El Mundo de la Eficiencia Energética 4 by GRUDILEC

Topología EIB

Para interconectar los dispositivos del bus en cada línea se permite cualquier tipo de topología: árbol, estrella, bus o anillo. Solamente no se permitirá cerrar anillos entre líneas situadas topológicamente en diferentes áreas. El EIB deﬁne una red jerarquizada en la cual la unidad mínima será la línea. Fig. 176

Vamos a terminar de explicar este protocolo para seguir con los otros dos que nos quedan e incidir en cómo podemos conseguir sistemas más eﬁcientes en otros sectores.

TOPOLOGÍA EIB. Hemos comentado que en el sistema EIB la transmisión de las señales se hace a través de un cable o bus al que están conectados todos los dispositivos. El Bus de Instalación Europea (EIB) permite que todos los componentes de las instalaciones domóticas estén intercomunicados entre sí, de esta forma, es posible que cualquier componente de órdenes a cualquier otro, independientemente de la distancia entre ellos y su ubicación.

Una línea puede tener conectada un total de 64 dispositivos como máximo. Esto depende de la carga máxima soportada por la fuente de alimentación situada en cada una de ellas. En una línea se han de cumplir las siguientes restricciones: -Disponer como mínimo de una fuente de alimentación. -La longitud total de la instalación no debe superar los 1000 metros. - Entre un dispositivo y la fuente de alimentación no ha de haber más de 350 metros. -Entre los distintos elementos de la línea no pueden superarse los 750 metros. -Debe haber una separación mínima entre las fuentes de alimentación de 200 metros. En la siguiente ﬁgura se muestran algunas de estas distancias:

Fig. 177

Fig. 178

DIRECCIONAMIENTO. En el sistema EIB existen dos tipos de direcciones: las denominadas direcciones fí-

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Direccionamiento

sicas, que son las que corresponden a cada dispositivo en particular, y las direcciones de grupos, que son las que nos permitirán establecer relaciones entre los diferentes componentes del sistema.

Vemos también, como las direcciones de los acopladores de área van desde las 1.0.0 a la 15.0.0, las de los acopladores de línea X.1.0 a la X.15.0 y la de los dispositivos serán X.X.>0.

Veamos a continuación estos diferentes tipos de direcciones con más detalle. Direcciones físicas. Estas direcciones son las que nos van a permitir diferenciar unos dispositivos de otros. Éstas dependerán de la línea y del área a la que pertenezcan. Se utilizarán tanto en parametrización como en diagnosis y nos identificarán unívocamente al componente. La dirección física esta compuesta por 16 bits distribuidos en tres campos: -Bits de área (4 bits): Identificarán a una de las 15 posibles áreas. Si el valor de esos 4 bits es 0, entonces, el elemento estará conectado a la línea de áreas del sistema. -Bits de línea (4 bits): Identificarán a una de las líneas que se conectan a las líneas principales de cada área. Si estos bits tienen el valor cero, identificará a un elemento de la línea principal de cada área. -Bits de dispositivos (8 bits): Identificarán a cada uno de los dispositivos conectados a las diferentes líneas. Si la dirección que representa el dispositivo es igual a cero, entonces, éste se corresponderá con un acoplador, bien de área o bien de línea. En la figura que aparece a continuación, se muestra el esquema de direcciones físicas de un sistema EIB. En ella, se puede ver que, a la línea de áreas se pueden conectar dispositivos cuyas direcciones son 0.0.>0.

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Fig. 179

El número de bits para indicar el dispositivo es de 8. Esto supone poder direccionar a 256 elementos diferentes. Sin embargo, se ha dicho que el número de elementos por línea es de 64. Cabría, entonces, preguntarse: por qué utilizar 8 bits para direccionar a un dispositivo cuando en principio con 6 bastaría. Esto es así porque, en realidad, puede conectarse un acoplador que haga las funciones de amplificador y, por tanto, aumentar en otros 64 elementos y 1000 metros más cada línea. Así, hasta un total de 4 veces. El resultado es los 256 dispositivos mencionados. De esta forma, se consigue aumentar la envergadura de la instalación. El acoplador, que actúa como amplificador o repetidor, no tendrá tabla de direcciones y, por tanto, no actuará como router. Direcciones de grupo. La dirección de grupo no está orientada a la topología del bus, sino que se encarga de definir funciones específicas del sistema y de establecer relaciones entre los equipos.

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Direccionamiento

Así, por ejemplo, cuando un sensor de iluminación manda una señal a una dirección de grupo, indicará qué dispositivos actuadores se activarán. Estos podrán ser: un único actuador de iluminación, varios, o incluso un actuador de iluminación y a la vez un actuador para persianas. De tal forma, que si entra poca luz, no sólo se regulará una luz, sino que también podrá regularse una persiana. En deﬁnitiva, la división en grupo permitirá asociar funcionalmente dispositivos, asignando la correspondencia entre elementos de entrada al sistema (sensores) y elementos de salida (actuadores). Así, los dispositivos, que tengan funciones similares, pueden asociarse en un grupo y podremos acceder a estas direcciones para dar instrucciones a todos los dispositivos pertenecientes a dicho grupo. El direccionamiento de grupos puede hacerse de dos maneras, así habrá direccionamiento de grupo a dos niveles y direccionamiento de grupo a tres niveles. Direccionamiento de dos niveles. En el direccionamiento a dos niveles, el campo de dirección de grupo, que constará de 15 bits, se dividirá en dos partes. La primera representará al grupo principal y constará de un total de 4 bits. En cuanto a la segunda parte, denominada de subgrupo, constará de un total de 11 bits.

Direccionamiento de tres niveles. En el direccionamiento a tres niveles, dividiremos los 15 bits que representan la dirección de grupo en tres partes: un grupo principal de 4 bits, un grupo medio de 3 bits y 8 bits para indicar el subgrupo.

MMMM

NNN

SSSSSSSS

Subgrupo ( 8 bits)

Grupo medio ( 3 bits) Grupo Principal (4 bits) Fig. 181

La elección de un tipo de direccionamiento se dejará a elección del proyectista instalador, aunque, por lo general, se suele utilizar el direccionamiento de tres niveles. En ambos tipos de direccionamiento, el campo de grupo principal suele utilizarse para discernir entre grupos funcionales, es decir, para agrupar elementos que se dedican al mismo tipo de funciones, por ejemplo, iluminación, climatización, seguridad, etc. Para este campo, se pueden usar los valores 1-13. Los valores 14 y 15 no deben emplearse ya que son ﬁltrados por los acopladores y podrían afectar a la dinámica de funcionamiento de todo el sistema.

La dirección 0 en todos los campos (0/0/0) está reservada para funciones del sistema. Como se ha comentado, las direcciones de grupo son básicas para el funcionamiento del sistema ya que permiten relacionar sensores con actuadores. Fig. 180

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Direccionamiento

Además, estará permitido relacionar elementos de distintas áreas y distintas líneas, siempre y cuando se cumplan ciertas restricciones. -Los sensores sólo pueden tener asociada una dirección de grupo. -Varios actuadores pueden tener asociada una misma dirección de grupo. Cada vez que dicha dirección sea direccionada, se activarán todos los actuadores asociados a ella, respondiendo todos ellos al mismo telegrama. -Los actuadores pueden estar asociados a varias direcciones de grupos, es decir, un actuador puede estar asociado a uno o más sensores. El funcionamiento será el siguiente: El emisor envía un telegrama al bus. Este telegrama llega a todos los dispositivos, que leen el campo dirección de grupo y sólo los que posean dicha dirección responden de la forma oportuna. Transmisión de la información. La transmisión de la información en el sistema EIB se hace a través de telegramas.

La velocidad de transferencia máxima del bus es de 9600 bps. Si el bus está ocupado enviando un telegrama y sucede un evento, el dispositivo encargado de detectarlo ha de esperar a que el bus se despeje. Para optimizar el uso del bus, los acopladores pueden bloquear los telegramas que vayan dirigidos a una línea/área para que no se propaguen por el resto del sistema y, así, disminuir el número de mensajes.

Formato de las tramas. En el sistema EIB, los datos se transmiten en modo simétrico. Además, usa transmisión diferencial que, junto con la simetría de los conductores, asegura que el ruido afectará por igual a ambos. Las señales utilizadas serán binarias y se transmitirán en banda base. Un “1” lógico se representará con la ausencia de paso de señal, mientras que el “0” lógico se representará con un impulso negativo-positivo. En la siguiente ﬁgura, se representa esta codiﬁcación.

Como el medio que tenemos es un bus, necesitaremos un método de acceso al mismo. En el sistema EIB el método de acceso al medio es el CSMA/CA. Salvo en el caso de la radiofrecuencia, para las que se utiliza CSMA/CD ya que estos dispositivos no pueden emitir y recibir a la vez. Cuando se produce un evento, el dispositivo envía un telegrama. Si el bus no está ocupado, los elementos a los que iba dirigida la información envían un acuse de recibo. Si la información llega de forma incorrecta, se reenvía el telegrama. Este proceso se repetirá hasta un máximo de tres veces.

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Fig. 182

La transmisión de los mensajes es asíncrona y a una tasa de 9600 bps. Comienza cuando se produce un evento, por ejemplo, la activación de un pulsador. El dispositivo emisor comprueba si el bus está disponible durante un tiempo t1 y envía el telegrama. Después de haber enviado el telegrama, espera durante un tiempo t2 el asentimiento de que éste ha sido recibido.

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Direccionamiento

En caso de que éste no llegue o llegue de forma negativa, se repetirá el proceso hasta un máximo de tres veces. El formato de la trama EIB es el que a continuación se muestra.

Fig. 183

Control: En este campo, se indicará la prioridad de la trama que se envía. De la misma manera, con el bit de repetición, indicaremos si la trama ha sido reenviada o es un primer envío.

Destino: La dirección de destino puede ser de dos formas dependiendo del valor que tome el bit de mayor peso de este campo. Así, si este vale “0” entonces esta dirección será una dirección física, e identiﬁcará a un único dispositivo, mientras que si el valor del bit más signiﬁcativo es “1”, tendremos una dirección de grupo y el telegrama podrá ir dirigido a uno o varios dispositivos. RC: Contador de ruta. Long: Nos indicará la longitud en bytes del campo de datos (0 =1 byte, 15=16 bytes). Datos útiles:

Origen: Este campo contiene la dirección del origen y, por tanto, detalla los bits de área, bits de línea y bits de dispositivo. La dirección del origen se incluye para que en las tareas de mantenimiento se sepa quien es el emisor del telegrama.

En este campo se incluyen los datos necesarios para la ejecución de órdenes y transmisión de valores. Estos datos siguen el estándar EIS (Interworking Stándar EIB), el cual deﬁne 15 tipos diferentes. Cada uno de está asociado a un tipo de acción de control. En la siguiente ﬁgura se muestra el formato de este campo de datos.

Fig. 184

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Direccionamiento

Comprobación: Es un byte que permite comprobar si el telegrama recibido es correcto. En caso de ser correcto se enviará un asentimiento o ACK, de lo contrario, se enviara un asentimiento negativo o NAK. En este último caso, se habría de volver a mandar el telegrama. También, puede mandarse una trama por parte del receptor indicando que en ese momento esta ocupado, a esta trama se la conoce como trama BUSY.

Intercambio de datos. Para que los dispositivos puedan intercambiarse los datos estos, han de tener un formato común que sea entendible por todos los equipos, dicho de otra manera, los datos han de tener la misma semántica para todos los dispositivos. El EIB soluciona este problema con el estándar EIS (Interworking Standardm EIB). Componentes del sistema. En un sistema EIB, aparte de elementos pasivos como son las fuentes de alimentación o el propio cable bus, se encuentran los elementos activos dotados de una cierta inteligencia.

lace con el bus, así como el programa de aplicación. Se encargará de funciones como emisión y recepción de telegramas, ejecución de los objetos de aplicación, mantenimiento del estado interno del dispositivo, filtrado de direcciones físicas y de grupo, comprobación de errores, etc. Está dividido en dos partes: el modulo de transmisión o transmisor y el controlador del enlace al bus. Controlador del enlace al bus (CEB): No es más que un microprocesador o microcontrolador con un mapa de memoria formado por una ROM, que almacena el software del sistema y vendrá gravada de fábrica. Una RAM, que albergará temporalmente los datos del dispositivo; y una memoria no volátil, donde se almacenan el programa de aplicación, la dirección física y la tabla de direcciones de grupo. Este mapa de memoria se muestra en la figura que sigue. • El módulo de transmisión (MT): Este módulo se encargará de funciones como la protección contra la inversión de polaridad, la generación del reset del microprocesador, si la tensión del bus cae por debajo del umbral establecido, la amplificación, funciones lógicas para la transmisión y recepción desde el bus, etc.

Estos dispositivos inteligentes serán los más importantes y son los que dotan al sistema de sus principales ventajas. La arquitectura de estos dispositivos se divide en tres partes básicas: -Unidad de Acoplamiento al Bus (BCU). -Interfaz Externa y Física (PEI). -Módulo de Aplicación (AM). Veamos cada una de estas partes con más detalle. • Unidad de Acoplamiento al Bus (BCU).

Fig. 185

Esta parte contiene toda la electrónica necesaria encargada de la gestión del en-

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Ventajas del sistema EIB

Interfaz Externa y Física (PEI). Es un conector estándar de diez pines. De los cuales, cinco se usan para datos (4 digitales o analógicos y uno digital, de entrada o salida), tres se utilizan para tensiones de alimentación y uno es una entrada analógica al acoplador del bus que se emplea para la identificación del tipo de dispositivo final. Para identificar el tipo de dispositivo se usa la tensión de la resistencia de entrada al mismo. De tal forma, que la tensión que hay en el pin de identificación de dispositivo final varía en función de ésta.

llega al actuador donde la BCU recibe los datos y los manda a través de la PEI al modulo de la aplicación que se encargará de actuar. Esta es el programa de la aplicación, que engloba toda la parte software del dispositivo que será diferente para cada uno según la función a la que este destinado. Cambiando el programa de aplicación, se puede modiﬁcar rápidamente el comportamiento de un dispositivo sin tener que tocar los componentes físicos. Sin embargo, si el tipo de dispositivo no corresponde con el programa de aplicación, el acoplador al bus, lo detiene automáticamente.

Módulo de Aplicación (AM). Esta parte se va a encargar de particularizar el dispositivo en concreto. Indicará que tipo de dispositivo EIB es el que tenemos. Así, dictaminará si éste es un interruptor, un elemento de regulación, etc. La BCU sabe del cambio en la AM gracias a la PEI. En el siguiente esquema se muestra un dispositivo con las partes básicas que hemos visto.

VENTAJAS DEL SISTEMA EIB. De lo expuesto se puede deducir que las principales ventajas de EIB son: -Gran flexibilidad, tanto en tamaño de la vivienda (es apto tanto para grandes edificaciones como para pequeñas viviendas) como en ampliaciones que permite el sistema (gran ventaja en edificios funcionales, donde las necesidades y requerimientos cambian constantemente). -Posibilidad de usar dispositivos de distintos fabricantes. -Proyecto e instalación sencilla. -En el sistema EIB, el bus va paralelo a la red eléctrica. De esta forma se consigue: • Reducir el riesgo de incendio en la vivienda. • Reducir el coste de la instalación cuando el bus y la línea se lanzan a la vez.

Fig. 186

En el caso de los sensores, el módulo de aplicación transﬁere la información que recoge del entorno a la BCU a través de la PEI. La BCU codiﬁcará y enviará los datos recogidos a través del bus. Esta información

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• Facilita una posible ampliación del sistema. • Permite una mayor tasa de transmisión al tener un bus especíﬁco para transmitir los datos. • Será especialmente interesante para ediﬁcios de nueva construcción, ya que el costo que supone el lanzar un cableado es-

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Desventajas del sistema EIB

pecíﬁco es sobrepasado con creces por las ventajas que posibilita el tener un bus dedicado.

• Conexión a ordenadores para planiﬁcación y mantenimiento, así, como con redes de telecomunicación.

• Es menos sensible a las perturbaciones que se puedan producir en la red por efecto electromagnético.

• Facilidad para la planiﬁcación de las áreas de gestión del ediﬁcio, control, medidas de seguridad y sistemas de alarma.

• Intercomunicación con otros sistemas de gestión de ediﬁcios.

Fig. 187

DESVENTAJAS DEL SISTEMA EIB. En cuanto a sus principales desventajas serán: -Presenta un elevado precio ya que los elementos de control necesitan de elementos adicionales para comunicarse con el sistema. -El coste de los dispositivos también es alto, debido a que todos ellos tienen incorporados funcionalidades para hacer de éste un sistema distribuido. -El poco grado en que se reduce el cableado.

Es decir, se necesitará de la red eléctrica con lo que el trazado del bus será similar al de ésta. -En ediﬁcios ya construidos tiene peores prestaciones estéticas que el sistema X-10, pues necesita de un cableado extra que, si se oculta, supone un incremento sustancial en el coste (bastante más que si los cableados, eléctrico y de bus EIB se trazan a la vez). -Si se opta por la utilización de dispositivos de radiofrecuencia, evidentemente estos son de un coste mayor que los aparatos normales.

-La mayoría de elementos que colocamos en el sistema necesitan de una alimentación mayor. -Ésta alimentación coincide con la normalizada (230 V en corriente alterna), frente al rango de 15 a 30 V en corriente continua que suministra el bus.

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Fin del protocolo EIB.

El mundo de la eﬁciencia energética

Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA X-10. CONCEPTOS BÁSICOS.

Fig. 188

Entre 1.976 y 1.978 se desarrolló la tecnología X-10 en Glenrothes, Escocia, por ingenieros de la empresa Pico Electronics Ltd. En la actualidad se distribuye X-10 en los cinco continentes, siendo su principal mercado USA.

Fig. 189

Power Line Carrier, es una tecnología de comunicaciones, que utiliza la propia red eléctrica como medio de transmisión de los datos mediante un protocolo de comunicación similar al uso compartido que hacemos de la red telefónica, para voz y datos bajo el protocolo ADSL. Su funcionamiento, insistimos, se basa en la utilización de la red eléctrica existente en cualquier tipo de ediﬁcio, ya sea casa u oﬁcina, como medio físico para la comunicación interna de los distintos componentes del sistema domótico.

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Esta tecnología, se denomina de “corrientes portadoras”, ya que utiliza la corriente eléctrica para “transportar los datos”. La información se transmite a través de la red eléctrica en forma de tren de impulsos sinusoidales a una frecuencia de 120 kHz. Sus más de 25 años de experiencia, la multitud de fabricantes que asegura una amplia gama de productos, continuidad de la tecnología y el importante hecho de no tener que realizar obras de infraestructura para cableados especiales, son suficientes motivos para recomendar a este hermano menor de la domótica para apartamentos, oficinas y locales, tanto de nueva como de antigua construcción. Pero además, combinando múltiples productos de probada experiencia, se puede lograr un sistema domótico de altas prestaciones y baja inversión. Su instalación y configuración es tan sencilla que el propio usuario puede configurar las aplicaciones que desee en cada momento entre una amplio abanico de funciones. Gracias a la flexibilidad que proporciona el protocolo X-10, al ser un sistema escalable, resulta todo un interesante y nuevo activo para el mundo de bricolaje, tanto en

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Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

seguridad doméstica como en confort, ahorro energético, comunicación e incluso ocio, pudiendo manejar a distancia el DVD, las fotos, vídeos y canciones mp3 almacenadas en nuestro PC para visionarlas en el home cinema de nuestro salón. Es un sistema práctico, sencillo que desde un primer momento permite disfrutar y actualizar la vivienda al tercer milenio, es decir, al “milenio domótico”.

Fig. 190

¿Qué actuaciones permite el estándar X-10?

• Seguridad: Se podrán realizar simulaciones de presencia en la vivienda, así como si se dispone de detectores de intrusión, movimiento, fuga de agua entre otros, el sistema podrá, mediante una centralita, dar aviso a una central de alarmas o bien a teléfonos particulares, programados en caso de que haya una intrusión o alguna avería técnica en su vivienda, además de poder conocer el estado de la vivienda desde cualquier lugar del mundo.

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• Confort: Sobre estos dispositivos se podrá actuar desde sus propios pulsadores o si se preﬁere, para mayor comodidad, mediante mandos a distancia se podrá controlar todos los dispositivos, ya sea luces, persianas o bien electrodomésticos, desde una mismo sitio, además, según el mando de su elección, se puede conﬁgurar de tal forma que con un solo mando podemos, por ejemplo, controlar el sistema de luces de encendido, apagado o manejar la intensidad de dicha luz y que este mismo mando sirve para actuar sobre el televisor para cambiar los canales o actuar sobre el DVD , sin necesidad de cambiar de mando.

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Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

• Ahorro energético: Se puede adecuar el sistema para que a determinadas horas ponga en funcionamiento algún elemento o que encienda o apague las luces según se crea necesario, de esta forma habrá un aumento de ahorro eléctrico. Por ejemplo: si se sale de la vivienda y se desea que al regreso esté con una temperatura agradable, ya no es necesario, al salir, dejar la calefacción funcionando, basta realizar una llamada telefónica antes del regreso para poner en marcha la calefacción.

• Medio de transmisión. Según la tecnología aplicada existen distintos medios, fibra óptica, bus dedicado, red eléctrica, línea telefónica, TCP/IP, por el aire. • Actuadores. Reciben las órdenes y las transforman en señales de aviso, regulación o conmutación. Los actuadores ejercen acciones sobre los elementos a controlar en el hogar. • Sensores. Son los "ojos", o "la adquisición de datos” del sistema. Pueden ser todo lo sofisticados que queramos, lo importante es que sean bien interpretados por el sistema. Estos datos pueden ser órdenes directas a los actuadores o pueden ir previamente a una central domótica, en función de la programación en ella introducida saldrá la orden final al actuador correspondiente.

Fig. 191

Recordemos que cualquier sistema domótico está compuesto de los siguientes elementos: • Controladores. Son los que permiten actuar sobre el sistema, bien de una forma automática por decisión tomada por centrales domóticas previamente programadas (que incluso puede ser un PC), o por pulsadores, teclados, pantallas táctiles o no, mandos a distancia por infrarrojos IR (locales), por radiofrecuencia RF (hasta 50 metros), por teléfono, SMS o por PC (de forma local e incluso a través de Internet). Estos elementos emiten órdenes que necesitan un medio de transmisión.

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Ejemplos de sensores son los detectores de fuga de agua, de gas, de humo y/o fuego, de concentración de CO, de movimiento o intrusión, los termostatos. • Elementos externos. Los elementos y/o sistemas instalados en el hogar que son controlados por el sistema domótico. El medio de transmisión en el sistema X10 es la red eléctrica de 230 V de la vivienda. En una instalación monofásica, las órdenes se propagan en todas direcciones pasando incluso por los magnetotérmicos. La red eléctrica para X-10 sería el equivalente al Bus de otros sistemas como EIB o LonWorks, claro está, salvando las distancias.

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Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

Vamos a ver un esquema del sistema.

Utilizando los módulos X-10, ya no necesitaremos hacer eso, ya que los House/Unit codes y los comandos X-10 son transmitidos directamente a través del cableado eléctrico existente. House y Unit Codes (Códigos de Casa y Unidad). Para controlar artefactos especíﬁcos a cada módulo se les asigna una dirección que consiste en un House y un Unit code.

Fig. 192

Existen 16 House codes (de la A a la P) y 16 Unit codes (de 1 a 16).

Comunicación X-10.

Cada House code tiene 16 Unit codes.

Antes, si queríamos controlar ciertas luces o aparatos desde una ubicación particular, debíamos tender varios metros de cable para enlazar cada receptor con el interruptor. Nota: existen excepciones a esta regla. La mayoría de los módulos responderán a comandos especiales a los que están direccionados un gran grupo de módulos.

Un ejemplo es el comando de All Lights On (todas las luces encendidas). Cualquier módulo de lámpara conﬁgurado en un House code especíﬁco (ej. House code “A”) se encenderá cuando este comando sea transmitido.

Esto signiﬁca que existen 256 posibles direcciones. Los House/Unit codes están representados de la siguiente manera: A5, C7, M13, P4, etc. Cuando deseemos encender una lámpara controlada por X10 debe indicarle al módulo de lámpara que desea encender. El módulo de lámpara está monitoreando la red eléctrica por un comando especíﬁcamente direccionado a él. En otras palabras, cualquier comando enviado debe ser precedido por una dirección que coincida con la dirección del módulo de lámpara. Supongamos que la dirección del módulo de lámpara es A5, el módulo de lámpara no responderá hasta que no esté encendido (ON) el comando A5 en la red eléctrica. Para entenderlo mejor vamos a explicarlo de otra manera.

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Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

Imaginemos una habitación con varios grupos de personas. Por ejemplo, 16 grupos. En cada grupo, hay 16 personas. Hay que dar órdenes de trabajo a esas personas. Algunas de las instrucciones son para personas específicas y otras son para el grupo entero. Para evitar malentendidos, a cada grupo se le asigna una letra (de la A a la P) y cada persona tiene asignado un número (de 1 a 16). Cada persona lleva un colgante alrededor de su cuello donde se especifica la letra y el número que le han sido asignados. La instrucción inicial es para la primera persona con la que se ha hablado ese día. Su colgante marca “A7”. Para asegurarnos que el es el único que responde a una instrucción, decimos, “A7 da un paso para adelante.” Un hombre con el signo A7 obedece su instrucción. Nadie más en la habitación responde a esta instrucción. Este ejemplo se compara con un comando específico X10 para controlar una lámpara o un módulo del receptor (configurado como A7) en una casa, para encender o apagar. La segunda instrucción es un poco diferente. Consiste en que todas las mujeres del grupo “J” tomen asiento. Para que esto se lleve a cabo decimos: “Todas las mujeres en el grupo “J” siéntense.” Cada mujer en el grupo “J” se sienta en el piso. Este ejemplo se compara con el comando de All Lights On. Los módulos de lámpara que tienen asignado un cierto house code (en este caso J) responderá. Los módulos de lámpara que tienen

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asignado un diferente house code no responderán. Los módulos de otros artefactos eléctricos no responden porque son un tipo diferente de módulos.

Características: 1. Sistema modular descentralizado, pues cualquier dispositivo puede emitir y recibir. 2. No son necesarias herramientas de programación para hacer funcionar correctamente este tipo de sistemas, pues no son sistemas programables, sino configurables. 3. La comunicación entre los distintos elementos se realiza mediante la codificación de una serie de impulsos eléctricos denominada telegrama. 4. Instalación eléctrica muy sencilla (conectar y funcionar), pues sólo hay que realizar modificaciones en el cableado de la instalación eléctrica convencional, no siendo necesario el tendido de nuevos cables para la conexión de los dispositivos. 5. Sistema adecuado en viviendas que no son de nueva construcción, por no hacer falta realizar obras. 6. Alta prestación y bajo coste en comparación con otras soluciones domóticas. Líder en el mercado residencial y de pequeña empresa. 7. No es un sistema propietario, luego los dispositivos X-10 pueden ser producidos y ofrecidos por cualquier fabricante, aunque éste estará obligado a utilizar los circuitos del fabricante escocés diseñador de esta tecnología. 8. Compatible con casi todos los productos de la misma gama, no importando cuál sea su antigüedad y/o fabricante. 9. Se pueden conectar un máximo de 256 componentes domóticos (direcciones).

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Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA. Hemos comentado que la comunicación en X-10 se basa en el principio de superposición, en el que a la red eléctrica se lesinusoidal (230 V) le añadimos una tensión continua y aplicamos el principio de superposición: superponen trenes de impulsos que son los que realizan la comunicación entre emisor y receptor. Vamos a detallar cómo se lleva a efecto: Fig. 193

Si a la red eléctrica de tensión alterna

Señal sinusoidal, f = 50 Hz

Fig. 194 Señal continua.

de alimentación eléctrica, traduciéndose en un evento ON, Off, DIM. El sistema X-10 utiliza la señal senoidal de 50 Hz de la vivienda para que transporte las señales X-10. La técnica se denomina de “corrientes portadoras” (Power Line Carrier). No es el único sistema domótico que utiliza esta técnica, EHS de Fagor o X2D de Delta Dore utilizan la misma técnica con parámetros y protocolos distintos, incluso EIB (Power Line EIB) hizo un intento que no debió tener éxito dada la escasa comercialización de los productos. Otro dato de interés es que ya existe un hotel en España que utiliza la técnica de corrientes portadoras para ofrecer Internet a sus clientes. El protocolo de modulación X-10 exige unas normas, que siguen todos los fabricantes de productos X-10 para lograr una correcta estandarización, de este modo todos los productos de los distintos fabricantes son compatibles e intercambiables. Entre los fabricantes más conocidos podemos citar: Leviton Manufacturing Co., General Electric, C&K Systems, Honeywell, Busch Jaeger, Ademco, DSC, IBM y un largo etc.

Fig. 195 Señal conjunta.

¿Cómo se transmiten las órdenes X-10 por la red eléctrica? El sistema X-10 es un estándar de transmisión a través de corrientes portadoras, que permite conectar dispositivos a la red eléctrica, persianas, luces, toldos y demás equipos que utilicen una alimentación de 230 V, para ser administrados mediante equipos compatibles con esta tecnología. El protocolo está formado de tal forma que la señal portadora es captada por cualquier modulo receptor conectado a la línea

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Para modular la señal de 50 Hz europea (en USA es de 60 Hz) el transmisor utiliza un oscilador opto acoplado que vigila el paso por cero de la señal senoidal. Se puede insertar la señal X-10 en el semiciclo positivo o en el negativo de la onda senoidal.

Fig. 196 Señal sinusoidal, f = 50 Hz

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Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

En un sistema trifásico el pulso de 1 milisegundo se transmite con el paso cero para cada una de las tres fases.

Fig. 197 Tren de impulsos, f = 120 kHz

Fig. 201

Fig. 198 Señal conjunta.

La codiﬁcación de un bit 1 o de un bit 0, depende de cómo se inyecte esta señal en los dos semiciclos.

Por lo tanto, el Tiempo de Bit coincide con los 20 milisegundos que dura el ciclo de la señal, de forma que la velocidad binaria de 50 bps viene impuesta por la frecuencia de la red eléctrica que tenemos en Europa. En Estados Unidos la velocidad binaria son 60 bps. La transmisión completa de una orden X-10 necesita once ciclos de corriente alterna.

Fig. 199 Bit 1.

Un 1 binario se representa por un pulso de 120 kHz durante 1 milisegundo y el 0 binario se representa por la ausencia de ese pulso de 120 kHz.

Esta trama se divide en tres campos de información: los dos primeros representan el código de inicio, los cuatro siguiente el código de casa (Letras A - P), y los cinco últimos código numérico (1 - 16) o bien el código función (encendido, apagado, aumento o disminución de intensidad). Podemos mencionar los siguientes módulos propios del sistema X-10, entre otros:

Actuadores: Módulos de aparato o de potencia. Para el encendido/apagado de equipos. Módulos de iluminación. Para el control de luces con variación de su intensidad de iluminación (dimmer).

Fig. 200 Bit 0.

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Módulos de Persiana. Para regular el movimiento de persianas, cortinas, toldos, válvulas motorizadas con movimiento en dos direcciones...

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Introducción a la tecnología X-10. Conceptos básicos

Sensores: Sensores no X-10 adaptados mediante transmisor universal X-10. Detectores de humo y fuego, detectores de rotura de cristal, de apertura de puertas y ventana, de fuga de gas y agua, termostatos convencionales... Sensor de presencia X-10 por RF con sensibilidad de luz.

Si dos actuadores tienen los mismos códigos de casa y numérico, ejecutarán simultáneamente las órdenes procedentes de la red eléctrica. Si a dos detectores de presencia X-10 se les asigna los mismos códigos, cosa que puede resultar útil para encender las luces de escalera desde dos plantas distintas por ejemplo, mandarán la misma orden.

Termostato X-10. Controladores: Miniprogramador. Programación horaria, simulación de presencia, teclado.

Hemos terminado de explicar, a grandes rasgos, el protocolo X-10.

Mandos a distancia multimedia por RF. Domótica + Mando universal. Mandos RF de X-10. Programador PC + Sofware ActiveHome. Macros, programación horaria, simulación de presencia.... Filtros.

¿Cómo se configuran los módulos X10? Cualquier módulo X-10 se configura asignándole un código de casa y un código numérico. Los equipos X-10 poseen dos ruedas las cuales son utilizadas para la configuración en la red eléctrica, la primera es de color rojo esta representa el código de la casa y esta identificada con las letras de la A a la P y la segunda marcada de color negro representa el número del módulo que corresponde a dicho dispositivo. Podemos realizar todas las combinaciones posibles entre las dos ruedas para identificar sus equipos de esta forma podrá obtener hasta 256 direcciones distintas. Este es el máximo número de dispositivos diferenciados que compone un sistema domótico X-10.

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El mundo de la eﬁciencia energética

Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA LONWORKS®. CONCEPTOS BÁSICOS.

Fig. 202

¿QUÉ ES UNA RED DE CONTROL?

Fig. 203

Una red de control está formada por un grupo de dispositivos llamados nodos, (cada uno, con uno o más sensores o actuadores), que se comunican (a través de uno o varios medios, usando una norma o protocolo de comunicación) para constituir una aplicación de monitorización, una aplicación de control o una aplicación de monitorización y control. Nodos. • Están programados para enviar comunicaciones a otros nodos al detectar cambios en alguna de sus entradas. • Están programados para actuar como respuesta a comunicaciones que reciben en sus salidas.

Veamos otros conceptos: Dominio. Es un conjunto lógico de nodos que pertenecen a uno o más canales. Las comunicaciones sólo se pueden realizar entre nodos de un mismo dominio, por tanto, un dominio constituye una red individual. Subred. Es una agrupación lógica de hasta un máximo de 127 nodos dentro de un dominio. Se pueden deﬁnir hasta 255 subredes en un único dominio.

• Están físicamente conectado a un canal.

El mundo de la eﬁciencia energética

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Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

Grupo.

Routers.

Es una agrupación lógica de nodos dentro de un mismo dominio. A diferencia de una subred, los nodos se agrupan sin tener en cuenta su situación lógica dentro del dominio. Un dominio puede tener hasta 255 grupos. Un dominio puede tener como máximo 32385 nodos Lonworks®. Las redes de control son más comunes de lo que habitualmente creemos.

•Dispositivos con dos conexiones de bus que conectan dos subredes entre sí.

Por ejemplo, nuestro coche puede tener varias redes de control como por ejemplo, el sistema de aviso del cinturón de seguridad, el sistema antibloqueo ABS o el sistema de gestión de encendido. Una red de control puede tener 3, 300 ó 30,000 nodos y poseer una complejidad variable desde un sistema inteligente de alumbrado hasta un sistema de instrumentación para aeronáutica (ambos son ejemplos de redes Lonworks® existentes).

• Dispositivos que conectan dominios.

Es posible controlar una alarma a partir de un simple sensor de ocupación, o gestionar el sistema de tráfico de una ciudad, controlando semáforos, flujo de tráfico, acciones de vehículos de emergencia, distribución de potencia, etc.

Las subredes no pueden estar presentes a ambos lados de un router. •Reduce el tráﬁco de la red ya que tiene en cuenta el destino del mensaje. Bridges. Todos los nodos de una subred tienen que estar en el mismo canal, o en canales conectados a bridges, pero no con routers. Repetidor. •Conecta dos segmentos, enviando los mensajes sin tener en cuenta el destino, es transparente. Ampliﬁcadores físicos de la señal en ambas direcciones.

Para mucha gente, las redes de control son más fáciles de entender poniendo como ejemplo casas inteligentes o casas domóticas. No obstante, los sistemas donde más extendidas están las redes de control son ediﬁcios y fábricas donde se gestionan los ascensores o cadenas de fabricación de vehículos. Las redes Lonworks® se usan para todas esas cosas y más. La comunicación entre los nodos puede ser punto a punto (control distribuido) o maestro-esclavo (control centralizado). Para la constitución de estas redes se utilizan bloques adicionales como: •

Routers.

•

Bridges.

•

Repetidores.

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Fig. 204

En uno u otro caso, la inteligencia (capacidad de proceso y cálculo) de los nodos permite la distribución del proceso (los sensores pueden funcionar de manera inteligente, por ejemplo, realizando análisis local de los datos y su conversión, e informar sólo de cambios signiﬁcativos en su entorno).

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Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

Si las funciones de control son distribuidas, la ejecución y el rendimiento del sistema se mejoran drásticamente. ¿Qué es la plataforma Lonworks®? Lonworks® es una plataforma de control creada por la compañía norteamericana Echelon. Las redes Lonworks® describen de una manera efectiva una solución completa a los problemas de sistemas de control. Al igual que la industria informática, la industria del control fue creada basada en soluciones centralizadas de control punto a punto. Esto significa que existe un “maestro” o controlador principal similar a un ordenador, físicamente cableado a cada punto de control particular, como actuadores o sensores, denominados “esclavos”. El resultado final es funcional, pero es caro y difícil para mantener, ampliar y gestionar. Igualmente, es menos fiable frente a fallos, ya que la caída del controlador principal provoca la caída de todo el sistema.

Redes que pueden variar en tamaño desde dos a 32.000 dispositivos y se pueden usar en cualquier aplicación desde supermercados a plantas de petrolíferas, desde aviones hasta ferrocarriles, desde medición por láser a máquinas de mecanizado, desde rascacielos a viviendas particulares. Actualmente, en casi todas las industrias hay una tendencia a evitar los sistemas propietarios o los esquemas de control basados en sistemas centralizados. Los fabricantes están utilizando sistemas abiertos, chips estándar, sistemas operativos estándar y componentes para construir productos que mejoren la ﬂexibilidad, el costo del sistema y su instalación. La tecnología Lonworks® está acelerando la tendencia a evitar los sistemas propietarios o los sistemas centralizados, proporcionando interoperabilidad, una tecnología robusta, desarrollos más rápidos y ahorro económico. En deﬁnitiva, en términos de interoperabilidad y compatibilidad, Lonworks® es a las redes de control lo que Windows es a los sistemas informáticos.

El comienzo de las redes Lonworks® se basó en conceptos muy simples:

¿Quién compraría hoy en día una aplicación para facturación, elaboración de nóminas u otras aplicaciones, para un sistema que no fuera compatible con Windows?

1) Los sistemas de control son fundamentalmente idénticos, independientemente de la aplicación ﬁnal.

Otro ejemplo que clariﬁca la misión de los sistemas estándar lo podemos encontrar en la telefonía móvil.

2) Un sistema de control distribuido es signiﬁcativamente más potente, ﬂexible, y ampliable que un sistema de control centralizado.

¿Compraríamos un teléfono móvil que solo pudiera hablar con teléfonos móviles del mismo fabricante?

Y… 3) Las empresas ahorran más dinero a largo plazo instalando redes distribuidas que instalando redes centralizadas. La tecnología Lonworks® proporciona una solución a los múltiples problemas de diseño, construcción, instalación, y mantenimiento de redes de control.

El mundo de la eﬁciencia energética

¿Para qué se utilizan las redes Lonworks®? En teoría, para todas las aplicaciones de control y en todas las industrias. Las aplicaciones para las que se emplean hoy en día las redes Lonworks® incluyen: control de producción, seguimiento de artículos, etiquetado automático de pre-

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Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

cios en supermercados, entornos de trabajo automatizados, integración de instrumentos aeronáuticos, diagnóstico de circuitos electrónicos, control de electrodomésticos, cerraduras electrónicas, control de ascensores, gestión de energía, control medioambiental, protección contra incendios, control de aire acondicionado y calefacción, control de peajes en autopistas, sistemas de identiﬁcación, máquinas de venta automática, control de riego, control de alumbrado, cuidado de pacientes, automatización de restaurantes, automatización de viviendas y muchas más…

¿Quién proporciona la tecnología base? Los principales proveedores de redes Lonworks® son: • Echelon Corporation que es la empresa creadora del estándar. Proporciona herramientas de desarrollo, transceptores, herramientas de gestión de red, soporte y formación. • Cypress Semiconductor (desde principios del año 2000) y Toshiba - Neuron Chips (cubriendo el suministro a nivel mundial de diversas versiones del Neuron Chip). Adicionalmente, hay más de 4.000 desarrolladores Lonworks® en el mundo que ofrecen cualquier tipo de dispositivo, desde transceptores y herramientas de gestión de red, hasta herramientas de desarrollo y aplicaciones de usuario. Protocolo LonTalk® El protocolo LonTalk® es una solución empleada en control distribuido mediante una comunicación “Peer to Peer”, (compañero a compañero). Desarrollado por Echelon, cubre los siete niveles ISO/OSI.

Peer to Peer. Comunicación entre iguales, compañero a compañero, no existe equipo que se encargue de controlar (superior), sino que cualquiera puede iniciar una comunicación. Aunque no se tenga un punto de control centralizado que canalice el tráﬁco, es normal que las comunicaciones se realicen prioritariamente desde los sensores a los actuadores. De esta forma los dispositivos sólo envían información cuando se produce un cambio en su entrada. Las características del protocolo LonTalk® son: Fiabilidad. El protocolo tiene acuse de recibo extremo a extremo con reintentos automáticos. Medio físico. Gran variedad de medios físicos de comunicación: par trenzado, red eléctrica, radiofrecuencia, cable coaxial y ﬁbra óptica. Tiempo de respuesta. Utiliza un algoritmo de predicción de colisiones que consigue evitar la pérdida de prestaciones que se producen al tener un medio de acceso compartido. Bajo coste de producto. La mayoría de los nodos son dispositivos, (módulos), como interruptores, sensores, etc. El protocolo se complementa con un único chip de bajo coste, denominado Neuron Chip del que más adelante hablaremos.

Hoy día es un protocolo estándar (EIA 709.1).

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El mundo de la eﬁciencia energética

Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

Interoperatividad. LonTalk® garantiza la conectividad de los productos desarrollados por diferentes fabricantes. ¿Quién utiliza la tecnología Lonworks®? Más de 4000 empresas utilizan las redes Lonworks® hoy, y el número está creciendo rápidamente. Todas las áreas del campo de control están plenamente cubiertas por productos compatibles con Lonworks® incluyendo sistemas de detección de incendios, sistemas de climatización, sistemas de seguridad, sistemas de gestión de energía, sistemas de alumbrado, etc. Entre las compañías que han adoptado este estándar se encuentran los miembros de la Asociación LonUsers España: Fábrica Electrotécnica JOSA (BJC), I.A. Electrónicas del Vallés (ELVA), ISDE Ing, K-Lon, TAC Building Automation y Kieback&Peter, y otras empresas como: ABB, Acromag, Action Instruments, Advance Transformer, AEG, Ahlstrom Elari, Allen-Bradley, American Sports Timing, AMP, AT&T, Bally Systems, Barrington Systems, Bell Northern Research, BTE, British Petroleum, British Telecom, Brooks Instrument, Card Monroe, Carrier Corp., Controlli S.P.A., Danfoss Automatic Controls, Detroit Edison, EG&G Idaho, EIL Instruments, Fabrisys (Alcatel Cable), Ferag AG, Goldstar Industrial Systems, Helvar, Hewlett-Packard, Honeywell, Hubbell, ITT Barton, Jet Propulsion Laboratory, Jonson Controls, Keene Widelite, Kollmorgen, Legrand, Lakewood Instruments, Landis & Gyr Powers, Leax,Legrand, Leviton Manufacturing, Lithonia Lighting, Litton Poly-Scientiﬁc, McQuay International, Metra Corporation, MK Electric, Molex, Montgomery Elevator, NASA, Nippon Steel, Olivetti, Orr Safety, Pensar Corporation, Philips Lighting, Potter Electric Signal, Raychem, Scitronix Corporation, Shlumber-

El mundo de la eﬁciencia energética

ger Industries, Sea Hornet Marine, Sentrol, Siebe Environmental Controls, Solus Technology, Square D, Staefa Control Systems, Toshiba Lighting, Trans-Lite, Trend Control Systems, Tru-Measur, Unisys, Weidmuller, Woodward Governor, y muchas más… ¿Cuál es el alcance del estándar? Los estándares son muy importantes y a menudo necesarios. Sin embargo, la verdadera fuerza de una tecnología está en su aceptación y uso como un estándar de facto y no en su pedigrí. La plataforma Lonworks® forma parte de varios estándares industriales y constituye un estándar de facto en muchos segmentos del mercado del control. Fabricantes, usuarios ﬁnales, integradores y distribuidores están presenciando una creciente demanda de soluciones de control que incluyan las capacidades que las redes de control Lonworks® poseen. Como resultado, se han instalado millones de dispositivos en miles de instalaciones basadas en Lonworks®. Las redes Lonworks® han sido incluidas en varios estándares y propuestas de estándar: • El protocolo ha sido incluido en la norma EIA-709.1, la especiﬁcación del Protocolo de Redes de Control está disponible en http://global.ihs.com/ • El protocolo ha sido adoptado como parte de la norma de control BACnet de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado. La referencia para este estándar es conocida como ANSI/ASHRAE 135. • Lonworks® es además el protocolo estándar para la Federación Internacional de Estaciones de Servicio (todas las estaciones de servicio Europeas).

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Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

• La Asociación Americana de Ferrocarriles ha elegido Lonworks® como estándar para los sistemas de frenado neumático. • SEMI (Semiconductor Equipment Materials International – Internacional de Materiales para Equipos con Semiconductores) especifica al sistema Lonworks® como un bus de sensores para interconectar sensores simples y complejos, actuadores y equipos de instrumentación en su norma E-56.6. ¿Qué es un Neuron y por qué se utiliza? Todos los dispositivos presentes en una red Lonworks® precisan de un chip Neuron. El Neuron está constituido internamente como tres microprocesadores en uno. Dos de los microprocesadores están optimizados para ejecutar el protocolo de comunicaciones, mientras que el tercero está dedicado a ejecutar el programa de control del nodo. Hay por tanto dos procesadores de comunicación y un procesador para la aplicación. Disponer de dos procesadores dedicados a tareas de comunicación en red y uno dedicado a la aplicación asegura que la complejidad del programa no afecta negativamente a la respuesta de la red y viceversa. Adicionalmente, el hecho de encapsular ambas funciones en un solo chip ahorra tiempos de diseño y producción. Ventajas técnicas: • El uso del chip Neuron garantiza un entorno de ejecución hardware para el protocolo. Para asegurar suficiente potencia de proceso, el protocolo se implementa como una mezcla de hardware y firmware. • Diseñado para un amplio rango de aplicaciones, y fabricados en masa por dos de los mayores fabricantes de semiconducto-

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res del mundo, el chip Neuron ofrece una implementación del protocolo LonTalk más económica que cualquier otra solución propietaria. El resultado neto se traduce en que el chip Neuron es el mejor y más económico procesador Lonworks® para cualquier aplicación que precise potencia de proceso de 8 bits. ¿Qué alcance tiene el protocolo de comunicaciones? Hoy en día, los protocolos de comunicaciones se diseñan en concordancia con la norma ISO (Modelo de Referencia Abierto para la Interconexión de Sistemas) que engloba un conjunto completo de protocolos, y clasifica a estos según siete categorías funcionales (conocidas como “capas”). De ahí se establece el conocido como “Modelo OSI de 7 capas”. El protocolo LonTalk implementa las siete capas del modelo OSI, y los hace usando una mezcla de hardware y firmware sobre un chip de silicio, evitando cualquier posibilidad de modificación casual (o intencionada). Se incluyen características como gestión acceso al medio, reconocimiento y gestión punto a punto, y servicios más avanzados tales como autentificación de remitente, detección de mensajes duplicados, colisión, reintentos automáticos, soporte de clienteservidor, transmisión de tramas no estándar, normalización y identificación de tipo de dato, difusión unicast/multicast, soporte de medios mixtos y detección de errores. ¿Es fiable? ¿Qué características de fiabilidad posee? El protocolo LonTalk proporciona principalmente dos técnicas para asegurar el correcto envío y recepción de las transmisiones. La fiabilidad de las transmisiones se asegura mediante una confirmación entre emisor y receptor (la mayoría de los protocolos pueden asegurar que un paquete fue

El mundo de la eﬁciencia energética

Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

transmitido con éxito, pero no que fue recibido por el destinatario).

Cuatro Beneﬁcios de la Interoperabilidad:

La integridad de los datos se garantiza por el hecho que todas las transmisiones disponen de un control de errores basado en códigos polinómicos de 16 bits.

• Los productos interoperables permiten a los diseñadores de cada proyecto utilizar el mejor dispositivo para cada sistema o subsistema sin verse forzados a utilizar una línea entera de productos de un mismo fabricante.

¿Es seguro? ¿Se puede garantizar la seguridad? Todas operaciones en la red de control se realizan usando un sistema de “autentificación de remitente” como una capa de nivel 4 (Nivel de Servicio del modelo OSI). Esta capa proporciona una garantía de autenticidad del remitente, que no puede ser violada por piratas informáticos (“hackers”). Cada transmisión de paquete proporciona autentificación del remitente. Dado que la implementación de esta característica se encuentra a nivel de chip, por una parte no puede ser modificada y por otra está garantizada en todos los productos, independientemente del fabricante del mismo. ¿Qué es la interoperabilidad y cuáles son sus beneficios? Echelon define la interoperabilidad como la capacidad de integrar productos de distintos fabricantes en sistemas flexibles y funcionales sin necesidad de desarrollar hardware, software o herramientas a medida. Por integrar no se entiende el hecho de poder “ver” a otro dispositivo, sino la capacidad de hacer cosas como utilizar un único sensor de ocupación para el sistema de climatización, el de alumbrado y el de seguridad de un edificio.

• Los productos interoperables incrementan la oferta del mercado permitiendo a diferentes fabricantes competir en un segmento que de otra manera les estaría completamente prohibido. De esta manera, los diferentes fabricantes se esfuerzan por disponer de la mejor solución y esto se traduce en una mayor calidad y libertad de elección para el usuario final. • La interoperabilidad reduce los costos de los proyectos al no depender de manera exclusiva de un solo fabricante. • Los sistemas interoperables permiten a los responsables de mantenimiento de los edificios y plantas industriales la monitorización de las instalaciones utilizando herramientas estándar, sin importar que empresa ha fabricado cada subsistema. Hasta aquí lo relativo a lo que los sistemas domóticos pueden aportar en la eficiencia energética de la vivienda.

Fin de la eﬁciencia energética a través de la domótica.

Otro ejemplo posible sería el de tomar determinada actuación en nuestra línea de montaje en base a la información del sistema contra incendios de nuestro ediﬁcio.

El mundo de la eﬁciencia energética

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Introducción a la tecnología Lonworks. Conceptos básicos

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El mundo de la eﬁciencia energética

Eﬁciencia energética en los servicios públicos

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LOS SERVICIOS PÚBLICOS.

Fig. 206

Estamos frente a un campo de actuación donde hay mucho por hacer ya que intervienen varios elementos de consumo muy gastadores.

Fig. 205

Vamos a continuar… Salimos de los recintos privados, para investigar qué ocurre en otros ámbitos, y descubrimos una instalación necesaria y común a todas las ciudades y municipios. Nos estamos reﬁriendo al alumbrado vial… No podemos evitar pensar en lo siguiente: Si esta instalación, estuviera al día, es decir, si se llevara a cabo un mantenimiento en el que se aplicaran los avances que la tecnología nos aporta, podrían conseguirse grandes ahorros en una partida tan importante del presupuesto, como es el gasto en electricidad, que grava, mes tras mes, las arcas municipales.

El mundo de la eﬁciencia energética

Para ir desgranando el tema, e imaginando que muchos lectores no estarán impuestos en esta materia, vamos a describir en qué consiste y cómo son con los elementos que intervienen en la iluminación de las vías transitables de una ciudad.

EL ALUMBRADO VIAL. Es el que trata de la iluminación de las vías urbanas que circundan el exterior de las edificaciones y por las que discurre, normalmente, el tráfico rodado y peatonal. Los cometidos del alumbrado vial son los siguientes: •Garantizar el control del tráfico rodado y de la circulación peatonal para que se den unas condiciones mínimas de seguridad. • Proteger a las personas que deambulan por las aceras y los paseos frente a actos delictivos. • Proteger las propiedades, privadas y públicas, de la delincuencia. • Favorecer la orientación visual, posibilitando la visualización y localización de los objetos dentro de los escenarios iluminados.

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Elementos constituyentes de un alumbrado

•Contribuir a mejorar la estética nocturna urbana. Porque… El alumbrado de exteriores mal planiﬁcado propicia: • La potenciación del vandalismo. • La generación de ambientes nocturnos antiestéticos e incómodos.

Fiabilidad visual. El primer requisito del alumbrado público, el de la seguridad, viene determinado por la “fiabilidad visual” de los usuarios de las vías. La capacidad que se tiene para percibir cuando se está ante una situación conflictiva procesando la información visual remitida por un escenario urbano bien iluminado, se puede definir como “fiabilidad visual”.

ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN ALUMBRADO. En líneas generales, los elementos que incorpora o puede incorporar (hay dispositivos que no están aún muy extendidos) un alumbrado de esta naturaleza son:

• Y, según lo avanzado de la instalación, estabilizadores de tensión, situados en cabecera de línea. Todos los elementos reseñados influyen en la eficiencia energética como vamos a ir comprobando. Soportes. Sustentación de los puntos de luz. La sustentación de los puntos de luz, en alumbrado público, se puede resolver de los siguientes modos. • Sustentación por cables: Es un sistema poco utilizado, ya que tiene dificultad de fijación de las luminarias (el viento las mueve con facilidad), propicia la circulación por el medio de la calzada y el deslumbramiento. • Fijación sobre báculos o postes con brazo: Es el sistema más utilizado, sobre todo en calzadas y aceras muy anchas, edificación baja (donde no es posible el uso de brazos murales).

• Soportes. • Luminarias. • Lámparas, que pueden ser de varios tipos, como luego veremos. • Equipos de encendido, formados, a su vez, por reactancias, arrancadores o ignitores y condensadores. • Equipos de encendido de doble nivel donde la reactancia tradicional se sustituye por una especial que su vez debe de ser comandada por una línea de mando que es activada por un reloj y ésta activa unos relés, que encienden las lámparas a plena potencia o sólo a un 40% ,aproximadamente. • Cuadros de maniobra y control.

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Fig. 207

El mundo de la eﬁciencia energética

Elementos constituyentes de un alumbrado

como las que a continuación se reseñan: • La sustentación de los puntos de luz. • La altura de los puntos de luz: La altura de los puntos de luz tiene una gran importancia sobre la calidad de la iluminación y sobre el coste de ésta. Cuando situamos los puntos de luz a gran altura se nos presentan las siguientes ventajas: • Mejor distribución de luminancias sobre la calzada. • Menor deslumbramiento, esto nos permite instalar lámparas de mayor potencia luminosa por punto de luz. Fig. 208

• Fijación de brazos murales: Es un sistema muy económico, que es utilizado en calles de tipo medio.

• Mayor separación entre puntos de luz, con lo cual conseguiremos reducir el número de unidades luminosas y por lo tanto también reduciremos los costes totales de la instalación. Asimismo éste hecho (el de elevar los puntos de luz), causa los siguientes problemas: • Notoria diﬁcultad en el mantenimiento y por lo tanto apreciable incremento en los costes de esta partida.

Fig. 209

Muy bueno para el tráﬁco, sólo se puede emplear cuando los ediﬁcios tienen alturas superiores a los 7 metros. No entorpece la circulación de peatones.

Ubicación de los puntos de luz. En el diseño de alumbrado vial interesa deﬁnir con precisión donde deben ser emplazados los puntos de luz, para que el alumbrado mantenga unas adecuadas condiciones de calidad. Cuando nos enfrentamos al problema de ubicar los puntos de luz en un alumbrado público tenemos que resolver cuestiones

El mundo de la eﬁciencia energética

• Disminución del factor de utilización (gran parte de ﬂujo luminoso emitido incide fuera de las calzadas (produciendo luz intrusa). La calidad del alumbrado público se establece en función de su: • Capacidad para lograr un reparto adecuado de luminancias sobre la calzada. • Capacidad para evitar el deslumbramiento en ciertos puntos. Estas circunstancias aconsejan instalar los puntos de luz a la mayor altura posible, pero todo ello supone un incremento en los costes de mantenimiento. Para determinar este emplazamiento se necesita la siguiente información: • Desarrollo en planta de las vías y secciones longitudinales de las mismas.

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Luminarias

• Niveles de iluminancia y luminancia media exigidas en las calzadas***

lumbramiento que produce la luminaria a los usuarios.

• Uniformidad global (U0) y longitudinal (UL) de luminancias demandada. Una luminaria se distingue de otra por su rendimiento. Seguramente, en una auditoria energética no

• Tipo de pavimentos, para poder establecer cuales son las características que tiene la reﬂexión de la luz. • Determinaciones sobre la orientación visual que se pretende establecer.

***Recordemos que la iluminancia se mide en Lux y es la relación existente entre el flujo medio y la superficie que lo recibe. Y luminancia es el brillo o el reflejo, dicho de otra forma, la molestia visual y se mide en candelas.

nos plantearemos cambiar de luminarias, a no ser que sean muy anticuadas, por el coste tan importante que ello signiﬁca. Sin embargo, si el proyecto es nuevo, si que conviene analizar las diferencias energéticas entre unas y otras.

LÁMPARAS. Recordemos que hay muchos tipos de fuentes de luz o lámparas.

LUMINARIAS. Son aparatos destinados a alojar, soportar y proteger la lámpara y sus elementos auxiliares además de concentrar y dirigir el flujo luminoso de éstas. Para ello, adoptan diversas formas aunque en alumbrado público predominan las de flujo asimétrico con las que se consigue una mayor superficie iluminada sobre la calzada. Las podemos encontrar montadas sobre postes, columnas o suspendidas sobre cables transversales a la calzada, en catenarias colgadas a lo largo de la vía o como proyectores en plazas y cruces. En la actualidad, las luminarias se clasifican según tres parámetros (alcance, dispersión y control) que dependen de sus características fotométricas. Los dos primeros nos informan sobre la distancia en que es capaz de iluminar la luminaria en las direcciones longitudinal y transversal respectivamente. El control nos da una idea sobre el des-

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No todas son aptas para un alumbrado vial moderno. Por ello debemos recordar que las útiles para este cometido son las conocidas como lámparas de descarga y se conocen con las siguientes denominaciones: • Vapor de mercurio de alta presión. • Vapor de sodio de baja presión. • Vapor de sodio de alta presión. • Vapor de mercurio con halogenuros metálicos. • Led´s.

Vapor de mercurio alta presión. Son las más antiguas y por ello presentan una serie de defectos importantes, como una baja eﬁciencia luminosa (de 36 a 54 lm/W), que es la cantidad de lúmenes que emite por cada vatio de consumo. Otra, es el relativamente bajo índice de rendimiento cromático, (>50).

El mundo de la eﬁciencia energética

Lámparas

Recordemos que es la capacidad de una fuente luminosa para reproducir ﬁelmente los objetos que ilumina. Se conoce como IRC y su valor máximo es 100. También son más contaminantes y difíciles de reciclar. Su vida útil puede ser de entre 5.000 y 7.000 horas. Las lámparas de vapor de mercurio funcionan produciendo descargas eléctricas dentro de una atmósfera de vapor de mercurio a alta presión.

Esta ampolla interna está ubicada dentro de una ampolla de vidrio de forma tubular cuya pared interna es preciso recubrir de una capa reﬂectante de óxido de indio o de estaño. Esta ampolla externa ejerce funciones de protección mecánica y térmica. Al conjunto se le adjunta un casquillo de conexión que suele ser de bayoneta (BY22d).

Esta particularidad nos va a servir para identiﬁcarla fácilmente.

Las lámparas de sodio de baja presión producen una luz muy amarillenta que altera el cromatismo de todos los objetos que se puedan contemplar bajo ella.

Fig. 210

Se fabrican sólo en forma ovoide con lo cual la distribución del ﬂujo es más complicada para las luminarias que las alojan. Sodio baja presión. Las lámparas de vapor de sodio de baja presión, funcionan produciendo descargas eléctricas dentro de una atmósfera de vapor de sodio a baja presión. En las lámparas de vapor de sodio de baja presión, la ampolla interna en forma de “U” se protege con una capa de vidrio al bórax de las acciones del sodio.

Por esta causa se recomienda su utilización en todas aquellas iluminaciones donde no sea preciso proporcionar buenas reproducciones cromáticas, por ejemplo: el alumbrado de seguridad necesario, en un polígono industrial, para evitar actos contra la propiedad. Este tipo de lámparas tiene un espléndido rendimiento (130-178 lm/W, el mayor de los conocidos) y una vida útil muy larga. Se fabrican con potencias que van desde los 35 hasta los 180 W. Para su arranque se precisan voltajes de 400 V. Sodio alta presión.

Fig. 211

El mundo de la eﬁciencia energética

En las lámparas de vapor de sodio de alta presión, la ampolla de descarga se fabrica con un material cerámico que resiste altas temperaturas (2.000 º C) y el ataque de la atmósfera de sodio que contiene.

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Lámparas

Vapor de mercurio con halogenuros metálicos. En la actualidad se están fabricando nuevas lámparas de vapor de mercurio con halogenuros metálicos y tubo de descarga cerámico, buscando una emisión de luz más blanca. Hay partidarios de esta fuente de luz, que tratan de prescindir del color amarillo del sodio y mejorar su rendimiento, ya que con menos potencia se consigue la misma iluminación y tienen menos mercurio. Duran 10.000 horas. Hay que decir que la eﬁcacia se mueve entre 72 y 106 lm/W.

Recomendaciones sobre el uso de lámparas.

Fig. 212

Todo ello permite que tengan una larga vida útil. Estas lámparas se fabrican con potencias que van desde los 50 hasta los 1.000 W y una eﬁcacia entre 68 y 130 lm/W. Para arrancarlas se necesitan voltajes entre 3 y 4 KV y más, proporcionados por el ignitor (o arrancador) y el tiempo hasta lograr una estabilización de ﬂujo se sitúa en torno a los 4 minutos. Las lámparas de vapor de sodio de alta presión pueden ser de forma tubular u ovoide y las estándar, por denominarlas de alguna forma, emiten luz amarilla, menos intensa que las de baja presión pero aún así no permiten reproducir bien los colores (IRC >25). Este detalle animó a los fabricantes a intentar mejorarlo y se pudo lograr un valor superior (IRC>65) pero a costa de elevar su precio. Por eso en las tarifas de precios se mantienen ambos modelos.

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En el alumbrado público y privado siempre se dará preferencia a las lámparas de vapor de sodio de alta presión y las de vapor de sodio de baja presión, aunque no tengan una buena reproducción del color, sobre todo las últimas. Los halogenuros son otra opción. Las de vapor de mercurio de alta presión (VMAP), como hemos ya comentado, además de tener una reproducción de color regular, consumen un 70% más de energía eléctrica que las de vapor de sodio de alta presión (VSAP), y un 140% más que las de sodio de baja presión (VSBP). El rendimiento de las VMAP baja a la mitad al cabo de 5 años y a 1/3 a los 10 años, para el mismo consumo de energía.

Un fenómeno poco conocido, el efecto rectiﬁcador. Tanto las lámparas de Vapor de Sodio Alta Presión como las de Halogenuros Metáli-

El mundo de la eﬁciencia energética

Lámparas

Una de las medidas que se pueden adoptar para dar protección a las luminarias, ante estas condiciones anormales de funcionamiento, es la utilización de balastos dotados de protector térmico (símbolo T).

cos, son susceptibles de producir un “efecto rectificador” al final de su vida útil. El efecto rectificador consiste en que la lámpara se comporta como un diodo. Es fácil entender el daño que puede ocasionar éste fenómeno si recordamos que una bobina tiene una valor bajo de resistencia en corriente continua pero más elevado en alterna. Si la corriente es rectificada por la lámpara, obtenemos corriente continua. Imaginemos el efecto que se produce (se alcanzan unos valores muy elevados de intensidad, muy alejados de los previstos) de forma permanente al final de la vida de la lámpara y de forma esporádica en los encendidos de su vida útil. Estos valores elevados de intensidad pasan por el conjunto reactancia arrancador ocasionando la destrucción del elemento más frágil, que bien puede ser el arrancador o la reactancia, según sea la potencia de la lámpara y el equipo utilizados.

En la ﬁgura que sigue se aprecia dicho protector.

Fig. 213

La probabilidad de que se produzca este anómalo efecto es siempre pequeña pero conviene tenerlo encuenta. Existen algunas lámparas que constituyen excepciones para el efecto rectiﬁcador, según reconoce el Organismo Internacional OSM/LUM en su decisión número 0193 de junio del 2.002, y que a continuación se relacionan: EXCEPCIONES

Tipo de lámpara

Fabricante

PHILIPS

Halogenuros Metálicos

SYLVANIA

OSRAM VENTURE LIGHTING-EUROPE LTD GE LIGHTING

PHILIPS Vapor de Sodio Alta Presión Todas

Lámpara HPI 250 PLUS T E40 HPI 250 PLUS BU E40 HPI 250 PLUS BUS E40 HPI 250 PLUS BUP E40 HPI 250 PLUS BUSP E40 HPI 400 PLUS T E40 HPI 400 PLUS BU E40 HPI 400 PLUS BUS E40 HPI 400 PLUS BUP E40 HPI 400 PLUS BUSP E40 HPI/MHN 1000-2000W E40 HSI-THX 250W E40 HSI-HX 250W/CI E40 HSI-HX 250W/CO E40 HSI-THX 400W E40 HSI-HX 400W/CI E40 HSI-HX 400W/CO E40 HQI E 250W/N/SI HQI T 250W/N/SI HQI E 400W/N/SI HQI T 400W/N/SI 50 - 70 - 100 - 125 - 150 - 200 - 250 - 350 - 400 - 450W ARCSTREAM SE > 150W KOLORARC SPORTLIGHT (inc. CSI/CID) MULTI-VAPOR WHITE SON 35-50-100W PG 12 (SDW-T) 110-210-220-350-1000W

Fig. 214

El mundo de la eﬁciencia energética

181

Lámparas

La contaminación lumínica. Se entiende por tal la luminiscencia de fondo (a modo de velo luminoso) producido en el cielo nocturno, como consecuencia de la emisión de flujo de energía lumínica artificial, con magnitudes lo suficientemente importantes como para que la reflexión de la luz en las partículas (moléculas y aerosoles) y masas gaseosas presentes en la atmósfera acaben reduciendo notablemente el contraste (a niveles inferiores al valor de referencia) entre el fondo y los objetos astronómicos presentes en el firmamento. Según la International Dark Sky Association, la contaminación lumínica proviene del alumbrado público y privado y esta asociado a la dispersión de la energía eléctrica no utilizada realmente, hasta un 30%. Esto significa que estamos emitiendo miles de toneladas de gases contaminantes como el CO2, en un esfuerzo vano, dispersando hacia el espacio una energía que precisamos para otros cometidos.

• Derroche energético y por lo tanto económico. • Menoscabo de la seguridad y el confort visual (Incremento de la siniestralidad en el tráfico rodado por deslumbramientos). • Intrusión lumínica en áreas residenciales. • Contaminación atmosférica por la repercusión del uso de combustibles fósiles para la electrificación del alumbrado (gases contaminantes generadores del efecto invernadero y la lluvia ácida). • Pérdida de la calidad del cielo nocturno para las investigaciones astrofísicas y las observaciones astrológicas. La luz producida de manera artificial puede ser emitida hacia el cielo de tres modos diferentes: • Por emisión directa desde las luminarias. • Por reflexión de las áreas iluminadas.

Para reducir la potencia eléctrica empleada en el alumbrado podemos:

• Por refracción en las partículas y masas que se encuentran en la atmósfera.

• Utilizar lámparas de mayor eﬁcacia (sodio de alta presión o de baja presión).

La refracción de la luz en la atmósfera es un fenómeno que depende de:

• Concentrar la producción de ﬂujo hacia el hemisferio inferior con grupos ópticos que permitan dirigirlo hacia la superﬁcie a iluminar.

• El tamaño y características de las partículas que se concentran entre los puntos de luz y las áreas a iluminar.

• Reducir los niveles de iluminancia en el alumbrado ambiental de piezas arquitectónicas y monumentos. • Reducir los valores luminotécnicos a los mínimos requeridos para preservar la seguridad del tráﬁcos rodado. • Reducir al mínimo el alumbrado a partir de ciertas horas de la noche. La contaminación lumínica provoca la aparición en el cielo nocturno de las ciudades de inmensos globos luminosos que pueden alcanzar alturas de unos 18 Km. Además origina los siguientes problemas:

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• La distancia entre los puntos de luz y las áreas iluminadas. La reflexión tiene sobre la contaminación lumínica una influencia notablemente inferior a la emisión directa, por el bajo nivel de luminancia que presenta. La reflexión se considera si el alumbrado se encuentra a una distancia inferior a los 10 Km., de los centros de observación astronómica. El impacto de la reflexión se reduce: • Disminuyendo los niveles de iluminancia y luminancia en las superficies iluminadas, sobre todo a partir de ciertas horas de la noche, cuando la actividad ciudadana de-

El mundo de la eﬁciencia energética

Lámparas

crece y por lo tanto no es preciso mantener elevados niveles de iluminación. • Modificando los índices de reflexión de las superficies iluminadas (tipo de pavimento de las calzadas y aceras, características de la jardinería, etc.), recurriendo al empleo de colores oscuros y superficies antirreflectantes. La emisión directa más lesiva, es la producida por los proyectores simétricos empleados en el alumbrado de seguridad de grandes superficies, puertos, aeropuertos, iluminación ambiental de edificios altos, monumentos, alumbrado deportivo exterior, etc., con inclinaciones superiores a los 20 º sobre la línea del horizonte y con lámparas de emitir flujos luminosos del orden de los 155.000 lúmenes (como las lámparas de vapor de mercurio con halogenuros metálicos de 1.800 W). La emisión directa debe orientarse al alumbrado limitado de superficies y a un estricto control horario. Dentro de la emisión directa también hay que considerar los letreros luminosos publicitarios, los cañones láser, etc. La emisión directa contribuye a una cuarta parte del alumbrado global, por lo cual es posible reducir los niveles de emisión sin que ello suponga una drástica disminución de los niveles de iluminación en el conjunto de la iluminación. El espectro luminoso y las plantas. El espectro luminoso de las lámparas (el color de la luz que emiten), está directamente relacionado con el impacto medioambiental de la contaminación lumínica y con la calidad de las observaciones astronómicas.

Existen plantas cuya floración viene condicionada por los periodos de luz que reciben, sobre todo cuando esta luz es emitida por lámparas de espectro amplio, como las que se están fabricando en la actualidad. La floración de las plantas está determinada por los periodos de luz, de este modo podemos distinguir entre: • Plantas de día corto (no florecen cuando el alumbrado se prolonga en exceso). • Plantas de día largo (solo florecen cuando el alumbrado se prolonga) Las lámparas que tienen emisiones espectrales de luz roja contribuyen al crecimiento de los tallos y las que emiten en azul potencian el crecimiento formativo, todo ello contribuye a que se generen crecimientos anormales (fototropismos). Se puede asegurar entonces que el alumbrado artificial: • Acelera el crecimiento vegetativo. • Influye en el estado general de las plantas. • Inhibe, adelanta o retrasa la floración. • Influye en la cantidad y calidad de las flores. Las lámparas más adecuadas para iluminar a las plantas son las incandescentes por su baja irradiación. Las fluorescentes afectan a la fotosíntesis de la masa vegetal. Algunas lámparas de vapor de mercurio de alta presión irradian niveles dañinos de ultravioleta. Las lámparas de vapor de mercurio con halogenuros metálicos, producen mucha radiación ultravioleta para consumos de 400 W. Las de vapor de sodio de alta presión también producen mucha radiación para consumos elevados.

Fig. 215

El mundo de la eﬁciencia energética

El espectro de emisión de las lámparas también esta relacionado con el comporta-

183

Lámparas

miento de los insectos (base proteínica de la cadena alimenticia de la fauna silvestre). Las emisiones que se producen por debajo de los 400 nm, producen severos trastornos en los hábitos de conducta y por lo tanto en el desarrollo de los insectos nocturnos (mucho más abundantes que los diurnos). Las radiaciones ultravioletas. Producen en el ser humano: dolorosas inflamaciones de la cornea y del tejido conjuntivo así como afecciones en la piel (C.I.E - Journal 5/1, 24-28, 1986) (C.I.E. - Journal 6/1, 17 -22, 1978). En CIE-Journal 7/1, 29-33, 1988, se da información sobre afecciones en la piel y ciertas lámparas. La composición del espectro luminoso de emisión también afecta a las investigaciones astrofísicas. Al respecto, el comité 50 de la Unión Astronómica Internacional señala que para garantizar la operatividad de los observatorios de alta calidad, la contaminación lumínica no puede superar un incremento del 10 % en su brillo con respecto al fondo del firmamento, medido a 45 º, sobre el horizonte para un espectro comprendido entre los 300 nm a 1.000 nm de longitud de onda. Al igual que le sucede a las plantas, la calidad de las observaciones astronómicas sufre serias interferencias con las lámparas de espectro amplio. Las emisiones de onda corta (las ultravioletas) son las más nocivas. En este sentido hay que señalar, que: • Las lámparas menos contaminantes son las de vapor de sodio de baja presión y las de vapor de sodio de alta presión. • Las lámparas incandescentes, las halógenas (con cristal de protección contra radiaciones ultravioletas) y las fluorescentes, son medianamente contaminantes.

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• Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión y las de halogenuros metálicos, con fortísimas emisiones de radiaciones ultravioleta (sobre todo las últimas), son muy contaminantes. Recomendaciones para reducir la contaminación lumínica. Teniendo en cuenta todo lo expuesto, se pueden dar las siguientes recomendaciones en el diseño de alumbrados viales: • Las lámparas de vapor de mercurio no deben ser utilizadas mientras sea posible el uso de otras. • Para evitar la emisión de flujo luminoso hacia el cielo, se debe considerar el empleo de luminarias tipo cut-off. • A partir de la media noche, los niveles de iluminancia y luminancia deben de ser reducidos a los niveles mínimos exigibles. • Las luminarias tienen que ser instaladas sin excesivas inclinaciones, sobre todo el cierre de vidrio curvo. Por lo expuesto, una iluminación nocturna bien planificada debe estar orientada a fomentar: • La calidad de vida urbana. • La protección hacia la biodiversidad. • El ahorro energético. • La calidad del cielo nocturno Para alcanzar estos objetivos, el alumbrado exterior debe modificar sus planteamientos filosóficos, de un alumbrado global donde prima el criterio de la economía de escala, debemos orientarnos hacia un alumbrado sectorial encaminado a iluminar con precisión quirúrgica aquellos volúmenes espaciales donde precisemos tener un alumbrado adecuado a determinados valores de luminancias medias, coeficientes de uniformidad, etc. En definitiva de la visión del alumbrado global donde se persigue envolver el ambiente en una gigantesca e indiscriminada y única burbuja de luz.

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Led´s

Hay que pasar, por las consideraciones expuestas, a otro modo de enfocar el alumbrado, donde se de prioridad sólo a determinados ámbitos del espacio, para los que sólo es preciso desarrollar el alumbrado por debajo de una altura prudencial (2 o 3 m., a lo sumo), ¿y lo demás? Lo demás lo tenemos que dejar simple y llanamente a oscuras, como nos lo demanda nuestra madre naturaleza. Todo ello es posible si somos capaces de agudizar nuestra imaginación para encontrar soluciones imaginativas con las que podamos alcanzar un aceptable equilibrio entre nuestras necesidades y los requerimientos medioambientales. Para conseguir que el flujo luminoso se reparta sobre las calzadas, los sistemas ópticos deben de tener formas parabólicas asimétricas. Las luminarias tipo globo, son las que proporcionan una mayor contaminación lumínica y tienen un menor rendimiento energético ya que prácticamente el 50% del flujo luminoso producido se dirige hacia el cielo y no hacia las calzadas. En el supuesto que se decida utilizarlas, deberían de estar provistas de rejillas antideslumbrantes y redistribuidoras del flujo luminoso, o la semiesfera superior opaca con un tratamiento aluminizado en su interior. El cierre de las luminarias debe ser plano, preferentemente de cristal (material de gran transparencia), porque el de poli- carbonato (plástico) tiende a amarillear con el tiempo reteniendo el flujo luminoso. Los cierres semiesféricos con superficies rugosas (efecto multi- prisma) dispersan excesivamente la luz perdiéndose entre el 30% y el 40% del flujo luminoso hacia el cielo. Hay que evitar por lo tanto este tipo de cierre. Los cierres tienen que ser herméticos para evitar que la suciedad propicie la opacidad de la lámpara y la pérdida de reflexión del sistema óptico.

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En el alumbrado ambiental de monumentos se recomienda que el ﬂujo luminoso de los proyectores se dirija de arriba abajo, procurando siempre que los rayos luminosos estén exclusivamente dirigidos hacia la superﬁcie a iluminar.

Led´s. Los diodos LED´s no son un fenómeno nuevo (los primeros casos prácticos datan del año 1962), sin embargo la baja gama de colores y la escasa potencia lumínica que poseían han limitado su uso considerablemente a aplicaciones como elementos indicadores. El gran avance en la tecnología y el descubrimiento de nuevos materiales ha propiciado una mejora signiﬁcativa tanto en la variedad de colores como en la potencia lumínica, lo que junto a las perspectivas futuras está propiciando una “revolución de los LED´s” situándose como una seria apuesta de futuro en el mundo de la iluminación. La tecnología LED es un sistema de iluminación de bajo consumo, duradero, de muy bajo voltaje y ecológico. Antes de recomendar o instalar este tipo de iluminación, se debe entender la tecnología en la que estos dispositivos se basan.

¿Qué es un LED? Son pequeños diodos que producen luz cuando una corriente eléctrica pasa a través del material semiconductor del que están hechos. Es un dispositivo electrónico semiconductor que, polarizado directamente entre ánodo y cátodo, emite luz, al producirse el fenómeno conocido como electroluminiscencia.

185

Led´s

Su nombre signiﬁca en inglés Light Emitting Diode. Diodo emisor de luz, en castellano. Su representación simbólica es:

LED´s –Evolución histórica. 1962 Primer LED Rojo (GaAs) de señalización (eﬁciencia: 0,1 lm/W) se consiguió en el laboratorio de la GE. 1965 LED Amarillo (GaAs/AlAs). 1968 LED Verde LED (GaAsP). Optosemiconductores Siemens. 1988 LED Azul (GaN). 1990 LED azul de alta intensidad (InGaN).

A nivel de iluminación se puede decir que se trata de una diminuta lámpara en estado sólido, ya que no posee ni filamento, ni gas inerte, ni ampolla de vidrio que lo recubra, como las lámparas comunes. No tienen resistencia que pueda romperse o quemarse como las bombillas tradicionales, haciéndolos mas confiables y duraderos. Debido a que emplean la tecnología de luz fría, donde la mayoría de la energía es dirigida al lugar que queremos iluminar, los LED´s no desperdician energía iluminando áreas innecesarias, emitiendo poco calor, al contrario que las bombillas tradicionales y fluorescentes. Casi todo el mundo esta familiarizado con los diodos LED, los conocemos por verlos en muchos equipos de uso cotidiano, como radios, televisores, teléfonos móviles, relojes digitales y un largo etcétera. Más recientemente debido al avance de fabricar LED´s de luz blanca, la tecnología LED se convierte en la fuente de luz con mayor proyección y futuro.

1994 LED de alta intensidad Rojo – Amarillo (AllnGaP). 1997 Primer LED blanco (Nichia). 2007 Mejora eficiencia (Blanco frío100lm/ W). 2008 Mejora Reproducción Cromática. Obtención de diferentes temperaturas de color. En la figura que sigue podemos apreciar la evolución tan importante, en cuanto a eficacia luminosa, que se espera: En el año 2013

150 lm/W

200

Sodio baja presión

175 Eficacia Luminosa (Lm/W)

Fig. 216

150

Sodio alta presión

125

Halogenuros metálicos Fluorescencia

100 75

Mercurio alta presión

50 Halógenas

Incandescencia

0 1875

1900

1925

1950

1975

2000

2025

Fig. 217

La tecnología LED es, hoy en día, la fuente de luz más ecológica de todas, la que menos energía consume, y no contiene mercurio, como otros materiales tóxicos, contaminantes o radiactivos.

186

Es evidente que son las fuentes de luz de un futuro próximo.

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Led´s

En luminarias de alumbrado vial muchos ayuntamientos están ya haciendo pruebas. Para saber lo que opinan y los resultados que están observando, es conveniente consultar Internet. Ya hay varios fabricantes que las incorporan a su catálogo.

Fig. 220

Tipos de LED´s. Se puede distinguir entre dos tipos, los LED´s convencionales y los LED´s de alta luminosidad, también llamados de alta potencia.

LED´s convencionales. Los diodos LED´s convencionales son mas sencillos que los de alta luminosidad presentando grandes limitaciones debido, fundamentalmente, a su muy limitada capacidad de disipación térmica, lo que restringe enormemente la corriente de funcionamiento y por tanto su capacidad lumínica.

Fig. 218-219

Conviene estudiar esta posibilidad porque las reducciones de potencia que proporcionan son importantes. Principio de funcionamiento. La combinación electrón-hueco, emite luz. Dependiendo de la energía liberada, al emitir un fotón, la luz adquiere un color u otro (depende del material semiconductor).

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LED tradicional

Tensión de Funcionamiento (VF)

2-4 V

Corriente de Funcionamiento (IF)

20-30 mA

Potencia LED

0,1 W

Eficacia lumínica

1-2 lm/W

Parámetros aproximados LED convencional

Fig. 221

LED´s de alta luminosidad. Los LED´s de alta luminosidad, mucho más complejos, poseen una mayor capacidad de disipar calor debido a sus características constructivas lo que les permite soportar mayor corriente, proporcionando mayor ﬂujo luminoso.

187

Led´s

LED montado en superﬁcie SMT

Power TOPLED < 0,3 W

Chip-on-board

High Flux LED 1,5 ...3 W

Compact light source 10 W ...30 W

Características

Max. current 70mA Flujo Luminoso: 4lm

Max. l>700mA Flujo: >40lm

-Max. l>>1A Flujo lum: >100lm

Fig. 222

Cómo funcionan los diodos LED´s. Aunque a efectos de iluminación el LED se considera una lámpara diminuta, no hay que olvidar que se trata de un diodo, y a diferencia de las lámparas que están construidas para una tensión de trabajo determinada, los LED´s están diseñados para una corriente determinada. Por ello, los LED´s se conectan como se indica en el siguiente esquema:

Esquema de conexión de un LED Fig. 223

188

Se alimentan con una fuente de corriente continua a través de una resistencia en serie cuya ﬁnalidad es limitar la corriente para lograr un adecuado funcionamiento. Ya que un LED es un diodo, el ánodo se debe conectar al positivo de la fuente de alimentación, en este caso al extremo de la resistencia, y el cátodo al negativo, para polarizarlo en sentido directo y conseguir que el LED se ilumine. Si conectamos el LED al revés, es decir, se polariza en inversa, no encenderá, no ocurriendo nada en la mayoría de los casos, pero existe el riesgo de que si el valor de la tensión de alimentación es muy elevada, la tensión inversa, VR, que cae sobre el LED sea mayor que la permitida, empezando a conducir en inversa, destruyendo ﬁnalmente el diodo. Conociendo los parámetros del LED y de la fuente de alimentación, se calcula la resistencia de limitación:

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Led´s

Ventajas de los LED´s.

Vdc: Tensión de la fuente de alimentación continua.

-Rápida respuesta: encendido y apagado instantáneo, del orden de microsegundos, frente a milisegundos de las lámparas incandescentes tradicionales.

IF: Corriente de funcionamiento del LED.

-Larga duración: en condiciones normales de funcionamiento tienen una vida media de 100.000 horas, lo que supone más de 10 años de vida.

Los LED´s poseen un comportamiento no-óhmico, no aumentando su tensión al aumentar la corriente.

-Robustez mecánica: resistentes a golpes y vibraciones, al ser objetos 100% sólidos.

Este es el motivo por el que se coloca la resistencia en serie que ajusta el valor de corriente de funcionamiento.

-Baja tensión de alimentación: se evitan peligros de electrocución y no necesitan protección.

VF: Tensión característica del LED polarizado en sentido directo.

Configuraciones de LED´s. En el mercado se pueden encontrar una gran diversidad de configuraciones de LED´s con diferentes formas constructivas y una gran variedad de colores, según sean sus aplicaciones. Todas estas configuraciones, a pesar de parecer muy distintas, tienen el mismo principio constructivo, estando formadas por series de diodos LED´s.

-Bajo consumo: en comparación con el alumbrado incandescente se necesita menor potencia para obtener la misma luz, y al poder generar luz de color, no necesitan difusores adicionales que disminuyan el rendimiento. -Se esperan grandes avances en la eﬁcacia luminosa. -Bajos calentamientos: lo que permite la disminución del tamaño de las luminarias. -Menos mantenimiento: debido a su robustez y larga vida. -Conservación medioambiental: debido a un mayor ahorro de energía, menor producción de calor y estar libres de mercurio como elemento contaminante.

Ejemplo de una serie de diodos LEDs

Fig. 224

-Dimables: sin variación de color en un amplio rango, desde la potencia nominal hasta el mínimo. -Depreciación luminosa reducida a lo largo de su vida. -Obtención de luz de calidad ya que el color lo genera el propio LED, radiación dirigida, ausencia de emisión de radiación infrarroja y ultravioleta, colores saturados casi monocromáticos. El objeto iluminado se capta con mucho detalle.

Fig. 225

El mundo de la eﬁciencia energética

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Equipos de encendido de las lámparas

-Obtención de gama de colores muy variada, luz más brillante que otras fuentes de luz, y no le afectan las vibraciones del equipo.

Desventajas de los LED´s. Las principales desventajas de los diodos LED´s son:

Además necesitaremos un arrancador o ignitor que proporciona un pico importante de tensión para conseguir el cebado de la lámpara. Una vez logrado este cometido, él mismo se autoexcluye, hasta una nueva intervención. Observaciones:

- Problemas a temperaturas elevadas: disminución temporal de la cantidad de luz emitida por el LED y riesgo de avería.

• En el caso de querer encender una lámpara de vapor de mercurio de alta presión, sólo se utiliza la reactancia, no hace falta arrancador.

- Necesidad de usar fuentes de alimentación estabilizadas.

• Los demás tipos, si que lo necesitan.

- Precio elevado.

EQUIPOS DE ENCENDIDO DE LAS LÁMPARAS. Para el encendido de cualquier lámpara de descarga es necesario un equipo formado por una reactancia electromagnética, consistente en una bobina de hilo de cobre y un núcleo de hierro, que suministra la corriente de arranque, proporciona la tensión para el encendido, y limita la corriente que circula por la lámpara.

• Hay varios modelos de arrancadores para actuar sobre las lámparas de sodio alta presión y halogenuros. A continuación presentamos tres:

Esquema de arrancador independiente o superposición Fig. 227

Esquema de arrancador dependiente Fig. 228

Esquema de arrancador de dos hilos Fig. 229

Fig. 226

190

El mundo de la eﬁciencia energética

Reactancias de ahorro de energía. Doble nivel de potencia

El factor de potencia y los condensadores.

Importancia de la reducción de potencia.

En el momento que existe una reactancia, se produce un retraso entre la intensidad y la tensión que provoca la aparición de una potencia reactiva que grava el consumo.

Reducir la potencia de las lámparas de descarga de alta presión, cuando es posible, proporciona grandes ventajas económicas y ecológicas ya que se obtiene un importante ahorro energía y una mejor conservación de los recursos naturales.

La potencia reactiva de una instalación de este tipo es importante y los contadores (de reactiva) dispuestos en los cuadros de control, miden su valor.

Funcionamiento.

Para reducirla se colocan condensadores, normalmente en paralelo, a la entrada de cada equipo, que “compensan” la potencia reactiva y de esta forma la energía reactiva producida por cada reactancia no “sale” de cada luminaria y no interﬁere en el circuito total.

Los equipos de doble nivel de potencia basan su funcionamiento en un aumento de la impedancia nominal de la reactancia con lo que se consigue una reducción de potencia. Para ello se utilizan reactancias especiales con dos tomas, que permiten conmutar entre la impedancia nominal y una impedancia mayor.

Conviene vigilar el valor de de esta energía y sustituir, si procede, los condensadores. ¿Cómo hacerlo? Se nos ocurre que el momento de cambiar las lámparas fundidas es el apropiado para veriﬁcar la capacidad de los condensadores y sustituirlos si no están en condiciones.

Inicialmente estas reactancias dan los valores nominales de la lámpara, obteniéndose el ﬂujo nominal previsto en la misma. Este estado se denomina nivel máximo o primer nivel. En el momento deseado o transcurrido un tiempo determinado, se conmuta a la toma de mayor impedancia, reduciéndose la corriente en lámpara, y como consecuencia, la potencia en ella, la total del circuito y el ﬂujo luminoso. Este estado se denomina nivel reducido o segundo nivel.

REACTANCIAS DE AHORRO DE ENERGÍA. DOBLE NIVEL DE POTENCIA.

La conmutación entre el nivel máximo y el reducido se realiza mediante un relé que incorporan estos equipos. En la tabla siguiente se muestran los niveles de potencia, ﬂujo y ahorro que supone el uso de estos equipos:

Son reactancias que permiten reducir el nivel de iluminación sin una disminución importante de la visibilidad, pero con un ahorro energético considerable.

No son aconsejables reducciones de potencia mayores, ya que puede aparecer falta de estabilidad en las lámparas.

Fig. 230

El mundo de la eﬁciencia energética

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Equipos de encendido de las lámparas

Aplicación. El uso de reactancias de doble nivel de potencia se recomienda especialmente en instalaciones de alumbrado exterior, en las que a determinadas horas (comúnmente horas de poco tráﬁco) se puede reducir el nivel de iluminación manteniendo una uniformidad mínima prudencial. La reducción de potencia se puede hacer en las lámparas de vapor de sodio a alta presión y en las de vapor de mercurio, no siendo recomendable para las lámparas de halogenuros metálicos ya que pueden verse afectadas sus características y su vida. Tipos. En función del sistema utilizado para accionar el relé de conmutación, se pueden diferenciar dos tipos diferentes de equipos: - Equipos con línea de mando: en los que el cambio de nivel de potencia se realiza con una señal eléctrica enviada a través de una línea de mando. El cambio de nivel puede ser centralizado y accionado manual o automáticamente.

dor que transcurrido el tiempo programado (normalmente 4,5 horas), cambia automáticamente al modo de potencia reducida. No es necesario instalar una línea de mando para el control centralizado de cambio de nivel. Estos equipos están previstos para instalaciones existentes o nuevas en las que se quiere instalar reactancias de doble nivel de potencia y no existe o es muy costoso cablear la línea de mando. En función de la forma de compensar el factor de potencia se puede diferenciar entre dos tipos: - Equipos con compensación adicional: incorporan relés de dobles contactos conmutados, de forma que uno de ellos, al entrar el nivel reducido, corta la capacidad de compensación que le sobra respecto a la que tenía para el nivel máximo, ajustando en los dos niveles un correcto factor de potencia. Estos equipos necesitan por tanto dos condensadores independientes. - Equipos sin compensación adicional: estos equipos no incorporan relés de dobles contactos conmutados, por lo que se utiliza la misma capacidad para compensar en ambos niveles. Ventajas del uso de equipos de doble nivel de potencia.

Reactancia de doble nivel de potencia con línea de mando Fig. 231

Los equipos que necesitan tensión en la línea de mando para funcionar a nivel máximo se denominan equipos de contacto abierto.

Las principales ventajas del uso de reactancias de doble nivel de potencia son: -Ahorro de energía, en torno al 40%, durante las horas de funcionamiento del equipo a nivel reducido. - Mayor duración de las lámparas.

Los equipos que funcionan a nivel máximo sin tensión en la línea de mando se denominan equipos de contacto cerrado. - Equipos sin línea de mando o temporizados: incorporan un circuito temporiza-

192

Fig. 232

El mundo de la eﬁciencia energética

Cuadros de control

DISTRIBUCIÓN A 3 FASES DE 400V SIN NEUTRO

PUNTOS DE LUZ

12 3 4567 Reloj

12 3 4567

Relé

Mando 1x2,5mm2

0 R 400V S 400V T

0 R S T

Fig. 233

CUADROS DE CONTROL. El alumbrado vial se reparte por sectores. Cada uno de ellos se controla desde un cuadro. En el interior se incorporan los equipos de protección, de conexión, de temporización y medida de la energía consumida. Luego veremos que es posible, también, integrar el estabilizador-regulador de tensión.

REDUCTORES DE FLUJO. Desde el año 1993, varias ﬁrmas han venido apostando por la regulación del alumbrado exterior lanzando al mercado una serie tras otra del estabilizador-reductor de ﬂujo luminoso. Nacido en una época en que los costes energéticos distaban mucho de los actuales, se concibió con el claro propósito de conseguir una regulación precisa de las lámparas de descarga asociado a un no menos importante ahorro energético y de mantenimiento. En la actualidad la energía se ha convertido en un bien preciado y caro y los alumbrados

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públicos no cesan de crecer en cantidad y calidad. Las firmas continúan firmes en su apuesta inicial lanzan al mercado la última evolución de su regulador de flujo, que, fiel a su filosofía original, redunda todavía más y mejor, mediante las últimas tecnologías disponibles, en la obtención de una mejor regulación, gestión, control y ahorro de las modernas instalaciones de alumbrado exterior. Los consumos energéticos en iluminación suponen un alto porcentaje del gasto energético de cualquier municipio, superándose con frecuencia el 40%. Las líneas de alumbrado sufren importantes variaciones de tensión (sobretensiones) a lo largo de la noche, provocando un importante sobreconsumo (un 10% de sobretensión incrementará la factura eléctrica en un 21%) y una drástica disminución de la esperanza de vida de las lámparas de descarga asociadas. Los sistemas de alumbrado público, en general, mantienen los niveles de iluminación constantes, con independencia de sus necesidades concretas.

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Reductores de ﬂujo

Beneﬁcios: Ahorro energético.

Sin embargo, durante la mayor parte de las horas nocturnas, las calles y carreteras están vacías o con poco tránsito, por lo que podría reducirse el nivel de iluminación sin causar perjuicios y sin consumir más de lo necesario.

En las ciudades, antes de la crisis energética mundial del año 1973, y debido a bajo precio de la energía, se iluminaba sin restricciones.

En algunos casos, se recurre a apagados parciales, pero eso signiﬁca una falta de uniformidad que aumenta el riesgo de incidentes, además de aumentar la complejidad de las líneas de alumbrado.

Sin embargo, tras esta crisis esto cambió, la energía se encareció y los ayuntamientos empezaron a buscar la manera de economizar el consumo del alumbrado público, aplicando los siguientes métodos:

En otros, se regula cada punto de luz, pero ello supone un coste extra de compra y una instalación y mantenimiento costosos.

-Doble circuito que permita apagados parciales.

En ambos casos la tensión no se estabiliza, lo cual implica una fuerte reducción de hasta el 50% en la vida de las lámparas de descarga. Por ello, Ayuntamientos, Diputaciones y Concesionarios de autopistas, entre otros, si desean evitar la iluminación excesiva o una prolongación innecesaria de la misma, manteniendo en todo momento los parámetros de calidad, necesitan regular el flujo luminoso de los sistemas de iluminación públicos. Los estabilizadores-reductores de flujo luminoso se instalan en el cuadro de cabecera de la línea de alumbrado, lo que supone mínimas modificaciones en las instalaciones ya existentes, permitiendo una eficaz estabilización de la tensión y ahorros de consumo de hasta el 40%. Además, al estabilizar la tensión que llega a las lámparas, contribuyen a que agoten su vida útil, reduciendo de forma notable los costes de mantenimiento asociados. Es importante mencionar que este ahorro energético redunda también en evitar arrojar a la atmósfera ingentes cantidades de CO2. Además, estos reguladores permiten la adecuación del nivel de iluminación del alumbrado a las necesidades de cada momento, regulando de forma inteligente parámetros como la intensidad, el encendido y el apagado.

194

Los principales inconvenientes de esta solución son la inseguridad ciudadana que crean las zonas oscuras y el molesto efecto “zebra” que afecta a los conductores. -Reactancias de doble nivel. Con ellas se consigue ya una iluminación uniforme, pero adolecen de un coste elevado de compra e instalación debido a la reactancia adicional y, habitualmente, al hilo de mando a cada punto de luz. Además, al no estabilizar, las lámparas continúan viéndose afectadas por las sobretensiones. El estabilizador-reductor de ﬂujo luminoso aporta las ventajas de los sistemas anteriores sin sus inconvenientes, por cuanto se estabiliza la tensión y se reduce suavemente el ﬂujo luminoso, tiene un bajo coste de instalación y de mantenimiento y provee la uniformidad lumínica y un importante ahorro energético.

Con este sistema el ahorro económico puede llegar al 40%. En cualquier ciudad del mundo el alumbrado luce unas 4000 horas anuales de media, las sobretensiones nocturnas alcanzan el 10% y, como consecuencia, la disminución de la vida media de las lámparas llega fácilmente al 50%, incrementándose fuertemente las partidas de mantenimiento. También en cualquier ciudad del mundo las necesidades del alumbrado a plena potencia disminuyen a partir de medianoche,

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Reductores de ﬂujo

coincidiendo con la disminución del tráﬁco rodado y peatonal por las vías públicas. Si tomamos como ejemplo una ciudad de 25000 habitantes, sin emprender ninguna actuación de ahorro energético, consumiremos anualmente 450.000 kWh suplementarios debidos a las sobretensiones, incrementando un 21% la factura eléctrica y un 67% los gastos de mantenimiento por reposición de lámparas. Además, por si ello fuera poco, contribuiremos al efecto invernadero, al consumir el equivalente de 1426 toneladas anuales de CO2. Por el contrario si instalamos un estabilizador-reductor de ﬂujo luminoso, en cada centro de mando, evitaremos las sobretensiones, disminuiremos los gastos de mantenimiento, racionalizaremos el consumo, alcanzado un ahorro de 870.000 kWh, y evitaremos arrojar a la atmósfera 480 toneladas de CO2.

Son, además, fácilmente gestionables por el personal del propio ayuntamiento. Existe además la posibilidad de instalarse tanto en el interior del propio centro de mando o bien a su lado, en el exterior. Telegestión. Con los módulos opcionales de telegestión se posibilita una comunicación directa, efectiva y fácil con el alumbrado público de su ciudad, permitiendo registros de consumos y datos, un gobierno total de la instalación a distancia mediante módem GSM y una gestión integral de las alarmas en tiempo real mediante el envío de SMS y e-mails. Amortización. La inversión total realizada en estos equipos queda amortizada entre los 6 y los 24 meses, recuperando así el total de la inversión. A partir de este momento, el total del ahorro obtenido podrá revertirse íntegramente en la mejora y gestión del alumbrado. Además, si nos adherimos a las numerosas subvenciones promovidas por los diferentes Gobiernos, el citado periodo de amortización podría ser incluso menor. Reducción de emisión CO2. Con el estabilizador, al reducir el consumo eléctrico se consiguen reducir las emisiones de CO2, evitando el conocido efecto Invernadero que afecta a nuestro planeta. Además, al prolongar la vida útil de las lámparas, contribuiremos a disminuir el coste derivado de su reciclaje.

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Instalación. Estos equipos se montan fácilmente en las cabeceras de línea, y no en cada punto de luz, adaptándose a todo tipo de instalaciones, nuevas o existentes y tipos de lámpara del mercado.

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Si esta actuación se extendiera al resto de ciudades de un país de 40 millones de habitantes, su contribución al medio ambiente sería clave, al evitar arrojar a la atmósfera el equivalente de 1 millón de toneladas de CO2 cada año. O lo que es lo mismo, la necesidad de plantar más de 650 millones de árboles.

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Aplicaciones. Alumbrado exterior: Áreas residenciales: calles, avenidas, viales, cinturones, rotondas, puentes, túneles, etc. Zonas industriales: polígonos. Parking: en hospitales, puertos, aeropuertos, centros comerciales, etc. Andenes: de estaciones de ferrocarril. Aeropuertos: zonas de aparcamiento de aviones. Alumbrado interior: Zonas de facturación de puertos, estaciones de ferrocarril y aeropuertos. Túneles. Centros comerciales: almacén de productos y zona de venta en periodos de limpieza y reposición de producto. Industrias manufactureras, naves industriales y silos.

Hemos localizado una información referente a la actuación de un Ayuntamiento sobre la eficiencia en alumbrado público. La transcribimos por considerarla interesante. “El Ayuntamiento lleva años inmerso en un proceso de renovación del alumbrado público con el fin de iluminar las calles de forma más eficiente y barata. Se ha decidido sustituir todos los

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equipos de encendido y lámparas de vapor de mercurio, que se colocaron no hace tantos años, por halogenuros metálicos, un sistema con el que la ciudad ahorrará un 48% de energía, según explica el servicio de Planificación Ambiental y Gestión de Recursos. En total, se cambiarán 538 puntos de luz en una decena de calles. “La diferencia entre unos y otros es que los halogenuros metálicos son más eficientes, ya que con una potencia de luz más baja obtenemos la misma iluminación. Y, además, se disminuye el contenido de mercurio, que es un importante contaminante, y facilita el reciclado posterior”. Otra de las ventajas de las nuevas lámparas es que poseen una vida útil de 10.000 horas frente a las 5.0007.000 horas de otros modelos. En la mayoría de los puntos (305), la potencia se reducirá de 80 a 50 vatios. En otros (175), de 125 a 70 vatios. En 30 puntos, de 125 a 100 vatios y en los 28 restantes se bajará de 250 a 150 vatios. Además, el Ayuntamiento implantará un sistema para controlar a distancia los centros de mando desde donde se regulan los flujos de luz que por la noche iluminan la ciudad. Esta actuación se llevará a cabo en 18 estaciones. Para acometer las obras, el gobierno municipal ha sacado a concurso el proyecto con un presupuesto base de 101.251 euros. Más de 32.000 puntos revisados. El pasado año, una empresa contratada por el Ayuntamiento revisó los más de 32.000 puntos de luz de la ciudad para tener un conocimiento exacto sobre el estado de las farolas y proponer las medidas correctoras que hay que aplicar para mejorar el

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alumbrado, reducir el consumo de energía hasta un 35% y disminuir la contaminación lumínica. Entre las actuaciones realizadas en los últimos años destaca la instalación de 25 estabilizadores de ﬂujo en el alumbrado de cuatro polígonos. Estos equipos permiten programar la intensidad para reducir el consumo de energía durante las horas con menos tránsito de personas y vehículos. Además, se ha actuado en 4.531 puntos de luz desde el año 2007. Y se han sustituido las lámparas convencionales que adornan los abetos navideños por otras de tipo LED´s.”

Para conﬁrmar la importancia del ahorro que estas instalaciones pueden aportar, si se siguen las pautas necesarias, el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio publicó el miércoles 19 de noviembre de 2008, en el BOE núm. 279, el REAL DECRETO 1890/2008 de 14 de noviembre por el que se aprueba el Reglamento de eﬁciencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus Instrucciones técnicas complementarias EA-01 a EA-07.

MINISTERIO DE INDUSTRIA, TURISMO Y COMERCIO 18634 REAL DECRETO 1890/2008, de 14 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de eﬁciencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus Instrucciones técnicas complementarias EA-01 a EA-07. La eﬁciencia y el ahorro energéticos constituyen objetivos prioritarios para cualquier economía, y pueden conseguirse sin

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afectar al dinamismo de su actividad, ya que mejoran la competitividad de sus procesos productivos y reducen tanto las emisiones de gases de efecto invernadero como la factura energética. La elaboración de la estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 20042012 (E4) constituyó un nuevo eslabón que se unía a una larga cadena de actuaciones normativas, dirigidas todas ellas a la mejora del sistema energético español. La oportunidad de la Estrategia estaba justificada, tanto en términos energéticos como por consideraciones de índole socioeconómica y medioambiental. Además, la ejecución de la estrategia promueve una reducción significativa de emisiones de contaminantes atmosféricos, en concordancia con las directivas europeas y orientaciones internacionales. Como desarrollo de la Estrategia, el 1 de agosto de 2008 el Consejo de Ministros aprobó el Plan de Ahorro y Eficiencia Energética 2008-2011, que contempla entre una de sus principales medidas la mejora de la eficiencia de las instalaciones de alumbrado exterior. El artículo 2 de la Ley 21/1992, de 16 de julio, de Industria, señala como uno de sus fines el de «contribuir a compatibilizar la actividad industrial con la protección del medio ambiente». Asimismo, el artículo 9.1 de dicha Ley indica que el objeto de la seguridad industrial es «la prevención y limitación de riesgos, así como la protección contra accidentes y siniestros capaces de producir daños o perjuicios a las personas, flora, fauna, bienes o al medio ambiente, derivados de la actividad industrial o de la utilización, funcionamiento y mantenimiento de las instalaciones o equipos y de la producción, uso o consumo, almacenamiento o desecho de los productos industriales». El Reglamento electrotécnico para baja tensión, aprobado por Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto (REBT), tiene por objeto «establecer las condiciones técnicas y garantías que deben reunir las instalaciones eléctricas conectadas a una fuente de suministro en los límites de baja tensión, con la finalidad de preservar la seguridad de las personas y los bienes, asegurar el nor-

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mal funcionamiento de dichas instalaciones y prevenir las perturbaciones en otras instalaciones y servicios y contribuir a la fiabilidad técnica y a la eficiencia económica de las instalaciones». La Instrucción técnica complementaria ITC-BT 09 del citado reglamento se refiere a instalaciones de alumbrado exterior, con prescripciones específicas para la seguridad de las mismas. El uso irracional de la energía y la contaminación lumínica suponen un impacto negativo sobre el medio ambiente, por lo que, ante la escasez de recursos naturales, se hace imperativo evitarlos, en la medida de lo posible. Aunque existen algunos antecedentes normativos parciales sobre el aspecto considerado, éstos son limitados, o bien por su objetivo (por ejemplo, la Ley 31/1988, de 31 de octubre, sobre protección de la calidad astronómica de los observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias) o bien por restringirse al ámbito de la Comunidad Autónoma o Ayuntamiento que los promulgó. En consecuencia, se ha considerado conveniente y necesario abordar el problema de la eficiencia energética en las instalaciones de alumbrado exterior eléctrico, de manera general para todo el territorio español, en el marco legal anteriormente descrito, plasmándolo en un reglamento específico que, a la vez, complementa a lo estipulado en el REBT. Por todo lo anterior, mediante este real decreto se aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior, que contiene prescripciones generales, y siete instrucciones técnicas complementarias (denominadas «ITC-EA»), relativas a los aspectos técnicos y de desarrollo de las previsiones establecidas en el reglamento. El reglamento que ahora se aprueba permite que se puedan conceder excepciones a sus prescripciones, en casos justificados debidamente, a fin de evitar situaciones de inaplicabilidad. Dado que la ejecución de las instalaciones a las que se refiere este reglamento no sufre cambio alguno y únicamente es preciso adicionar algunos elementos en la docu-

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mentación, los instaladores que las realicen serán los ndicados en el REBT. Igualmente, la ejecución y puesta en servicio de las instalaciones se realizará de la forma dispuesta en el REBT, con los complementos correspondientes para el diseño y la revisión inicial. En la documentación que se entregue al titular de las instalaciones se incluirán las características fundamentales de eﬁciencia energética, lista de receptores y lámparas, e instrucciones de uso y mantenimiento. Por lo que se reﬁere a las inspecciones, también se realizarán conjuntamente con las prescritas para las instalaciones de BT. Finalmente, se encarga al órgano directivo competente en materia de seguridad industrial del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio la elaboración de una Guía, como ayuda a los distintos agentes afectados para la mejor comprensión de las prescripciones reglamentarias. Se ha consultado a las Comunidades Autónomas, Entidades Locales y sectores más representativos potencialmente afectados, recogiendo de los mismos, en las distintas fases de la tramitación, sus aportaciones y mejoras. El texto ha sido asimismo sometido a informe del Consejo de Coordinación de la Seguridad Industrial, de acuerdo con lo estipulado en el Real Decreto 251/1997, de 21 de febrero, por el que se aprueba su reglamento. Este real decreto ha sido comunicado en su fase de proyecto a la Comisión Europea y a los demás Estados miembros en cumplimiento de lo prescrito por el Real Decreto 1337/1999, de 31 de julio, por el que se regula la remisión de información en materia de normas y reglamentaciones técnicas y reglamentos relativos a los servicios de la sociedad de la información, de aplicación de la Directiva del Consejo 98/34/CE. Este real decreto se dicta al amparo de lo dispuesto en el artículo 149.1.13.ª de la Constitución, y constituye una norma de desarrollo de la Ley 21/1992, de 16 de julio, de Industria y, en concreto, de su artículo 12.5, que atribuye al Gobierno la aprobación de los reglamentos de seguridad industrial, categoría en la que debe entenderse com-

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prendido el reglamento de cuya aprobación se trata. A este respecto cabe señalar que la regulación que se aprueba tiene carácter de normativa básica y recoge previsiones de carácter exclusiva y marcadamente técnico, por lo que la ley no resulta un instrumento idóneo para su establecimiento y se encuentra justificada su aprobación mediante real decreto. En su virtud, a propuesta del Ministro de Industria, Turismo y Comercio, de acuerdo con el Consejo de Estado, previa deliberación del Consejo de Ministros en su reunión del día 14 de noviembre de 2008, DISPONGO: Artículo único. Aprobación del Reglamento y sus instrucciones técnicas complementarias. Se aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-EA-01 a ITC-EA-07, cuyo texto se inserta a continuación. Disposición adicional única. Guía técnica. La Subdirección General de Calidad y Seguridad Industrial del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio elaborará y mantendrá actualizada una Guía técnica, de carácter no vinculante, para la aplicación práctica de las previsiones del Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-EA-01 a ITC-EA07, la cual podrá establecer aclaraciones a conceptos de carácter general incluidos en dicho reglamento e instrucciones técnicas complementarias.

competente de la Comunidad Autónoma, y se finalicen dentro del año siguiente a dicha fecha. Disposición derogatoria única. Derogación normativa. Quedan derogadas todas las disposiciones de igual o inferior rango, en todo aquello que contradigan o se opongan a lo dispuesto en el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-EA-01 a ITC-EA-07 aprobados por este real decreto. Disposición final primera. Título competencial. Este real decreto se dicta al amparo de lo dispuesto en el artículo 149.1.13.ª y 25.ª de la Constitución, que atribuyen al Estado la competencia exclusiva sobre bases y coordinación de la planificación general de la actividad económica y sobre bases del régimen minero y energético, respectivamente. Disposición final segunda. Facultades de aplicación y actualización técnica. 1. Se autoriza al Ministro de Industria, Turismo y Comercio para dictar, en el ámbito de sus competencias, las disposiciones de carácter exclusivamente técnico que resulten indispensables para asegurar la adecuada aplicación de este real decreto. 2. Asimismo se faculta al Ministro de Industria, Turismo y Comercio introducir en el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y, en particular, en sus instrucciones técnicas complementarias, cuantas modificaciones de carácter técnico fuesen precisas para mantenerlas adaptadas al progreso de la técnica y especialmente a lo dispuesto en la normativa comunitaria e internacional.

Disposición transitoria única. Instalaciones pendientes de ejecución.

Disposición ﬁnal tercera. Entrada en vigor.

Se exime del cumplimiento del Reglamento de eﬁciencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-EA-01 a ITCEA-07 a las instalaciones cuya ejecución se hubiera comenzado antes de la fecha de entrada en vigor del mismo, siempre que esta circunstancia se justiﬁque de manera fehaciente ante el correspondiente órgano

El presente real decreto entrará en vigor el 1 de abril de 2009.

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Dado en Madrid, el 14 de noviembre de 2008. JUAN CARLOS R. El Ministro de Industria, Turismo y Comercio, MIGUEL SEBASTIÁN GASCÓN

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Ante la imposibilidad de transcribir en estas páginas todo el reglamento, vamos a reseñar el contenido para que nuestros lectores tengan una guía orientativa.

consideran los siguientes tipos de alumbrado: a) Vial (Funcional y ambiental). b) Especíﬁco. c) Ornamental. d) Vigilancia y seguridad nocturna. e) Señales y anuncios luminosos.

REGLAMENTO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ALUMBRADO EXTERIOR Artículo 1. Objeto. 1. El presente reglamento tiene por objeto establecer las condiciones técnicas de diseño, ejecución y mantenimiento que deben reunir las instalaciones de alumbrado exterior, con la finalidad de: a) Mejorar la eficiencia y ahorro energético, así como la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. b) Limitar el resplandor luminoso nocturno o contaminación luminosa y reducir la luz intrusa o molesta. 2. No es objeto del presente reglamento establecer valores mínimos para los niveles de iluminación en los distintos tipos de vías o espacios a iluminar, que se regirán por la normativa que les sea de aplicación. Artículo 2. Ámbito de aplicación. 1. Este reglamento se aplicará a las instalaciones, de más de 1 kW de potencia instalada, incluidas en las instrucciones técnicas complementarias ITC-BT del Reglamento electrotécnico para baja tensión, aprobado por Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, siguientes: a) Las de alumbrado exterior, a las que se refiere la ITC-BT 09. b) Las de fuentes, objeto de la ITC-BT 31. c) Las de alumbrados festivos y navideños, contempladas en la ITC-BT 34.

f) Festivo y navideño. Artículo 3. Este reglamento se aplicará: a) A las nuevas instalaciones, a sus modificaciones y ampliaciones. b) A las instalaciones existentes antes de su entrada en vigor, cuando, mediante un estudio de eficiencia energética, la Administración Pública competente lo considere necesario. c) A las instalaciones existentes antes de su entrada en vigor, que sean objeto de modificaciones de importancia y a sus ampliaciones, entendiendo por modificación de importancia aquella que afecte a más del 50% de la potencia o luminarias instaladas. Artículo 4. Se excluyen de la aplicación de este reglamento las instalaciones y equipos de uso exclusivo en minas, usos militares, regulación de tráfico, balizas, faros, señales marítimas, aeropuertos y otras instalaciones y equipos que estuvieran sujetos a reglamentación específica. Articulo 5. Calificación energética de las instalaciones Las instalaciones de alumbrado exterior se calificarán energéticamente en función de su índice de eficiencia energética, mediante una etiqueta de calificación energética según se especifica en la ITC-EA-01. Dicha etiqueta se adjuntará en la documentación del proyecto y deberá figurar en las instrucciones que se entreguen a los titulares, según lo especificado en el artículo 10 del reglamento.

2. A los efectos de este reglamento, se

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