La eficiencia energética, un compromiso en el diseño de iluminación

Cuando me propusieron un artículo para esta revista, estuve dando muchas vueltas entorno al tema sobre el que podría tratar, estuve pensando en escribir sobre las diferentes opciones que tenemos los diseñadores de iluminación para afrontar la época en la que estamos viviendo. Parece que la rueda del mundo, y más específicamente en países como Grecia, Portugal y España se va parando tras unos años girando a más revoluciones de las previstas.

Estuve comentando con compañeros de profesión que futuro próximo preveían en el desarrollo de nuestra profesión y la respuesta fue bastante pesimista. Al igual que los fabricantes de productos de iluminación nacionales, parece ser que la única alternativa es encontrar proyectos en el extranjero, en países en los cuales todavía funciona el mercado y en los que es posible encontrar proyectos en los que participar.

Pero también me preguntaba qué alternativas tenemos en nuestro país para poder ejercer nuestra profesión, qué sectores están creciendo en los que un diseñador de iluminación pueda ejercer su profesión. La respuesta la encontré rápido, ahora el mercado que está en auge es el de la eficiencia energética. Las nuevas tecnologías aparecidas en el mercado en los últimos años permiten llegar a reducir el consumo energético en unos porcentajes muy importantes.

Por un lado, nuevas fuentes de luz tales como los LEDS, las lámparas fluorescentes de última generación, las lámparas de halogenuros metálicos con quemador cerámico abren nuevas y grandes posibilidades a la hora de plantear soluciones a un proyecto. Otro de los grandes avances que ha habido en el sector de la iluminación ha sido los equipos de alimentación y control de las lámparas. La electrónica ha llegado con fuerza. Tras un tiempo de maduración en los que aparecieron los problemas de juventud, ésta se está estableciendo como la alternativa más viable para conseguir controlar el flujo luminoso de las fuentes de luz, minimizando de esta forma el consumo total del conjunto.

Con los nuevos equipos auxiliares de regulación se abren grandes posibilidades a la hora de plantear el proyecto de iluminación. Las soluciones ya no tienen por qué ser estáticas. Aparece la posibilidad de crear diferentes escenas de luz con las que vestir el espacio y adaptarse a las necesidades de las diferentes tareas y usuarios que participan.

Con las nuevas lámparas y equipos auxiliares también han evolucionado las luminarias. Nuevos materiales, sistemas ópticos y diseños con un contenido formal importante consiguen, por un lado, optimizar la distribución del flujo luminoso y, por otro lado, el integrarse con el entorno de una forma mucho más natural, llegando a participar como elemento ornamental a la hora de vestir el espacio. Las luminarias, además de ser eficientes, contribuyen también a la ambientación del espacio incluso cuando no están operativas, formando parte del entorno.

Y todo ello con el objetivo de mejorar la eficiencia energética de las instalaciones de iluminación.

De todo lo mencionado anteriormente debemos hacernos una reflexión: ¿Toda esa tecnología eficiente hace que un proyecto sea eficiente? Desde mi punto de vista, la respuesta es categóricamente: no. Obviamente es una condición necesaria, pero no suficiente, que la tecnología disponible sea eficiente. Pero si no se dispone y organiza de una forma adecuada, el proyecto puede volverse rápidamente ineficiente. Es indispensable que se disponga de los conocimientos necesarios para garantizar la eficiencia energética de una instalación de iluminación.

Servicio a las personas
Otro de los aspectos que no debe olvidarse y que parece que muchas veces se haya dejado de lado, es el de que la iluminación es un servicio a las personas. Parece mentira, pero muchas veces se olvida que el objetivo de un proyecto es el de “garantizar que una persona o conjunto de personas puedan disfrutar y percibir el entorno y desarrollar unas tareas visuales de forma efectiva y confortable”… ¿Cuántos proyectos de eficiencia energética se olvidan de ello? Hablan simplemente de sustituir un sistema de iluminación obsoleto por otro “mucho más eficiente” sin tener en cuenta los efectos que va a ocasionar en la iluminación del entorno. En muchos planteamientos simplemente se propone la sustitución de una fuente de luz por otra, o de una luminaria por otra, sin tener en cuenta si las fotometrías de ambos sistemas son equivalentes y sin analizar como quedará iluminado aquel espacio una vez realizados los cambios. En muchos casos los resultados son desastrosos puesto que no se ha hecho ni siquiera un estudio lumínico con los nuevos sistemas de iluminación propuestos.

Todo planteamiento de eficiencia energética debe comenzar en un proyecto. Sin éste, o ni si quiera un estudio previo, los resultados serán, como mínimo, inciertos… Existen unas recomendaciones y unos reglamentos que deben cumplirse. ¿Se van a obtener los niveles de iluminación necesarios para ese espacio?

Antes de realizar cualquier actuación sobre las instalaciones de iluminación debe realizarse un estudio con el objetivo de que se garantizarán las prestaciones lumínicas necesarias para las personas y actividades que se desarrollan en ese espacio. Por ello, toda actuación debe seguir, bajo mi punto de vista, unos pasos que garanticen la máxima eficiencia energética sin poner en perjuicio la salud visual de las personas.

Paso 1: Análisis de las necesidades visuales
Antes de plantearse cualquier sustitución de la iluminación existente, debe realizarse un análisis de necesidades visuales de los diferentes usuarios que van a hacer uso de ella. Deben identificarse tanto los tipos de usuarios como las diferentes tareas que realizan. En este sentido, podríamos definir varios tipos de luz, según su función:

Luz para ver: Es aquella que permitirá desarrollar la tarea visual: la luz que emiten las farolas de nuestras ciudades, iluminando las calzadas y aceras, permite que los conductores y peatones puedan circular por las vías públicas sin problemas. Otro ejemplo es la iluminación de lugares de trabajo, por ejemplo: en una oficina es importante que la superficie del escritorio esté suficientemente iluminada, que no aparezcan reflejos en los monitores de los ordenadores, etc.

Luz para mirar: Es aquella que nos permite percibir el entorno iluminado, es la luz que permite distinguir a las personas que pasean por la calle, la que permite leer el nombre de una calle o el número de un portal, o la que permite que distingamos el entorno sin problemas.

Luz para contemplar: Es aquella en la que la propia luz es la protagonista y contribuye a “vestir” el espacio. La iluminación navideña, los edificios y fachadas iluminados, las media facade, etc.

En esta fase, debemos ser capaces de definir cuáles van a ser las necesidades de los diferentes usuarios, qué tareas realizan y cómo debe percibirse el entorno. Es decir, debemos establecer el tipo de luz para ver, para mirar y para contemplar.

Conviene en esta etapa consultar la legislación aplicable en cada caso: el Código Técnico de Edificación, las normas asociadas, el Reglamento de Eficiencia Energética en Alumbrado Exterior, las Ordenanzas Municipales y otras disposiciones de obligado cumplimiento que establezcan los límites de actuación en cuanto a parámetros y magnitudes luminotécnicas.

Una vez definidas las necesidades lumínicas, éstas deben especificarse mediante los parámetros lumínicos adecuados: Iluminancias, luminancias, uniformidades, contrastes, deslumbramientos, características cromáticas, etc., de forma que mediante estas magnitudes queden especificadas las necesidades visuales.

Paso 2: Análisis de las prestaciones de la instalación existente
Con el objetivo de valorar las actuaciones, debemos conocer cual es su estado actual en cuanto a prestaciones lumínicas, consumo energético y coste económico. El poder medir o cuantificar los resultados lumínicos frente a su coste permitirá evaluar la bondad de las acciones que se planteen. Debe contemplarse un período suficientemente representativo, un año suele ser suficiente.

Paso 3: Selección del sistema de iluminación
Una vez definidos los requisitos lumínicos, deben seleccionarse los componentes más adecuados para obtener los resultados esperados. Una adecuada selección de lámparas y equipos auxiliares, luminarias y sistemas de control serán los responsables de garantizar las especificaciones lumínicas definidas.

Lámpara
Es el alma de la instalación, la responsable de transformar la energía eléctrica en energía lumínica, de garantizar las prestaciones cromáticas en cuanto a temperatura de color y reproducción cromática. Estos dos parámetros deben venir fijados en el Paso 1. Una vez fijados, debemos seleccionar la fuente de luz cuya potencia garantice el flujo luminoso necesario y su eficacia sea lo más elevada posible. Obviamente no debemos olvidar su vida útil, puesto que debe especificarse los periodos de remplazo de lámparas y de esta forma garantizar el nivel de servicio.

La lámpara es el componente fundamental desde el punto de vista de eficiencia energética. Por ejemplo, una lámpara de incandescencia transforma en luz entorno al 5% de la energía eléctrica que consume, un LED está entorno al 30% y una lámpara fluorescente entorno al 25%.

Equipo auxiliar
El equipo auxiliar es el responsable de proporcionar a la lámpara los valores necesarios de intensidad y voltaje para garantizar su funcionamiento. A la hora de seleccionar el adecuado para la lámpara deben valorarse varios aspectos:
Las pérdidas propias: un equipo auxiliar puede llegar a consumir hasta un 30% de la potencia de la lámpara.
Factor de potencia: es un parámetro que se emplea para medir el consumo de energía reactiva. El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión establece que debe ser superior a 0.9.
Capacidad de regulación: muchos equipos auxiliares tienen la posibilidad de regular y controlar el flujo de la lámpara mediante una señal analógica (0-10V) o digital (DALI, DMX,…).

En función de las necesidades de control de iluminación debe seleccionarse el equipo auxiliar adecuado. La primera elección debe ser si se emplea un equipo auxiliar convencional (ferromagnético) o electrónico. El equipo electrónico tiene un consumo muy inferior al convencional, además de garantizar mucho mejor el funcionamiento de la lámpara, ya que le proporciona las condiciones necesarias, independientemente de las condiciones que reciba, lo cual es una garantía para la vida útil de la instalación.
Otro de los beneficios que aportan los equipos electrónicos hace referencia al confort visual, con efecto estroboscópico: una lámpara con equipo convencional (fluorescente, halogenuros metálicos, etc…) se enciende y apaga 50 veces por segundo. Este efecto puede llegar a ser percibido por el ojo, provocando una pérdida del confort visual. Los equipos electrónicos aumentan este efecto a miles de veces por segundo, haciéndolo imperceptible para el usuario. Otra característica de los equipos electrónicos es la posibilidad de regulación del flujo luminoso de la lámpara, que muchas veces solo es posible empleando dispositivos electrónicos.

Por el contrario, los equipos electrónicos son más caros que los convencionales. Pero si consideramos todo el ciclo de vida de la instalación, con el ahorro que suponen, se amortizan en un corto período de tiempo. Otra consecuencia del uso de los equipos electrónicos son las perturbaciones que ocasionan a la red eléctrica. Deben incorporar los elementos necesarios para minimizar ese impacto.

Otro aspecto que debe contemplarse en los equipos electrónicos es su sensibilidad ante tormentas y descargas eléctricas, que pueden llegar a ocasionar daños irreversibles en los mismos.

Analizar y evaluar las necesidades de funcionamiento y control de flujo de las lámparas y las condiciones del entorno garantizarán una correcta elección de los equipos auxiliares.

Luminaria
Como hemos comentado, la lámpara es el alma de la instalación, pero la lámpara por sí sola no garantiza que los resultados sean adecuados. La luminaria es la responsable de repartir y distribuir el flujo luminoso emitido por la lámpara, de forma que lo dirija allí donde es necesario. Debe analizarse cómo es necesario que se distribuya ese flujo luminoso de forma que la luz emitida genere las escenas deseadas y especificadas. Debemos analizar parámetros como el rendimiento de la luminaria, el flujo útil que aprovechamos de la misma, etc. Para ello es importante que los proyectistas dispongan de toda la información fotométrica para poder evaluar si una luminaria va a ser o no apta para el proyecto en cuestión.

Además de disponer de la información fotométrica, debemos contemplar otros aspectos, como son la estanqueidad (IPXX), la protección eléctrica, la accesibilidad mecánica, los materiales de los que está constituida, etc.

La ubicación y orientación de las luminarias debe garantizar el máximo aprovechamiento del flujo luminoso, de forma que se optimice la eficiencia energética de la instalación. La ayuda de simulaciones y pruebas de iluminación serán herramientas indispensables para conseguirlo.

El calor y los LED
Debe hacerse inciso en un aspecto relativo a las luminarias de LED. Una de las características de los LEDS es que el calor afecta de una forma importante su funcionamiento. Es por ello, que una luminaria que incorpore LEDS debe garantizar además una correcta disipación térmica, de forma que los LEDS funcionen dentro del intervalo de temperaturas que establece el fabricante. En caso de que no sea así, la vida de la luminaria quedará seriamente afectada.

Es importante trabajar con productos y componentes de calidad, que cumplan con las exigencias legales y normativas, que acrediten los ensayos y pruebas a que han sido sometidos sus productos y que proporcionen las garantías necesarias para su funcionamiento.

En este sentido vale la pena hacer una reflexión: el coste de explotación de una instalación de iluminación representa entorno al 90% del coste total, es decir, la instalación es un 10%. La energía y el mantenimiento son los responsables de la mayor parte del coste. Cuando planteamos una solución a un proyecto de iluminación pensemos en ello, pensemos que al cabo de una serie de años debe seguir dando el nivel de servicio para el cual ha sido diseñada. Y eso se consigue, en primer término, seleccionando componentes de calidad, en segundo lugar, debe proporcionarse a la instalación la realización de las operaciones de mantenimiento necesarias para garantizar el nivel de servicio para el que han sido diseñadas.

Sistema de control
Una vez seleccionados todos los componentes básicos de la instalación, debe establecerse de que forma se controla: encendidos, apagados, regulación de flujo, escenas luminosas, etc. Esta responsabilidad recae sobre el sistema de control, que es el responsable de enviar las órdenes a los componentes para que generen la luz necesaria en cada caso. La iluminación ha dejado de ser estática, ya no se proyecta pensando en un encendido y un apagado, sino que puede regularse la cantidad de luz necesaria en función de la aportación de luz natural, de la ocupación de un espacio, de la actividad que allí se desarrolle, etc. Para esto se emplean los sistemas de control, que junto con los sensores lumínicos, sensores de presencia, de movimiento, programaciones horarias, etc., generan las escenas de luz necesarias en cada situación.

Paso 4: Estudio económico
Una vez seleccionados todos los componentes del sistema debe realizarse un estudio económico. El primer paso consiste en evaluar cuanto está consumiendo la instalación actual. Mediante los recibos de la compañía eléctrica, midiendo o calculando el consumo, será posible cuantificar el coste anual de la instalación existente. Posteriormente, debe calcularse tanto la inversión necesaria como cuanto va a consumir la nueva instalación, calculando las horas de funcionamiento al año y la potencia necesaria en cada una de las escenas establecidas. A ello debe sumarse las operaciones de mantenimiento necesarias para garantizar el nivel de servicio: cambios de lámpara, limpieza de luminarias, medida de niveles de iluminación, etc. De esta forma podrá establecerse el periodo de amortización y evaluar la viabilidad de la inversión.

Otro de los parámetros que deben calcularse también son los índices de eficiencia energética descritos tanto en el Código Técnico de Edificación (HE3) como en el Reglamento de Eficiencia Energética en Alumbrado Exterior, que miden el flujo útil que se aprovecha para iluminar el espacio con respecto a la potencia eléctrica consumida.

Siguiendo estos pasos se conseguirá evaluar de una forma efectiva la viabilidad en la renovación y realización de nuevas instalaciones, planteando soluciones que se adapten a las personas y no a la inversa. Es importante no perder de vista que detrás de toda instalación de iluminación hay una persona que disfrutará de esa luz, y es responsabilidad de los diseñadores de iluminación que ello se haga de la forma más eficiente.