16 nov. 2012

Ahorro energético en alumbrado público (2): Las lámparas


El elemento principal de un alumbrado es la lámpara. Obviamente si esta falla nos quedamos sin luz, si esta es poco eficiente nos quedamos sin luz. Hay otros factores como el equipo o el reflector, pero lo que nos interesa aquí es la luz.

Antes de empezar con las lámparas, quiero introducir un concepto que es clave en la eficiencia en el alumbrado: el cambio masivo de lámparas (masivo, para los amigos).

El Masivo

¿En que consiste?  Se trata de seleccionar todas las luces de una zona (generalmente por  cuadros eléctricos) y hacer el cambio de todos ellos, funcionen o no. Se aprovecha para limpiar los reflectores.

¿No es mejor esperar a que se gasten y cambiar las lámparas entonces? No. El coste del cambio de una lámpara no es sólo el de la lámpara en sí, sino el del equipo que tiene que cambiarla (generalmente dos operarios + un camión con cesta). Este coste puede ser incluso mayor que el de la lámpara. ¿Es mejor ir una vez y cambiar 50 lámparas o ir 50 veces y cambiar 1 lámpara?

¿No quedan entonces lámparas con muchas horas de luz por delante? No necesariamente. Cada fabricante te dice el número de horas de luz que te va a dar el 90% de sus lámparas (un periodo típico son 4 años) A partir de ahí, las lámparas van a ir cayendo más o menos rápidamente. Si se hace bien el cálculo del cambio masivo, se gana más en tiempo y dinero que lo que se pierde en horas de luz.

Obviamente habrá un 10% que fallará, pero esas se van reparando. Por lo que supondremos siempre que hablamos de cambiar lámparas que se hará de manera masiva.

Las lámparas

En primer lugar decir que las lámparas usadas en alumbrado público no son de incandescencia, son de descarga. Es decir, no calentamos un filamento y esperamos a que de luz (y de paso que pierda el 85% de energía en calor)

En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado. En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas.

A partir de aquí los que conocéis algo de física os sonará el tema, los que no saltad de párrafo. Esta corriente eléctrica excita los electrones del gas, y cuando estos vuelven a su posición emiten un fotón. Este fotón corresponde a una longitud de onda de luz. Dependiendo del gas que haya dentro puede ser una longitud de onda o ser varias. Esto nos dará una mejor iluminación.

Las principales son:
-          VM (vapor de mercurio): como su nombre indica llevan vapor de mercurio en su interior. No tienen un gran rango cromático, pero dan una luz blanca muy apreciada. Además, para una potencia dada dan menos luz que su equivalente en sodio. Contienen mercurio, que es tóxico, y está prohibida su nueva instalación, aunque aún se venden para reponer.
-          VSAP (Vapor de sodio de alta presión): también existen las de baja presión, pero son cromáticamente peores. El VSAP da una tonalidad cromática muy pobre, pero tiene una buena relación potencia-iluminación. Se pueden encontrar en el mercado algunas que llevan un poco de mercurio para mejorar esto, pero deben tender a la desaparición. Son relativamente económicas, y para una misma potencia, dan más luz que el VM. Son las más utilizadas. Y como resulta que los leds cada vez son más baratos, de golpe la esperanza de vida del VSAP aumenta un 50%.
-          HM (halogenuros metálicos) :  contienen una serie de componentes metálicos que dan luz blanca. Sin embargo, son más caras que el VSAP, y hasta hace poco  no se podían poner en cualquier posición. Son la opción actual para cuando es necesario usar luz blanca
-          Fluorescentes: Sí, aunque parezca mentira, el uso de fluorescentes de ha incrementado en el alumbrado publico.  Se usan para zonas peatonales. Tienen problemas si los queremos poner dentro de un cuadro con regulador de flujo, ya que hasta ahora no estaban preparados para eso. Parece que la cosa se va solucionando, pero aún generan problemas
-          Led: El futuro. Con unos consumos muy bajos, y una vida útil muy larga, parecen la mejor solución. Daban problemas con calentamientos, y no es tan fácil como cambiar la lámpara por una de leds, necesitan un reflector especialmente diseñado (la luz del led es muy puntual), o sea que hay que cambiar la luminaria completamente.  Se está avanzando muy rápidamente en el tema, por lo que quizá en grandes cambios (zonas muy antiguas con VM, o con VSAP pero líneas viejas que requieran modificaciones). De momento tengo mis dudas de sustituir cuadros con VSAP por led, sin más, pero hay que verlo para cada situación. El ROI es bastante elevado.

Lamentablemente ignoro el tipo de lámparas mayoritarias en el resto de España, pero en Catalunya quedan pocas ya de VM, se han ido sustituyendo paulatinamente por VSAP, ya que para la implantación del decreto sobre contaminación lumínica se han ido dando subvenciones para la mejora energética.


Hasta ahora hemos hablado de dos medidas claras de ahorro energético:
-          Reducir al máximo el flujo superior (Iluminar lo menos posible el cielo)
-          Reducir los luxes que llegan al usuario, dentro de los límites razonables (Iluminar lo necesario)

Podemos añadir dos más:
-          Necesidad de implantar el concepto de Masivo en mantenimiento de iluminación
-          Usar las lámparas que tengan mejor relación potencia-iluminación:

o   Para instalaciones nuevas: Usar una lámpara con una tecnología que de un buen rendimiento
o   Para instalaciones existentes: pasar de VM a VSAP nos puede representar un 25% de ahorro.

El equipo

Este elemento de la luminaria es muy importante, regula la forma en la que le llega la corriente eléctrica a la lámpara. No obstante hablaremos de él en profundidad cuando hablemos de sistemas de ahorro.


Diseño de iluminación y reflectores.

Otro factor a tener en cuenta a la hora de alumbrar la via pública es el diseño de las luminarias (la parte donde va la bombilla y el equipo)  y báculos (donde va puesto).
Cuanto mejor es un reflector, mejor nos dispersa la luz. La lámpara emite en todas direcciones, y lo que se va para arriba interesa que se proyecte hacia abajo. También es importante que el vidrio o el plástico que la cubre por abajo, no se ensucie fácilmente, sea fácil de limpiar y no se opaque con el tiempo, lo que nos resta luminosidad.

Hay muchas maneras de iluminar (depende del uso que se quiera dar al espacio).
No es igual una calle con 1 metro de acera y 5 metros de calzada que una calle con 15 metros de calzada y 5 metros de acera por lado. Las soluciones que valen para uno no valen para el otro.
O, en la misma situación, se puede diseñar una plaza con decenas de luces de 4 metros, o dos torres altas de 12 metros.
Lamentablemente en muchas ocasiones priman criterios estéticos y no técnicos. En general es fácil ver si un proyecto ha sido realizado por un Ingeniero o por un Arquitecto. Los primeros tienden a ser más prácticos, y los segundos más efectistas.  Lo ideal en estas situaciones es un equipo multidisciplinar, en el que el talento visual de unos se vea refrenado por la necesidad tecnológica de los otros. Equilibrio.

Una medida más:
-          Debemos realizar un diseño equilibrado entre la estética y la mejor configuración energética.

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