AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA

Transcripción

1 AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA APLICACIONES ELECTRÓNICAS INDUSTRIALES, S.L.

2 Energía, presente y futuro Actualmente, expresiones como cambio climático, Protocolo de Kyoto, etc son cada vez más frecuentes en medios de comunicación y en la sociedad en general. También forman parte del discurso de los políticos de muchas naciones.

3 Energía, presente y futuro Actualmente, expresiones como cambio climático, Protocolo de Kyoto, etc son cada vez más frecuentes en medios de comunicación y en la sociedad en general. También forman parte del discurso de los políticos de muchas naciones. Efectivamente, la sociedad está cada vez más preocupada por el cambio climático que nos está afectando y, sobre todo, por sus consecuencias directas; períodos de extrema sequía, seguidos de grandes inundaciones, huracanes, y otras catástrofes de origen climático.

4 Energía, presente y futuro Actualmente, expresiones como cambio climático, Protocolo de Kyoto, etc son cada vez más frecuentes en medios de comunicación y en la sociedad en general. También forman parte del discurso de los políticos de muchas naciones. Efectivamente, la sociedad está cada vez más preocupada por el cambio climático que nos está afectando y, sobre todo, por sus consecuencias directas; períodos de extrema sequía, seguidos de grandes inundaciones, huracanes, y otras catástrofes de origen climático. El cambio climático está directamente relacionado con el efecto invernadero, provocado por las altas tasas de emisión de determinados gases a la atmósfera, principalmente de CO 2, relacionado directamente con la generación y consumo de energía eléctrica en gran medida.

5 Energía, presente y futuro En países industrializados, se estima que el 35% de los recursos energéticos primarios se utilizan en la producción de energía eléctrica y esto es la causa directa del 30% de las emisiones de CO 2. Hay que resaltar que el 15% del consumo energético en estos países se utiliza en iluminación.

6 Energía, presente y futuro En países industrializados, se estima que el 35% de los recursos energéticos primarios se utilizan en la producción de energía eléctrica y esto es la causa directa del 30% de las emisiones de CO 2. Hay que resaltar que el 15% del consumo energético en estos países se utiliza en iluminación. Por otra parte, el desarrollo del bienestar social está directamente relacionado con el consumo energético y, al ritmo de crecimiento actual, se plantean dudas acerca de la posibilidad de abastecimiento de energía en un futuro no muy lejano.

7 Energía, presente y futuro En países industrializados, se estima que el 35% de los recursos energéticos primarios se utilizan en la producción de energía eléctrica y esto es la causa directa del 30% de las emisiones de CO 2. Hay que resaltar que el 15% del consumo energético en estos países se utiliza en iluminación. Por otra parte, el desarrollo del bienestar social está directamente relacionado con el consumo energético y, al ritmo de crecimiento actual, se plantean dudas acerca de la posibilidad de abastecimiento de energía en un futuro no muy lejano. Se hace necesario pues, el desarrollo de legislaciones y actuaciones que limiten o inviertan estas tendencias para conseguir un desarrollo sostenible: La búsqueda de fuentes de energía limpias y el uso racional y eficiente de la energía.

8 Iluminación La iluminación en general y el alumbrado público en particular, nos proporcionan la oportunidad de adoptar medidas para el ahorro y eficiencia energética, aplicando técnicas simples que describiremos más adelante.

9 Iluminación La iluminación en general y el alumbrado público en particular, nos proporcionan la oportunidad de adoptar medidas para el ahorro y eficiencia energética, aplicando técnicas simples que describiremos más adelante. Haciendo referencia al alumbrado público, nos podemos apoyar en el siguiente argumento: a determinadas horas de la noche, disminuye el tráfico rodado de vehículos y de peatones en las vías públicas. En esta situación, disminuyen también las necesidades de unos determinados niveles de iluminación preservando los requisitos de seguridad vial establecidos a condición de mantener la uniformidad del alumbrado.

10 Iluminación La iluminación en general y el alumbrado público en particular, nos proporcionan la oportunidad de adoptar medidas para el ahorro y eficiencia energética, aplicando técnicas simples que describiremos más adelante. Haciendo referencia al alumbrado público, nos podemos apoyar en el siguiente argumento: a determinadas horas de la noche, disminuye el tráfico rodado de vehículos y de peatones en las vías públicas. En esta situación, disminuyen también las necesidades de unos determinados niveles de iluminación preservando los requisitos de seguridad vial establecidos a condición de mantener la uniformidad del alumbrado. Con la crisis del petróleo, a principios de los años setenta, se empezó a utilizar la técnica del apagado alternativo de puntos de luz para conseguir el ahorro energético.

11 Iluminación La CIE ( Comission International de l Eclairage ) desaconsejó este sistema, ya que daba lugar a cambios alternativos de zonas de contraste positivo con zonas de contraste negativo, lo que provoca fatiga visual y pone en riesgo la seguridad.

12 Iluminación La CIE ( Comission International de l Eclairage ) desaconsejó este sistema, ya que daba lugar a cambios alternativos de zonas de contraste positivo con zonas de contraste negativo, lo que provoca fatiga visual y pone en riesgo la seguridad. Nota: En términos luminotécnicos se define como contraste C = ( L 0 L f ) / L f, donde: L 0 = Luminancia del objeto L f = Luminancia de fondo Si C>0 contraste positivo, objeto más claro que el fondo Si C<0 contraste negativo, objeto más oscuro que el fondo

13 Iluminación La CIE ( Comission International de l Eclairage ) desaconsejó este sistema, ya que daba lugar a cambios alternativos de zonas de contraste positivo con zonas de contraste negativo, lo que provoca fatiga visual y pone en riesgo la seguridad. Nota: En términos luminotécnicos se define como contraste C = ( L 0 L f ) / L f, donde: L 0 = Luminancia del objeto L f = Luminancia de fondo Si C>0 contraste positivo, objeto más claro que el fondo Si C<0 contraste negativo, objeto más oscuro que el fondo Con objeto de eliminar el riesgo de seguridad que implica la técnica del apagado alternativo de los puntos de luz, manteniendo la uniformidad, se han desarrollado otros sistemas, utilizados actualmente, que enumeramos y describimos a continuación:

14 Iluminación

15 Iluminación Balastos electromagnéticos de doble nivel

16 Iluminación Balastos electromagnéticos de doble nivel Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea

17 Iluminación Balastos electromagnéticos de doble nivel Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea Balastos electrónicos de doble nivel

18 Iluminación Balastos electromagnéticos de doble nivel Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea Balastos electrónicos de doble nivel Todos se basan en el mismo principio: Reducir la potencia de las lámparas durante los períodos de ahorro disminuyendo el flujo luminoso en aproximadamente un 50% para obtener ahorros energéticos del orden del 40%

19 Iluminación Balastos electromagnéticos de doble nivel Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea Balastos electrónicos de doble nivel Todos se basan en el mismo principio: Reducir la potencia de las lámparas durante los períodos de ahorro disminuyendo el flujo luminoso en aproximadamente un 50% para obtener ahorros energéticos del orden del 40% Cada uno de ellos, ha aportado ventajas o perfeccionamientos respecto a sus antecesores y, aunque todos ellos están en uso, la tendencia lógica es la utilización de los más eficientes.

20 Balastos electromagnéticos de doble nivel Cronológicamente, son los primeros equipos que aparecieron en el mercado europeo para ahorro energético, aportando una primera solución a la problemática planteada por el apagado parcial del alumbrado.

21 Balastos electromagnéticos de doble nivel Cronológicamente, son los primeros equipos que aparecieron en el mercado europeo para ahorro energético, aportando una primera solución a la problemática planteada por el apagado parcial del alumbrado. Los balastos o reactancias para doble nivel, son balastos de tipo choque de construcción similar a los modelos estándar y a los que se ha añadido un bobinado adicional sobre un mismo núcleo magnético, de forma que pueda obtenerse la impedancia nominal para la potencia nominal de lámpara (primer nivel) y, por conmutación a la conexión del bobinado adicional, una impedancia superior que da lugar a la potencia reducida en lámpara (segundo nivel ).

22 Balastos electromagnéticos de doble nivel Un esquema representativo del conexionado y funcionamiento sería:

23 Balastos electromagnéticos de doble nivel Un esquema representativo del conexionado y funcionamiento sería:

24 Balastos electromagnéticos de doble nivel Un esquema representativo del conexionado y funcionamiento sería: La conmutación se realiza por medio de un relé que, a su vez, está comandado a través de una línea de mando auxiliar, por un programador de tiempo o un reloj calendario astronómico.

25 Balastos electromagnéticos de doble nivel Un esquema representativo del conexionado y funcionamiento sería: La conmutación se realiza por medio de un relé que, a su vez, está comandado a través de una línea de mando auxiliar, por un programador de tiempo o un reloj calendario astronómico. Una versión avanzada o perfeccionada de este sistema es la denominada sin línea de mando, en la que se ha dotado al relé de conmutación de un temporizador con retardo a la conexión, de forma que, al cabo de un tiempo predeterminado a partir de la puesta en servicio del alumbrado, se conmuta automáticamente a la posición de nivel reducido.

26 Balastos electromagnéticos de doble nivel Este sistema de ahorro tiene la ventaja de ser un sistema económico respecto a otros, pero tiene también algún inconveniente:

27 Balastos electromagnéticos de doble nivel Este sistema de ahorro tiene la ventaja de ser un sistema económico respecto a otros, pero tiene también algún inconveniente: Cuando las lámparas están envejecidas, no soportan el cambio brusco de corriente y el arco puede extinguirse. En la práctica esto supone una vida útil de lámpara menor.

28 Balastos electromagnéticos de doble nivel Este sistema de ahorro tiene la ventaja de ser un sistema económico respecto a otros, pero tiene también algún inconveniente: Cuando las lámparas están envejecidas, no soportan el cambio brusco de corriente y el arco puede extinguirse. En la práctica esto supone una vida útil de lámpara menor. Los balastos electromagnéticos de doble nivel precisan para corregir el factor de potencia dos condensadores diferentes: uno para la impedancia del balasto correspondiente al nivel nominal y otro para la impedancia correspondiente al nivel reducido.

29 Balastos electromagnéticos de doble nivel Este sistema de ahorro tiene la ventaja de ser un sistema económico respecto a otros, pero tiene también algún inconveniente: Cuando las lámparas están envejecidas, no soportan el cambio brusco de corriente y el arco puede extinguirse. En la práctica esto supone una vida útil de lámpara menor. Los balastos electromagnéticos de doble nivel precisan para corregir el factor de potencia dos condensadores diferentes: uno para la impedancia del balasto correspondiente al nivel nominal y otro para la impedancia correspondiente al nivel reducido. Los balastos de tipo choque tienen como característica una mala regulación frente a las variaciones de la tensión de alimentación. Esto implica que cuando la tensión de red es superior a la tensión de diseño del balasto, se producen sobre potencias en red y los ahorros son inferiores a los teóricos esperados.

30 Balastos electromagnéticos de doble nivel

31 Balastos electromagnéticos de doble nivel Las sobre potencias en red están directamente relacionadas con sobre potencias en las lámparas y con la reducción de la vida útil de éstas.

32 Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea Estos equipos, y su técnica asociada, fueron desarrollados para suprimir, o mejorar en gran medida, las limitaciones de los balastos electromagnéticos de doble nivel, pero con el objetivo fundamental de reconvertir una instalación de alumbrado ya existente en otra dotada de un sistema de ahorro energético de forma sencilla, sin tener que actuar en cada una de las luminarias que forman parte de dicho alumbrado.

33 Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea Estos equipos, y su técnica asociada, fueron desarrollados para suprimir, o mejorar en gran medida, las limitaciones de los balastos electromagnéticos de doble nivel, pero con el objetivo fundamental de reconvertir una instalación de alumbrado ya existente en otra dotada de un sistema de ahorro energético de forma sencilla, sin tener que actuar en cada una de las luminarias que forman parte de dicho alumbrado. Existen en el mercado, diferentes tipos, desarrollados en base a técnicas también diferentes y con distintos niveles de prestaciones y rendimientos.

34 Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea

35 Estabilizadores reductores de tensión en cabecera de línea Un esquema básico de funcionamiento podría ser el siguiente que, como puede apreciarse, consiste en variar la tensión de salida o de alimentación de las luminarias, seleccionando distintas tomas de un autotransformador en función de la tensión de la red, para obtener u n a tensión estabilizada en cualquiera de l o s d o s n i v e l e s d e funcionamiento: nivel máximo o de plena potencia y nivel reducido o segundo nivel para el ahorro de energía.

36 Los balastos electrónicos de doble nivel son una alternativa más entre los dispositivos para el ahorro de energía en el alumbrado público. Esta técnica de control de lámparas HID, aporta una gran ventaja respecto a los sistemas anteriores:

37 Los balastos electrónicos de doble nivel son una alternativa más entre los dispositivos para el ahorro de energía en el alumbrado público. Esta técnica de control de lámparas HID, aporta una gran ventaja respecto a los sistemas anteriores: La eficiencia.

38 Los balastos electrónicos de doble nivel son una alternativa más entre los dispositivos para el ahorro de energía en el alumbrado público. Esta técnica de control de lámparas HID, aporta una gran ventaja respecto a los sistemas anteriores: La eficiencia. Los sistemas descritos anteriormente, se basan en balastos electromagnéticos como elementos de control inmediato de las lámparas, y ello implica pérdidas de potencia relativamente importantes.

39 Los balastos electrónicos de doble nivel son una alternativa más entre los dispositivos para el ahorro de energía en el alumbrado público. Esta técnica de control de lámparas HID, aporta una gran ventaja respecto a los sistemas anteriores: La eficiencia. Los sistemas descritos anteriormente, se basan en balastos electromagnéticos como elementos de control inmediato de las lámparas, y ello implica pérdidas de potencia relativamente importantes. Haciendo una ponderación estimativa en función del tipo de alumbrado, potencia utilizada y componentes del equipo asociado, el consumo real de potencia en la red se incrementa entre un 9,3% y un 27,5% sobre la potencia nominal de la lámpara.

40 Los balastos electrónicos de doble nivel son una alternativa más entre los dispositivos para el ahorro de energía en el alumbrado público. Esta técnica de control de lámparas HID, aporta una gran ventaja respecto a los sistemas anteriores: La eficiencia. Los sistemas descritos anteriormente, se basan en balastos electromagnéticos como elementos de control inmediato de las lámparas, y ello implica pérdidas de potencia relativamente importantes. Haciendo una ponderación estimativa en función del tipo de alumbrado, potencia utilizada y componentes del equipo asociado, el consumo real de potencia en la red se incrementa entre un 9,3% y un 27,5% sobre la potencia nominal de la lámpara.

41 Con los balastos electrónicos ECOLUM se hace trabajar a las lámparas en alta frecuencia, con lo que se consigue el mismo flujo luminoso que con un balasto electromagnético, pero con una potencia consumida de red, incluidas las pérdidas propias, equivalente a la potencia nominal de la lámpara.

42 Con los balastos electrónicos ECOLUM se hace trabajar a las lámparas en alta frecuencia, con lo que se consigue el mismo flujo luminoso que con un balasto electromagnético, pero con una potencia consumida de red, incluidas las pérdidas propias, equivalente a la potencia nominal de la lámpara. Nota: Cuando la lámpara está controlada por un balasto electromagnético y el conjunto se conecta a una red de baja frecuencia (50Hz), en cada paso por cero de la tensión, se produce un hueco de corriente hasta el reencendido de la lámpara, y cada reencendido necesita una nueva reconstitución de los portadores de carga. Por esto, la eficacia de la lámpara se reduce inevitablemente. Con los balastos electrónicos, haciendo funcionar la lámpara en alta frecuencia, la corriente de arco no depende de la variación temporal de la tensión, ya que se establece una densidad media de electrones constante y no es necesaria la reconstitución de los portadores de carga. Así, para un mismo tipo de lámpara alimentada en alta frecuencia y para el mismo flujo emitido, se necesita menor potencia. Esta reducción de potencia, implica una reducción de la sobrecarga de la lámpara, y por ello un alargamiento de la vida útil.

43 Además de la eficiencia energética, estos balastos electrónicos permiten, cuando se activa el segundo nivel, reducir la potencia consumida y el flujo luminoso, como los dispositivos descritos anteriormente.

44 Además de la eficiencia energética, estos balastos electrónicos permiten, cuando se activa el segundo nivel, reducir la potencia consumida y el flujo luminoso, como los dispositivos descritos anteriormente. Por tanto, si tenemos en cuenta las dos características, eficiencia y reducción a segundo nivel, los balastos electrónicos de doble nivel de potencia, son los dispositivos con los que se puede obtener el mayor ahorro energético. Por otra parte, tienen algunas limitaciones prácticas: la potencia máxima disponible por el momento es de 150W y la aplicación en los alumbrados existentes, supone la intervención en cada una de las luminarias.

45 Además de la eficiencia energética, estos balastos electrónicos permiten, cuando se activa el segundo nivel, reducir la potencia consumida y el flujo luminoso, como los dispositivos descritos anteriormente. Por tanto, si tenemos en cuenta las dos características, eficiencia y reducción a segundo nivel, los balastos electrónicos de doble nivel de potencia, son los dispositivos con los que se puede obtener el mayor ahorro energético. Por otra parte, tienen algunas limitaciones prácticas: la potencia máxima disponible por el momento es de 150W y la aplicación en los alumbrados existentes, supone la intervención en cada una de las luminarias. Se comportan como un estabilizador perfecto de la potencia de lámpara, en ambos niveles de funcionamiento frente a variaciones de la tensión de la red. Además se caracterizan por mantener un alto factor de potencia y un nivel de armónicos muy inferior a los límites admisibles por la normativa aplicable de compatibilidad electromagnética (EMC).

46 Estos balastos son unidades compactas, que no necesitan para el funcionamiento de la lámpara componentes adicionales como arrancadores y condensadores para la corrección del factor de potencia.

47 Estos balastos son unidades compactas, que no necesitan para el funcionamiento de la lámpara componentes adicionales como arrancadores y condensadores para la corrección del factor de potencia. El paso a nivel reducido es programable por el usuario y puede realizarse de dos modos diferentes:

48 Estos balastos son unidades compactas, que no necesitan para el funcionamiento de la lámpara componentes adicionales como arrancadores y condensadores para la corrección del factor de potencia. El paso a nivel reducido es programable por el usuario y puede realizarse de dos modos diferentes: Por temporización seleccionable a partir de la puesta en marcha (Temporización fija)

49 Estos balastos son unidades compactas, que no necesitan para el funcionamiento de la lámpara componentes adicionales como arrancadores y condensadores para la corrección del factor de potencia. El paso a nivel reducido es programable por el usuario y puede realizarse de dos modos diferentes: Por temporización seleccionable a partir de la puesta en marcha (Temporización fija) Por doble temporización, teniendo como origen el centro del período nocturno (Temporización por programa)

50 Temporización fija

51 Temporización fija (S4 S8) Temporización programable de 0 a 15,5 h en pasos de 0,5 h

52 Temporización por programa

53 Temporización por programa (S3 S5) Temp. antes de Pm (S6 S8) Temp. después de Pm Programable de 2,5 a 6 h en pasos de 0,5 h Cálculo punto medio: a) 5h < T 1, T 2, T 3, T 4 < 24h b) Pm = 1/8 (T 1 +T 2 +T 3 +T 4 ), donde T x Tiempo diario de conexión El cálculo del punto medio se actualiza permanentemente con los tiempos de conexión de los últimos 4 días

54 Características generales:

55 Características generales: Equipo compacto: sustituye a balasto, arrancador y condensador

56 Características generales: Equipo compacto: sustituye a balasto, arrancador y condensador Protecciones: Circuito abierto y cortocircuito

57 Características generales: Equipo compacto: sustituye a balasto, arrancador y condensador Protecciones: Circuito abierto y cortocircuito Intensidad de arranque controlada

58 Características generales: Equipo compacto: sustituye a balasto, arrancador y condensador Protecciones: Circuito abierto y cortocircuito Intensidad de arranque controlada Alto factor de potencia

59 Características generales: Equipo compacto: sustituye a balasto, arrancador y condensador Protecciones: Circuito abierto y cortocircuito Intensidad de arranque controlada Alto factor de potencia Bajo nivel de armónicos en red

60 Características generales: Equipo compacto: sustituye a balasto, arrancador y condensador Protecciones: Circuito abierto y cortocircuito Intensidad de arranque controlada Alto factor de potencia Bajo nivel de armónicos en red Estabilización de potencia frente a variaciones de la tensión de red

61 Intensidad de arranque controlada

62 Armónicos en red (potencia nominal)

63 Armónicos en red (potencia reducida)

64 Estabilización de potencia frente a variaciones de la tensión de red

65 ITC-BT-09: Las características de intensidad de arranque controlada, alto factor de potencia, bajo nivel de armónicos en red y estabilización de la potencia frente a variaciones de la tensión de red, permiten no tener que aplicar el coeficiente 1,8 en el dimensionamiento de las líneas.

66 ITC-BT-09: Las características de intensidad de arranque controlada, alto factor de potencia, bajo nivel de armónicos en red y estabilización de la potencia frente a variaciones de la tensión de red, permiten no tener que aplicar el coeficiente 1,8 en el dimensionamiento de las líneas.

67 Soporte técnico

68 Soporte técnico Realización de ensayos para determinar la colocación óptima en una luminaria determinada

69 Soporte técnico Realización de ensayos para determinar la colocación óptima en una luminaria determinada Realización de estudios con las propuestas más adecuadas de sustitución de sistemas convencionales por ECOLUM

70 Soporte técnico Realización de ensayos para determinar la colocación óptima en una luminaria determinada Realización de estudios con las propuestas más adecuadas de sustitución de sistemas convencionales por ECOLUM Programa de demostración ECODEM para la simulación de ahorros energéticos / económicos (disponible en web)

71 Caso práctico

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73 APLICACIONES ELECTRÓNICAS INDUSTRIALES, S.L. Alejandro Bell, 13 (Pol. Ind. Cogullada) Zaragoza Tel: Fax: