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ÍNDICE

E.T.S. de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagena

Curso de formación en “Mercados Eléctricos”

Elche, febrero de 2010

Sistemas de iluminación y ahorro energético

ÍNDICEEjemplo de aplicaciónEficiencia en la iluminación en un edificiouniversitario: el proyecto GreenLight (EU)

ÍNDICE APLICACIONES: eficiencia energética en la iluminación

Potencia instalada: 2MW (50%-60%)Demanda pico: 1100 kWProbar el potencial de medidas de eficiencia energética para reducir el consumo de energía a medio-largo plazoMejora de la eficiencia en:

HVAC: 40-50% demandaAlumbrado: 25-30% demanda.

Consumo, oportunidades y mejoras del sistema en un edificio del s. XVIII rehabilitado para usos docentes.

ÍNDICE APLICACIONES: eficiencia energética en la iluminación

Antiguo Hospital de Marina de Carlos III:Superficie: alrededor de 35.000 m2 Estudiantes: 2.500. Profesorado: 250

Características del antiguo sistema de alumbradoAulas Planta Baja: 3*T-8, 58WPasillos: halógenas de 75W (a 5,5m de altura)Aulas de sótano: 20*150W High Intensity (HID) lámparas con balasto magnético

El sistema presenta deficiencias graves de diseño:Pobre eficiencia energética debido a los balastos y al tipo de lámparasEjes de alumbrado erróneosCircuitos de conmutación deficientesNo se aprovecha la luz naturalPor la altura de los techos, el mantenimiento es muy costoso (cambios a 5,5-6m de altura)Vida útil HID (< 6000h, < 2 años de uso)Ruido balasto.

ÍNDICE Deficiencias en el diseño (2002)

Deficiencias de eje de alumbrado

Deficiencias de circuitos de conmutación

ÍNDICE Áreas de prueba Greenlight

Definición de espaciosPlanta Sótano - aulas docentes, pasillos

ÍNDICE

Planta Baja - aulas docentes, aulas informática, ALA, pasillos y recibidores

ÍNDICE

Planta Primera - aulas docentes, pasillos y recibidores

ÍNDICE

Planta Segunda - pasillos y recibidores

ÍNDICE

Color/ Reproducción cromáticaAulas: IRC > 80 (o cualquier otra dependencia docente)Apariencia de luz fría (aulas)

Eficiencia energéticaNo tenida en cuenta en una primera fase (1999)Luz natural no aprovechada

Otras consideracionesReflejos de la luz naturalRuidosProducción de calorMantenimiento

ÍNDICE Antes (2002)

Selección del tipo de lámparas y equipos. Solución impuesta

Planta Sótano - aulas docentesLámparas:

Descarga de vapor de mercurio con halogenuros metálicos de ampolla cerámica (HID)Potencia: 150 WHQI-E de OSRAM o similar, con casquillo E27

Equipos auxiliares:Balasto magnético (zumbido audible en el aula)Arrancador electrónico Condensador de 20 μF en paralelo (compensación de reactiva)Largos tiempo de encendido (inadecuados)

Luminaria:Abierta, tipo downlight pendular modelo 87601 de ERCO o similarReflector tipo Darklight de aluminio anonizado plateadoFijada a la superficie del techo

Disposición: 5 luminarias x 4 filas (20 luminarias)Sistema de control:

3 interruptores, 3 circuitos independientes (tresbolillo)Mala adecuación al nivel de ocupación

Luz natural: lucernario, no aprovechado

ÍNDICE Antes (2002): mala conmutación, sin aprovechamiento luz natural

ÍNDICE Lo que había …. (2002)

Planta Baja y Planta Primera - aulas docentes, de informática y ALA

Lámparas:Fluorescentes estándar T-8Potencia lámpara: 58 W

Equipos auxiliares:Reactancia magnéticaCebadores convencionalesCondensador de 7 μF en paralelo (compensación de reactiva)Largos tiempo de encendido (inadecuados)

Luminaria:TubularesReflector de aluminio en la parte posterior del tubo y difusores en forma de lamaAsociadas; bandas luminosas de 3 luminarias cada una Suspendidas del techo; 3 m de altura respecto del suelo

Disposición: paralela a las mesas de trabajo ( →deslumbramiento)Sistema de control:

2 interruptores, (circuito de red, grupo de reserva) Mala adecuación al nivel de ocupación

Luz natural: ventanas en aulas exteriores, no aprovechado

ÍNDICE

Pasillos y recibidoresLámparas:

Incandescentes halógenas de ampolla cerámica clara con casquillo B15d Potencia: 70 WModelo1 Halolux Ceram de OSRAM o similar

Luminaria:Cerradas del tipo downlight de superficie modelo 85201 de RCO o similar Reflector Darklight de aluminio anonizado plateado.

Disposición:Pasillos

» 3 equipos en pasillos cortos y 6 en pasillos largos. » Distancia no adecuada (niveles de iluminación no

uniformes).Recibidores; en recibidores pequeños se emplean 18 equipos

Sistema de control:interruptor temporizado situado en los puntos de acceso de las zonas

Luz natural: en algunos recibidores existen ventanas

ÍNDICE

ÍNDICE

Datos simulados Vs. Datos EmpíricosDatos medidos mediante luxómetro (caso real: 150W por punto de luz)

Mañana Tarde

ÍNDICE

Datos simulados Vs. Datos EmpíricosSalida del software (65 W por punto de luz). Superficie de trabajo real y altura de los ojos (UGR)

Em = 720 lxEmin = 525 lxEmax = 968 lx

>> Isolíneas >>UGR

ÍNDICE

Datos simulados Vs. Datos EmpíricosDatos medidos mediante luxómetro (caso real)

Mañana Tarde

370 501 643 662 253

519 670 862 1160 1215

582 804 818 1257 1074

588 767 721 448 281

560 721 671 1124 1430

520 701 830 1298 2690

378 458 488 415 243

438 577 616 484 238

458 622 504 379 220

462 580 450 356 232

448 559 452 485 280

418 567 560 480 276

ÍNDICE

Proyecto piloto Greenlight (2003)Antonio Gabaldón y Fernando Sequera (UPCT)

ÍNDICE ¿Estábamos bien en eficiencia?

Verificación del CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación

Niveles de iluminanciaSoftware:

Iluminancia media mantenida en el plano de trabajo: 720 lx > 500 lx recomendados.

Medido:

Valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI)VEEI = 13 W/m2 = 1.8 W/m2/100 lx < Límite = 4

Sistema de control y regulación:Sistema de control adecuado (sistema manual de On/Off)Sistema de aprovechamiento de luz natural: inexistente

3%0,992 (18x55W)1,04418P1 – 8

σMediaPMEDIDA (kW)

PNOMINAL (kW)EquiposAULA

ÍNDICE Planta sótano

Proceso de iluminación eficiente– Proyecto Greenlight (UE)

Modificación del tipo de lámparas y equipos (I)Planta Sótano - Aulas docentes

Caso base: HID» Corta vida (reemplazo anual)» Coste elevado» Tiempo de encendido (proyección en aula) » Balastos magnéticos (vida, consumo, ruido,

temperatura)Actualización: lámparas de inducción

» Elevada vida (ausencia filamentos)» Reencendido inmediato» Aprovechamiento de las luminarias» Balastos electrónicos específicos (reducción de

consumo)


EspecificacionesLámparas:

Tecnología: InducciónPotencia: 165 WFabricante: Philips (QL)

Equipos auxiliares:Generador electrónico de alta frecuencia, PhilipsQL 165W S/01

Luminaria:Sin cambios (minimización de costes)

Disposición: 16-18 lámparas Vs. 20 caso anteriorSistema de control:

Sin cambios (manual On/Off)Luz natural: aprovechamiento “casero” del turno diurno (3 ó 31/2 filas de luminarias en vez de 4)

ÍNDICE Planta sótano antes (2002)

Datos simulados Vs. Datos EmpíricosSalida del software (170W por punto de luz). Superficie de trabajo real (inclinada)

Em = 827 lxEmin = 289 lxEmax = 1196 lx

>> Isolíneas >>UGR

ÍNDICE Planta sótano. Datos simulados Vs. Datos Empíricos

Datos medidos mediante luxómetro (150W por punto de luz)


Verificación del CTE-DBHE 3: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación

Niveles de iluminanciaSoftware:

Iluminancia media mantenida en el plano de trabajo: 827 lx > 500 lx recomendados.

Medido:

Valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI)VEEI = 23.61 W/m2 = 2.73 W/m2/100 lx < Límite = 4

Sistema de control y regulación:Sistema de control adecuadoSistema de aprovechamiento de luz natural: inexistente –obligatorio según CTE

3%1,6742,64016PS – 15Desv.Media

PMEDIDA (kW)PNOMINAL (kW)Equipos

AULA

ÍNDICE Planta sótano posibilidades de empleo de la luz natural (tarde)

ÍNDICE Planta sótano: posibilidades de empleo de la luz natural (mañana)

1970 2170 2300 2380 2320 2200 16401830

855 882 962 1020 1003 944 706790

430 442 520 570 551 494 370400

253 247 283 312 312 304 211262

184 220 210 204 164 132153

120 130 150 173 224 214 183179

187

ÍNDICE Cambios en las aulas planta baja (1ª planta)

ÍNDICE Planta baja/Primera planta

Modificación del tipo de lámparas y equipos (II)Planta Primera - Aulas docentes

Caso base: Fluorescentes» Balastos magnéticos: incremento del consumo,

armónicos, reduce la vidaActualización (I): balastos electrónicos

» Eleva la vida media (20000 horas)» Reducción del consumo» Reducción de la depreciación del flujo luminoso

Actualización (II): control» Circuitos de mando en 3 zonas diferenciadas

(pizarra, medio y fondo)» Sensores de presencia en dos zonas (pizarra,

medio)Actualización (III): luz natural

» Foto-sensores en la línea cercana a las ventanas» Balastos electrónicos regulables en la línea de

luminarias anexa a la ventana



Sin modificación (tubo trifósforo en algún caso)Equipos auxiliares:

Balasto electrónico, Sylvania QuickTronic QTPBalastos electrónicos regulables

Luminaria:Sin cambios (ahorro coste actualización)

Disposición: Sin cambios (ahorro coste actualización)

Sistema de control:3 circuitos de mando2 sensores de presencia + Relé para el control de los circuitos

Luz natural: aprovechamiento turno diurno (3 filas de luminarias)

Foto sensores de iluminancia + Balastosregulables en la fila más próxima a la ventana

ÍNDICE

Datos simulados Vs. Datos EmpíricosDatos medidos mediante luxómetro (caso real, con balastos electrónicos)

ÍNDICE ¿Es posible utilizar la luz natural? SI

Posibilidades de la luz natural

Mañana Tarde

ÍNDICE PFC de la ETSII de Cartagena (2003). Autor: Fernando Sequera

Alternativas eficientes (PB-5)Detectores presencia (pizarra, media aula)Desconexión de línea de tubos de pizarra


Alternativas eficientes (PB-5)Balasto regulable en f(luz natural)


Comparativa de resultados (PB-5)Balasto electromagnético (BEM)Balasto electrónico (BEN)Balasto electrónico + fotosensor

8,00E+02

9,00E+02

1,00E+03

1,10E+03

1,20E+03

1,30E+03

1,40E+03

1,50E+03

1,60E+03

1,70E+03

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 23

PB 5 BEM PB 5 BEN PB 5 BEN + Foto


Modificación del tipo de lámparas y equipos (III)Recibidores

Caso base: Incandescentes halógenas» Vida corta (< 2000 horas)» Elevada temperatura lámpara + luminaria

Actualización (I): Fluorescentes compactas» Vida media (15000 horas)» Mismo precio» Sin límite del número de encendidos» Sin equipo auxiliar» ¿Inserción en la luminaria? Problema



Fluorescentes compactas, Osram DULUX ?????Equipos auxiliares:

No necesitaLuminaria:

Sin cambiosDisposición:

Sin cambiosSistema de control:

Sin cambiosLuz natural:

Sin cambios (no aprovechamiento)

ÍNDICE SISTEMAS DE ILUMINACIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO

Muchas gracias ¿Preguntas?

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