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Sistemas de control
Y LEDS
Alternativas de actuación
- Apostar por fuentes de energía renovables
Ante esta situación
tenemos 2 caminos
complementarios
• Solar térmica
• Solar fotovoltaica
• Hidraúlica
• Eólica
• Biomasa
En la producción
de la energía
- Eficiencia energética
En el uso de la
energía
2
1
2º camino: Eficiencia energética
Datos sobre el consumo de energía en el alumbrado
3
Ahorros en alumbrado público
4
2
Evolución en las fuentes de luz en alumbrado público
30's
60's
Siglo XXI
SOX + TL
SON + HPL
CosmoPolis y LEDS
Telegestión
5
Alumbrado urbano en Europa
•
•
70% de energía consumida en Aytos.
56 Mill. de puntos de luz en las calles
•
1/3 todavía usa tecnología de 1960
•
Alternativas disponibles:
•
Mercurio alta presión (HPL)
≈ 50 lm/W
Sodio a alta presión (SON)
Halogenuros met. Cerámicos (CDO/CPO)
LEDS
≈ 100 lm/W
Vida de una instalación típica de mercurio es 30-40 años Tasa de reemplazo
muy lenta (3%)
6
3
Telegestión en alumbrado exterior
7
¿Qué es la telegestión?
• La telegestión es la capacidad de controlar y
supervisar los puntos de luz del exterior mediante
un sistema inteligente a distancia. Ej: Sistema Starsense
• Control
– Encender y apagar lámparas, elevar o reducir su nivel de luz
– Según parámetros internos (por ejemplo, un programador)
– Según parámetros externos (por ejemplo, densidad del tráfico, luz diurna)
• Supervisión
– Estado de lámpara: encendida, apagada, atenuada, fundida
– Estado de la red
– Horas de funcionamiento (p. ej., según el emplazamiento)
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– Consumo de energía (p. ej., por calles)
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REEIAE - Capítulo 9 de la Instrucción ITC – EA – 02
Normativa
6. SISTEMAS DE REGULACIÓN DEL NIVEL LUMINOSO
Con la finalidad de ahorrar energía, las instalaciones de alumbrado recogidas en el capítulo 9 de la ITC-EA-02, se
proyectarán con dispositivos o sistemas para regular el nivel luminoso mediante alguno de los sistemas siguientes:
a) balastos serie de tipo inductivo para doble nivel de potencia;
b) reguladores - estabilizadores en cabecera de línea;
c) balastos electrónicos de potencia regulable.
Los sistemas de regulación del nivel luminoso deberán permitir la disminución del flujo emitido hasta un 50% del
valor en servicio normal, manteniendo la uniformidad de los niveles de iluminación, durante las horas con
funcionamiento reducido.
9. NIVELES DE ILUMINACIÓN REDUCIDOS
Con la finalidad de ahorrar energía, disminuir el resplandor luminoso nocturno y limitar la luz molesta, a ciertas horas de
la noche, deberá reducirse el nivel de iluminación en las instalaciones de alumbrado vial, alumbrado específico,
alumbrado ornamental y alumbrado de señales y anuncios luminosos, con potencia instalada superior a 5 kW salvo
que, por razones de seguridad, a justificar en el proyecto, no resultara recomendable efectuar variaciones temporales o
reducción de los niveles de iluminación.
9 se reduzca el nivel de iluminación, es decir, se varíe la clase de alumbrado a una hora determinada, deberán
Cuando
mantenerse los criterios de uniformidad de luminancia / iluminancia y deslumbramiento establecidos en ésta
Instrucción ITC-EA-02.
Equipos electrónicos para regulación
¿Por qué se deben utilizar balastos electrónicos en
alumbrado exterior?
• Porque se ahorra energía; mayor eficacia y posibilidades de regulación y
telegestión
• Porque mejora la vida de la lámpara al estar protegida frente a las
fluctuaciones de tensión
• Porque mejora la fiabilidad de la instalación de alumbrado; uniformidad,
consumo de energía constante y factor de potencia constante
• Las nuevas lámparas de alta eficacia funcionarán sólo con balasto o
driver electrónico; ej: CosmoPolis, CDM-Elite, LEDs
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5
Ventajas de un sistema de telegestión
• Ahorro de energía por la regulación del nivel de iluminación
• Ahorro económico por la mejora en la eficacia del mantenimiento
• Mejora de la seguridad
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Beneficios - Ahorro energético
Se estima un ahorro energético total del 50%:
• Balasto electrónico (ahorro de energía medio a lo largo
de la vida de la lámpara del 13%)
• Regulación del flujo luminoso de las lámparas (ahorro
energético de hasta el 65% en SON y el 40% en CDO)
• Nivel constante de iluminación (CLO) :ahorro energía
medio hasta el 8% aumentando potencia del p.ej. Del
85% al 100%
• Potencia
de lámpara virtual (VPO) :permite corregir
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estos efectos de sobredimensionamiento
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El Sistema
Starsense
Supervisor
Software
CENTRO DE
MANDO
Controlador de
Segmento
OLC+
Balasto
Dynavision
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Balasto Dynavision
• Ejecución de las instrucciones procedentes de la OLC
• Regulación continua
– SON: 100%-20% flujo luminoso (100%-35% potencia)
– CDO: 100%-50% flujo luminoso (100%-60% potencia)
• Ahorro energético del 13% frente a electromagnético
• Estabilización tensión (180-264V)
• Incremento vida lámpara 30%
• Factor de potencia > 0.98 al 100%, > 0.93 al 35%
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• Desconexión en caso de fallo de lámpara
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OLC (Outdoor Luminaire Controller)
Funcionalidades:
– Control
• Encendido / Apagado
• Regulación
– Monitorización
• Estado de la lámpara On / Off / Regulada / Fallo
• Medida de la tension de red, intensidad de carga y factor de potencia
Opciones de montaje
En luminaria
En poste
D
V
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OL
C
Centro de mando
Controlador de Segmento
Acoplador de fase
Router GPRS/3G
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8
Controlador de Segmento
• Donde
– Dentro del cuadro eléctrico
• Cuantos
– Uno por cuadro (máximo 140 OLCs)
• Para qué
– Para controlar el sistema de telegestión
– Para informar al PC central
• Funcionalidades
– Control
• Ordenes de Encendido / Apagado
• Instrucciones de regulación
• Horario
– Monitorización
• Estado de la red
• Estado de los sensores
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Tecnología LonWorks®
LEDS
Luz que deleita
El avance tecnológico es vital
para el éxito de los LEDs,
pero aun lo es más el buen uso
en sus aplicaciones, así como
atender en el desarrollo de los
productos las necesidades
propias de esta nueva tecnología
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Beneficios de los LEDs
General:
Vida útil larguísima
hasta 70% mantenimiento del flujo después de 60K horas
• Reducidos costes de mantenimiento
• Eficiencia energética
• Sin radicación IR ni UV en el haz de luz
• Ópticas de plástico de alta eficiencia
Arquitectural/diseño:
• Flexibilidad, luz escondida
• Colores saturados - sin filtros
• Luz direccional, incrementa la eficiencia del sistema
• Robustez, seguridad en vibración, estado sólido
• Menor luz dispersa debido a mejor control óptico
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Beneficios de los LEDs
Ventajas únicas de los LED:
•Control dinámico del color, elegir tonalidad
•Completamente regulable sin variación de color
•Encendido instantáneo, 100% de luz
•Sin pérdidas en los filtros
•Lo instalas y te olvidas
Medioambiente:
•Libre de mercurio
Seguridad/bajas temperaturas:
°
•Encienden a bajas temperaturas (menos -40 C)
•Bajo voltaje en corriente continua
•Alta eficacia en ambientes fríos
•Sellado de por vida en luminarias estancas
20
10
Renovación
Los LEDs se usan en sustitución del alumbrado convencional.
Su flujo se puede focalizar con gran precisión para resaltar características y reducir la dispersión
en las proximidades
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El placer de Diseñar
Los LEDs ofrecen millones de colores y unos efectos dinámicos que el alumbrado convencional
simplemente no puede igualar. Pueden usarse para realzar la arquitectura durante la noche o para
jugar con el cromatismo en ocasiones especiales
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Luz integrada
Por su nula emisión térmica en el haz de luz, los LEDs pueden integrase en cualquier lugar:
paredes techo, mobiliario, materiales.
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Inteligencia añadida
Como el control de los LEDs se realiza a través de sistemas de control digitales, pueden
programarse colores y ambientes, cambiar de escena con solo pulsar un botón. Las posibilidades
son infinitas.
24
12
Alumbrado Exterior Arquitectónico
25
Alumbrado general y de acento en Interior
26
13
Alumbrado Funcional Exterior
Evolución en la eficacia de los LEDs
250
Eficacia luminosa (lm/W)
200
Fuente de luz
(lm/W)
500W Sodio alta presión
150
140W Halogenuro metálico 122
‘TL HE’ Tubo fluorescente
105
Halógena-IRC
30
Incandescente estándar
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• Ahora en LEDS:
• Blanco cálido (2700K) 98 lm/W
• Blanco Frío (5000K) 111lm/W
Blanco
frío
Blanco
cálido
2010 DOE
Roadmap
150
100
fluorescente
50
halógena
incandescente
0
1930
1950
1970
1990
2010
2020
Año
14
Potencia por LED (W)
High-power LED Package Development
100
LUXEON S
LUXEON Altilon
10
LUXEON Rebel ES
1
LUXEON Rebel
“Chip 5 mm”
0.1
0.01
1960
1970
1980
1990
2000
2010
2020
Año
La potencia de los LEDs se ha multiplicado x100 en la última
década
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Haitz Law - LED Performance, lm/$
10,000
0.0001
Efficiency Driven
0.001
1,000
Lm/LED
0.01
+20x/Década
0.1
10
1
1
0.1
10
Coste/Lumen
0.01
100
-10x/Década
1,000
0.001
0.0001
1965
Price of Light: Lm/$
Lumen per package
100
LEDs Blancos
Courtesy of Roland Haitz
1970
1975
1980
10,000
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
15
Flujo luminoso y corriente de alimentación
Mejoras en mantener las eficacias a mayores corrientes
(2009)
Nueva Generación (2011+), gran mejora
Generación del (2010), actual
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El flujo y el calor en los LED
Un aumento continuo de la temperatura de funcionamiento provocará dos
efectos: Una depreciación del flujo emitido y un acortamiento drástico
de su vida.
Tecnología del LED: Niveles
Nivel 0
Nivel 1
LED-Chip
LED o
lámpara
Nivel 2
Nivel 3
LEDs en
componentes
Modulo
LED con
opticas y
equipo
Nivel 4
Luminaria
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Luz Blanca
Chip azul y fósforos
Fotón amarillo
Fotón azul
Fósforos
LED Chip
Fotón azul
LED Chip azul
Sostenibilidad
¿Cómo se evalúa la eficiencia energética?
La relación Lm/W depende mucho de con qué se
relacione: un simple LED o un sistema
LED
Sistema LED
• Temperatura de
color
• Temperatura (Tj)
• Control de corriente
100 lm/W
• Pérdidas
térmicas
(Tj superior)
-10-15%
85 lm/W
Óptica
• Pérdidas
ópticas
-10-30%
70 lm/W
Controlador
Luminaria
• Pérdidas del
controlador
-10-50%
50 lm/W
eficiencia del
sistema
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AREAS
PEATONALES
(Vías tipo C y D)
Calles peatonales
Carriles bici
CALLES (Vías tipo B)
Calles residenciales
CARRETERAS (Vias Tipo A)
Trafico mixto
Calles comerciales
en áreas urbanas
Vías Urbanas
Carreteras
Interurbanas
Carreteras
Potencias con tecnología actual instalada
50 W
20 W
70/100/125 W
150W
30/50W
50/100W
Potencias en LED para conseguir mismo
250 W
400 W
90/120W
220 W
rendimiento visual
Comparativas antes y después
250W+100W
67%
ahorro
energético
•Calzada : Ehmed=25 lux,
Uo=0,52
•Acera:
Ehmed=31 lux,
Uo=0,22
•Parking: Max 50 lux ; min 5 lux; med 25 lux
•IRC: 25; Tc: 2100K
106W+31W
•Calzada : Ehmed=25,4 lux, Uo=0,55
•Acera:
Ehmed=10,5 lux, Uo=0,29
•Parking: Max 44 lux; min 8 lux; med 24 lux
•IRC: 70; Tc 4000K
19
74%
ahorro
energético
31W NW MSO
H:6m, S:21m, Ancho 3m
Ehmed 11lux, Uo =0.6 Ra 70
IRC: 70; Tc 4000K
SON100W PC (120W medidos)
H:6m, S:21m, Ancho 3m
Ehmed 19lux, Uo =0.3 Ra 20
IRC: 25; Tc 2100K
Testimonio de los vecinos de esa calle:
Se ve tan bien o mejor que antes y la impresión de los colores es muy buena.
El ahorro energético es estupendo y hace falta que toda la ciudad se cambie.
Cálculo de Coste Total de Propiedad para 12 años
1560 luminarias.
Precio KWh actual: 0,10€ con inflación energética: 10%
Inflación general 2%
Horas funcionamiento año 4380
74%
ahorro
energético
Energía y
Mantenimiento
1.895.475€
Inversión, Energía y
Mantenimiento
1.289.542€
Retorno de la inversión 8 años
32%
ahorro
económico
durante 12 años
Ahorro:
1.895.475€-1.289.542€= 605933€
20