La eficiencia en Alumbrado Público: sistema de doble nivel de potencia SMI

Lunes, 13 Enero, 2014

¿Qué sistemas de alumbrado público queremos?

En el ámbito de la iluminación urbana o pública, la actual coyuntura social, económica y cultural marca unas pautas de actuación en la que priman los siguientes factores:

• Calidad y cantidad de iluminación adecuadas para que en ciudades, pueblos y carreteras podamos desarrollar una actividad normal en las horas nocturnas.

• Ahorro del consumo energético del sistema de iluminación, manteniendo los niveles de luz adecuados a cada situación de uso.

• Diseños ecológicos que supongan el menor impacto posible en el consumo de recursos naturales, entendiendo por ello:

a. Materiales reciclables en el mayor porcentaje posible.

b. Productos robustos con una larga vida útil.

c. Productos fiables con baja tasa de fallo.

d. Que no puedan ser manipulados por terceras personas que arbitrariamente modifiquen el uso adecuado del mismo.

e. Diseños de bajo coste de implantación y rápida amortización de la inversión.

f. Diseños de fácil implantación sin necesidad de obras o costes adicionales.

 

¿Cuáles son las reglas para obtener el mejor sistema de alumbrado?

La optimización de los factores anteriores se intenta implementar en cada Estado, mediante Directivas, Reglamentos, Normas, etc… y en función del tipo de instalación:

1) Para instalaciones nuevas, existe reglamentación que obliga a usar métodos de ahorro energético. Por ejemplo, en España tenemos REAL DECRETO 1890/2008, de 14 de noviembre, con el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior, y sus Instrucciones Técnicas complementarias. En concreto en la ITC-EA 02, se exige regulación de la iluminación en las horas de poco tránsito para instalaciones de más de 5 Kw.

2) En instalaciones existentes hay que realizar un mantenimiento adecuado, y se pueden hacer actuaciones sencillas con las que obtener grandes beneficios:

a. Sustitución de las lámparas agotadas por otras nuevas que tengan mejor eficiencia. Es el ejemplo del uso de nuevas lámparas de halogenuros metálicos con mejores rendimientos que están entre 100 y 140 lm/W, por las anteriores de Vapor de Mercurio y algunas de Sodio Alta Presión con rendimientos menores.

b. Hacer un mantenimiento de las luminarias: limpiando los reflectores, los cierres de vidrio o policarbonato de las luminarias, y revisando las juntas de estanqueidad del grupo óptico; todo ello garantizará que la luz generada por las lámparas pueda llegar a su destino.

c. Hacer el cambio de los equipos estándar por equipos de doble nivel de potencia. (Luego los definiremos y explicaremos su funcionamiento).

¿Con qué tipo de producto se puede llegar a conseguir la eficiencia de un alumbrado público de manera más fácil?

La respuesta a ésta pregunta la encontraremos en los equipos de doble nivel de potencia tipo “SMI” con respuesta astronómica. A continuación se exponen las razones más importantes:

• Porque son autónomos, no necesitan de ningún otro elemento en la instalación, ni circuitos adicionales, ni otros componentes auxiliares en cuadros de mando ni en la luminaria.

• La inversión es pequeña y los beneficios inmediatos.

• El equipo es fiable la tasa de fallo en la instalación después de 10.000 horas de funcionamiento es menor del 0,1%.

• El equipo es robusto, soporta las temperaturas elevadas que se dan en las luminarias.

• Es económico, tiene un costo muy similar a los equipos de un solo nivel.

• Esta fabricado en un 90% con materiales totalmente reciclables (cobre y chapa magnética).

• Fácil de instalar.

• Costo bajo y rápida amortización de la inversión. Como ejemplo un equipo completo “SMI” para lámpara de vapor de sodio alta presión o halogenuros metálicos de 150W puede generar un ahorro, si el costo del KW hora es de 0,15€, del equivalente a 26,11€ al año; El costo del equipo se amortiza entonces en poco más de un año.

 

¿Qué son los equipos de doble nivel de potencia y cómo funcionan los modelos SMI?

Un equipo de doble nivel de potencia es una reactancia diseñada para ahorrar energía en instalaciones, normalmente de alumbrado público. Esta basado en el hecho de que a ciertas horas de la noche el nivel de luz puede ser reducido (hasta un 40% de potencia) sin una disminución apreciable de la visibilidad, pero con un importante ahorro energético.

Equipo magnético 250W 2P

Equipo magnético 250W 2P

 

Equipo magnético 100W 2P

Equipo magnético 100W 2P

 

La reactancia dispone de un bobinado adicional que incrementa la impedancia nominal y reduce la potencia en la lámpara. El cambio de un nivel a otro se realiza mediante un relé de conmutación.

En el encendido, la reactancia funciona a nivel nominal alimentando la lámpara con su nivel máximo o nominal, tanto de potencia como de flujo lumínico. A determinada hora durante la noche, el bobinado adicional será conectado mediante la interacción del relé de control, reduciendo la potencia consumida y el flujo lumínico sin reducción significativa de la visibilidad, y de forma uniforme.

En los modelos temporizados SM (Sin Mando), el cambio a nivel de potencia reducido se realiza después de un tiempo fijo determinado a partir del encendido de la iluminación (ver la siguiente figura).

Gráfica de modelos temporizados SM

Gráfica de modelos temporizados SM

 

En los modelos SMI, a diferencia del anterior, el cambio a nivel de potencia reducido se realiza mediante cálculo algorítmico por microprocesador, y el tipo de respuesta es astronómico (esto se traduce en que durante todo el año el cambio a nivel reducido prácticamente es siempre a la misma hora).

Balasto electrónico 150W tecnología 2P

Balasto electrónico 150W tecnología 2P

 

El modelo estándar SMI -2…+5 horas actúa del siguiente modo:

• Se mide y calcula la media de operación de las cuatro últimas noches.

• Se calcula el punto medio de la noche.

• El nivel reducido será activado dos horas antes de este punto medio.

• El equipo mantendrá este nivel reducido cinco horas después del punto medio de la noche.

• Siete horas a nivel reducido en total.

Actuación del modelo estándar SMI (fig.1)

Actuación del modelo estándar SMI (fig.1)

 

• La respuesta de este modelo estándar instalado en Madrid quedaría refleja en la siguiente tabla.

• En amarillo son las horas de funcionamiento a nivel nominal, y en naranja son las horas de funcionamiento a nivel reducido.

• Si queremos ampliar las horas de reducción, utilizaríamos SMI (-3…+5h, -3…+7h o -3…+9h con este último ya no volvería al nivel nominal en la mañana).

Actuación del modelo estándar SMI (fig.2)

Actuación del modelo estándar SMI (fig.2)

 

A continuación se explican algunas dudas de instalación y/o mantenimiento del sistema SMI:

¿Por qué no puedo cambiar de nivel nada más encender la lámpara?
Porque el encendido siempre lo realiza a nivel máximo para la estabilización inicial de las lámparas, según recomendaciones de los fabricantes de las mismas. Durante 5 minutos el mando y las protecciones están desactivados.

¿Qué hace los primeros días, en los que no tiene todavía datos memorizados?
Considera una duración estándar de la noche de 11 horas.
Su media, a las 5.5 horas, serviría de base para aplicar la reducción -2…+5 horas.

¿Qué pasa cuando se produce un corte de red que ha apagado la lámpara?
Cuando se va la luz, al recuperar el suministro, el equipo vuelve a encender en nivel máximo, y vuelve a contar con la media memorizada, por lo que esa noche la reducción no será acorde con la eficiencia perseguida. (No tiene memoria ni control interno de la hora real).

¿Cómo se protege el sistema ante sobretensiones de red?
Cuando la tensión de red supera los 260V (aunque dure apenas milisegundos) el equipo pasa a nivel reducido de potencia, aunque esté en horario de potencia nominal. En esa situación, cuando la red baje de los 250V, volverá a nivel máximo si se encuentra en ese horario.

 

En el caso de los equipos SMI de ELT, se caracterizan por lo siguiente:

• Cuenta las noches cuando el periodo de encendido es mayor de 4 y menor de 18 horas.

• El tiempo sin alimentación para inicializar la temporización es 500 ms y es el mínimo sin tensión de red que asegura un reinicio de la temporización.

• Soporta micro-cortes de tensión de red de hasta 10 ms, que es el tiempo máximo sin tensión de red para que no se produzca un reinicio del programa, continuando la temporización desde el punto donde se quedó (se apague o no se apague la lámpara).

• Si se apaga la lámpara por causa ajena a la tensión de red, el equipo continuará su temporización.

 

Para obtener más información sobre el sistema SMI, consultar el siguiente link: http://www.elt.es/innovacion/innovacion_green.html

Cabe mencionar que el sistema SMI también está implementado en nuestros equipos electrónicos para lámparas HID, y en nuestra gama de Drivers para LEDs en alumbrado público.

 

Jesus Barrado, Dpto. Técnico de ELT

Jesus Barrado, Dpto. Técnico 

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