Iluminación LED II: Identificando ahorros con tecnología LED

Iluminación LED II: Identificando ahorros con tecnología LED

Tras ver las ventajas e inconvenientes de la iluminación LED en los entornos de trabajo, en esta segunda parte vamos a tratar sobre uno de los aspectos fundamentales a tener en cuenta por cualquier Facility Manager, el ahorro de costes en la iluminación. Para ello se analizarán el consumo energético con tecnología LED y los gastos asociados tanto a la instalación como al mantenimiento de los equipos, sin obviar la inversión necesaria a la hora de hacer una instalación con tecnología LED.

Consumo de energía

La eficiencia energética en iluminación se mide con el ratio entre lúmenes y vatios [Lm/W] pero como hemos explicado antes, este valor no es del todo efectivo, se recomienda usar el ratio lux por vatio [Lx/W], ya que lo que necesitamos es que se ilumine la superficie o área de trabajo, no si la fuente de luz emite más o menos. El dato [Lm/W] no tiene utilidad práctica, solo da una indicación de la modernidad de un componente aislado, sin entrar en su correcta aplicación. Es un dato que se mide en laboratorio y que no aporta nada al usuario. La verdadera mejora en eficiencia energética consiste en obtener al menos los mismos lux en las zonas que se precisan pero consumiendo menos vatios de energía que con otras soluciones lumínicas.

Uno de los justificantes de venta de los LEDs es que consumen poco y se
intenta demostrar al decir que no producen calor. Hay que aclarar que el diodo LED sí que emite calor, aunque lo hace de una forma diferente a una bombilla incandescente o fluorescente. La diferencia fundamental es que el calor se proyecta en dirección contraria a la luz. Por eso la luz es fría, pero ciertas partes internas del dispositivo (la “unión T”) pueden llegar a acumular mucho calor.

En términos generales, una lámpara LED de luz blanca consume menos que sus rivales, convierte entre un 60% y un 80% de la energía consumida en luz, eso significa que entre un 20% y un 40% se convierte en calor. Una lámpara fluorescente convierte el 20% de la energía consumida en luz, el 40% en calor y cerca del 40% restante en radiación infrarroja (IR). Una bombilla tradicional (tecnología incandescente) sólo convierte alrededor del 10% en luz, un 20% en calor y la energía restante en radiación infrarroja.

La iluminación con LED opera normalmente con voltajes bajos (desde 1,5 hasta 24 voltios), consumiendo poca potencia y no emitiendo proporcionalmente tanto calor de disipación como la iluminación tradicional, por lo que se produce un ahorro en el consumo de energía directo e indirecto: directo al consumir menos el propio dispositivo, e indirecto al reducir el porcentaje de energía que no se dedica a iluminar.

Esta característica hace también que se precise menos energía para climatizar las salas iluminadas con tecnología LED y que las lámparas LED sean ideales para grandes espacios de reuniones u hoteles que
requieran refrigeración mientras se usan. Al no aumentar la temperatura del local se produce un ahorro significativo respecto al consumo de energía que sería necesario para la climatización de dicho espacio con iluminación tradicional. Hay que mencionar que existen sistemas LED que funcionan directamente a 220 voltios, donde esta ventaja queda algo reducida.

Independientemente de lo que se consuma, se debe comparar como las distintas soluciones cubren nuestras necesidades de iluminación (Lux), ya que si el menor consumo se debe a que el nuevo sistema produce menos intensidad lumínica, se habría conseguido lo mismo apagando algunas de las fuentes existentes y se habría ahorrado la inversión.

La tecnología LED ya ha alcanzado actualmente cotas de eficiencia de clase A, superando notoriamente a la gran parte de las tecnologías actuales y con la ventaja de que al LED todavía le quedan grandes posibilidades de mejora mientras que la incandescencia, fluorescencia y las lámparas de descarga son tecnologías muy maduras con escasas perspectivas de evolución.

Instalación y mantenimiento

La gran mayoría de instalaciones de iluminación están preparadas para funcionar con corriente alterna y a 220 voltios. Los LEDs, a diferencia de las bombillas incandescentes o fluorescentes, trabajan en corriente continua, y con un menor voltaje por lo cual es necesario un controlador (driver) que convierta la corriente
alterna en continua, además de disminuir el voltaje hasta el necesario de trabajo. El driver va a estabilizar la tensión, lo que a su vez estabilizará el flujo lumínico y la temperatura del LED. Por tanto, los controladores o drivers son esenciales para operar los sistemas de iluminación basados en LED y obtener los beneficios que se les otorgan (larga vida útil, gran eficiencia energética, etc). En lámparas pequeñas o de uso doméstico el driver suele estar incluido en la propia lámpara y no es visible, pero en lámparas y luminarias LED de alta potencia y aplicaciones destinadas a usos industriales, constituidas por múltiples chips LED, los drivers son generalmente externos.

Aparte de los gastos asociados al propio LED, debemos tener en cuenta el de transformadores, controladores, reguladores y toda la circuitería de apoyo. Lamentablemente estos dispositivos eléctricos tienen la misma vida útil que el resto de sus competidores.

La larga vida del propio dispositivo LED lleva implícito no sólo una reducción de los costes de mantenimiento, por la disminución considerable de los costes de la mano de obra de sustituir la lámpara, sino un aumento de la disponibilidad, aspecto fundamental en los dimensionados de Facility Management. Además, es importante señalar que es necesaria menor cantidad de materias primas para lámparas de sustitución, y que al ser un sistema ligero y de fácil transporte se reducen los costes de logística y almacenamiento y hay menos roturas.
Cabe añadir que para que salgan los cálculos de inversión, consumos y amortizaciones, se barajan cifras que pueden ser inciertas. Si, por ejemplo, los LEDS no trabajan en las condiciones idóneas, se puede acortar su vida útil real, y en consecuencia las expectativas de la inversión.

Como ya se ha mencionado, uno de los mayores inconvenientes de la iluminación con LED son que las temperaturas alcanzadas en el interior del elemento (unión T) puede hacer que el equipo se deteriore o falle antes de lo esperado. Si ese calor no se disipa correctamente, provoca una degradación anual mínima del 20%, en forma lineal, del poder lumínico del LED. Si después de media hora de funcionamiento  se supera en 20º C la temperatura ambiente no está disipando correctamente y causará degradación lumínica acelerada. A partir de 65ºC la mayoría de los LED se estropean. Es vital que los disipadores sean de aluminio y con mucha superficie de disipación, esto nos garantizará mayor tiempo de vida de la lámpara. Esto puede influir en su decisión de usarlas en fábricas o lugares donde se realicen procesos industriales, que suelen conllevar altas temperaturas. No sólo debemos vigilar el LED si no la electrónica que lleva asociada, que suele fallar antes que el propio diodo.

Un aspecto poco considerado de uso de los LED es el de la aparición de los armónicos. En realidad aparecen por el uso de sistemas semiconductores (diodos, triac, etc) y al tener que convertir  la señal  sinusoidal alterna en
continua. Por decirlo de forma sencilla es como un “ruido” que se introduce en la red eléctrica y viaja allá donde llega la corriente. Las consecuencias de este ruido pueden provocar desde un sobrecalentamiento de la línea, a caídas de sistemas, errores de medida o consumos, e incluso afectar a las señales de audio y video si no están bien aisladas o en fases distintas del circuito. La denominación es distorsión de armónico total (THD – Total Harmonic Distorsion), un valor de THD superior a 15% evidencia una electrónica de control de baja calidad y durabilidad. Una tasa THD alta puede hacer saltar los diferenciales si no están muy bien protegidos. Los armónicos se pueden filtrar, por supuesto, pero es un coste más que hay que añadir a la inversión.

Inversión

La principal desventaja de los LEDs es su coste ya que en comparación con las lámparas convencionales éste es bastante elevado. No se puede dar un intervalo de precios, pues estos dependen de muchos factores como la marca, modelo, calidad, etc. Sin embargo si se puede decir que a pesar del mayor precio de los mismos, su inversión, si el encendido es de más de 8 horas al día, teóricamente se amortiza en unos dos años. Una vez amortizados, los LEDs sólo generan ahorros. En potencias grandes a partir de 100W, es muy poco competitivo siendo su coste muy elevado, existiendo otras alternativas más económicas como la inducción magnética.

Al hacer el cálculo del plazo del retorno de la inversión, y siempre habiendo
considerado una instalación que nos va a proporcionar las mismas condiciones actuales o que se garantice el confort, hay que tener en cuenta que la tecnología LED avanza tan deprisa, que en muchos casos las instalaciones que se están realizando quedan obsoletas antes de su amortización.

A día de hoy existen estudios publicados por el observatorio de productos de iluminación, Lighting Research Center, que demuestran que con la tecnología LED no se ahorra energía en la sustitución de instalaciones en condiciones reales.

Iluminación LED I: La iluminación con LED en el entorno de trabajo

Iluminación LED III: La sostenibilidad y la tecnología LED. Conclusiones

Phot by: Michael Gil  http://bit.ly/1ECOn7e

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