Iluminación Módulo: Iluminación.

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1 Iluminación Módulo: Iluminación

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3 Índice Calidad lumínica Eficiencia energética Diseño
Principios luminotécnicos Lámparas Balastos Luminarias Saneamiento de instalaciones existentes Regulación Ejemplos de saneamiento Nuevos sistemas de iluminación Apéndice: lineamiento EuP Procedimiento de cálculo Calidad lumínica Eficiencia energética Diseño

4 Principios luminotécnicos
¿Qué es la luz? La luz es una radiación electromagnética que activa una sensación de claridad en el ojo.

5 Principios luminotécnicos
Magnitudes y unidades básicas Flujo luminoso F [lm] Rendimiento luminoso  [lm/W] Intensidad luminosa E [lux = lm/m²]

6 Principios luminotécnicos
Ejemplos de intensidades luminosas 300 lux en el centro del cuarto 10 lux en la ventana lux en la sombra 6.000 lux debajo del toldo lux al sol 10 lux en el sótano

7 Principios luminotécnicos
Blanco luz de día (ld) Blanco neutro (bn) Blanco cálido (bc) Lámpara fluor. ld Lámpara fluor. bn Lámpara incandescente Lámpara fluor. bc Color de la luz Colores de ensayo color 1 color 2 color 3 color 4 color 5 color 6 color 7 color 8 rosa amarillo verde amarillento verde celeste azul cielo violeta lila luminaria de referencia luminaria a examinar mismo color Colores idénticos: Ra = 100 Traslación del color: Ra < 100 Comparación del color Colores de ensayo El color de la luz se caracteriza por la temperatura del color. El color de la lámpara equivale al color de un cuerpo negro a determinada temperatura. Reproducción cromática: para su valoración se introdujo el índice de reproducción cromática Ra.

8 Principios luminotécnicos
Niveles de reproducción cromática Nivel Índice de color Ra Ejemplos de lámparas 1 A (muy buena) 90-100 lámparas incandescentes, halógenas, fluorescentes de luxe, de halogenuros metálicos de luxe 1 B (muy buena) 80-89 lámparas fluorescentes trifósforo y de halogenuros metálicos 2 A (buena) 70-79 lámparas fluorescentes color 10 y 25 2 B (buena) 60-69 lámparas fluorescentes color 30 3 (suficiente) 40-59 lámparas de (descarga de) vapor de mercurio 4 (insuficiente) < 40 lámparas de descarga de sodio Para la aplicación práctica resultan importantes cuatro niveles de reproducción cromática NdT: Según lo investigado, las palabras “de luxe” se refieren a un modelo de lámpara de la marca Philips y no corresponde que estén en las traducciones. La expresión “de tres banderas” resaltada en rojo no tienen entidad clara. No corresponden a tipos de lámparas, pueden ser marcas comerciales a un uso desconocido del español. Sírvanse verificar la versión alemana o eliminarlas.

9 Principios luminotécnicos
Niveles de reproducción cromática Color Aplicación típica 1A En lugares donde se requiere resaltar colores, por ejemplo impresión a color. 1B Donde sean preciso aplicar ciertos criterios de interpretación del color y/o el color se necesita por razones de apariencia (resaltar), por ejemplo, en tiendas o locales comerciales. 2 Donde se necesita una interpretación moderada del color. 3 Donde la interpretación de color es de poca importancia, pero una distorsión marcada del color es inaceptable. 4 Donde la interpretación de color no tiene mucha importancia y todas las distorsiones marcadas son aceptables.

10 Principios luminotécnicos
Posibilidades de generación de luz Luz natural Luz artificial Radiación eléctrica Radiación térmica rayo Lámparas de vapor de mercurio de alta presión (sin material fluorescente), lámpara de vapor de halogenuros metálicos, lámparas de descarga de sodio Lámparas fluorescentes, lámparas de vapor de mercurio de alta presión (con material fluorescente) Lámpara de Descarga Lámpara halógena Lámpara de filamento Sol Luminiscencia luciérnaga Diodo luminoso (LED)  5% % %

11 Tipos de lámparas 1. Lámparas halógenas 2. Lámpara halógena de alto voltaje 3. Lámparas fluorescentes compactas 4. Tubos fluorescentes 5+6. Lámparas de halogenuros metálicos 7. Lámpara de sodio de alta presión

12 Rendimiento luminoso de varios tipos de lámparas
Nivel de reproducción cromática 1A 2B 3 1B 1A,1B 4 Lámparas incandescentes Lámparas mixtas Lámparas de mercurio de alta presión Lámparas fluorescentes D= 26mm Lámparas fluorescentes D= 16mm Lámparas de halogenuros metálicos Lámparas de sodio de alta presión Lm/W

13 Lámparas Diodos luminosos (LED) 112W, hasta 8000 lumen,
reflector de salas E27, 2W, 60 lm, blanco cálido E27, 4W, 220 lm, blanco frio 3W, 58 lm, blanco cálido 1,3W, 15 lm, blanco cálido E14, 2,1W, 65 lm, blanco

14 Lámparas Aplicaciones de LED en comercio e industria
Iluminación de puestos de trabajo Iluminación de máquinas 6x10W, aprox. 80 lm/w 3x3W, aprox. 60 lm/w

15 Criterios para la selección de lámparas
Reproducción cromática / brillo Ópticos / arquitectura Disponibilidad de servicio Manipulación, robos Costos de operación

16 Lámparas Tendencias en lámparas
Aplicación en iluminación general Ahorro de energía por medio de lámparas innovadoras Alumbrado público Lámpara de vapor de mercurio Lámpara de descarga de sodio de alta presión Oficinas y uso industrial Lámparas fluorescentes de halofosfato Tubo fluorescente T5 con balasto electrónico + equipo de control Iluminación de locales comerciales Halógenas estándar x 3 Lámpara halógena de vapor de metal con tubo de descarga cerámico Hotelería / restaurantes Iluminación con efecto Lámpara halógena (reflectora) bajo consumo Energy-Saver KLR Con tecnología IRC Iluminación en el ámbito privado Lámpara incandescente Lámpara fluorescente compacta Energy- Saver Halogen (ES) – bajo consumo y compactas Diseño e iluminación Lámpara halógena (reflectora) Reflector LED /KLR ~40% ~65% ~80% ~30% NdT.: Los resaltados en rojo parecieran ser “marcas” (Osram) ~80% ~30% ~50%

17 Eficiencia en lámparas de descarga a alta presión
Lámparas de descarga de alta presión a vapor de mercurio HQL Flujo luminoso Watt Lm/W HQL 400 22.000 425 52 HCI 250 25.800 248 104 Vapor metálico – halógena con tecnología de cerámica p.ej. Lámpara Osram HCI 250 Watt high-efficiency

18 Gráfica sobre la potencia de varios balastos
Sistema de comparación usa lámparas fluorescentes de 58 W Balasto convencional Balasto de bajo consumo Balasto

19 Balastos Duración de las lámparas fluorescentes
Para maximizar la duración de las lámparas fluorescentes, éstas no deben apagarse si se volverán a utilizar en menos de minutos. Horas Frecuencia de encendido

20 Iluminación de grandes espacios
Balasto electrónico “Prismatron“ para lámparas de 400W y lámparas de halogenuros metálicos de 320W. Balasto electromagnético BSX 35 L8I-230V Basic para lámpara de descarga. Luces elevables para iluminación de grandes áreas Bajas pérdidas térmicas con ahorro energético aproximado del 15%

21 Luminarias: Comparativa
Ejemplo: Habitación con un índice de ocupación de 1.5 ; grado de reflexión: techo 0.8 ; paredes 0.3 ; suelo 0.3 Luminarias difusoras prismáticas,p.de ópalo Banda luminosa Luminarias con p.reflectante Luminaria direccionable y p.reflectante Luminaria con p.reflectante Intensidad luminosa. Diagramas polares (cálculos fotométricos) h Sala h Luz h Iluminación (h Sala x h Luz)

22 Iluminación individual en el puesto de trabajo
La iluminación individual en el puesto de trabajo puede suponer hasta un 35% de ahorro de energía Iluminación general Iluminación individual en el puesto de trabajo

23 Tipos de iluminación general
Iluminación directa Iluminación directa-indirecta Iluminación indirecta

24 Cálculo de la necesidad potencia instalada y del consumo de energía
Necesidad de potencia instalada Pinst local = Nº de luminarias x P luminarias Donde : P luminarias = P Lámparas + P Balastos Ejemplo: 12 Luminarias con 2 tubos de 58 Watt cada una: 12 x (2 x 58 W + 2 x 13 W) = 12 x 142 W = 1704 W Consumo de energía kWh/año = Pisnt local x t operación / año local x Factor de utilización fu Ejemplo: Tiempo de operación 3000 horas, factor de utilización 0.6 1.704 kW x 3000 h x 0.6 = kWh / año

25 Calcular el grado de efectividad de la sala
El rendimiento (η) del local depende de: Diagrama polar Dimensiones Grado de reflexión de las superficies del local Ejemplo: luminarias radiantes profundas anchas Indice de ocupación k = longitud del local (a) x ancho local (b) h Distancia desde la luminaria hasta la superficie x (a + b) Ejemplo: a = 16 m b = 16 m h= 5.4 m k = 1.48 Ejemplo: Techo: blanco 0.8 Paredes: brillo 0.5 Suelo: oscuro 0.1 h local =0.86

26 Cálculo del número de luminarias
Número de luminarias = E (lux) x A x (factor planning) v z x h Luminarias x h local x F (lm) Z: N° de lámparas por luminaria A: Area del local Ejemplo: A: 256 m2 300 Lux v = 1.25 z = 2 Lámparas por luminaria h luminaria = 0.72 h local = 0.86 F Flujo luminoso= 5200 Lúmenes 300 lux x 256 m2 x 1.25 2 x x 0.86 x 5200 lm = 14.9 Luminarias Número de luminarias adoptado: 16

27 Cálculo de la intensidad luminosa media en un Local
Nivel de Iluminación E = z x h lum x h local x F A x v 32 x x 0.86 x 5200 lm 256 m2 x 1.25 = 322 Lux Z: N° de lámparas por luminaria lum: Rendimiento de la luminaria Local: Rendimiento del local Ф: Flujo luminoso de una lámpara A: Area del local V: Factor de planeamiento

28 Referencias de las necesidades de energía para
los sistemas de iluminación Objetivos Buenas prácticas 50 lx 2.2 W / m² 1.2 W / m² 100 lx 4.0 W / m² 2.0 W / m² 300 lx 8.0 W / m² 5.5 W / m² 500 lx 12.0 W / m² 9.5 W / m² 750 lx 18.0 W / m² 14.0 W / m² 1000 lx 23.0 W / m² 19.0 W / m² Potencia instalada / Area [W/m2 ] Oficinas 1 - 10: Valores medidos de potencia instalada en diferentes oficinas

29 Eliminación de luminarias innecesarias
x x x x x x x x x x Normalmente, por medio de la comparación de la intensidad luminosa utilizada con la intensidad deseada es posible reducir el número de luminarias. x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

30 Medida de la luminosidad
Para las actividades más importantes, merece la pena adquirir un simple luxómetro ¡ (200 $) ! Medición Medición con las luces encendidas (¡después de 30 minutos!) 2. Medición sin luces Diferencia = rendimiento del sistema de iluminación

31 ¿Presenta su puesto de trabajo..
¿Paredes y superficies sin brillo? ¿Poca sensación de espacio? ¿Mucha necesidad de luz artificial? ¡Quizás lo que se necesita, mas que un electricista, es un pintor, un carpintero o un albañil!

32 Saneamiento de instalaciones existentes
Cielorraso Paredes Suelo Luminarias: directas Luminarias: directa/indirecta Demanda de energía[%] Grados de reflexión del ambiente Blanco 0,8 Amarillento 0,6 Roble 0,3 Gris piedra 0,2 Antracita 0,04 Por eso: ¡prefiera colores claros!

33 Protección del sol y sistemas para dirigir la luz natural
El problema: calentamiento de la sala y deslumbramiento debido a la entrada de luz solar Eliminación del problema mediante persianas(según fotografía). Desventaja: con poca luz, las luces deben estar encendidas Solución: persianas de tipo estor La parte superior permite la entrada de luz solar y la dirige hacia el techo y, desde ahí, se refleja a la sala.La parte inferior está cerrada y evita el deslumbramiento y el calentamiento de la sala.

34 Mejoras en la iluminación
Reducir de 2 a 1: uso de reflectores up-wedge Area de uso: Re-equipamiento de la iluminación con dos lámparas, para usar sólo con una lámpara fluorescente. Efectos: 50% de ahorro de consumo energético y de costos de energía eléctrica. Experiencia práctica: intensidad de iluminación después del nuevo equipamiento (dependiendo del grado de suciedad de las luces antiguas) % Cosino³ con tubo fluorescente T8 Costos: Cerca de 90 $ por reflector. Cosino³ corte; escala 1:1

35 Mejoras en la iluminación
Tubos protegidos para luminarias exteriores = mejor rendimiento a bajas temperaturas Uso de un adaptador para T5 con ciertas limitaciones ¡Hasta -30%! ¡Hasta-50%!

36 Reducción del voltaje usando un transformador In-circuit
Para largas hileras de luz, se puede reducir el voltaje de todas las luminarias por medio de un transformador o de un sistema de control de iluminación. Efecto: Una reducción de voltaje del 10% conduce a una disminución del 20% en la potencia. Intensidad luminosa Voltaje Demanda de energía

37 Reducción del voltaje usando un transformador In-circuit
Reducir el voltaje ¡Cuidado: funciona sólo con balasto convencional o balasto de bajo consumo ! ¡Los balastos electrónicos (BE) se regulan ellos mismos, autoregulables! Mejor: Balastos electrónicos dimerizables (0-10 Vcc tensión de control) y potenciometro o sensores de luz (mini-luz, up-wedge..) ¡barato, fácil de instalar, rápida amortización !

38 de la regulación dependiente de la luz natural
Ahorro de energía de la regulación dependiente de la luz natural 2x58W y compensación de luz diurna Flujo Luminoso [%] Consumo de Potencia [%] BE dimerizable + control de luz natural Balasto bajo consumo Balasto electrónico

39 Posibilidades de iluminación con sensores y controladores
Dependiendo de la luz solar Un sensor mide la contribución de la luz solar. Un controlador atenúa la contribución de luz artificial proporcionalmente en una base de compensación contínua Dependiendo de la presencia Los sensores detectan la presencia de gente en la sala. Cuando está vacía, la luz se apaga o se reduce a un nivel mínimo por medio del controlador (por ejemplo, en almacenes). Dependiendo del uso La iluminación puede fijarse en varios niveles. Las áreas de uso se pueden iluminar según convenga. Los descansos de trabajo pueden estar programados y la iluminación puede disminuirse durante los mismos

40 Principales funciones de la luz solar dependiendo de la regulación
Sistema de Control Luz diurna (natural) Luminarias Puesto de Trabajo

41 Ahorro de la regulación dependiendo de la luz natural
= Sistema obsoleto = Nuevo sistema sin DDR = Nuevo sistema con DDR

42 Etapas para un adecuado sistema de iluminación eficiente

43 Ejemplos de saneamiento
Nave industrial 50% Sistema obsoleto Luminarias de nave c/lámparas de Hg Lámparas 2 x 400 Watt Potencia del sistema 880 Watt 2 x lumen h vida útil de lámparas Rendimiento: 82% Nuevo sistema Reflectores Arealux y lámparas larga vida Lámparas 4 x 58 Watt Potencia del sistema 220 Watt 4 x Lumen h vida útil de lámparas Rendimiento: 90%

44 Ejemplos de saneamiento
Nave industrial Reequipamiento c/ reflector para enchufar: Reducir de 2 a 1 (medición: 90% intensidad de iluminación) Antes: kWh/a Después: kWh/a Amortización: 0,8 años Luminaria por medio Doble según necesidad Recambio 2:1

45 Ejemplo de mejora de iluminación en una nave industrial
Antes Después

46 Ejemplos de saneamiento
Beleuchtungstechnik Ejemplos de saneamiento Complejo de cines Recambio de halógenas de bajo voltaje por LED -50% consumo eléctrico 46

47 Ejemplos de saneamiento
Oficina 4 x 18 W T8, KVG Recambio 4 x 18 W por sustitución con modernas luminarias T5 con 3 x 14 W se obtiene un ahorro de aproximadamente 50%. 3 x 14 W T5, EVG

48 Nuevos sistemas de iluminación
Simulación de iluminación

49 Resultados: nuevos sistemas de iluminación
Software para la planificación de luz: DIALUX 4.9 Anterior: 2.8 KW el Nuevo: 1.76 KW el

50 Uso de la luz natural Techos tipo bóveda Tragaluces en las puertas
Ventanas con tragaluces "Tubos de luz" en el techo- Sola Tube, Velux

51 Uso de la luz natural Protección en tramas del sol
sur norte Nivel 1: protección solar Nivel 2:reflejo de la luz Protección en tramas del sol Ventanas tragaluces con forma prismáticas Sistemas para direccionar la luz utilizando persianas Area intermedia Area sombreada

52 Tipos de costos de iluminación
Luminaria Energía Consumida Lámparas Mantenimiento El consumo de potencia supone normalmente entre un 40-75% del costo total del sistema de iluminación. La eficiencia energética, unida a los bajos costos de mantenimiento (debido a los largos periodos de sustitución de las lámparas) supone un ahorro directo. Costos Costos de Electricidad Reemplazo de lámparas Costo de las h.h. de mantenimiento Costos de Mantenimiento Costos Operativos Costos del Sistema Iluminación

53 Mantenimiento Debido a la suciedad, a fallos en los sistemas y a la reducción de la cantidad de luz, se produce una reducción de la intensidad luminosa de las lámparas. Cuando la intensidad se acerca al 80% deI valor deseado, es necesario un mantenimiento: Limpieza de las lámparas y de las luminarias Cambio de lámparas y balastos Se pueden conseguir ahorros en los costes de mantenimiento mediante: Aprovechamiento para el cambio: al mismo tiempo que se hace la limpieza, se pueden cambiar los balastos y las lámparas para minimizar las paradas de producción. Utilización de lámparas y balastos de larga duración para ampliar los intervalos de mantenimiento

54 Simulación oficina típica
Caso 1: Paredes claras Superficie: 6m x 5m Luminarias: 6 Lámpara: 1 x 36 W por luminarias Color de pared: blanco Grado de reflexión: 90% Mobiliario: madera de abedul Piso: madera de roble Factor de degradación (ρ): 0,8 (local muy limpio) Sup. de trabajo Em=325 lux Zona de circulación Em=302lux Según la Ley de Seguridad e Higiene del Trabajo (Ley ) la iluminancia (E) en las oficinas debe ser de 300 lux.

55 Simulación oficina típica
Caso 2: Paredes oscuras Superficie: 6m x 5m Luminarias: 6 Lámpara: 1 x 36 W por luminarias Color de pared: gris Grado de reflexión: 24% Mobiliario: madera de abedul Piso: madera de roble Factor de degradación (ρ): 0,8 (local muy limpio) Sup. de trabajo Em=250 lux Zona de circulación Em=225lux Según la Ley de Seguridad e Higiene del Trabajo (Ley ) la iluminancia (E) en las oficinas debe ser de 300 lux.

56 Simulación oficina típica
Caso 3: Ambientación oscura Superficie: 6m x 5m Luminarias: 6 Lámpara: 1 x 36 W por luminarias Color de pared: verde Grado de reflexión: 20% Mobiliario: madera de macassar Piso: alfombra gris oscura Factor de degradación (ρ): 0,8 (local muy limpio) Zona de circulación Em=179lux Según la Ley de Seguridad e Higiene del Trabajo (Ley ) la iluminancia (E) en las oficinas debe ser de 300 lux. Sup. de trabajo Em=199 lux

57 Simulación oficina típica
Caso 4: Bajo mantenimiento Superficie: 6m x 5m Luminarias: 6 Lámpara: 1 x 36 W por luminarias Color de pared: blanco Grado de reflexión: 90% Mobiliario: madera de abedul Piso: madera de roble Factor de degradación (ρ): 0,4 (mantenimiento cada 3 años) Zona de circulación Em=239lux Sup. de trabajo Em=256 lux Según la Ley de Seguridad e Higiene del Trabajo (Ley ) la iluminancia (E) en las oficinas debe ser de 300 lux.

58 Tabla comparativa Em Emax Emin Emin/Em 325 250 199 256 343 269 213 270
Caso 1 Oficina paredes claras Caso 2 Oficina paredes oscuras Caso 3 Oficina ambientación oscura Caso 4 Oficina bajo factor de mantenimiento Em 325 250 199 256 Emax 343 269 213 270 Emin 301 228 182 238 Emin/Em 0.92 0.91

59 Más links sobre ahorro de energía en iluminación y componentes

60 Apéndice- Lineamiento UE: Energy using products (EuP)
Por un lado…… ……..y por el otro lado Los climatólogos nos alertan: en la lucha contra el calentamiento del planeta sólo se puede alcanzar la meta de reducir la temperatura en dos grados, si los países industrializados invierten miles de millones. Por eso, según la revista SPIEGEL los asesores del gobierno alemán exigen un banco climático mundial. Todos los países industriales deben reducir sus emi-siones de CO2 más drásticamente de lo supuesto hasta ahora, si el calentamiento global ha de limitar-se a dos grados Celsius en promedio. Esta es la conclusión de los asesores científicos en calentamiento global del gobierno alemán. Por lo tanto, Alemania debería reducir a la mitad sus emisiones de CO2 hasta el 2020 con respecto a hoy y suspenderlas por completo hasta el 2030, dice un informe pericial del Consejo de Medio Ambiente WBGU para la Cumbre Climática de Copenhague en diciembre. 29/08/2009

61 Conclusión En el ámbito de la iluminación en muchos casos se pueden lograr ahorros de energía de más del 50%. Para casi todas las aplicaciones se cuenta con productos y soluciones energéticamente eficientes. La economía/amortización va desde muy buena (<2a) en productos sencillos de reequipamiento hasta muy baja (> 7a) en saneamientos complejos. La planificación previa y la investigación son la clave.