las hogueras y, más adelante, las lámparas con diferentes tipos de aceites y las velas. Ya en 1668, en el centro de Londres, empezaron a iluminar las calles con farolas de aceite, pero habría que esperar hasta 1853 para el siguiente gran paso cuando, en Leópolis, el farmacéutico polaco, Ignacy Łukasiewicz, inventó la lámpara de queroseno. Hoy en día, a gran escala, se utilizan diferentes tipos de bombillas eléctricas y diodos led. Su crecimiento es constante y uno de los principales objetivos de este proceso es la creación de un producto que consuma la menor cantidad de energía posible, pero que, a su vez, produzca el mayor flujo luminoso posible.

Hoy en día, la iluminación que utiliza la luz tipo led es la que goza de mayor popularidad, porque, entre otras cosas, se considera que es la más energéticamente eficiente. Para conseguir el mismo flujo de luz que una bombilla led de 9 vatios, una bombilla de descarga (fluorescente) tendría que consumir una potencia de unos 13 vatios, y una de filamento de tungsteno, unos 70.

Búsqueda de ahorro y requisitos de iluminación

Teniendo en cuenta los costes cada vez mayores de la vida de los hogares, así como los costes de operación de las empresas y de las autoridades locales, se están buscando nuevas acciones para limitar la gravedad de estos incrementos. Una de ellas es la modernización de la iluminación. En el caso de los hogares, lo más común es cambiar la propia fuente de iluminación o sustituir las bombillas tradicionales con filamentos por sus equivalentes de tipo led. Al realizar estos cambios, además del criterio monetario, hay que tomar en cuenta, sobre todo, aspectos como los siguientes:

• tipo de habitación en la que se va a realizar la modernización;
• potencia del flujo luminoso emitido;
• temperatura de color;
• tipo de pie de la lámpara actual.

Otros atributos incluyen:

• índice de rendimiento de color (Ra);
• ángulo del flujo luminoso;
• cantidad de ciclos de conexión;
• posibilidad de atenuación;
• durabilidad.

Los resultados de la modernización dependen de la valoración de los residentes del hogar. Una elección poco adecuada de la iluminación puede tener un efecto negativo sobre aspectos relacionados con la estética de la habitación o la correcta percepción del color, así como sobre el bienestar y el funcionamiento del organismo. Sin embargo, una elección adecuada tiene el potencial de aportar al espacio un nuevo carácter, así como de tener un efecto positivo en nuestra comodidad. Es cierto que el coste inicial es elevado, pero los importes de energía eléctrica inmediatamente empiezan a descender hasta alcanzar los niveles más bajos.

Figura 1 Comparación entre la potencia de las bombillas tradicionales con las led y la representación del flujo luminoso

En el caso de las empresas y de otros lugares de trabajo, la razón de llevar a cabo la modernización de la iluminación es, sobre todo, el ahorro energético y un mayor rendimiento y seguridad en el trabajo. Los costes del uso de la energía eléctrica necesaria para iluminar todo un espacio interior (puesto de trabajo, pasillo) y exterior (iluminación, aparcamientos, caminos) crecen de forma permanente. Al contrario que los hogares, los lugares de trabajo están sujetos a una normas concretas que regulan la iluminación (pero, por supuesto, los aspectos que comparten con los hogares también tienen su importancia en este contexto).

El primer paso importante antes de aplicar cualquier cambio es la realización de una auditoría energética de la empresa, que aportará información sobre el inventario de la distribución actual de luminarias y el tipo de fuentes utilizadas (incluyendo la iluminación de emergencia), los parámetros de calidad de la instalación eléctrica existente y el nivel de energía consumida. Para la auditoría, son útiles, entre otros, los analizadores de la calidad del suministro de la serie Sonel PQM, así como los medidores multifunción de los parámetros de la instalación Sonel MPI con módulo de grabación. 

Según las directrices contenidas en las Normas EN 12464-1 y EN 12464-2, las mediciones de intensidad deberían realizarse tras la modernización de la iluminación, entre otras, en las siguientes situaciones:

• tras cambiar el tipo de iluminación, p. ej., de fluorescente a uno energéticamente eficiente, o tras el cambio de bombillas consumidas por nuevas o por otras de diferente potencia;
• tras cambiar la disposición de la habitación, p. ej., tras construir (o tirar) una pared de división, etc., en cuyo caso la intensidad de la iluminación podría empeorar.

Para la realización de estas pruebas, se recomienda hacer uso de dispositivos de medición apropiados. En la oferta de Sonel S.A. se incluyen hasta tres modelos de medidores de la intensidad de la iluminación. Estos son: Sonel LXP-2 (para mediciones básicas de los puestos de trabajo y de la iluminación general), Sonel LXP-10B (también para mediciones de la iluminación de emergencia), así como Sonel LXP-10A (que asegura la medición más precisa de clase A). Los medidores multifunción de los parámetros de la instalación Sonel MPI-540-PV, Sonel MPI-540, Sonel MPI-530-IT y Sonel MPI-530 ofrecen esas mismas posibilidades de medición.

Figura 2 Luxómetros Sonel LXP-2, LXP-10A, LXP-10B

La iluminación se clasifica como un factor de perturbación en los puestos de trabajo, por lo que hay que recordar que una correcta medición de la intensidad de la iluminación y, consecuentemente, de los resultados de las acciones tomadas en relación con las mismas, se traducirá en el bienestar de los empleados, su productividad de trabajo y su nivel de concentración o cansancio durante la jornada laboral. Para asegurar que la medición es adecuada, no solo debemos contar con dispositivos pertinentes, sino con personal de medición cualificado, del que se requieren conocimientos de medición fotométrica, para que los resultados puedan considerarse fiables y se pueda realizar el trabajo conforme a las prácticas más avanzadas.

Desde hace años, las autoridades locales se están decidiendo, cada vez más, por la modernización parcial o total de la iluminación, tanto en el ámbito urbano como en el rural. Esta iluminación incluye la iluminación de carreteras, las aceras y carriles bici, plazas, plazuelas, parques, etc. Durante muchos años, la iluminación predominante en muchas ciudades, pueblos y aldeas era la iluminación con lámparas de sodio, que hoy en día se están sustituyendo por soluciones tipo led. Como todo, tanto las fuentes de iluminación de sodio como las de led tienen sus defensores y detractores.

Las lámparas de sodio cuentan con varias ventajas, entre las que se incluye una mayor eficiencia luminosa, es decir, la intensidad de la luz (potencia de la luz) en lúmenes por cada vatio de energía. No obstante, el valor lm/W por sí mismo no refleja el estímulo real recibido por el ojo humano. Esto está relacionado con un espectro de luz muy estrecho, es decir, con el rango de las ondas emitidas. Por ello, las lámparas de sodio deben tener un rendimiento lumínico mucho mayor para garantizar una visión correcta.

El siguiente aspecto clave en cuanto a la iluminación de carreteras es el índice de rendimiento en color (CRI, Colour Rendering Index), también conocido como Ra. Se registra de forma numérica en un rango de 0 a 100 donde, cuanto mayor sea el valor, mejor será el rendimiento del color. Un valor de 100 corresponde a la luz blanca y podría decirse que es equivalente a la luz solar natural, bajo la cual los elementos iluminados tienen un aspecto natural. Un CRI de 0 corresponde a la luz monocromática y la sensación visual es muy mala, lo que hace que la imagen percibida por el ojo humano esté distorsionada y sea poco natural. Esto hace que el organismo se canse rápidamente debido a un trabajo más intenso por parte del cerebro, que intenta interpretar correctamente la imagen que está percibiendo el ojo. Las lámparas de sodio de baja y alta presión se caracterizan por tener un Ra muy bajo, en un nivel de 10-25.

Por su parte, las fuentes de tipo led, para llegar cubrir las necesidades de la iluminación de carreteras, llegan a un nivel de hasta 90. Estas garantizan una amplio espectro de luz, lo que se traduce en una potencia más baja, suficiente para garantizar la visibilidad necesaria. La iluminación moderna con led, asimismo, cuenta con una durabilidad significativamente mayor, además de un grado claramente menor de degradación con el tiempo (es decir, el ritmo de descenso del valor del flujo de luz emitida). Esto tiene una implicación directa en la reducción de la necesidad de cambiar o de reparar la fuente de iluminación.

Figura 3 Visión de un camino antes y después de la modernización de la iluminación

Antes de tomar la decisión de cambiar la iluminación de lámparas de sodio por ledes, vale la pena analizar todos los parámetros de las luminarias y de las fuentes, porque la comparación de solo dos características seleccionadas no es suficiente. Cabe recordar que el diseño actual de la iluminación de carreteras tiene en cuenta no solo el cumplimiento de los parámetros iluminativos, sino también otros aspectos relacionados con el medio ambiente, el impacto de la iluminación en el entorno, así como cuestiones relacionadas con el aspecto de la instalación (estética de los pilares y luminarias, la orientación visual o la temperatura del color de la fuente de luz). Si nos decidimos por la modernización de la iluminación, es necesario tener en cuenta que las ofertas existentes incluyan:

• realización de mediciones así como de proyectos de iluminación en cumplimiento con la legislación y la normativa;
• selección de luminarias y fuentes de energía de productores conocidos cuyos productos cuenten con todos los certificados necesarios;
• desmontaje de las luminarias y fuentes de luz antiguas, construcciones y, en ocasiones, incluso infraestructuras de la red eléctrica que suministran la iluminación, así como el montaje de los nuevos elementos.

Una ventaja adicional es que se pueda garantizar la conservación de la infraestructura de iluminación durante un periodo determinado.

Es interesante subrayar que las soluciones actuales en el ámbito de la automatización y control del alumbrado público permiten un control y ajuste libres de, entre otras cosas, la intensidad de la luz (control del flujo de luz) en función de las horas, las condiciones meteorológicas actuales o las decisiones tomadas por la autoridad responsable de la infraestructura. En el mercado existen diferentes empresas cuyos servicios ofertados se centran en este punto. En el momento de tomar la decisión de modernizar la iluminación, merece la pena valorar un enfoque global sobre el tema y elegir una opción más cara, pero que nos ofrezca opciones avanzadas para la gestión de la instalación completa. Este tipo de ofertas incluye, entre otras cosas:

• control del encendido y apagado del alumbrado público;
• ajuste de la potencia del flujo de luz y creación de un horario (perfil) individual de funcionamiento para las luminarias de la calle;
• creación y gestión flexible de los grupos de luminarias;
• creación de un mapa con los puntos de luz;
• medición y registro del consumo de energía, así como el almacenamiento de estos datos;
• avisos sobre incidentes e indicación del lugar donde están ocurriendo.

Basándonos en diferentes ejemplos, podemos afirmar que el retorno de la inversión de cambiar las fuentes de luz a led se consigue a los pocos años y el ahorro es visible, puesto que los importes de las facturas de la energía eléctrica son menores. Elegir una oferta con una gestión integral de la iluminación de carreteras es claramente una solución mejor que tomar acciones provisionales como apagar completamente la iluminación de una calle o barrio. Sumir a una ciudad o pueblo en la oscuridad total puede suponer un aumento de la inseguridad y un deterioro del estado de ánimo de los residentes.

Como en el caso de las empresas, las autoridades locales, al implementar la modernización de la iluminación, también deberían llevar a cabo mediciones de la intensidad de la luz. En los requisitos de los proyectos o en las convocatorias de concursos públicos se incluyen, entre otras cosas, la medición de la intensidad lumínica y el envío de informes tras la realización de los estudios, que únicamente mostrarán si los cálculos e indicaciones del proyecto y la ejecución de los trabajos de modernización surten el efecto deseado. El informe permite a la persona responsable de los trabajos eléctricos establecer si el trabajo se ha realizado correctamente. 

En la Norma EN 13201 se incluyen el ámbito, los criterios y la forma de medir la iluminación de carreteras, específicamente en los siguientes apartados:

• EN 13201-2 Iluminación de carreteras – Parte 2: Requisitos de prestaciones;
• EN 13201-4 Iluminación de carreteras – Parte 4: Métodos de medida de las prestaciones fotométricas.

En la segunda parte de la norma se han determinado los tipos de zonas de iluminación en las que se realizan las pruebas, así como la intensidad permitida de la iluminación y las luminarias. En la parte cuarta, encontramos las condiciones y procedimientos de medición para las mediciones de los parámetros de calidad fotométrica de la instalación de iluminación de carreteras, es decir, aquellos que indican, de forma cuantitativa, su efecto en relación con las clases anteriormente mencionadas. De forma similar a las mediciones en los puestos de trabajo, para las pruebas de intensidad de la iluminación de carreteras se pueden utilizar los dispositivos Sonel LXP, así como Sonel MPI-540-PV, Sonel MPI-540, Sonel MPI-530-IT y Sonel MPI-530.

Disminución de los gastos de energía activa y aumento de los de energía reactiva

Hay que recordar que las restricciones de consumo de energía activa con el uso de leds no es el único elemento que influye en los importes de la factura de la energía eléctrica. Tras la modernización de la iluminación, cambiando fuentes tradicionales por soluciones de led, los contadores de energía eléctrica registran una mayor generación de la potencia reactiva capacitativa. Recordar esto es de suma importancia ya que, según las regulaciones aplicables en cada país, los vendedores de energía pueden cobrar a los consumidores la generación y transmisión a la red eléctrica. Sin embargo, se reduce la generación de potencia reactiva inductiva.

Con el fin de limitar o eliminar completamente la generación de potencia reactiva capacitativa, se recomienda el uso de baterías de condensadores u obturadores. Otras soluciones incluyen sistemas inteligentes de control de la potencia reactiva, como los compensadores que, basándose en las lecturas de potencia reactiva actuales, realizan modificaciones en los parámetros de calidad de la red, utilizando algoritmos computacionales y el funcionamiento de sus componentes. Sus efectos son muy positivos y tienen un impacto directo en los importes a pagar por la potencia reactiva. Para elegir una buena batería para los condensadores, obturadores o compensadores, es necesario realizar una auditoría energética con analizadores de la calidad del suministro. Sonel S.A. cuenta en su oferta con una serie completa de analizadores con el nombre de PQM, así como con medidores multifunción MPI con módulo de análisis, que permiten realizar esto de forma fiable. El software integrado Sonel Analysis 4 ofrece una visión completa de la situación basándose en los resultados obtenidos y permite seleccionar la solución correcta para cada necesidad. 

Resumen

Ante el incremento del coste de la energía eléctrica, empresas, autoridades locales y hogares, deben tomar unas medidas preventivas apropiadas. Una de estas acciones es la modernización de la iluminación. Se están remplazando los tipos de fuentes de luz tradicionales por soluciones basadas en tecnología led, que consume menos energía y, al mismo tiempo, garantiza una experiencia visual con una mayor posibilidad de personalización y más flexible. Como todo cambio, este también trae consigo ventajas e inconvenientes, aunque las ventajas son claramente más numerosas.

La decisión de modernización debería basarse en las pruebas realizadas y en auditorías eléctricas, para que la solución elegida se ajuste lo máximo posible a las necesidades y contribuya al cumplimiento del objetivo establecido: la reducción de los costes de energía eléctrica. La oferta de Sonel S.A. incluye dispositivos que, gracias a sus posibilidades de medición en cualquier etapa de la modernización, facilitan el trabajo a todas las personas interesadas: desde diseñadores de soluciones hasta consumidores, pasando por contratistas. La elección del dispositivo adecuado y saber utilizarlo correctamente te permitirán realizar una modernización completa y adecuada del sistema de iluminación.

Autor: 
Adam Szczepanik 
Product Manager, SONEL S.A.

 

Más posibilidades de ahorrar energía

En estos tiempos de subida de los precios de los servicios, todo ahorro es bienvenido. ¿Quieres tomar las medidas adecuadas para optimizar tus costes energéticos? Puedes encontrar ejemplos de aplicaciones de los productos Sonel en el área de mejora de la eficiencia energética en: Eficiencia energética – ¡ahorra energía!