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Eficiencia Energética en
Iluminación Pública
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Para el caso de un sistema de alumbrado público, su Indice de Eficiencia estaría dado por la potencia eléctrica instalada en el sistema y la potencia lumínica suministrada por él. Habitualmente se mide la potencia eléctrica en watts, representando la cantidad de energía eléctrica suministrada o disponible por cada segundo transcurrido. La potencia lumínica se mide en lúmenes e indica la cantidad de energía lumínica producida en cada segundo. El comportamiento final dependerá de los diversos elementos y componentes que lo constituyen y, por ende, es de importancia que los identifiquemos. Lo segundo es conocer el Indice de Eficiencia de cada elemento y componente para establecer grados de mejoramiento.

Según el cuadro, se puede analizar cómo hacer más eficiente un sistema de alumbrado público, al intervenir en las Características Relevantes de los componentes:

1) Usuario: Puede aprovechar la energía lumínica del sistema si se evita que sufra deslumbramiento por efecto de las luminarias. Técnicamente, las recomendaciones internacionales evalúan el grado de deslumbramiento de un sistema mediante el índice TI (Threshold Increment) y establecen que éste no debe superar el 10%. La forma de actuar sobre este TI es en la distribución de luz de las luminarias de la instalación.

2) Luminarias: En ellas podemos encontrar el mayor número de componentes que se pueden mejorar para contribuir a un sistema más eficiente.

Reflector: Su función es redirigir el flujo luminoso de la ampolleta hacia el difusor o salida de la luminaria.

Difusor: Protege el sistema óptico del ingreso de contaminación y de agua (y de acciones vandálicas), pero en algunos casos también ayuda a una mejor distribución de la luz hacia la calle. Además, juega un rol importante en las pérdidas de luz en el interior de la luminaria, pues a través de él debe pasar toda la luz directa de la lámpara y la reflejada en el reflector.

El conjunto difusor-reflector-lámpara define, en parte, el TI, y da origen al Rendimiento lumínico de la luminaria, que se encuentra regulado por la Norma NSEG 15. E.n 78 de la SEC, donde se establecen valores de Eficiencia Lumínica Mínima, según las potencias de lámpara que se trate (desde un 60% para potencias bajas y 70% para potencias mayores).

Eficacia de la Lámpara: Este dispositivo consume energía eléctrica y emite energía lumínica. El Indice de Eficiencia se mide en lúmenes sobre Watt y representa la potencia lumínica que es capaz de producir la lámpara por cada Watt de entrada. La Eficacia de las lámparas usadas en alumbrado público es del orden de los 100 a 140 lúmenes sobre Watt, que es el caso de las lámparas de sodio de alta presión.

No se visualiza en el mercado que en el mediano plazo vaya a comercializarse una lámpara de mayor Eficacia que la mencionada. Considerando esto, se podría afirmar que este componente no ofrece mayores expectativas de mejora por el momento. Sin embargo, es necesario tener presente que las fuentes de luz existentes en el mercado son, desde el punto de vista de la Eficiencia, bastante críticas. Baste saber que la lámpara ideal teórica (emitiendo su energía en la longitud de onda de los 555 nanómetros) tendría una Eficacia de 683 lúmenes sobre watt contra los 140 de una lámpara de sodio de alta presión. Es decir, estamos hablando de una Eficiencia de 140/683x100 = 20,5%. Entonces, un sistema de alumbrado público parte con uno de sus componentes fundamentales, la lámpara, con una Eficiencia de 20%.

Esto obliga a hacer un uso muy responsable de ella, como por ejemplo, evitar sistemas con cantidades de luz que excedan lo que el usuario razonablemente necesita. De allí la importancia de las Normas y Recomendaciones internacionales sobre la materia que se especifican las condiciones de iluminación para cada requerimiento.

Pérdidas en los Balastos: Estos limitan las características de corriente y tensión en la lámpara. En esta labor se producen pérdidas principalmente en forma de calor, lo cual hace que la Eficiencia de ellos varíe en el rango de 10% a 20% en el rango de potencias de 400 a 70 watts, respectivamente. Los balastos de naturaleza electrónica pueden trabajar con pérdidas bastante menores e incluso mejorar la Eficacia de las lámparas al trabajar con frecuencias mayores a 50 ciclos/segundo.

Características de Reflexión del pavimento: La capacidad de ver del usuario en la noche aumenta con la luminosidad del entorno y/o fondo. En el proceso de conducción nocturna, el automovilista reconoce los objetos y obstáculos por contraste contra el fondo iluminado. Este fondo iluminado es el pavimento en el alumbrado público, que recibe la luz de las luminarias y la refleja hacia el observador o conductor. Mientras menos luz refleje el pavimento, más energía luminosa se deberá consumir para mantener su luminosidad en los valores adecuados al usuario de las vías. Es tal su importancia en la Eficiencia del sistema de alumbrado público que si se mejorara un 10% su reflexión se podría directamente bajar la iluminación en el mismo porcentaje.

Factor de Utilización: Este describe, para una instalación determinada, el porcentaje de luz emitida por la lámpara que llega a la calle en cuestión. Es decir, considera a la luminaria ya instalada en un lugar determinado alumbrando una calle de ancho conocido y con una altura de montaje dada.


Conclusiones

La Figura 1 permite darse cuenta de la importancia de usar luminarias que muestren un adecuado Factor de Utilización para la calle que se desea iluminar.

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Figura 1.

Los Factores de Utilización para luminarias de potencias bajas (70 watt sodio) deben ser superiores al 37% y los de potencias mayores deben estar por sobre el 45% En resumen, haciendo un seguimiento de la energía eléctrica desde que entra a la luminaria y sale de ella convertida en iluminación, podemos establecer que va sufriendo pérdidas a su paso por los diferentes componentes del modo que indica la tabla.

ucv3.gif (3436 bytes) Artículo Gentileza Enrique Piraino, Profesor Titular Escuela de Ingeniería Eléctrica Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
Julio 2010
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Comentarios acerca de este artículo
Roberto Monterroso Inversines Nueva Era S.A. (16/01/2011)
Muy buen articulo muy ilustrativo
Christian Simpson Independiente (05/08/2010)
La tecnología actual, permite encontrar lámparas industriales LED con 100lumen/Watt, en laboratorio 140Lumen/Watt y a fines de año se espera una eficiencia para este tipo de iluminación de 200Lumen/Watt, además, lo que no considera la norma es el factor pupil/lumen que para el caso de LED es 2, si se tomara en cuenta este factor, que aun se considera subjetivo, la eficiencia de los LED sería superior a las lámparas de sodio alta presión (factor 0,6). Es mi opinión que la iluminación LED destronará en el corto plazo a las otras tecnologías, cabe hacer notar que hace 5 años la eficiencia LED llegaba a 35Lumen/Watt y su crecimiento en eficiencia ha sido exponencial. Al contrario de lo que ha señalado el profesor Piraino sutilmente en este documento, como también lo he escuchado en algunas exposiciones, la iluminación LED o OLED reinara
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