Reaxion. Año 3, Número 3. Mayo - Agosto, 2016.



Eficiencia energética en luminarias del edificio de vinculación de la UT Norte de Coahuila. Ver pantalla completa / Imprimir

Por: José Alfredo Martínez Mercado, José Santiago Martínez Soto, Rosendo De Luna Álvarez, Gerardo Rincón Maltos, Hector Garibay Fuantos





Resumen

El ahorro de energía eléctrica es una necesidad imperante en el presente, así como la preocupación de nuestra universidad, sobre este tema, motivó a realizar un estudio en el edificio de vinculación que tiene fallas en el sistema de alumbrado. Se presenta una propuesta para demostrar la factibilidad de la migración, del sistema convencional por tecnologías LED. Este estudio se inició con el levantamiento de un inventario de la cantidad de luminarias y sus características, posteriormente se propuso un sistema de iluminación más eficiente que demuestra los beneficios en el ahorro de energía.

Palabras clave: Ahorro energético, LED, luminarias, sustentabilidad, UTNC.


Abstract

Nowadays, Saving electrical energy is a pressing priority, considering the concern of our university, on this subject, it motivates us to perform a study on Linking Relations department, which has flaws in the lighting system. A proposal is shown in order to demonstrate the feasibility of migration, the conventional system LED technology is presented. This study begins with the creation of an inventory of identifying the number of luminaires with their characteristics, and then proposes a more efficient lighting system. Demonstrating the benefits that entail using the new system, creating a culture of sustainability in energy savings.

Keywords: Energy saving, LED , lighting , sustainability, UTNC.


Objetivo

Desarrollar un estudio de factibilidad para cambiar el sistema actual de iluminación en el edificio de vinculación de la Universidad Tecnológica del Norte de Coahuila, por un sistema más eficiente y sustentable a través de tecnología LED.


Planteamiento del problema

Dar solución a la problemática detectada por el departamento de mantenimiento, a petición de la rectoría, referente a sobrecargas de corriente, deficiencia de iluminación y alto consumo en kWh, que afecta la utilización del edificio de vinculación.


Situación actual

Al realizar el inventario en las áreas de servicio del edificio de vinculación que consistió en identificar: la cantidad de luminarias, tipo, consumo de potencia, tiempo de operación/horas año, consumo en kWh/año, importe anual de las mismas, (véase tabla 1) donde se evidenció el sistema de iluminación obsoleto, ya que existen áreas que utilizan lámparas incandescentes, las cuales se dejaron de vender en el país desde 2011, según la norma NOM-028-ENER-20101, así como también las lámparas fluorescentes T12 que son de alto consumo en kWh con una vida útil reducida de acuerdo a un estudio realizado como parte de una tesis de maestría de la Universidad Veracruzana2.

Partida Área Sistema actual Número de unidades Potencia Unitaria C/ Balastro (W) Potencia Total (kW) Tiempo Operación (hrs/año) Consumo anual (kW/año) Importe Anual ($) Incluye IVA
1 Explanada Aditivo metálico 400 W 6 455 2.730 3.375 9,213.75 $19,661.22
PAR30/UVC 68 70 4.760 3.375 16,065.00 $34,281.10
2 Auditorio Luminaria fluorescente 65W 20 65 1.300 3.375 4,387.50 $9,362.49
3 Escenario Spot de sobreponer 20W 9 20 0.180 3.375 607.50 $1,296.34
4 Cuarto auditorio Gabinete tubos fluorescentes T12 2x40 2 73 0.146 3.375 492.75 $1,051.48
5 Pasillos baños Luminaria empotrada con foco ahorrador de 11W 18 11 0.198 3.375 668.25 $1,425.98
6 Sala de juntas Gabinete tubos fluorescentes T12 2x40 18 73 1.314 3.375 4,434.75 $9,463.31
7 Oficinas Gabinete tubos fluorescentes T12 2x40 57 73 4.161 3.375 14,043.38 $29,967.16
8 Baños de oficinas Socket con foco incandescente E26 2 60 0.120 3.375 405.00 $864.23
9 Bodega baños Socket con foco incandescente E26 1 60 0.060 3.375 202.50 $432.11
10 Cafetería Gabinete tubos fluorescentes T12 2x40 4 73 0.292 3.375 985.50 $2,102.96
11 Cafetería Lámparas colgantes con foco fluorescente de 27W 6 27 0.162 3.375 546.75 $1,166.71
12 Cafetería Luminaria de sobreponer con foco fluorescente de 27W 4 27 0.108 3.375 364.50 $777.81
Total     215 1,087 15.531   52,417.13 $111,852.90

Tabla 1. Análisis de costo anual por área del sistema actual. Fuente Memoria de estadías3.


Sistema de iluminación propuesto

Al estudiar la tecnología de iluminación LED, se encontró el equivalente ideal en base a la capacidad de lm/W, referente a cada área en particular, según su requerimiento de iluminación (véase tabla 2).

Partida Área Sistema actual Número de unidades Potencia Unitaria C/ Balastro (W) Potencia Total (kW) Tiempo Operación (hrs/año) Consumo anual (kW/año) Importe Anual ($) Incluye IVA
1 Explanada Luminaria LED HBL-120 2 132 0.264 3.375 891.00 $1,901.30
2 Auditorio Luminaria LED L5073-130 para empotrar 22W 20 22 0.440 3.375 1,485.00 $3,168.84
3 Escenario Luminaria LED de piso 2x3W 100-127V 9 6 0.054 3.375 182.25 $388.90
4 Cuarto auditorio Gabinete LED SLL-550 con tubos 2x18 36W MV 2 36 0.072 3.375 243.00 $518.54
5 Pasillos baños Luminaria SQ 10 para empotrar 9W 18 9 0.162 3.375 546.75 $1,166.71
6 Sala de juntas Gabinete LED SLL-550 con tubos 2x18 36W MV 18 36 0.648 3.375 2,187.00 $4,666.84
7 Oficinas Gabinete LED SLL-550 con tubos 2x18 36W MV 57 36 2.052 3.375 6,925.50 $14,778.32
8 Baños de oficinas Luminaria SQ 10 para empotrar 9W 2 9 0.018 3.375 60.75 $129.63
9 Bodega baños Luminaria SQ 10 para empotrar 9W 1 9 0.009 3.375 30.38 $64.82
10 Cafetería Gabinete LED SLL-550 con tubos 2x18 36W MV 4 36 0.144 3.375 486.00 $1,037.08
11 Cafetería Lámparas colgantes con foco LED de 3W 6 3 0.018 3.375 60.75 $129.63
12 Cafetería Luminaria LED sobreponer de 14W 100-127V 4 14 0.056 3.375 189.00 $403.31
Total     143 348 3.937   13,287.38 $28,353.93

Tabla 2. Análisis de costo anual por área del sistema propuesto. Fuente Memoria de estadías3.


Resultados

El área de la explanada y las oficinas en conjunto son las que presentan el mayor consumo en kW/h año, en las cuales se refleja un beneficio considerable al implementar la tecnología LED, (gráfica 1). Al hacer una comparación del consumo total de las luminarias se obtiene un ahorro de 39,082.50 kW/h año, no queda duda de la factibilidad del uso de las luminarias para todo el edificio de vinculación, por ello, se considera como prioridad la migración al nuevo sistema de iluminación.

Comparativa de consumo de luminarias

Grafica 1. Comparativa de consumo de luminarias. Fuente propia.

La utilización de luminarias LED tienen un gasto mínimo de mantenimiento, a comparación de las lámparas de halógeno y sodio que siguen consumiendo la misma energía e incluso más cuando están en mal estado, de acuerdo a la información proporcionada por Parra Rodriguez4. Por lo que no atender una lámpara dañada significa estar pagando por un servicio de iluminación funcional aunque no lo sea. Cabe mencionar que las lámparas incandescentes E26, del área de bodega y baños de las oficinas presentan una problemática para su reemplazo debido a que están descontinuadas.

Una muestra significativa de la ventaja que ofrece la tecnología LED, es la vida útil de 80,000 hrs. de la luminaria HBL-G2-1205 contra 20,000 hrs. de la lámpara con tecnología de aditivo metálico de 400 W6, y de la tecnología fluorescente T127, lo cual representa un 75% más de durabilidad de la luminaria LED.

Utilizando un procedimiento de análisis simple para el cálculo de recuperación de la inversión, en base al presupuesto que incorpora Fuentes Hernández en su memoria de estadías3, el costo de las luminarias es de $317,829.47 M.N. La diferencia en costos de operación entre luminaria actual y la propuesta es de $83,498.97 M.N. por año, por lo que se determina que el periodo de recuperación es de 3.81 años, considerando los 5 años de garantía ofrecidos por el proveedor obtenemos un ahorro garantizado por 1.19 años (véase tabla 3).

 
Costo de Luminarias LED $273,990.92
IVA $43,838.55
Costo de Luminarias LED con IVA $317,829.47
Costo de operación actual $111,852.90
Costo de operación propuesto $28,353.93
Ahorro en costos $83,498.97
Periodo de recuperación de la inversión (en años) 3.81

Tabla 3. Periodo de recuperación de la inversión. Fuente propia.

Debido a los resultados obtenidos, se proponen luminarias de tecnología LED del fabricante Phillips, sin embargo, se recomienda hacer una evaluación referente a tecnología LED por diferentes fabricantes, considerando los parámetros más significativos como lo muestra la tabla 4. Ya que dependiendo de las necesidades de uso, cada fabricante refleja ventajas y desventajas a considerar frente a sus competidores.

  Luminaria Actual Luminaria LED
Parámetros Sección 1 Sección 2 Propuesta (Philips) Sylvania General Electric
Lúmenes (lm/W) 100 61.42 113 114 82.72
Potencia (W) 400 70 139 190 77
Vida útil (hr) 20000 10000 80000 50000 100000
Cantidad de lámparas 6 68 2 2 2
Potencia Total (W) 2400 4760 278 380 154

Tabla 4. Comparación entre tecnologías LED. Fuente propia.


Conclusiones

Es muy importante para nuestra institución educativa implementar un proyecto de sustentabilidad en el ahorro de energía, para formar Técnicos Superiores Universitarios de calidad, críticos de las problemáticas de la sociedad y con una cultura de ahorro de energía para cuidar al medio ambiente e ir a la par a las necesidades e inquietudes del Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018. La Secretaría de Energía, a través del FIDE, implementó el intercambio de 12 millones de focos ahorradores con el programa Ahórrate una luz8.

El sistema de iluminación del edificio de vinculación, ya está obsoleto, el alumbrado de los baños de oficinas y bodegas utilizan lámparas incandescentes, siendo una de las áreas que consumen mayor corriente, además las lámparas incandescentes ya no se venden en el país desde el año 2011 de acuerdo a la NOM-028-ENER-2010.

Al utilizar lámparas de tecnología LED nos proporciona un ahorro 74.56%, en kWh/año, la cual representa $83,498.97 M.N. Esta cifra motiva a tomar una decisión para la migración de un sistema a otro. Cabe aclarar que los resultados aquí obtenidos son representativos de un 9% del consumo total de la energía de toda la universidad, como área de oportunidad, se encontró la factibilidad en la migración de luminarias LED para toda la universidad y la implementación de un sistema domótico en el edificio de vinculación como programa piloto.

Es recomendable realizar una comparación de las tecnologías LED en el mercado, cuando se desea seleccionar entre propuestas de iluminación, ya que cada fabricante maneja tecnologías exclusivas para la eficiencia de luminarias, tomando en cuenta que esta tecnología evoluciona constantemente en el desarrollo de nuevos productos.

La investigación realizada en cuanto a tipo y ahorro de luminarias se apoyó en los datos proporcionados por la memoria de estadías, la cual fue respaldada por la empresa LUMITEK de asesoría y servicios. En cuanto a la instalación, con efectos de aprendizaje como parte del proceso educativo, los trabajos que implica la migración serían realizados por el Recurso Humano de la Universidad.


Referencias

1. Comité Consultivo Nacional de Normalización para la Preservación y Uso Racional de los Recursos Energéticos. Norma Oficial Mexicana NOM-028-ENER-2010. Mexico, D.F. 2010.
2. DOMÍNGUEZ GONZÁLEZ, Héctor. “Diseño de un sistema fotovoltaico para la generación de energía eléctrica en el COBAEV”. Tesis. Xalapa Enriquez, Veracruz : Universidad Veracruzana, 2012.
3. FUENTES HERNÁNDEZ, Karla Leticia. “Estudio de cargas de luminarias de la Universidad Tecnologica del Norte de Coahuila”. Memoria de estadias. Nava, Coahuila : Universidad Tecnologica del Norte de Coahuila, 2015.
4. PARRA RODRÍGUEZ, Carlos A. “Plan de negocio y análisis de viabilidad de una empresa comercializadora y distribuidora de luminarias led de alta potencia para iluminación exterior”. Tesis. Sevilla: Escuela Tecnica Superior de Ingenieria, 2011.
5. SUPRA Desarrollos Tecnológicos [en línea]. Supra Desarrollos, 2015. Disponible en web: http://www.supradesarrollos.com/product/hbl-120-g2/
6. PHILIPS, Pulse Start Metal Halide Protected [en línea]. Philips Lighting Holding B.V. Disponible en web: http://www.lighting.philips.com/main/prof/lamps/high-intensity-discharge-lamps/quartz-metal-halide/pulse-start-metal-halide-protected/928601158102_NA/product
7. Bulbs, Products [en línea]. Disponible en web: http://www.bulbs.com/product/F40T12-850-ALTO-DISCONTINUED-USE-423897
8. Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica. Ahorrate una luz [en línea]. Disponible en web: http://www.ahorrateunaluz.org.mx/MicroSitio/Noticias.aspx


Fecha de recepción Fecha de aceptación Fecha de publicación
03/11/2015 23/02/2016 31/05/2016
Año 3, Número 3. Mayo - Agosto, 2016

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