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Soluciones inteligentes para energía eficiente de la iluminación del túnel

Controlar la iluminación en túneles es necesario para mejorar la eficiencia energética. Mediante sistemas de control y luminarias LED, puede reducir los costes de energía y ofrecer una mejor visibilidad para aumentar la sensación de seguridad en el túnel.

Soluciones inteligentes para energía eficiente de la iluminación del túnel

El ambiente de iluminación de túneles ha evolucionado significativamente en los últimos años gracias a sistemas de control y tecnología LED. A pesar de estas evoluciones recientes, la mayoría de los túneles son iluminadas aún hoy por soluciones HID 100% que consumen mucha energía; un consumo total de más de 100kW para un túnel de 300 métros. Vamos a ilustrar que el alumbrado del túnel puede ser más eficiente, utilizando sistemas de control e iluminación de LED.

Consideramos que hay 5 zonas donde se pueden hacer ahorros en iluminación del túneles mientras se incrementa la eficiencia:

  1.  Desarrollar una administración precisa de las etapas de iluminación
  2.  Aumentar el número de etapas de iluminación
  3.  Ajustar los niveles de velocidad del tráfico
  4.  Integrar sistemas de control
  5.  Utilizar tecnología LED.


Las herramientas para mejorar la eficiencia de un diseño de iluminación de túneles deben definirse antes de elaborar el primer diseño de iluminación del túnel.
 

1. Administración de las fases de iluminación
En la mayoría de túneles, se utilizan 4 etapas diferentes de iluminación en la zona de entrada.
En la tabla 1 adjunta, proponemos 3 alternativas para el manejo de las diferentes etapas de iluminación.
La etapa de iluminación "Simple" es la administración típica de las etapas de iluminación ; la misma luminaria se enciende en cada etapa de iluminación. Por lo tanto la fuente de luz de las luminarias en circuito 1 (C1) llega al final de su vida antes de las otras fuentes de luz.
La etapa de iluminación "Atenuación" se puede implementar con un sistema sencillo de control utilizando no sólo ON/OFF pero también 50% oscurecimiento para optimizar la sustitución de las fuentes de luz y los costes de instalación.
La tercera alternativa es la solución óptima porque el sistema de control puede elegir varios grupos de luminarias para iluminar la misma etapa de iluminación..
Para soluciones de HID, el período entre el reemplazo de la lámpara se extiende desde los 3 años a 8-10 años, reduciendo significativamente los costos de mantenimiento. La duración del mantenimiento de una solución HID puede alcanzar así la vida de mantenimiento de la solución de LED.
Estas tres alternativas para el manejo de las etapas de iluminación no son los únicos, existen otras soluciones.


2. Más cerca de la curva CIE 88
Un túnel es siempre más iluminada en la zona de entrada. Con un mejor uso del CIE curva 88: 2004, tomando en consideración los niveles de iluminación exterior, se pueden reducir las pérdidas debidas a esta iluminación excesiva. Estos ahorros pueden alcanzar hasta un 20% aumentando, por ejemplo, el número de etapas de iluminación de 4 a 8.

En un túnel con 4 etapas de iluminación, si aumenta la luminosidad en la zona de acceso al 60% de la L20 [1a figura adjunta], el sistema de administración prenderá la etapa de iluminación del 100%.
En este caso, la energía es 40% superior a la necesaria.
Si añadimos, por ejemplo, un 75% Iluminación escenario [Figura 1b adjunta], las pérdidas serán reducidos (15% en lugar del 40%).).
WithCon un 100% instalación de LED en la zona de la entrada, la iluminación puede ser permanentemente más cerca de la curva CIE 88.


3. Ajuste de los niveles de velocidad del tráfico
Velocidad de tráfico es un elemento crítico para determinar el nivel de luminancia necesaria en la entrada del túnel. Debe tenerse en cuenta el criterio de velocidad en el diseño de iluminación del túnel para generar el primer ahorro de energía.
En el caso de un túnel urbano, mediante la medición de la velocidad del tráfico en hora punta, podemos además adaptar los niveles en la entrada del túnel. Ahorro de energía de 5 a 10% se puede lograr de esta manera. 


4. Sistemas de control
Un sistema de control flexible permite integrar fácilmente características adicionales como adaptar la iluminación según la densidad de tráfico, la ajuste de contaminación ambiente, sistemas de evacuación de iluminación dinámica y más. Seguimiento e informes sobre el consumo de energía y los fracasos de luminarias, metros u otros sistemas, proporciona a los administradores del túnel con información adicional y visibilidad con respecto a la red.


5. Tecnología LED
Mientras que en el pasado, los túneles enteros estaban iluminadas con lámparas HID, hoy hemos movido hacia HID o LED soluciones para la entrada y casi totalmente a la tecnología LED para la zona interior, donde las exigencias son muy diferentes.

La entrada requiere 150-350 cd/m², dependiendo del país, el tipo de túnel, orientación, velocidad, etc.. Con una solución HID, fuentes de hasta 400W eran necesarias para la zona de entrada. En la actualidad, el flujo luminoso de los LED pueden competir con estas fuentes HID alta potencia. Sin embargo, la facilidad de adaptación de la fotometría de LED a la geometría del túnel asegura que las instalaciones LED alcanzan los mismos resultados con menor consumo de energía.

Para la zona interior, sólo necesitamos 2 etapas de iluminación: día y noche. En esta zona es fácil moverse totalmente hacia una solución LED porque los requisitos son menores que la zona de entrada, sólo 1-10 cd/m².

La larga vida útil de una instalación LED es otra ventaja. Sin ninguna control, podemos considerar como 12 años sin reemplazar la fuente de luz.

 

¿Solución de iluminación HID, híbrido o LED?
Para analizar totalmente la solución más eficiente, hemos comparado 3 tipos de instalación:

  • 100% HID
  • Híbrido (una combinación de LED y HID)
  • 100% LED.


Para cada instalación, se analizaron dos tipos de túnel::

  • Umbral de luminancia (Lth) de 150 cd/m² para una longitud de 220m y
  • Umbral de luminancia (Lth) de 350 cd/m² para una longitud de 350 métros..


El túnel elegido es lo suficiente para asegurarse de que llegamos al final de la zona de entrada. La zona interior se repite a lo largo del túnel. Cuatro etapas de iluminación diurna fueron tomadas en consideración: 100%, 50%, 25%, 12,5%; y un nivel de tiempo de la noche: 33% del nivel básico durante el día.

Para la instalación de HID 100%, las luminarias están equipadas con sodio de alta presión (HPS) y balastos de bi-engería. La zona interior es iluminada por HPS o lámparas fluorescentes.
Para la instalación de las híbridas, la zona interior y las 2 primeras etapas de iluminación están iluminadas por LEDs. Las etapas restantes de iluminación son con luminarias equipadas con lámparas de HPS. Las luminarias LED pueden reducirse para alternar entre el interior y las etapas de iluminación.
Para la instalación de LED 100%, todas las lámparas están equipadas con los LED y pueden ser atenuadas.

La siguiente tabla muestra los resultados de las diferentes soluciones de iluminación.

 

 Instalación de HID 100%

Instalación de las híbridas

 Instalación de LED 100%

Ahorro de energía por año, en comparación a la instalación de HID

n/a 

15 - 20%

20 - 25%

Mantenimiento: sustitución de lámparas

Cada 3 años

Cada 12 años

Cada 12 años

Cantidad de luminarias instaladas en comparación a la instalación de HID

n/a

5-10% más luminarias

10-15% más luminarias

Conclusión

Incluso más que en la iluminación viario, control de iluminación es necesaria en iluminacion de túneles. Administración simple de iluminación permite obtener ahorros interesantes, incluso con HID.
Para obtener soluciones eficientes, que pueden proporcionar ahorros significativos de energía y costes de mantenimiento, las luminarias LED combinadas con opciones de atenuación son necesarios.
Las mejoras en los LED y controladores significa que ahora ofrecen un paquete de alto lumina para cubrir todas las necesidades de las aplicaciones del túnel.
Además, la luz blanca proporcionada por una solución LED (debido a un CRI mucho mayor que las lámparas HPS) ofrece mejor visibilidad al conducir y mejora la sensación general de seguridad en condiciones del túnel..

 

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