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UF0567: Eficiencia en las instalaciones de iluminación interior y alumbrado exterior

Elaborado por: Silvia Martín Sánchez

Edición: 5.2

EDITORIAL ELEARNING S.L.

ISBN: 978-84-16492-57-2

No está permitida la reproducción total o parcial de esta obra bajo cualquiera de sus formas gráficaso audiovisuales sin la autorización previa y por escrito de los titulares del depósito legal.

Impreso en España - Printed in Spain

Presentación

Identificación del módulo o unidad formativa

Bienvenidos a la Unidad Formativa UF0567: Eficiencia energética en las ins-talaciones de iluminación interior y alumbrado exterior. Esta unidad forma-tiva pertenece al Módulo Formativo MF1194_3: Evaluación de la eficiencia energética de las instalaciones en edificios, que forma parte del certificado de profesionalidad ENAC0108: Eficiencia energética de edificios, de la fa-milia profesional de Energía y Agua.

Presentación de los contenidos

La finalidad de esta unidad formativa es enseñar al alumno a determinar la eficiencia energética de las instalaciones de iluminación interior y alumbrado exterior.

Para ello, en primer lugar se profundizará en las características principales de las instalaciones de iluminación interior y de alumbrado exterior, para posterior-mente analizar la eficiencia energética de instalaciones de iluminación interior y exterior.

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UF0567: Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación interior y alumbrado exterior

Objetivos del módulo o unidad formativa

– Calcular la eficiencia energética de las instalaciones de iluminación interior y alumbrado exterior y comprobar que cumplen con las exigencias de eficiencia energética indicadas en la normativa vigente.

– Determinar la exigencia de utilización de energías renovables y de limita-ción de la utilización de energía eléctrica en las instalaciones de ilumina-ción según normativa vigente.

Índice

UD1. Instalaciones de iluminación interior

1.1. Conceptos básicos de iluminación. Unidades ..............................11

1.2. Partes y elementos constituyentes ...............................................20

1.2.1. Cuadros eléctricos de mando y control ..............................21

1.2.2. Líneas de distribución ........................................................23

1.2.3. Disposición de puntos de luz .............................................27

1.2.4. Tipos de luminarias y lámparas ...........................................29

1.2.5. Equipos de encendido .......................................................46

1.2.6. Elementos de protección ...................................................49

1.3. Análisis funcional .........................................................................55

1.4. Temperatura de color ...................................................................59

1.5. Deslumbramiento ........................................................................61

1.6. Sistemas y métodos de alumbrado ..............................................64

1.7. Niveles de iluminación .................................................................69

1.8. Control de instalaciones de alumbrado .........................................72

1.9. Telegestión ..................................................................................77

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UD2. Instalaciones de alumbrado exterior

2.1. Parámetros y unidades de iluminación ..........................................91

2.1.1. Deslumbramiento. Índice de deslumbramiento ....................92

2.1.2. Eficacia luminosa de una lámpara y rendimiento ................100

2.1.3. Flujo luminoso y flujo hemisférico superior .........................101

2.1.5. Iluminancia media y mínima horizontal ...............................104

2.1.6. Intensidad luminosa .........................................................107

2.1.7. Luminancia de velo y luminancia de velo equivalente .........108

2.1.8. Luminancia media de una superficie .................................110

2.1.9. Luz intrusa o molesta .......................................................112

2.1.10. Relación entorno ...........................................................113

2.1.11. Resplandor luminoso nocturno, luz intrusa o molesta ......115

2.1.12. Uniformidad global, longitudinal, media y general

de iluminancias ..............................................................119

2.2. Tipos de alumbrado exterior .......................................................121

2.2.1. Vial (Funcional y ambiental) ...............................................121

2.2.2. Festivo y navideño ...........................................................127

2.2.3. Otras instalaciones de alumbrado .....................................128

2.3. Calificación energética de las instalaciones .................................131

2.4. Niveles de iluminación ...............................................................136

2.5. Régimen de funcionamiento ......................................................145

2.6. Partes y elementos constituyentes de alumbrado exterior ............146

2.6.1. Cuadro eléctricos de mando y control ..............................147

2.6.2. Líneas de distribución y acometida ...................................149

2.6.3. Disposición puntos de luz ................................................154

2.6.4. Tipos de luminarias y lámparas .........................................162

2.6.5. Equipos de encendido .....................................................169

2.6.6. Elementos de protección .................................................171

2.6.7. Control de instalaciones de alumbrado .............................172

2.6.8. Telegestión ......................................................................178

2.7. Proyecto o memoria técnica de diseño .......................................179

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Índice

UD3. Eficiencia energética de instalaciones de iluminación interior

3.1. Aparatos de medida ..................................................................195

3.2. Mediciones de iluminación .........................................................201

3.3. Eficiencia energética en las instalaciones de iluminación interior ...206

3.3.1. Cuantificación de la eficiencia energética de la instalación .208

3.3.2. Cálculo de la luminancia media horizontal mantenida .........210

3.3.3. Valores de eficiencia energética límite ...............................213

3.3.4. Limitación de pérdidas de equipos auxiliares .....................216

3.3.5. Factor de mantenimiento ..................................................219

3.3.6. Factor de utilización .........................................................221

3.3.7. Niveles de iluminación ......................................................225

3.4. Sistemas de aprovechamiento de la luz natural ...........................227

3.5. Factor de potencia ....................................................................241

3.6. Simultaneidad ...........................................................................242

3.7. Eficiencia de los sistemas de automatización ..............................245

UD4. Eficiencia energética de instalaciones de iluminación exterior

4.1. Aparatos de medida ..................................................................259

4.2. Mediciones de iluminación .........................................................262

4.3. Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación

exterior ......................................................................................271

4.3.1. Cuantificación de la eficiencia energética de la

instalación .......................................................................272

4.3.2. Cálculo de la luminancia media horizontal mantenida .........275

4.3.3. Valores de eficiencia energética límites .............................279

4.3.5. Factor de mantenimiento ..................................................282

4.3.6. Factor de utilización .........................................................289

4.3.7. Niveles de iluminación ......................................................291

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4.4. Calificación energética de las instalaciones .................................301

4.5. Factor de potencia ....................................................................304

4.6. Simultaneidad ...........................................................................307

4.7. Eficiencia de los sistemas de automatización ..............................308

4.8. Mantenimiento de la eficiencia energética de las instalaciones .....312

Glosario ...........................................................................................321

Soluciones .......................................................................................325

UD1Instalaciones de iluminación interior

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1.1. Conceptos básicos de iluminación. Unidades1.2. Partes y elementos constituyentes

1.2.1. Cuadros eléctricos de mando y control1.2.2. Líneas de distribución1.2.3. Disposición puntos de luz1.2.4. Tipos de luminarias y lámparas1.2.5. Equipos de encendido1.2.6. Elementos de protección

1.3. Análisis funcional1.4. Temperatura de color1.5. Deslumbramiento1.6. Sistemas y métodos de alumbrado1.7. Niveles de iluminación1.8. Control de instalaciones de alumbrado1.9. Telegestión

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1.1. Conceptos básicos de iluminación. Unidades

La iluminación es fundamental para ejecutar de forma adecuada las activida-des sociales, industriales y comerciales que se llevan a cabo en la actualidad.

En muchos sectores, la iluminación representa un porcentaje elevado de con-sumo dentro del resto de actividades que se dan en un edificio. Estos porcen-tajes pueden oscilar entre el 10 y el 50% del consumo energético de cualquier edificación, por lo que se considera que es un aspecto importante a tratar. En los edificios residenciales, el consumo de electricidad destinado a la instala-ción de iluminación puede variar entre el 10 y el 16% del consumo energético total.

En el siguiente gráfico se puede observar el reparto de los consumos de elec-tricidad en una vivienda:

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Los edificios comerciales, sin embargo, tienen consumos energéticos mucho más elevados, que pueden oscilar entre 15 y el 70% del consumo eléctrico total. En el siguiente gráfico se puede consultar el consumo de energía en una vivienda, en el que la mayor parte corresponde a satisfacer la demanda de iluminación:

En los edificios de oficinas, los consumos eléctricos destinados a la ilumina-ción suponen un porcentaje sobre el total muy importante, ya que pueden asociarse a ellos consumos de en torno al 20-50% sobre el total. La distribu-ción del consumo eléctrico en una oficina se puede observar en el siguiente gráfico:

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UD1

En los hospitales, el consumo de electricidad supone un 10% de los costes de operación en España. El porcentaje destinado a la iluminación de las distintas estancias se sitúa en torno al 20-30% de consumo eléctrico total. La distri-bución de los consumos energéticos en un hospital se puede consultar en el gráfico que aparece a continuación:

Como se ha podido observar en los gráficos, el consumo de energía de-dicado a cubrir la demanda de iluminación constituye una parte importante de los gastos energéticos de cualquier edificio. Debido a esto, es importante controlar el consumo eléctrico e intentar reducirlo de manera que, aplicando ciertas estrategias de gestión y distintos aparatos se consiga una reducción importante, que garantice el ahorro económico y minimice la emisión de gases de efecto invernadero y de contaminación lumínica derivada de la producción y consumo de electricidad.

Existe una serie de parámetros que es necesario estudiar para caracterizar a las lámparas y luminarias que se instalan como fuente de luz. A continuación se presentan algunos conceptos básicos de iluminación, que constituyen los parámetros más importantes en el estudio lumínico.

Flujo luminoso

Se define como la cantidad de luz que emite una fuente luminosa en todas las direcciones por unidad de tiempo. Se simboliza con F y su unidad es el lumen (lm).

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TIPO DE LÁMPARA FLUJO LUMINOSO (lm)

Fluorescente compacta de 23 W

LED de 15 W

1600

1400

Intensidad luminosa

Se refiere al flujo que emite una fuente luminosa en una dirección determinada. Se simboliza con la letra I y su unidad es la candela (cd).

(1) Flujo luminoso en una fuente emisora. (2) Intensidad luminosa en una fuente emisora.

Rendimiento luminoso

Es la relación existente entre el flujo luminoso (F) que emite una fuente de luz y la potencia eléctrica (W) que consume para producirlo. Se simboliza con h.

h = F/W

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UD1

TIPO DE LÁMPARA FLUJO LUMINOSO (lm)

Fluorescente compacta

LED

50-85

40-100

Su unidad es el lumen/vatio (lm/W).

Definición

La potencia eléctrica consumida es la que se utiliza para producir la luz visible, junto con las pérdidas que se producen por radiaciones invisibles y por calor.

Luz visible

Potencia eléctrica consumida

Pérdidas por calor

Pérd

idas p

or

radiac

ión in

visible

s

Potencia eléctrica consumida por una fuente luminosa

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Iluminancia

Es la relación entre el flujo luminoso (F) que recibe una superficie y la extensión (S) de ésta. Se simboliza con E. Su unidad es el lux (lm/m2).

E = F/S

Representación de la iluminancia

Luminancia

Se refiere a la intensidad luminosa que procede o es reflejada por un objeto en una superficie. Sería lo que comúnmente se conoce como brillo. Se simboliza con la letra L. Su unidad es la candela/m2 o nit (cd/m2 = nt).

L = I/(S* cos α)

Definición

Cos α se refiere al coseno del ángulo que forma la superficie que recibe la luz con la fuente luminosa.

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UD1

Luminancia VS Iluminancia

Intensidad luminosa reflejada

Símbolo: L

Unidad: cd/m2

Nivel de iluminación de una superficie.

Símbolo: E

Unidad: lm/m2

Representación de la luminancia

Vida media o vida útil

La vida media es el tiempo medio en el que el filamento de una lámpara incan-descente se mantiene con todas sus propiedades, sin que se aprecie pérdida de flujo luminoso (este tipo de lámpara ya no se utiliza).

La vida útil de una lámpara (sin filamento) es el tiempo en que ésta proporciona mínimo el 70% del flujo nominal.

En ambos casos, la vida se mide en horas.

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TIPO DE LÁMPARA VIDA MEDIA O VIDA ÚTIL (Horas)


LED

8000

50000

Índice de rendimiento del color o índice de reproducción cromática (IRC o RA)

Podemos decir que es el grado de fidelidad en cuanto a transmisión del color que reproduce un tipo de fuente luminosa. Es decir, cómo de real es el color que se percibe de un objeto que está iluminado por una fuente luminosa. Se mide en porcentaje y toma valores entre 0 y 100.

Cuanto mayor sea el valor del índice de rendimiento del color, mayor calidad tendrá la reproducción cromática.

El IRC depende de lo completo que sea el espectro cromático de dicha fuen-te, pues un espectro completo, como el de la luz natural, reproduce más fiel-mente los colores que el espectro de una lámpara de descarga, por ejemplo.

Espectro electromagnético completo de la luz natural

Se recomienda que en cualquier local donde haya una permanencia de per-sonas de forma continuada el IRC sea como mínimo del 70%, o del 80% en el caso de que se tengan que iluminar interiores de espacios de trabajo.

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UD1

TIPO DE LÁMPARA VIDA MEDIA O VIDA ÚTIL (Horas)

Incandescente estándar


LED

100

85

90

Temperatura del color

Es el color que emite una fuente luminosa incandescente (este tipo de lám-para ya no se utiliza). La temperatura de color se mide en Kelvin. Sus valores varían entre los 2500 y los 6700 en las lámparas que se comercializan con-vencionalmente. Otros ejemplos son la llama de una cerilla y la luz del cielo azul en el norte, que tienen una temperatura de color de 1500 y 20000 Kelvin, respectivamente.

Temperatura de color de un cuerpo negro

Confort visual

Es una característica que muestra la ausencia de perturbaciones que proce-den del entorno visual.

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1.2. Partes y elementos constituyentes

Las instalaciones de iluminación interior tienen una serie de componentes en-caminados a diferentes tareas.

Los elementos básicos de un sistema de iluminación interior son:

1. La fuente de luz (tipo de lámpara).

2. La luminaria (mecanismo de soporte y conexión a la red eléctrica).

3. El sistema de control y regulación de la luminaria.

El Código Técnico de la Edificación (CTE) define a la luminaria como el “aparato que distribuye, filtra o transforma la luz emitida por una o varias lámparas y que, además de los accesorios necesarios para fijarlas, protegerlas y conectarlas al circuito eléctrico de alimentación contiene, en su caso, los equipos auxiliares necesarios para su funcionamiento”. Las luminarias están definidas y regula-das en la norma UNE EN 60598-1:1998.

Los elementos que componen las luminarias son los siguientes:

– Carcasa: es el elemento que funciona como soporte y alberga al resto de elementos.

– Equipo eléctrico: depende del tipo de lámpara que se use, podemos de hablar de unos u otros equipos.

∙ Las lámparas halógenas de alto voltaje no requieren de equipo; sin embargo las de bajo voltaje necesitan un transformador. Siguiendo la aplicación del Reglamento de la Comisión Europea, a partir del 1/09/2018 queda prohibida la fabricación de las bombillas halóge-nas, siendo estas sustituidas por las bombillas LED.

∙ Las lámparas fluorescentes y de descarga necesitan reactancias (balastos), condensadores e ignitores, o sistemas electrónicos de encendido y apagado.

– Reflectores: son superficies que se encuentran en el interior de la lumina-ria, cuyo fin es modelar la forma y la dirección del flujo luminoso.

– Difusores: es el elemento que recubre la luminaria en la dirección de la radiación de la luz.

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