EFICIENCIA ENERGETICA EN ALUMBRADO EXTERIOR. Por Jose Ignacio Urraca Piñeiro

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1 EFICIENCIA ENERGETICA EN ALUMBRADO EXTERIOR Por Jose Ignacio Urraca Piñeiro

2 Protocolo de Kioto (entró en vigor el 16 de febrero de 2005) En el año 2005 las emisiones de gases de efecto invernadero en España crecieron un 52,8% respecto al año base 1990, frente al compromiso adquirido de no superar el 15% en el periodo El Ministerio de Medio Ambiente ha puesto en marcha numerosos instrumentos normativos para implicar a todas las administraciones, a la empresa y a la ciudadanía en la lucha contra el cambio climático.

3 LOS INSTRUMENTOS NORMATIVOS MÁS DESTACABLES SON LOS SIGUIENTES: Segundo Plan Nacional de Asignación (PNA) que limita las emisiones de CO 2 de un millar de instalaciones industriales y energéticas. Creación de un Registro Nacional de Derechos de Emisión (RENADE). Plan de Acción de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética. Plan de Energías Renovables. Plan Nacional de Reducción de Emisiones de Grandes Instalaciones de Combustión. Código Técnico de la Edificación.

4 En el ámbito local Se ha constituido la Red Española de Ciudades por el Clima (134 municipios que representan a 16 millones de habitantes). Colaborar con iniciativas propias y evaluables en la estrategia nacional de lucha contra el cambio climático.

5 Otras líneas de trabajo Estrategia Española de Desarrollo Sostenible. Plan de Adaptación al Cambio Climático.

6 CAMBIO CLIMÁTICO EN ESPAÑA La Oficina Española del Cambio Climático prevé que España podría llegar al año 2012 con un aumento de sus emisiones respecto al año 1990 del 37%, cuando el Protocolo de Kioto permite aumentar solamente un 15%.

7 MECANISMOS DE FLEXIBILIDAD DEL PROTOCOLO DE KIOTO. (Para compensar el 22% de exceso) Inversiones en países en desarrollo que contribuyan a reducir la contaminación. Sumideros o capacidad de nuestros bosques para absorber CO 2. Comprar las toneladas de emisiones que no podemos reducir.

8 DIRECTIVA 2005/32/CE, de 6 de julio. Directiva EUP: El diseño ecológico de los productos que utilizan energía (Energy Using Products), constituye un elemento fundamental de la estrategia comunitaria en materia de Política de Productos Integrada.

9 REDUCCIÓN DE EMISIÓN DE GASES Se considera, que la mejora de la eficiencia energética incluida la posibilidad de utilización más eficiente de la electricidad por parte de los usuarios finales, contribuye fundamentalmente a lograr los objetivos de reducción de la emisión de gases de efecto invernadero de la Comunidad.

10 OBJETIVO: Asegurar que los productos que consumen grandes cantidades de energía se diseñen bajo el criterio de eficiencia energética, pero sin restarle rendimiento y sin provocar otros impactos medioambientales.

11 ENTRADA EN VIGOR: La Directiva EUP entró en vigor en la UE el 11 de agosto de 2006 y el plazo de la transposición a cada legislación nacional es de 1 año (11 de agosto de 2007), para los 25 Estados miembros de la UE.

12 PRODUCTOS AFECTADOS: La Comisión ha fijado como objetivo inicial 14 familias de productos que utilizan energía. De ellas 2 familias de productos de alumbrado: alumbrado público alumbrado de oficinas.

13 FASE DE DISEÑO Es necesario actuar durante la fase de diseño de los productos que utilizan energía (PUE), ya que resulta que la contaminación provocada durante el ciclo de vida del producto se determina en esta fase, y en ese momento se comprometen la mayoría de los gastos correspondientes.

14 CÓMO SE DESARROLLARÁ LA LEGISLACIÓN EN LO QUE RESPECTA AL ALUMBRADO PÚBLICO? El estudio de alumbrado público estará elaborado por una comisión de expertos que se encargarán de definir requisitos específicos y cuantificables para cada producto teniendo en cuanta, entre otros, los siguientes aspectos: Necesidades de desarrollar estándares. Considerar la legislación relevante existente Establecer prescripciones medioambientales.

15 PRINCIPIO GENERAL El consumo de energía de los PUE debe reducirse al mínimo necesario para su funcionamiento correcto.

16 NIVEL DE LOS REQUISITOS De diseño ecológico debe establecerse sobre la base de un análisis técnico, económico y medioambiental.

17 MARCADO CE Los Pue que cumplan los requisitos De diseño ecológico deben llevar el marcado CE y la información asociada para poder comercializarlos en el mercado interior y permitir su libre circulación.

18 EVOLUCIÓN DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ALUMBRADO EXTERIOR En una instalación de alumbrado exterior la eficiencia energética se puede evaluar mediante la relación entre la potencia instalada y la superficie iluminada, expresada, por tanto, en vatios por m 2 de superficie iluminada (EE en w/m 2 ). EE = W S 2 en w/m EE = consumo energético (w/m 2 ) W = potencia instalada en vatios S = superficie iluminada en m 2

19 FLUJO LUMINOSO Por otra parte, la iluminancia (E) en servicio con mantenimiento de la instalación, en función del flujo luminoso instalado (F) emitido por las lámparas, el factor de utilización de la instalación (K) y la superficie iluminada (S) es la siguiente: E = F K S f m y, por tanto : F = E K S f m

20 EFICACIA LUMINOSA Además la eficacia luminosa de la lámpara se define mediante la expresión: m m fl fl fl f K W S E W f K S E E ; E W F ; W F E = = = = f K E S W E m fl = Si se opera se obtiene S f K W E E m fl = o lo que es lo mismo f K E E S W m fl = = EE

21 FACTORES DE MANTENIMIENTO Y DE INSTALACIÓN Los valores del factor de mantenimiento oscilan de la forma siguiente: 0,44 < f m < 0,89 En lo que concierne al factor de utilización de la instalación, el intervalo también aproximado en el que se mantiene es el siguiente: Luminarias de ambiente urbano 0,20 K 0,30 Luminarias de alumbrado funcional 0,35 K 0,50

22 FLUJO A INSTALAR En consecuencia, el flujo a instalar (F) en la puesta en servicio de una instalación de características: iluminancia media en servicio (E) y superficie (S), en función de los factores de mantenimiento (f m ) y de utilización (K), estará comprendido entre: E 0,5 S 0,89 F E 0,2 S 0,44 Es decir: 2,25 (E S) F 11,36 (E S)

23 VARIACIÓN DEL FLUJO Para la misma iluminancia (E) en servicio con mantenimiento de la instalación, sobre una idéntica superficie iluminada (S), el flujo (F) a instalar suministrado por las lámparas puede variar en la relación de 1 a 5, en función de los factores de utilización (K) y de mantenimiento (f m ) de la instalación. Es decir, entre la solución energética más eficiente y la menos idónea, el flujo luminoso a instalar varía en la relación de 1 a 5.

24 ENERGÍA ELECTRICA CONSUMIDA Esta relación todavía puede aumentar más si se comparan las energías eléctricas consumidas, dado que en la gama de lámparas que se pueden instalar, se encuentran las que tienen una eficacia luminosa de 55 lm/w frente a otras cuya eficacia es de 110 lm/w, es decir, se altera dicha eficacia en una proporción de 1 a 2, y la energía eléctrica oscila entonces en la relación de 1 a 10 entre las soluciones extremas.

25 TIPO DE PAVIMENTO Por último, en función del tipo de pavimento, desde hormigón claro a asfalto oscuro, para un mismo nivel de luminancia (L), el nivel de iluminancia (E) o cantidad de lux necesarios, evolucionan en la relación de 1 a 1,6.

26 POTENCIA ELECTRICA CONSUMIDA La cantidad de lux proporcionados condicionan la potencia eléctrica consumida, por lo que la relación de 1 a 10 de energía eléctrica utilizada o consumida señalada anteriormente, puede en el caso límite llegar a ser una relación de 1 a 16 entre la solución energética más eficiente y la menos sostenible o más derrochadora de energía, lo que resulta tremendamente elevado.

27 PROYECTO DE ALUMBRADO EXTERIOR Deben justificarse los factores de utilización (K) y de mantenimiento (f m ) adoptados que deberán ser lo más elevados posible, y que determinarán el modelo de lámpara, depreciación de su flujo luminoso y supervivencia de la misma en el transcurso del tiempo, tipo de luminaria y su depreciación por suciedad a lo largo de su funcionamiento, así como modalidad de mantenimiento preventivo seleccionada (frecuencia, tecnología y su coste).

28 SISTEMAS DE AHORRO ENERGÉTICO Cuando con conocimiento de causa se han fijado los niveles de iluminación en servicio con mantenimiento de la instalación y, consecuentemente, se han decidido los parámetros prioritarios y establecido los correspondientes factores de utilización (K) y de mantenimiento (f m ) en las soluciones adoptadas, entonces en materia de ahorro energético se estima podrán considerarse los: Sistemas de accionamiento (encendido y apagado) idóneos. Sistemas de regulación de los niveles luminosos contrastados. Sistemas de gestión centralizada adecuados.

29 DE UTILIZACIÓN DEL ALUMBRADO EXTERIOR Todo ello sin olvidar que el establecimiento de unos criterios estrictos de utilización del alumbrado exterior horario y regimenes de funcionamiento, encendido y apagado de los alumbrados ornamentales, iluminaciones festivas, navideñas, etc. -, podrán coadyuvar de un modo importante en el ahorro energético.

30 EXPRESIONES DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA La eficiencia energética en alumbrado exterior puede concretarse en las siguientes expresiones: EE W E = = en (W / m S Efl K 2 ), fm EE = W E S = E 1 K fl fm en (W / lux / m 2 )

31 OTRAS EXPRESIONES DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Por otra parte: como R = E / L ; E = R L. En consecuencia se verifica: EE EE donde: W R L = = en (W/m 2 ) ; es decir, S Efl K fm W R = = en (W/cd m -2 / m 2 ) L S Efl K fm R = E / L que depende de la naturaleza fotométrica del pavimento iluminado y de la distribución luminosa de las luminarias. Para pavimentos normalizados R2 y R3 según CIE, los valores de R serán los siguientes: 13 = R = 16 para lámparas ovoides de vapor de mercurio. 11 = R = 14 para lámparas tubulares claras de vapor de sodio alta presión y halogenuros metálicos.

32 LA INSTALACIÓN MÁS EFICIENTE Será aquella en la que el producto de la eficacia luminosa de las lámparas (E fl ) por los factores de mantenimiento (f m ) y de utilización (K) sea máximo, dado que la iluminancia en servicio requerida (E), la superficie a iluminar (S) y el tipo de pavimento vienen impuestos.

33 TABLA DE EFICIENCIAS De las lámparas (vapor de sodio a alta presión tubular clara), de las luminarias (rendimiento), así como de la instalación (factor de utilización), y en función de los niveles luminosos en servicio con mantenimiento de la instalación, la tabla 1 establece las eficiencias energéticas máximas en w/m 2, w/lux/m 2 y w/cd.m -2 /m 2 en alumbrado vial para implantación de los puntos de luz unilateral y bilateral oposición.

34 Tabla 1 Niveles (1) de Iluminación Em (lux) EFICIENCIA ENERGÉTICA Valores máximos en w/m 2, w/lux/m 2 y w/cd.m -2 /m 2 Tipo de Implantación Um UNILATERAL OPOSICIÓN (%) w/m 2 w/lux/m 2 w/cd.m -2 /m 2 w/m 2 w/lux/m 2 w/cd.m -2 /m ,20 0,040 0,440 0,560 1,30 0,045 0,477 0, ,15 0,050 0,506 0,644 1,25 0,050 0,550 0, ,10 0,055 0,605 0,770 1,20 0,060 0,660 0, ,90 0,060 0,660 0,840 1,00 0,070 0,733 0, ,85 0,085 0,935 1,190 0,95 0,095 1,045 1,330 7,5 25 0,80 0,100 1,174 1,494 0,90 0,120 1,320 1,680 (1) E m = iluminancia media en servicio con mantenimiento de la instalación, en lux. U m = uniformidad media en %. El rendimiento de las luminarias, con un grado de hermeticidad IP 65 e IP 66, es η 0% y el factor de utilización varía en función de la relación entre la anchura de la calzada (a) y la altura de implantación (h), de la forma siguiente: a/h = 0,5 K 20%; a/h = 1,0 K 38%; a/h = 1,5 K 45%; a/h = 2,0 K 50%

35 NOTAS ACLARATORIAS TABLA La eficiencia energética en w/cd.m -2 /m 2 se ha obtenido para pavimentos normalizados R2 y R3 según CIE con los valores de R (11 14). En casos excepcionales debidamente justificados, podrán alcanzarse valores de 1,5 w/m 2. Cuando se utilicen lámparas de halogenuros metálicos las eficiencias energéticas máximas (w/m 2 ) de la tabla 1 deberán mayorarse en un 15-20% (multiplicar por 1,15-1,20). En el supuesto de lámparas de vapor de mercurio, los valores (w/m 2 ) de la tabla 1 se incrementarán aproximadamente en un 150% (multiplicar por 2,50).

36 ESPACIOS CONFLICTIVOS En los espacios conflictivos, alumbrado de grandes superficies, iluminación ornamental, etc., la eficiencia energética resultará directamente proporcional a la iluminancia, e inversamente proporcional a la eficacia luminosa de las lámparas y a los factores de utilización y mantenimiento de la instalación.

37 RECOMENDACIONES ESPACIOS CONFLICTIVOS En consecuencia, en los espacios conflictivos dichas instalaciones se ajustarán a los siguientes extremos: Se iluminará únicamente la superficie que se quiere dotar de alumbrado. Los niveles de iluminación no deberán superar los valores establecidos en el documento TR EN del CEN y en la norma EN Se instalarán lámparas de elevada eficacia luminosa. Se implantarán luminarias de alto rendimiento y eficacia fotométrica. El equipo auxiliar será de pérdidas mínimas. El factor de utilización de la instalación será el más elevado posible. El factor de mantenimiento de la instalación será el mayor alcanzable. La relación luminancia / iluminancia deberá ser máxima, de modo que para la misma luminancia, la iluminancia sea lo más pequeña posible.

38 EFICIENCIA ENERGÉTICA Y LUMINARIAS Se considera que los valores máximos de eficiencia energética EE se podrían fijar diferenciando los alumbrados que se ejecutan con luminarias funcionales, de los que se realizan con luminarias de ambiente, de forma que en ambos casos se cumplan los valores luminotécnicos mínimos con mantenimiento de la instalación, establecidos en la norma EN y su documento técnico asociado

39 ESTÁNDARES LUMINARIAS FUNCIONALES Con independencia del tipo de pavimento y las características o geometría de la instalación de alumbrado -tipo de implantación, separación, altura, inclinación, situación respecto a la calzada, etc. de los puntos de luz-, los valores máximos de eficiencia energética que se podrían proponer son los siguientes: EE < 0,9 en w/cd.m -2 /m 2 EE < 0,06 en w/lux./m -2

40 PESCRIPCIONES LUMINARIAS FUNCIONALES Para no sobrepasar dichos valores máximos propuestos de eficiencia energética EE, las luminarias funcionales se ajustarían a las siguientes prescripciones: Deberían tener un grado de hermeticidad IP 55 y estarían diseñadas y equipadas con lámparas tubulares claras de vapor de sodio a alta presión y halogenuros metálicos.

41 ESTÁNDARES LUMINARIAS DE AMBIENTE Asimismo, con independencia de las características o geometría de la instalación de alumbrado, el valor máximo de eficiencia energética que podría plantearse sería el siguiente: EE <0,15 en w/lux/m 2

42 PRESCRIPCIONES LUMINARIAS DE AMBIENTE Para no sobrepasar dicho valor máximo propuesto de eficiencia energética EE, las luminarias de ambiente cumplirían las exigencias siguientes: Deberían tener un grado de hermeticidad mínimo IP 55, con un flujo hemisférico superior FHS 20% y estarían diseñadas y equipadas con lámparas de vapor de sodio a alta presión y halogenuros metálicos. Las lámparas de inducción, de eficacia luminosa E fl = 70 lm/w, instaladas en luminarias con un grado de hermeticidad IP 65, podrían utilizarse cuando el factor de utilización sea K > 15%, dado que satisfarán el valor de eficiencia energética EE.

43 HEMOS TERMINADO FIN

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