Proyecto "Los profesionales del futuro con la Sostenibilidad del presente”

¿En qué consiste el Concurso "Embajadores LED" de Philips? (Haz click)

Antecedentes y objetivo

Formación de los profesionales del futuro contribuyendo a la Sostenibilidad del presente.

La concienciación medioambiental, los valores ecológicos y la puesta en práctica de los principios de sostenibilidad en nuestro quehacer diario son señas de identidad del IES Marismas de Santoña. Con un alumnado creciente en número y una utilización cada vez más intensiva de las instalaciones venimos registrado un menor consumo de energía eléctrica gracias a las medidas de eficiencia puestas en marcha fundamentalmente en iluminación. En diferentes fases, hemos ido sustituyendo un alumbrado basado en fluorescencia con equipos convencionales por otros sistemas más eficaces y respetuosos con el medio ambiente.

Primera Fase (Completada en junio de 2014)

Sustitución de fluorescencia convencional montada en regletas sin óptica y empleada en aulas de uso general y laboratorios por luminarias adosables de la serie Philips EFix con balastos electrónicos regulables y sensores de luminosidad en las zonas con aporte de iluminación natural.

Esta medida se ha llevado a cabo sobre siete aulas y tres laboratorios constatándose ahorros de consumo entre el 35% y el 40% sobre la potencia instalada previamente con valores medidos de luminancia mantenida sobre cada pupitre o puesto de trabajo entre 300 y 500 lux (UNE 12464.1). 

Segunda Fase (Completada en octubre de 2015)

Dentro del módulo formativo de Instalaciones Domóticas se propone a nuestro alumnado el reto de mejorar los resultados de la primera fase en términos de potencia, calidad de la iluminación, costes y reducción de residuos. Rápidamente entendemos que los tubos LED son el instrumento adecuado para lograr este conjunto de requisitos e iniciamos una serie de ensayos en nuestro laboratorio en los que comparamos cuatro fabricantes distintos.

Imagen 1 :
Preparación del soporte sobre el que hacemos los ensayos de prueba.

En las pruebas realizadas medimos los valores reales de lumen/watio, corriente de arranque (inrush current), factor de potencia, distorsión armónica y coste de la sustitución teniendo en cuenta factores como el tiempo de vida estimado de cada tubo y las modificaciones necesarias en el cableado de las luminarias existentes y finalmente estudiamos atentamente las tarifas y ofertas ofrecidas por nuestros distribuidores habituales.

De los datos obtenidos en estos ensayos nos decantamos por la serie CorePro LEDtube de Philips. Una vez realizada la sustitución en cuatro aulas, doce despachos y tres laboratorios constatamos un ahorro sobre la potencia anterior instalada entre el 70 y el 55% dependiendo de si los equipos de fluorescencia sustituidos estaban compensados o no. En términos de calidad se ha tenido muy en cuenta las especificaciones de la norma europea UNE 12464.1 que se especifican en cada caso.

Imagen 2 :
Medida de la corriente de arranque de un conjunto de seis pantallas de 60x60 con cuatro tubos LED 10W en cada una, se emplea una Pinza amperimétrica para medida de calidad eléctrica.

Todo el proceso de sustitución ha sido realizado voluntariamente por nuestro alumnado. Esta experiencia ha contribuido a mejorar su competencia práctica, han aprendido a emplear herramientas de cálculo y aparatos de medida específicos, han descubierto una actividad que les puede servir durante los próximos años como medio de desarrollo profesional y finalmente han podido conocer el proceso de tratamiento de los residuos gracias el convenio que tenemos establecido con Ambilamb.

Objetivos

Tercera Fase (En proyecto)

Nuestro principal objetivo es reducir la huella ecológica en el funcionamiento de nuestro centro educativo y contribuir con el plan de sostenibilidad del mismo. En este sentido la iluminación juega un papel importante pero no puede ser abordada de forma individual sino como parte de un conjunto, es necesario relacionar todas estas instalaciones con los usuarios, sus hábitos y sus necesidades. 

En segundo lugar queremos mejorar la competencia profesional de nuestro alumnado y proporcionarles herramienta útiles en su camino hacia la inserción laboral. Creemos que la economía verde es y será en los próximos años protagonista importante en la generación de empleo. Necesitamos formar profesionales que conozcan los materiales, las técnicas y desarrollen las competencias que permitan poner en práctica con eficacia y seguridad este concepto en las instalaciones eléctricas en el interior de los edificios. 

En términos prácticos nos proponemos sustituir la iluminación convencional que resta en nuestro centro por iluminación LED como complemento lógico a la experiencia adquirida en las fases anteriores. 

Esta sustitución por si sola no pensamos que mejore sustancialmente los resultados que ya hemos constatado, entendemos que es necesario combinar esta acción con una iniciativa de automatización inteligente basada en el Internet de las cosas (IoT).

Para ello proponemos la siguientes estrategias de actuación. 

• 1: Vamos a continuar monitorizando los consumos totales de energía eléctrica en los dos puntos de suministro del centro con sistemas convencionales.

Figura 1 :
Registro de energía activa consumida (811,7 kWh), valores instantáneos y máximos de potencia
( 24 kW) en la semana del 23 al 29 de noviembre de 2015 para los edificios 1,2 y 4 .

Figura 2:
Registro de energía activa consumida (975,2 kWh), valores instantáneos y máximos de potencia
( 30 kW) en la semana del 26 de noviembre al 2 de diciembre de 2012 para los edificios 1,2 y 4 .

Comparando las dos figuras se observa como con una actuación parcial sobre el alumbrado se consigue en la misma época del año una reducción en el consumo total de energía activa que se sitúa en valores cercanos al 20% y de un 25% en los picos máximos de potencia activa. Esto nosda una idea precisa del impacto de las medidas de sustitución LED sobre la iluminación en la fase 2 sobre el consumo total de energía eléctrica de los edificios.
 

• 2: Monitorización de consumos en áreas más pequeñas, aguas abajo de la instalación eléctrica, la lectura de consumos parciales mediante sistemas de medida que permitan su registro continuo con dispositivos electrónicos de bajo coste. Para ello proponemos emplear ordenadores en formato de tarjeta (SBC).
  
  Estos dispositivos de control se conectarán en una malla de nodos que no sólo realizarán medidas del consumo eléctrico, también tendrán en cuenta presencia, aporte exterior de iluminación, sonido, temperatura. Todo ello sirviéndonos de sensores y actuadores domóticos de diferentes tecnologías agrupadas sobre una plataforma independiente a las mismas. La plataforma open HAB que hemos elegido para nuestro proyecto es Open Source, fácilmente accesible desde dispositivos móviles e independiente del protocolo empleado por cada elemento  domótico.

• 3: Líneas maestras del control automatizado del alumbrado.
  
  - Zonificación de espacios con el fin de aprovechar los aportes de luz natural aplicando una regulación todo/nada de forma individual en ciertos casos y de conjunto en otros. El uso de cada espacio será determinante a la hora de establecer estas áreas de control, se entiende que el planteamiento no puede ser el mismo para un aula que para un distribuidor o un vestuario.
  
  - Selección de iluminación en función de escenas determinadas bien por selección directa de los usuarios, por ejemplo una escena de video-proyección, o bien por temporizaciones establecidas, por ejemplo cambios de clases o tiempos de descanso. Las escenas se inspiran en todo caso en el doble objetivo de aumentar la sensación de confort de los usuarios y contribuir a mejorar la eficiencia energética de la instalación. 
  
  En ambos casos resulta fundamental la rápida conmutación de las luminarias LED y su rendimiento superior en el número de ciclos de encendido y apagado.Líneas maestras del control automatizado del alumbrado.

• 4: Por último este sistema inteligente de medida y control nos servirá para registrar patrones de comportamiento de los usuarios en las diferentes dependencias del centro que proporcionará una precisión mucho mayor a la hora de actuar sobre las cargas LED empleadas en iluminación. Estamos convencidos de que es posible alcanzar porcentajes de ahorro en iluminación por encima de las cifras que ya hemos constatado simplemente realizando una sustitución.

Imagen 3: Automatización inteligente mediante dispositivos IoT.

La "automatización inteligente" de las instalaciones y la presentación de los datos sensados continuamente por los dispositivos IoT a los usuarios involucran a los usuarios en una iniciativa conjunta de ahorro en base a unos resultados tangibles.

Emplazamiento

Descripción del edificio

El Instituto de Enseñanza Secundaria Marismas se distribuye en cuatro edificios sobre una parcela de 7.885 m2. De estos edificios numerados del 1 al 4 el que es objeto del proyecto propuesto es el Edificio 3.

El local es un edificio que se desarrolla en dos plantas (planta baja y planta primera), dentro del mismo Edificio 3 se encuentra un pabellón deportivo cubierto cuya altura es la total del edificio.

El reparto de superficies es el siguiente:

En todo el Edificio 3 se tiene una altura de 3,5m (suelo-forjado). Dispone de un falso techo amstrong para colocación de receptores de iluminación y canalizaciones a una altura desde el suelo de 2,8m.

Descripción de la instalación

La instalación consta de un cuadro general de mando y protección ubicado en planta baja y los
siguientes subcuadros:

• Subcuadro para el Taller de Tecnología (figura como Aula de Informática en los planos)
• Subcuadro de planta primera.
• Subcuadro de pabellón (pista polideportiva) en planta baja.
• Subcuadro de ascensor en planta primera.

Potencia eléctrica de la instalación

• Potencia prevista: 40,142 Kw Potencia ma. admisible: 43,646 Kw
• Tensión: 400V
• ICP: máximo 4x63A Interruptor general automático: 4x63A
• Interruptor diferencial:
  - (1) Intensidad 4x40A Sensibilidad 30mA.
  - (19) Intensidad 2x40A Sensibilidad 30mA.

Secciones:

• Derivación suministro normal: 4x16mm2.
• Resistencia tierra de protección 4 Ohm.
• Resistencia de aislamiento mínima >0,5 MOhm.

Cantidad estimada de tubos Led Philips requeridos

• LEDTUBE 600MM 8W840 C: 665 unidades
• DOWNL.PROSET RS111B LED6-40/840: 10 unidades.
• Sustitución Halogenuros Polideprotivo: 9 unidades

¿Porqué Philips?

1. Philips facilita un sistema de instalación mediante shunt en el cebador que supone un ahorro de tiempo considerable.
2. No desmontar las reactancias nos preocupaba en el sentido de seguir teniendo una reactiva o un consumo pasivo que nos penalizase. En este sentido hemos comprobado como la reducción de corriente neta por tubo hace que el consumo pasivo en potencia de cada reactancia que se queda en la luminaria no llega al 5% del la potencia nominal del tubo. Es un valor despreciable. Pero nuestra gran sorpresa llego al comprobar con un medidor de calidad eléctrica que la reactiva capacitiva del tubo LED se compensaba con la inductiva de la reactancia, resultando una combinación más estable.
3. Los tubos de Philips ofrecieron en el estudio comparativo la mejor relación watio/lumen. Hicimos las medidas sobre una superficie de trabajo, el pupitre de los alumnos, con un luxómetro con el que contratábamos los valores instantáneos de potencia.
4. En un conjunto de seis luminarias de 60x60 los tubos Philips nos ofrecieron en conmutación valores de Inrush (corriente de arranque) muy buenos. En nuestra idea de automatizar bajo el concepto IoT nuestras aulas esto es de gran importancia.
5.  Un vez instalados en las aulas piloto los tubos 840 ofrecen una luz muy estable sin flicker , los colores son naturales, el ambiente es más agradable. 
6. Y por último está el precio. Los tubos de Philips no resultan mucho más caros, son competitivos. Tengan en cuenta que somos un centro muy pequeño y el presupuesto que tenemos es el que es. Sabemos lo que es hacer mucho con poco.

No quiero terminar esta respuesta sin reconocer algo que es de justicia pase lo que pase. Philips tiene una política de información y formación muy importante. Hemos empleado herramientas de cálculo online para hacer las estimaciones que son herramientas de Philips pero que se han ajustado en sus predicciones con gran exactitud a lo que hemos podido instalar. Esto nos parece de una honestidad importante en un sector tan competitivo. A nosotros nos ha generado confianza y ahora utilizamos estas herramientas como parte de nuestra labor didáctica.

Planos

Plano 1:
Edificio 3 Planta Baja.​

Plano 2 :
Edificio 3 Planta Primera

Plano 3 :
Instalación de alumbrado edificio 3 Planta baja

Plano 4 :
Instalación de alumbrado edificio 3 Planta primera

Plano 5 :

Esquema unifilar cuadro general edificio 3 Planta baja

Plano 6 : Esquema unifilar subcuadro Planta 1ª

Plano 7 :
Esquema unifilar subcuadro Sala de Informática (Taller de Tecnología)

Plano 8 :
Esquema unifilar subcuadro Polideportivo

Fotografías

Imagen 3:
Pruebas y medidas sobre las placas de 60x60 con diferentes tubos LED.

Imagen 4 :
Operaciones de adaptación de las luminarias de fluorescencia para tubo LED.

Imagen 5:
Aula-Taller en la que realizamos la mayoría de actividades relacionadas con el proyecto.
 

Imagen 6 :
Instalaciones Domóticas Curso 2015-16.
De Izda. a Dcha:
Rubén Espeso, Rubén Bringas, Cristhian Ruiz, Andrés Felipe Cárdenas, Santiago Fernández, Juan Blanco, Koldo Alcántara y Luis López

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