Taller de Eficiencia Energética en Iluminación. Valencia 16 de junio de 2009

(1)

Taller de Eficiencia Energética en Iluminación.

Valencia 16 de junio de 2009

CURSO: Aprende a contaminar menos en tu día a día.

Salón de Actos, Palacio de Colomina, Valencia

Del 15 al 19 junio

(2)

Índice

1

2

3 Presentación del Centro

Introducción

Iluminación

4 Normativa

5

6

(3)

3

1

Misión

“Identificar, desarrollar, promover y

difundir tecnologías, procesos,

productos y hábitos de consumo

que permitan la mejora de la

eficiencia y sostenibilidad

energética en la industria, la

construcción, el transporte y en la

sociedad en general.”

• Energía • Automoción • Construcción • Pesquero • Textil • Maderero • Alimentación • Otras industrias IDENTIFICAR DESARROLLAR PROMOVER DIFUNDIR PROCESOS TECNOLOGÍAS INDUSTRIA CONSTRUCCIÓN SOCIEDAD TRASNPORTE

QUÉ

DÓNDE

CÓMO

ENFOQUE SECTORIAL MEJORAR LA EFICIENCIA Y SOSTENIBILIDAD ENERGÉTICA

PARA QUÉ

CONDUCTAS PRODUCTOS

“Un Centro de referencia a nivel

internacional especializado en el

impulso de la eficiencia y

sostenibilidad energética con

capacidad de orientar, coordinar y

liderar proyectos innovadores con un

impacto destacado sobre la

sociedad, la economía, y el medio

ambiente.”

Visión

Presentación EnergyLab

(4)

DESDE LA IDENTIFICACIÓNDE

OPORTUNIDADES

1

Promover la entrada permanente en el

mercado de nuevas tecnologías de EySE

de producto y proceso

Desarrollar y articular una red de

colaboradores científico-tecnológicos y

empresariales de excelencia a nivel

nacional e internacional

Desarrollar múltiples fuentes de

financiación e ingresos, en los ámbitos

público y privado, que aseguren su

sostenibilidad a medio plazo

Identificar, promover y desarrollar

oportunidades de negocio en el ámbito

de la eficiencia y la sostenibilidad

energética

Para qué

Cómo

Objetivos

CADENA DE VALOR

VIGILANCIA

COMPETITIVA

I+D

APLICAD

A

DIFUSIÓN

CERTIFICACIÓN

ESTUDIOS

FORMACIÓN

DEMOSTR

ACIÓN

Servicios

HASTA LA INTRODUCCIÓN EN EL MERCADO Y LA GENERACIÓN DE NEGOCIO

Presentación EnergyLab

(5)

5

1

TECNOLOGIAS MERCADOS Industria Edificios y planificación urbana sostenible Sistemas de monitorización, control y gestión Iluminación Climatización Motores Aire Comprimido Daylighting, LEDs Bomba de Calor Geotérmica Sistemas de aislamiento Biomasa doméstica Variadores de Velocidad Optimización de la instalación Detección de fugas

Métricas y sistemas de control

Servicios

APUESTA TECNOLÓGICA A CORTO PLAZO

En el futuro se completará con una oferta más

amplia de tecnologías y sectores conforme al

desarrollo de capacidades del Centro, el interés

de los socios y las oportunidades que surjan

APUESTA TECNOLÓGICA A LARGO PLAZO

Alternadores Transformadores Baterías Turbinas de vapor Turbinasdegas Microturbinas E n e rg ía Gestiónde rutas

Gestió n del tráfico

Seguimiento y control de flotas

Vehí culo eléctrico

Motor hí brido Baterías Motor té rmico T ra n s p o rt e Urbanismo y construcción Climatización y ACS Medida, monitorización, gestió n y control energético Domótica Iluminación (bajo consumo, LED) Ventilación Bombas calor Ascensores Electrodomé sticos Ofimática Calderas calef./ACS Refrigeració n activada té rmicamente (frí o solar,…) Aislamientos Cocinas y hornos Bombas de calor geoté rmicas Microcogeneracion Microgeneración E d if ic a c ió n Reingenierí a de procesos Alumbrado pú blico Abastecimiento eficiente de agua Instrumentació n de control y regulación Calidad de suministro Automatización Enfriadoras Motores Ventiladores Aire comprimido Bombas Variadores de frecuencia Compresores Cocinas industriales

Calandras (lavandería)

Equipos electrónicos

Quemadores Calderas ind. Secaderos Hornos ind. Infrarrojos Termocompresores

Redes de servicios (vapor, calor)

Cocinas industriales

Calandras (lavandería

Cogeneración y microcogeneracion Generación distribuida In d us tr ia S e c to re s Equipamientos elé ctricos Equipamientos té rmicos Almacenamiento Generación Sistemas Globales Equipamientos

Generació n y almacenamiento de energía

Líneas Tecnológicas Alternadores Transformadores Baterías Turbinas de vapor Turbinasdegas Microturbinas E n e rg ía Gestiónde rutas

Vehículo elé ctrico

Motor híbrido Baterías Motor té rmico T ra n s p o rt e Urbanismo y construcción Climatizació n y ACS Medida, monitorización, gestió n y control energético Domótica Iluminació n (bajo consumo, LED) Ventilación Bombas calor Ascensores Electrodomé sticos Ofimática Calderas calef./ACS Refrigeració n activada té rmicamente (frí o solar,…) Aislamientos Cocinas y hornos Bombas de calor geoté rmicas Microcogeneracion Microgeneración E d if ic a c ió n Reingenierí a de procesos Alumbrado público Abastecimiento eficiente de agua Instrumentació n de control y regulación Calidad de suministro Automatización Enfriadoras Motores Ventiladores Aire comprimido Bombas Variadores de frecuencia Compresores Cocinas industriales

Generació n y almacenamiento de energí a

Tecnologías Alternadores Transformadores Baterías Turbinas de vapor Turbinasdegas Microturbinas E n e rg ía Gestiónde rutas

Quemadores Calderas ind. Alternadores Transformadores Baterías Turbinas de vapor Turbinasdegas Microturbinas E n e rg ía Gestiónde rutas

Motor híbrido Baterías Motor té rmico T ra n s p o rt e Urbanismo y construcción Climatizació n y ACS Medida, monitorización, gestió n y control energético Domótica Iluminació n (bajo consumo, LED) Ventilación Bombas calor Ascensores Electrodomé sticos Ofimática Calderas calef./ACS Refrigeració n activada té rmicamente (frí Secaderos Hornos ind. Infrarrojos Termocompresores

Tecnologías

Análisis continuo

de tecnologías x

mercados

Presentación EnergyLab

Apuesta tecnológica

(6)

Quiénes forman parte de este proyecto

1

Empresas Universidad Administración Pública

... que se constituyeron en fundación el 12 de septiembre de 2008

Presentación EnergyLab

(7)

7

Índice

1

2

3 Presentación del Centro

Introducción

Iluminación

4 Normativa

5

6

(8)

Introducción

2

Eficiencia energética en la Iluminación

La tecnología ha evolucionado a sistemas de alumbrado

capaces de adaptarse a las exigencias actuales y que , a la

vez, son más eficientes energéticamente.

El objetivo fundamental de la iluminación de interiores es

alcanzar un nivel de iluminación mínimo de tal modo que

se satisfagan además las necesidades visuales de los

ocupantes,

representadas

por

unos

parámetros

fundamentales, que permiten que éstos puedan desenvolver

sus tareas. Además debe garantizarse el confort visual de

las personas de tal manera que tengan una sensación de

bienestar.

Las estrategias de iluminación eficientes están dirigidas

fundamentalmente hacia alcanzar el mayor nivel de

iluminación para una determinada tarea con el mínimo

consumo energético.

(9)

9

Introducción

2

Perspectivas y situación en la Unión Europea

La iluminación consume el 14 % de todo el consumo de electricidad dentro de la Unión Europea y el 19 % de consumo de electricidad global.

El empleo de una iluminación eficiente es uno de los caminos más rápidos, prácticos y rentables para lograr el ahorro energético en Europa. La implantación de sistemas de iluminación eficientes en Europa podría suponer ahorros muy importantes.

La situación actual dista mucho de la ideal:

A pesar de la existencia de tecnologías más eficientes disponibles, un tercio del alumbrado público se basa en tecnologías ineficientes y obsoletas.

Más del 75% de las oficinas todavía utilizan sistemas de iluminación ineficientes.

En las viviendas europeas en la actualidad, aproximadamente el 85% de la lámparas utilizadas son ineficientes.

Euro/kWh

Ahorros Económicos

(billones de €)

Ahorros Energéticos

(kWh)

CO

₂

(Millones de

toneladas)

Ahorros (anuales) ⇒

⇒

14.6

114.9

42.5 Total

0.10

0.9

9.5

3.5 Iluminación pública

0.10

2.2

21.6

8 Iluminación industrial

0.10

2.2

21.6

8 Iluminación en oficinas

0.15

9.3

62.2

23 Iluminación doméstica

(10)

Otros 85% Iluminación 15%

Introducción

2

Situación en España

Es España, la iluminación implica un consumo energético importante en todos los sectores Gran potencial de ahorro, energético y económico, alcanzable mediante el empleo de equipos eficientes, unido al uso de sistemas de regulación y control adecuados a las necesidades del local a iluminar.

Calefacción 36% ACS 27% Iluminación 13% Electrodomésticos 5% Re frige ración 5% Ofimática 1% Cocina 10% Otros 3%

Sector residencial

Iluminación 21% Cale facción 24% Refrige ración 19% ACS 11% Otros 25%

Sector terciario

Residencial

10-15 %

25-50 %

Hoteles

15-70 %

Comercios

10-15 %

Colegios

15 %

Industria

20-30 %

Hospitales

50 %

Oficinas

% de energía eléctrica

dedicada a la iluminación

Sector

Sector industrial

(11)

11

Índice

1

2

3 Presentación del Centro

Introducción

Iluminación

4 Normativa

5 Diseño de una instalación de Iluminación

• Conceptos básicos

• Tipos de iluminación

• Equipos auxiliares

(12)

Iluminación

3

Conceptos básicos

Hoja de especificaciones de una lámpara

Lámpara fluorescente compacta

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

(13)

13

Iluminación

3

Conceptos básicos

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Flujo luminoso

Cantidad total de luz emitida por una fuente luminosa, en una unidad de tiempo, en todas las direcciones.

Su unidad en el Sistema Internacional es el lumen (lm).

Intensidad luminosa I:

Flujo luminoso emitido en una dirección dada por unidad de ángulo sólido en esa dirección.

Su unidad en el Sistema Internacional es la candela (cd).

Iluminancia o nivel de Iluminación E:

Es el flujo luminoso recibido por unidad de superficie.

Su unidad en el Sistema Internacional es el lux.

Luminancia L:

Relación entre la intensidad luminosa que emite (refleja) una superficie en una dirección determinada y el área de dicha superficie vista por un observador situado en la misma dirección.

Su unidad en el Sistema Internacional es la candela por metro cuadrado (cd/m2) o nit.

(14)

3

Conceptos básicos

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Hoja de especificaciones de una lámpara . Color

(15)

15

Eficiencia energética

Eficacia luminosa

Medida de la eficiencia energética de la fuente luminosa. Relación entre el flujo luminoso total y la potencia de la fuente.

Su unidad en el Sistema Internacional es el lumen/vatio (lm/W)

Clase energética

De acuerdo con el RD 284/1999 es obligatorio que las lámparas incandescentes y fluorescentes destinadas a uso doméstico incorporen a través de una etiqueta energética información sobre su consumo energético. Esta etiqueta muestra una clasificación de siete categorías de eficiencia energética, A, B, C, D, E, F y G, siendo A la más eficaz y G la menos eficaz.

3

Conceptos básicos

Iluminación

Potencia Eléctrica Consumida (W) Calor Radiación invisible (UV,..) Radiación luminosa (lm) eficacia = lm/W

(16)

3

Conceptos básicos

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Hoja de especificaciones de una lámpara . Eficiencia energética

(17)

17

3

Conceptos básicos

Color:

En iluminación, es el ambiente de color creado en el entorno por la conjunción (armonía) de los colores propios de los objetos iluminados (decoración) y la luz que permite percibirlos visualmente en mayor o menor grado.

Parámetros que definen el color. El ambiente cromático queda definido por tres parámetros:

Índice de rendimiento o de reproducción cromática (IRC o Ra)

Indica la capacidad de una fuente de luz para reproducir la gama de colores, en comparación con la reproducción proporcionada por una luz de referencia.

El índice varía de 0 a 100.

Una fuente de luz con IRC = 100, muestra todos los colores correctamente.

Diagrama cromático C.I.E. Sirve para representar cualquier color del espectro. Toda radiación espectral

se puede expresar como suma de otras tres distintas

IRC 50 – 79 IRC 80 - 89

(18)

3

Conceptos básicos

Parámetros que definen el color.

Temperatura de color (Tcolor)

Expresión que indica la temperatura absoluta (en grados Kelvin) de un cuerpo negro, o radiante perfecto teórico, que más se asemeja a la fuente lumínica.

Los valores bajos de Tc se corresponden con luz de apariencia amarillenta y se define como luz cálida, mientras que los valores más altos se consideran fríos.

La temperatura de color indica la apariencia o tono de la luz, pero no es indicativa de la fiabilidad de la fuente lumínica para la representación de colores.

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Iluminación

1.800 Luz de una vela

2.700 a 3.000 - Estándar 4.000 - Luz día 500W Lámparas Incandescentes 3.000 - Blanco Cálido 4.000 - Blanco neutro 6.500 - Luz día Lámparas fluorescentes 5.200 Luz Solar al mediodía

7.000 Cielo nublado

(19)

19 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 longitud de onda (nm) 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 longitud de onda (nm)

3

Conceptos básicos

Distribución espectral

Curva descrita por la energía irradiada en cada longitud de onda por una fuente de luz dada.

La longitud de onda se suele expresar en nm.

Cuanto más se parezca el espectro de una determinada fuente de al de la luz solar mayor será su capacidad de reproducción cromática.

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Iluminación

Distribución espectral SOLAR Distribución espectral de una lámpara incandescente

(20)

3

Conceptos básicos

Distribución espectral

RESPUESTA ESPECTRAL DEL OJO HUMANO

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Iluminación

SENSIBILIDAD ESPECTRAL DEL OJO HUMANO

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

(21)

21

3

Conceptos básicos

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Hoja de especificaciones de una lámpara . Color

(22)

3

Conceptos básicos

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Vida

Vida media (h): Valor medio estadístico,

obtenido en condiciones de laboratorio, que

indica el tiempo transcurrido hasta que falla el

cincuenta por ciento de las lámparas de un

lote representativo.

Vida útil: Este parámetro determina los

períodos de reposición. Se fija estudiando las

curvas de depreciación y de supervivencia.

Normalmente se fija cuando las pérdidas

entre las dos curvas suman un 20% ó un 30%

Depreciación del flujo luminoso: Variación

del flujo luminoso a lo largo de la vida útil.

Curvas de depreciación del flujo luminoso

Curvas de mortalidad

Depreciación del flujo luminoso

-Curvas de mortalidad (horas de operación)

(23)

23

3

Conceptos básicos

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Hoja de especificaciones de una lámpara . Color

(24)

3

Conceptos básicos

Halógena

3100 K

Halógena

4500 K

Otros parámetros

Características eléctricas

Potencia nominal

Tensión

Factor de potencia

Distorsión armónica (fluorescentes con balasto EM)

etc…

Condiciones de servicio

Tiempo de encendido y reencendido

Equipos auxiliares

Limitaciones de posicionamiento

Temperatura de servicio.

…

(25)

25

Directa Semi-directa General-difusa Directa-indirecta Semi-indirecta Indirecta

0-10% 90-100% 10-40% 60-90% 40-60% 40-60% 40-60% 40-60% 10-40% 60-90% 0-10% 90-100%

3

Luminarias

Halógena

3100 K

Definición

Las luminarias son los equipos en los que se instalan las lámparas, y tienen dos funciones principales:

Sujetar la lámpara con la orientación adecuada, así como sus accesorios auxiliares.

Dirigir la radiación luminosa según una geometría definida Su objetivo es por un lado aumentar la superficie aparente de emisión de tal modo que se reduzca la posibilidad de molestias visuales (deslumbramientos), y por otro el de servir de elemento de protección de la lámpara.

(26)

3

Luminarias

Halógena

3100 K

Definición

Rendimiento de la luminaria (ρ): El rendimiento luminoso de una luminaria es el cociente entre el flujo luminoso de la luminaria y el flujo de sus lámparas “desnudas”, funcionando sin obstáculo alguno. Indica como aprovecha la luminaria el flujo de la lámpara, y se expresa en porcentaje.

Curva fotométrica: Es la representación de la distribución la intensidad luminosa de una fuente de luz según el ángulo sólido con respecto al eje de la lámpara.

Ángulo de media proyección: El ángulo de media proyección es el ángulo de apertura del haz luminoso de una luminaria medido sobre la mitad de la intensidad luminosa máxima.

Iluminación

0º 15º 30º 15º

(27)

27

3

Luminarias

Hoja de especificaciones de una luminaria

(28)

3

Tipos de iluminación. Lámparas de incandescencia

Una lámpara incandescente es un dispositivo que produce luz mediante calentamiento por efecto Joule de un filamento metálico, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente eléctrica.

Aplicaciones: Hoteles, restaurantes y bares, iluminación residencial, decoración, teatros, áreas de lectura (oficinas, escuelas…)

Vida corta

Muy baja eficacia luminosa (lm/W) Inconvenientes

Bajo coste.

Excelente reproducción del color (IRC 100).

Adaptable/versátil.

Regulables en intensidad. Ventajas

Coste bajo y adaptabilidad

frente a una vida corta y

baja eficiencia

(29)

29

3

Tipos de iluminación. Lámparas halógenas

La lámpara halógena es una variante de la lámpara incandescente en la que el vidrio se sustituye por un compuesto de cuarzo (lo que permite lámparas de tamaño mucho menor, para potencias más altas) y el filamento y los gases se encuentran en equilibrio químico, mejorando el rendimiento del filamento y aumentando la vida útil.

Vida corta

Muy baja eficacia luminosa (lm/W) Inconvenientes

Luz blanca y brillante.

Excelente reproducción cromática (IRC = 100)

Mejora la eficiencia y la vida útil.

Medidas reducidas.

Gran control del haz de luz debido al filamento y al formato parabólico que la envuelve.

Ventajas

Aplicaciones: Comercios, viviendas, salas de exposiciones, galerías de arte, grandes áreas, fachadas, oficinas...

Iluminación

(30)

3

Tipos de iluminación. Lámparas de descarga

En las lámparas de descarga la luz se consigue al excitar un gas con una descarga eléctrica entre dos electrodos. En función del gas empleado en la lámpara y la presión a la que esté sometido se tienen diferentes tipos de lámparas.

Las de sodio de baja presión, muy bajo índice de reproducción cromática (CRI) Inconvenientes

Fuente de luz muy eficiente con una vida útil muy elevada entre 12.000 y 15.000 horas Ventajas

Iluminación

Tubo de descarga electrodo electrodo balastro Corriente electrica arrancador 25000 70-130

Sodio a alta presión

25000 100-180

Sodio a baja presión

12000 75-95

Halogenuros metálicos

25000 40-65

Mercurio a alta presión

9000 20-30 Luz mezcla 6000 40-90 Fluorescentes Vida media (h) Eficacia de las lámparas (lm/W)

(31)

31

3

Tipos de iluminación. Lámparas Fluorescentes

Contienen vapor de mercurio mezclado con un gas inerte a baja presión (<1Pa)

Emiten radiación ultravioleta en 253’7nm.

La superficie del tubo está recubierta con sustancias fluorescentes que al ser excitadas por la radiación ultravioleta emiten en el espectro visible.

El tipo de sustancias depositadas determinan la temperatura de color (más calida o fría).

El rendimiento de color se sitúa entre el 80 y el 90%.

El rendimiento energético se encuentra entre 40 y 90 lm/W.

Iluminación

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 longitud de onda (nm) Potencia Eléctrica Consumida 100 % Calor 70 % Radiación invisible 1 % Radiación luminosa 29 %

(32)

3

Tipos de iluminación. Lámparas fluorescente (tubulares y compactas)

Inferior índice de reproducción cromática (CRI) que las de incandescencia.

Contienen Mercurio.

Inconvenientes

Compactas

Buen rendimiento del color.

Gran variedad de formatos.

Larga vida útil.

Tamaño compacto.

Hasta 80% de ahorro de energía con respecto a las lámparas incandescentes (Ideales para reemplazar a las incandescentes)

Ventajas

Inferior Índice de reproducción cromática (CRI) que las de incandescencia

Contienen Mercurio. Inconvenientes

Tubulares

Alta eficiencia.

Adecuadas para la iluminación de grandes áreas.

Larga vida útil.

Muy diversas temperaturas de color. Ventajas

(33)

33

3

Tipos de iluminación. Lámparas de vapor de mercurio a alta presión

Iluminación

Emiten radiaciones en varias franjas del espectro visible (405nm, 435nm 546nm y 570nm)

El Hg no emiten en la franja del rojo. Se añaden sustancias que a partir de la radiación ultravioleta emitan en la zona del rojo

El rendimiento de color se sitúa entre el 40 y el 50%.

El encendido se realiza mediante un electrodo auxiliar próximo a uno de los electrodos

El periodo transitorio de arranque es de unos cuatro minutos.

El rendimiento energético se encuentra entre 40 y 65 lm/W.

Luz mezcla

Es la combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con una lámpara incandescente y, un recubrimiento fosforescente

Rendimiento de color entorno al 60%.

(34)

3

Tipos de iluminación. Lámparas Halogenuros Metálicos

Iluminación

Lámparas de mercurio de alta presión a las que se le añaden halogenuros metálicos.

Los halogenuros permiten mejorar el rendimiento de color, ya que cada uno de ellos aporta más líneas al espectro. Se consiguen valores de hasta el 85%.

Rendimiento energético entre los 60 y 96 lm/W.

Vida media de 10000 horas.

Período de encendido superior a 5 minutos

Tensiones de arranque que van desde los 1500 a los 5000 V.

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

(35)

35

3

Tipos de iluminación. Lámparas de Sodio a baja presión.

Iluminación

El vapor de sodio produce una radiación monocromática en la zona del amarillo en los valores 589 nm y 589.6 nm. Ambas radiaciones son muy próximas y están situadas al lado de la longitud de de onda de 550 nm en la que el ojo humano tiene la mayor sensibilidad.

Eficiencia muy alta, que está comprendida entre los 150 y los 180 lm/W.

Son monocromáticas y no permite distinguir los colores.

La vida útil se encuentra entre las 6000 y las 8000 horas.

Período de encendido superior a 5 minutos

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

longitud de onda (nm)

OJO

Sodio de baja presión

Potencia Eléctrica Consumida 100% Calor 44% Radiación invisible 25% Radiación luminosa 31 %

(36)

3

Nuevos tipos de fuentes de iluminación. Lámparas LED

Un LED es un diodo emisor de luz (Light-Emitting Diode) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica.

Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo.

Compuesto Color Long. de onda

Arseniuro de galio (GaAs) Infrarrojo 940 nm

Arseniuro de galio y aluminio

(AlGaAs) Rojo e infrarrojo 890 nm

Arseniuro fosfuro de galio (GaAsP)

Rojo, naranja

y amarillo 630 nm

Fosfuro de galio (GaP) Verde 555 nm

Nitruro de galio (GaN) Verde 525 nm

Seleniuro de zinc (ZnSe) Azul _{489 nm}

Nitruro de galio e indio

(InGaN) Azul 450 nm

Carburo de silicio (SiC) Azul 480 nm

Diamante (C) Ultravioleta 385 nm

(37)

37

Los LEDs blancos se fabrican generalmente con un LED azul con una capa de fósforo amarillo.

Añadiendo más o menos fósforo rojo aproximamos la temperatura de color al blanco cálido o al blanco frío.

El ojo humano es extraordinariamente sensible, por lo que variaciones mínimas en el espesor de la capa del fósforo, en la concentración, o en las condiciones de deposición, pueden significar una gran diferencia de color.

Dos formas de conseguir luz blanca con LEDs

Luz blanca como combinación de la luz emitida por led verde + rojo + azul (RGB).

Led azul emitiendo en el rango ultravioleta + fósforo (deposición).

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas LED

(38)

Fluorescente compacta vs LED

Luz blanca como combinación de la luz emitida por led verde + rojo + azul (RGB).

Led azul emitiendo en el rango ultravioleta + fósforo (deposición).

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas LED

Fuente: Lightolier (Philips)

Iluminación

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

longitud de onda (nm)

Fluorescente LED BLANCO

(39)

39

Aplicaciones LED.

Aplicaciones RGB

Iluminación decorativa - arquitectónica

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas LED

(40)

Luz blanca – Iluminación general

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas LED

(41)

41

Luz blanca – Iluminación comercial

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas LED

(42)

Diodo orgánico de emisión de luz, también conocido como OLED (Organic Light-Emitting Diode), es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos.

Existen muchas tecnologías OLED diferentes, tantas como la gran diversidad de estructuras (y materiales) que se han podido idear (e implementar) para contener y mantener la capa electroluminiscente, así como según el tipo de componentes orgánicos utilizados.

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas OLED

(43)

43

Aplicaciones OLED.

Prototipos

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas OLED

Fuente: philipslumiblade.com

Iluminación

(44)

OLEDs: ventajas en comparación con los LEDs.

Más delgados y flexibles. Por una parte, las capas orgánicas de polímeros o moléculas de los OLEDs son más delgadas, luminosas y mucho más flexibles que las capas cristalinas de un LED o LCD. Por otra parte, en algunas tecnologías el sustrato de impresión de los OLEDs puede ser el plástico, que ofrece gran flexibilidad

En el futuro, más económicos. En general, los elementos orgánicos y los sustratos de plástico serán mucho más económicos. También, los procesos de fabricación de OLEDs pueden utilizar conocidas tecnologías de impresión de tinta, hecho que disminuirá los costes de producción.

Más escalabilidad y nuevas aplicaciones. La capacidad futura de poder escalar las pantallas a grandes dimensiones hasta ahora ya conseguidas por los LCDs y, sobre todo, poder enrollar y doblar las pantallas en algunas de las tecnologías OLED que lo permiten, abre las puertas a todo un mundo de nuevas aplicaciones que están por llegar.

OLEDs: Desventajas y problemas actuales

Tiempos de vida cortos. Las capas OLED verdes y rojas tienen largos tiempos de vida, sin embargo la capa azul no es tan duradera, actualmente tienen una duración cercana a las 14.000 horas .

Proceso de fabricación caro. Actualmente la mayoría de tecnologías OLED están en proceso de investigación, y los procesos de fabricación (sobre todo inicialmente) son económicamente elevados.

Fácilmente degradables. Por ejemplo, el agua puede fácilmente estropear permanentemente los OLEDs.

Impacto medioambiental. Los componentes orgánicos (moléculas y polímeros) se ha visto que son difíciles de reciclar (alto coste, complejas técnicas). Ello puede causar un impacto al medio ambiente muy negativo en el futuro.

3

Nuevos tipos de fuentes iluminación. Lámparas OLED

(45)

45

3

Lámparas. Resumen

Evolución de la Eficiencia Energética

En los últimos años las compactas fluorescentes (CFL) se han establecido como serias sustitutas de los tipos de lámparas más utilizadas en el sector doméstico: incandescentes y halógenas.

La iluminación LED ha alcanzado ya valores de eficiencia iguales a las CFL y se espera que alcancen los 150 lm/W en próximos años.

Fuente: EnergyLab (2009), Elab. propia.

Iluminación

(46)

3

Lámparas. Resumen

Comparativa eficiencia energética máxima

En la gráfica se reflejan los niveles de eficiencia energética máximos alcanzados en la actualidad por los productos comerciales existentes.

CFL y LEDs pueden llegar a ser del orden de un 50 a un 80 - 90 % más eficientes que una lámpara incandescente típica.

El sodio de alta presión a pesar de su alta eficacia tiene unos usos muy limitados debido a su baja calidad lumínica.

Fuente: EnergyLab (2009), Elab. propia.

Iluminación

(47)

47

3

Lámparas. Resumen

Comparativa tipos de lámparas

(48)

3

Lámparas. Resumen

Comparativa tipos de lámparas. Aplicaciones

(49)

49

3

Equipos auxiliares

Arrancador. Pérdidas 0 – 1,5%

Generan un impulso eléctrico de tensión superior a la red y de corta duración para iniciar el funcionamiento.

Halogenuros metálicos, lámparas de vapor de sodio.

Cebador

Genera los picos de tensión iniciales para el arranque de las lámparas.

Precalentamiento de los cátodos.

Lámparas de fluorescencia.

Balastos electromagnéticos o electrónicos.

Proporciona corriente de arranque.

Proporciona tensión de vacío para generar arco entre electrodos.

Limita el consumo de corriente de la lámpara.

Estabiliza la corriente ante variaciones de tensión (alarga la vida útil).

Fluorescencia, halogenuros, vapor de sodio de alta

En el caso de los LED son fuente de corriente.

Condensadores. Pérdidas 0 – 1,5%

Compensa el uso de energía reactiva cuando se utilizan reactancias electromagnéticas.

Lámparas de fluorescencia, halogenuros metálicos y vapor de sodio.

Transformador

Convierte la tensión de red a la adecuada a lámparas de muy baja tensión .

Lámparas halógenas de baja tensión.

Iluminación

(50)

Mejora de la eficiencia energética

Pérdidas

_ECC

= 20% P

_lamp

(W)

Equipo de conexión convencional

(ECC)

Pérdidas

_ECE

= 1% P

_lamp

(W)

Balasto

Condensador

Arrancador

Equipo de conexión

electrónico (ECE)

3

Equipos auxiliares

Iluminación

(51)

51

Estrategias de control Control de presencia

• Activación/Desactivación automática de la iluminación gracias a sensores de presencia. • Cuando la ocupación de los locales no sigue un patrón predecible.

Control horario

• Activación y desactivación programada mediante interruptores programables, temporizadores y otros dispositivos.

• Patrones de ocupación predecibles / programables. Regulación del nivel de iluminación

• Adecuación de la potencia lumínica a las necesidades de los usuarios en cada instante.

• Puede ser llevada a cabo mediante dimmers, o mediante iluminación multinivel o escalonada. Daylighting o aprovechamiento de la luz natural

• Reducción del nivel de iluminación o desconexión en presencia de luz natural.

• Los controles de daylighting emplean usualmente células fotoeléctricas conectadas a sistemas de regulación del nivel de iluminación.

Limitación de la demanda

• Disminución o desconexión de la iluminación en condiciones de emergencia o en previsión de cortes. • Puede realizarse de manera automática o manual.

Compensación adaptativa

• Adecuación de los niveles de iluminación en el atardecer para un mejor acomodo visual de los ocupantes.

• Utilización de dimmers, o interruptores combinados con temporizadores programables o fotocélulas.

3

Control y regulación

(52)

Ahorro energético de los sistemas de control

Los controles de iluminación reducen los costes operacionales de los edificios. Los sistemas correctamente instalados y gestionados reducen el consumo energético en iluminación cuando ésta es innecesaria y reducen la demanda de iluminación cuando y donde es posible.

Los sistemas de control eficientes están enfocados a reducir ambas variables.

Energía = Potencia x tiempo

Tipo de instalación

Sistema de control

Ahorro energético

máximo anual

Sensor de presencia

45%

Fotocelula e interruptor

35%

Dimado manual o iluminación multinivel

30%

Fotocelula e interruptor

40%

Sensor de presencia

35%

Fotocelula e interruptor

40%

Iluminación multinivel

15%

Sensor de presencia

25%

Fotocelula e interruptor

15%

Iluminación adaptativa

40%

Fotocelula e interruptor

60%

Iluminación multinivel

10%

Despacho

Grandes almacenes

Supermercado

Aula de enseñanza

Oficina

3

Control y regulación

Iluminación

(53)

53

Índice

1

2

3 Presentación del Centro

Introducción

Iluminación

4 Normativa

5

6

(54)

Legislación relativa al alumbrado

RoHS: Limitación de uso de determinadas sustancias peligrosas.

RAEE: Residuos de aparatos eléctricos y electrónicos.

EPBD: Directiva sobre rendimiento energético en los edificios (en España se transpone en el C.T.E.)

EuP: Directiva sobre productos que utilizan energía

ESD: Directiva de servicios energéticos

EEL: Etiqueta de eficiencia energética

EN 12464-1: Norma Europea sobre Alumbrado Interior

Decreto 838/2002: Decreto sobre balastos para fluorescentes

Alcance de la directiva EuP 2005/32/EC

La directiva EuP 2005/32/EC sobre requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos que utilizan energía va a suponer la eliminación de la vieja e ineficiente tecnología.

A continuación se muestran los requisitos mínimos exigidos y el período a partir del cual empiezan a aplicarse.

La eliminación progresiva de las lámparas incandescentes y halógenas más ineficientes va a suponer una reducción sustancial de la cantidad de CO2 emitido a la atmósfera y un ahorro sustancial de energía.

Normativa

4

(55)

55

Normativa

4

(56)

Normativa

4

(57)

57

Normativa

4

Directiva EPBD. Introducción CTE-HE3

Aprobación: Mediante el Real Decreto 314/2006, del 17 de Marzo de 2006, como marco

normativo que establece las exigencias básicas de calidad, seguridad y habitabilidad de los

edificios y sus instalaciones.

Objetivos:

mejorar la calidad de la edificación y de promover la innovación y la sostenibilidad.

Aumentando la calidad básica de la construcción

Se incorporan criterios de eficiencia energética para cumplir las exigencias derivadas

de la Directiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre,

relativa a la eficiencia energética de edificios.

(58)

PARTE I:

Capítulo 1: Disposiciones generales

Capítulo 2: Condiciones técnicas y administrativas

Capítulo 3: Exigencias básicas

ANEJO I: Contenido del proyecto

ANEJO II: Documentación del seguimiento de la obra

ANEJO III: Terminología PARTE II: Documentos Básicos

DB SE: Seguridad estructural

DB SE-AE: Seguridad estructural. Acciones en la edificación

DB SE-C: Seguridad estructural. Cimientos

DB SE-A: Seguridad estructural. Acero

DB SE-F: Seguridad estructural. Fábrica

DB SE-M: Seguridad estructural. Madera

DB SI: Seguridad en caso de incendio

DB SU: Seguridad de utilización

DB HS: Salubridad (Higiene, salud y protección del medio ambiente)

DB HE: Ahorro de energía

Sección HE-1: Limitación de la demanda energética

Sección HE-2: Rendimiento de las instalaciones térmicas

Sección HE-3: Eficiencia energética de las instalaciones de Iluminación

Sección HE-4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria

Sección HE-5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica

Normativa

4

(59)

59

Normativa

4

Introducción CTE-HE3

HE 3 →→→→ Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación: “Los edificios dispondrán de instalaciones de iluminación adecuadas a las necesidades de sus usuarios y a la vez eficaces energéticamente disponiendo de un sistema de control que permita ajustar el encendido a la ocupación real de la zona, así como de un sistema de regulación que optimice el aprovechamiento de la luz natural.”

Secciones/(partes) 1. Generalidades

I. Ámbito de aplicación

II. Procedimiento de verificación

III. Documentación justificativa

2. Caracterización y cuantificación de las eficiencias

I. VEEI – Valor de Eficiencia Energética de la Instalación

II. Sistema de control y regulación

3. Cálculo

I. Datos previos

II. Método de cálculo

4. Productos de construcción

(60)

Normativa

4

CTE – HE3. Generalidades

I. Ámbito de aplicación:

Esta sección HE3 es de aplicación a las instalaciones de iluminación interioren:

Edificios de nueva construcción

Rehabilitación de edificios existentes con una superficie útil superior a 1000 m2, donde se renueve más del 25% de la superficie iluminada.

Reformas de locales comerciales y de edificios de uso administrativo en los que se renueve la instalación de iluminación.

Se excluyen del ámbito de aplicación, aunque se justificarán las soluciones adoptadas, en su caso, para el ahorro de energía en la instalación de iluminación.

Edificios y monumentos con valor histórico o arquitectónico reconocido, siempre que el cumplimiento de las exigencias de la HE-3, pudiera alterar de manera inaceptable su carácter o aspecto.

Construcciones provisionales con un plazo previsto de utilización igual o inferior a 2 años.

Instalaciones industriales, talleres y edificios agrícolas no residenciales.

Edificios independientes con una superficie útil total inferior a 50 m2.

(61)

61

Normativa

4

CTE – HE3. Generalidades

II. Procedimiento de verificación. Para confirmar la aplicación de la sección HE3 se debe seguir la siguiente secuencia de verificaciones:

Cálculo del valor de eficiencia energética de la instalación VEEI en cada zona, constatando que no se superan los valores de eficiencia energética límite.

Comprobación de la existencia de un sistema de control y, en su caso, de regulación que optimice el aprovechamiento de la luz natural.

Verificación de la existencia de un plan de mantenimiento. III. Documentación justificativa

En la memoria del proyecto para cada zona debe figurar, junto con los cálculos justificativos, al menos los siguientes datos:

el índice del local (K) utilizado en el cálculo;

el numero de puntos considerados en el proyecto;

el factor de mantenimiento (Fm) previsto;

la iluminancia media horizontal mantenida (Em) obtenida;

el índice de deslumbramiento unificado (UGR) alcanzado;

los índices de Reproducción Cromática (Ra) de las lámparas seleccionadas;

el valor de eficiencia energética de la instalación (VEEI) resultante en el cálculo.

las potencias de los conjuntos: lámpara + equipo auxiliar

(62)

Normativa

4

CTE – HE3. Caracterización y cuantificación de las exigencias

I. Valor de Eficiencia Energética de la Instalación- Fórmula de cálculo

La eficiencia energética de una instalación de iluminación de una zona, se determinará mediante el valor de eficiencia energética de la instalación VEEI (W/m2 por cada 100 lux) mediante la siguiente expresión:

P :potencia total instalada en lámparas más los equipos auxiliares [W];

S: superficie iluminada [m2];

Em: iluminancia media horizontal mantenida [lux].

Se comprobará para cada zona que el valor del VEEI no supera el valor límite:

P

⋅⋅⋅⋅

100 VEEI = ————

S

⋅⋅⋅⋅

E

_m

(63)

63

Normativa

4

CTE – HE3. Caracterizacion y cuantificación de las exigencias

Selección del VEEI límite:

Zonas de NO REPRESENTACIÓN PREVALECE: El nivel de iluminación, el confort visual, la seguridad y la eficiencia energética.

Zonas de REPRESENTACIÓN PREVALECE: El diseño, la imagen o el estado anímico que se quiere transmitir .

(64)

Normativa

4

CTE – HE3. Caracterizacion y cuantificación de las exigencias.

Ejemplo:

Bar de 125 m2 de superficie útil, con un potencia eléctrica del conjunto de lámparas+equipo de 6000 W, destinada a la iluminación general, con una iluminancia media de 400 lux, le corresponde una VEEI:

El bar es zona 2, hostelería y restauración, VEEI_límite= 10, luego:

NO CUMPLE

6000

⋅⋅⋅⋅

100 VEEI = ————— = 12

125 ⋅⋅⋅⋅

400

(65)

65

Normativa

4

CTE – HE3. Caracterizacion y cuantificación de las exigencias.

II. Sistema de control y regulación

Las instalaciones de iluminación deberán contar con un sistema de regulación y control.

Se prohíbe expresamente utilizar como único sistema de control el apagado y encendido en cuadros eléctricos ⇒ _se

debe instalar para cada zona, al menos, un sistema de encendido y apagado manual.

En zonas de uso esporádico el sistema de control dispondrá al menos de detección de presencia o temporización ⇒

obligación de instalar estos sistemas en aseos, pasillos, escaleras, aparcamientos, etc.

En el caso de edificios con gran aporte de luz natural se debe instalar sistemas de aprovechamiento de la luz natural, que regulen el nivel de iluminación en función del aporte de luz natural, en la primera línea paralela de luminarias situadas a una distancia inferior a 3 metros de la ventana, y en todas las situadas bajo un lucernario

(66)

Normativa

4

CTE – HE3. Caracterizacion y cuantificación de las exigencias.

El CTE incluye las fórmulas que permiten calcular en qué tipo de edificios es obligatoria hacer la regulación en función de luz natural, dependiendo de:

La superficie acristalada (Aw), respecto a la de la planta (A) del edificio

La tramitancia (T) del cerramiento acristalado

Los posibles obstáculos exteriores al edificio, y que proyecten sombras sobre

Aplicación: En general, actualmente en la mayoría de las configuraciones de los actuales edificios de oficinas, será necesaria su instalación y en muchos centros

comerciales y polideportivos cubiertos se cuenta hoy en día con el suficiente aporte de luz natural.

Excepciónes:

Las zonas comunes de edificios residenciales.

Las habitaciones de hospitales.

Las habitaciones de hoteles.

Tiendas y pequeños comercios.

Edificios con cerramientos acristalados al exterior

Edificios con cerramientos acristalados a patios o

(67)

67

Normativa

4

CTE – HE3. Caracterizacion y cuantificación de las exigencias.

II. Sistema de control y regulación.

Sensores de luz natural – Ejemplo de instalación.

0 %

30 %

70 %

(68)

Normativa

4

CTE – HE3. Caracterizacion y cuantificación de las exigencias.

II. Sistema de control y regulación.

Sensores de luz natural – Ejemplo de instalación.