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10 – 11 de octubre de 2013
Curso de Eficiencia EnergéticaDuoc UC Alameda
Sistemas de iluminación
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
AGENDA
Conceptos básicos de iluminación
Sistemas de iluminaciónLuminariasAmpolletasEquipos auxiliaresTecnología LED
Alumbrado interiorInstalacionesLegislaciónOportunidades de ahorro
Medidas de Ahorro en Iluminación
AGENDA
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
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CONCEPTOS BÁSICOS
• Producir luz eléctrica es uno de los procesos menos eficientes en consumo de energía primaria
• Existe un potencia de ahorro energético entre el 50% y el 70%, que puede llegar a más del 80%cuando se combina con tecnologías de control
La iluminación artificial supone el 19% de la electricidad en el mundo
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
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Distribución espectral de una fuente de luz
• La radiación electromagnética de una fuente de luz puede ser continua o discontinua
• El color de la luz y la reproducción de los diferentes colores variará en función del espectrode cada fuente de luz.
CONCEPTOS BÁSICOS
Radiación discontinuaRadiación continua
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Valores de calidad de la luz
Flujo Luminoso (Φ)
Luminancia (L)
Intensidad luminosa (I)
Iluminancia (E)
Medición de la luz
Rendimiento del color ( IRC o Ra)
Temperatura de correlación de color (CCT)
Medidas cuantitativas
CONCEPTOS BÁSICOS CONCEPTOS BÁSICOS
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Medidas cuantitativas
ILUMINANCIA (lm/m2=lux)
LUMINANCIA (cd/m2)
INTENSIDAD (candela)
POTENCIA (Watios)
FLUJO (lumen)
EFICACIA (lm/W)(cd/W)
CONCEPTOS BÁSICOS CONCEPTOS BÁSICOS
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Valores de calidad de la luz
Flujo Luminoso (Φ)
Luminancia (L)
Intensidad luminosa (I)
Iluminancia (E)
Medición de la luz
Rendimiento del color (IRC o Ra)
Temperatura de correlación de color (CCT)
Medidas cuantitativas
CONCEPTOS BÁSICOS
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CONCEPTOS BÁSICOS
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Capacidad para reproducir los colores correctamente (0-100)
Índice de reproducción cromática (IRC ó Ra)
Deficiente Moderada Buena Excelente
60 80 90 1000
CONCEPTOS BÁSICOS
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CONCEPTOS BÁSICOS
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CONCEPTOS BÁSICOS
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CONCEPTOS BÁSICOS
CRI 92CRI 80
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Temperatura de color correlacionada (CCT)
¿Qué es?
• No es una temperatura real• Dependiendo de la proporción de los colores constituyentes parecerá más cálida o fría• Cuanto más elevada sea la temperatura de color, más fría será la impresión de la luz blanca
CONCEPTOS BÁSICOS
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CONCEPTOS BÁSICOS
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Temperatura de color correlacionada (CCT)
¿Qué es?Rango Efecto Aplicaciones
Luz día (>5000 K)
- Fortalece el azul y debilita el rojo- Tono azulado en blanco y verde
- Artes gráficas- Tratamientos psicológicos
Blanco frío (4000–5000 K)
- Mejora azul- Apariencia pálida
- Oficinas- Hospitales- Fábricas
Blanco neutro(3500-4000 K)
- Favorece reproducción de colores
- Comercio- Supermercados- Exposiciones
Blanco cálido (2700-3000 K)
- Mejora rojo y naranja- Oscurece el azul- Amarillento
- Residencial- Restauración- Hoteles
Extra cálido (2000-2500 K)
-Fortalece rojo y naranja- Ennegrece el azul- Anaranja el blanco
- Pan / carne- Alumbrado exterior- No para iluminación general
CONCEPTOS BÁSICOS
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CONCEPTOS BÁSICOS
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Sensación producida por la temperatura de color
CONCEPTOS BÁSICOS
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CONCEPTOS BÁSICOS
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
AGENDA AGENDA
Conceptos básicos de iluminación
Sistemas de iluminaciónLuminariasAmpolletasEquipos auxiliaresTecnología LED
Alumbrado interiorInstalacionesLegislaciónOportunidades de ahorro
Medidas de Ahorro en Iluminación
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Ampolleta:• Principal fuente de luz artificial, cuya función básica es generar energía luminosa
mediante la transformación de energía eléctrica
Luminaria:• Aparato que reparte, filtra o transforma la luz emitida por una o varias ampolletas• Protege las ampolletas y evita el deslumbramiento
Equipo auxiliar :• Equipo eléctrico necesario en algunas ampolletas para el encendido o el mantenimiento
de la intensidad luminosa
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
Sistema de control:• Conjunto de mecanismos por medio de los cuales se produce el encendido, apagado y
regulación del flujo luminosos producido por las ampolletas
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Luminaria Óptima
1.- Necesidades de iluminación
• Cantidad• Calidad
Elección de una luminaria
2.- Fotometría• Eficiencia ó LOR (%)• Contaminación (FHS y FHI)
3.- Protección
• Grado IP• Grado IK
4.- Coste• Material• Instalación• Mantenimiento
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Luminarias
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Tipos de fuentes de luz (ampolletas)
Ampolletas incandescentes
Ampolletas de descarga
Iluminación de estado sólido
No halógenas
Halógenas a red / a baja tensión
Luz mezclaFluorescentes (mercurio a baja presión)InducciónMercurio alta presiónHalogenuros metálicosSodio a alta / baja presión
LED (Light emitting diode)
OLED
Otras tecnologíasLEP (Light emitting plasma)
ESL (Electron stimulated luminescence)
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
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SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Ampolletas
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Ampolleta Óptima
1.- Necesidades de iluminación
• Cantidad• Calidad
Elección de una fuente de luz
2.- Eficiencia• Lumen / W
3.- Vida útil
• Años
4.- Coste• Material• Instalación• Mantenimiento
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Ampolletas
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
1. Limitar corriente de la ampolleta2. Crear el pico de arranque 3. Corregir el factor de potencia
Tipos de equipos auxiliares Balasto electromagnético + Cebador
Balasto electrónico
ALUMBRADO INTERIOR
Balasto
Transformador1. Transformar a baja tensión2. Proteger frente a sobrecargas
y cortocircuitos
Driver
Transformador electrónico
1. Transformar a baja tensión2. Proteger frente a sobrecargas
y cortocircuitos
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Equipos auxiliares
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
• El equipo auxiliar también produce un consumo eléctrico que debe ser tenido en cuenta. El consumo se puede obtener por medición o a partir de las especificaciones técnicas del fabricante.
• Es habitual estimar el consumo de equipos auxiliares: Balasto electromagnético: 20%-25% de la potencia nominal de la ampolleta Balasto electrónico: 3%-8% Transformador electromagnético: 8%-12% Transformador electrónico: 3%-5% Driver LED: 5%-15%
• La vida del equipo auxiliar puede ser menor que la de la ampolleta, por lo que debe ser fácilmente accesible
• La estabilidad del equipo auxiliar (tensión, intensidad y factor de potencia) es fundamental para optimizar los valores de flujo, potencia, color y vida útil de las ampolletas
• Si el equipo auxiliar permite la regulación de la ampolleta (dimming) se pueden aprovechar al máximo las prestaciones
Consideraciones sobre los equipos auxiliares
ALUMBRADO INTERIOR
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SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Equipos auxiliares
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
• LED: light emitting diode• Producción de luz por electroluminiscencia
• Semáforos• Iluminación ornamental• Carteles• Iluminación Interior• Alumbrado exterior
LED: diodo emisor de luz
SIGNIFICADO
¿QUÉ ES?• Diodo compuesto por varias capas de
material semiconductor que emite luz cuando es polarizado correctamente al ser atravesado por una corriente eléctrica
• El diodo y su circuito eléctrico se encapsulan en una carcasa plástica
APLICACIONES
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
• La luz producida es de color diferente en función de los materiales utilizados
• LED azul (frío) es el más eficiente (lm/W), blanco-cálido es el menos eficiente
• Generación de luz blanca:- LED Azul + Convertidor amarillo- Combinación de LED rojo, verde y azul
• Binning: selección de los LED de iguales características (color, flujo, voltaje) del mismo lote de producción
• Emiten de forma localizada (ángulo de emisión máximo en torno a 120º)
Luz producida por los LED
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Partes de una luminaria LED
Fuente: Simon Lighting
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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La luz producida por un LED no emite en el UV ni en el IR Disipación de calor
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
• Hay que distinguir la eficacia instantánea (laboratorio, 25ºC) de la real
• La eficacia depende mucho de la temperatura de funcionamiento Debe conocerse a qué temperatura funciona el LED
en cada luminaria concreta
• La eficacia depende de la intensidad de funcionamiento (desde 350 mA hasta 1.5 A) La mayor eficacia se obtiene a intensidades bajas
• La regulación por disminución de la intensidad mejora las prestaciones del LED
Eficacia (lm/W)
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Vida útil Agentes externos que condicionan la vida de un LED
• Hay que distinguir entre la vida de un LED individual y la del sistema completo (LED, óptica, driver, conexiones…)
• La vida útil del sistema está determinada por: mantenimiento del flujo luminoso (70%) probabilidad de fallo catastrófico
• El principal factor de variación es la temperatura, que depende de la mayor o menor disipación térmica de la luminaria ∆T=30º puede suponer una disminución del 75%
• También es importante la estabilidad de salida del dríver
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Comparación con otras fuentes de luz
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
• La eficacia es similar a la de otras fuentes de luz (halogenuros metálicos, sodio alta presión, fluorescentes…)
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Comparación con otras fuentes de luz
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
• Sin embargo, la inexistencia de reflectores y la direccionalidad hacen que las pérdidas sean menores, lo que aumenta su eficiencia en comparación con sistemas convencionales
LOR(%)
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
Barreras a la implantación de la tecnología LED
• Inversión inicial superior a los sistemas convencionales, aunque menor coste de mantenimiento y operación
• Falta de estándares, especificaciones internacionales y laboratorios de testeo y certificación
• Financiación y recesión económica
• Escasa experiencia en su utilización y confusión
• Desarrollo de sistemas de control adaptativos
• Competencia con otras tecnologías (inducción)
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Tecnología LED
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Tipo fuente luz Eficacia(lm/W)
Potencia (W) Gestión residuos Equipo
auxiliar CRI Aplicación Vida útil (h)
CCT(K) Regulación
Incandescente 6-16 20-100 No No 100 Interior, exterior 1000 2700 0-100%
Halógeno 16-30 55-300 Halógenos Baja tensión(12V) o no 100 Interior 1000-
3000 2700-3500 0-100%
Halogenuro metálico 75-125 20-24000 Argón, mercurio Necesario 70-95 Proyección,
exterior6000-20000 3800-7000 50-100%
Vapor mercurio 40-75 50-500 Argón, mercurio Necesario 40-60 Exterior,
almacenes 4000 3200-4200 No
Tubo fluorescente 70-120 8-80 Mercurio, neón Necesario 80-99 Interior 15000-
45000 2700-8000 3-100%
Fluorescente compacta 46-80 10-80 Mercurio Necesario o
integrado 80-90 Interior 15000 2700-5000 3-100%
Sodio baja presión
Hasta 200 10-180 Sodio, neón,
argón Necesario 30 Exterior, seguridad
16000-23000
Difícil de describir No
Sodio alta presión 100-150 50-600 Sodio, neón,
argón, mercurio Necesario 25-85 Exterior, túneles 10000-24000 2000-3000 50-100%
Inducción 60-80 55-165 Mercurio Necesario 80-93 Exterior, túneles, difícil acceso
60000-100000 2700-6500 S/modelo
30-100%
LED 80-160 0,2-150Nitruros y arseniuros
metálicos, fósforoNecesario 65-97 Interior, exterior 25000-
80000 2700-8000 0.1-100%
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN: Resumen tipos ampolleta
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AGENDA AGENDA
Conceptos básicos de iluminación
Sistemas de iluminaciónLuminariasAmpolletasEquipos auxiliaresTecnología LED
Alumbrado interiorInstalacionesLegislaciónOportunidades de ahorro
Medidas de Ahorro en Iluminación
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
ALUMBRADO INTERIOR
• Las luminarias pueden clasificarse según varios criterios
Según modelo
Tipos de luminarias
Pantalla Pantalla estanca Regleta Campana
Downlight Proyector Foco Aplique Plafón
ALUMBRADO INTERIOR
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Tipos de ampolletas
ALUMBRADO INTERIOR
Incandescencia Descarga
Incandescentes
INSTALACIONES
LED
Halógenas baja tensión con equipos electromagnéticos o electrónicos
Halógenas red
Fluorescentes tubular o circular con equipo
Fluorescentes compactas con equipo externo o integradas
ALUMBRADO INTERIOR
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Tipos de control
ALUMBRADO INTERIOR
Manual Automático
Interruptor / Pulsador
Magnetotérmico / Diferencial
Reloj
Sensor presencia / luz naturalTemporizador
Sistema de control
INSTALACIONES ALUMBRADO INTERIOR
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
El consumo energético de una luminaria es igual a la potencia de ésta por el tiempo de utilización
Consumo energético (Wh) = Potencia (W) × Tiempo (horas)
Para disminuir el consumo energético en iluminación hay dos posibilidades
Reducir la potencia Reducir el tiempo
Potenciasistema (W) = Plámparas + Pbalastos
ALUMBRADO INTERIORMEDIDAS DE AHORRO ALUMBRADO INTERIOR: Oportunidades de ahorro
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Adaptar el nivel de iluminación si éste es excesivo
1.- Reducir la potencia
Reducir la potencia de las luminarias
Sustituir las ampolletas por otras de menor potencia
Reducir el número de ampolletas en la estancia
Sustituir las ampolletas por otras más eficientes
Balastos electrónicos (tubos fluorescentes)
ALUMBRADO INTERIORMEDIDAS DE AHORRO ALUMBRADO INTERIOR: Oportunidades de ahorro
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Automatizar el encendido y apagado de las luces en las zonas de paso
Sistemas de aprovechamiento de la luz natural
Balastos regulables
Dimmers*
Célula fotoeléctrica
Nota: *Los dimmers son dispositivos usados para regular el voltaje de una o varias ampolletas
Detectores de presencia
Interruptores temporizados
2.- Reducir el tiempo
ALUMBRADO INTERIORMEDIDAS DE AHORRO ALUMBRADO INTERIOR: Oportunidades de ahorro
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Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Ahorro económico (€/año) = Ahorro energético + Ahorro reposición
Ahorro energético (€/año) = Consumo evitado (kWh/año) * Coste energía evitada (€/kWh)
Consumo evitado (kWh/año) = [Potencia (kW) * Uso (h/año) * (1 – %Regulación)]inicial – [Potencia * Tiempo * (1 – %Reg)]final
Ahorro reposición (€/año) = [Coste reposición]inicial - [Coste reposición]final
Coste reposición (€/año) = [Nº reposiciones (ud/periodo) * Coste unitario reposición (€/ud)] / Periodo (años/periodo)
Coste unitario reposición (€/ud) = Coste material (€/ud) + Coste instalación (€/ud)
Nº reposiciones (ud/periodo) = REDONDEAR.MAS [Periodo (año/periodo) / Duración (año/ud)] - 1
Duración (año/ud) = Vida útil (h/ud) / Uso (h/año) Se resta la primera ampolleta ya que el coste se atribuye a la inversión
Inversión (€) = Coste material + Coste instalación
Periodo de retorno simple (año) = Inversión (€) / Ahorro económico (€/año)
Se redondea hacia arriba el número de reposiciones
ALUMBRADO INTERIORMEDIDAS DE AHORRO ALUMBRADO INTERIOR: Oportunidades de ahorro
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Ampolleta actual
Flujo luminoso = 604 lm
Intensidad = 4.400 cd @ 24º
IRC 100 @ 3000K
Potencia = 50 W @ 12V
Vida útil = 4.000 h/ud
Coste material = 3 €/ud
Ampolleta actual
Flujo luminoso = 490 lm
Intensidad = 1.700 cd @ 24º
IRC 80 @ 3000K
Potencia = 10 W @ 12V
Vida útil = 30.000 h/ud
Coste material= 20 €/ud
Datos comunes
Uso = 3.500 h/año
Regulación = 35% (promedio)
Coste energía = 0,16 €/kWh
Periodo = 5 años
Coste instalación = 10 €/ud
CASO PRÁCTICO ALUMBRADO INTERIOR: Oportunidades de ahorro
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AGENDA AGENDA
Conceptos básicos de iluminación
Sistemas de iluminaciónLuminariasAmpolletasEquipos auxiliaresTecnología LED
Alumbrado interiorInstalacionesLegislaciónOportunidades de ahorro
Medidas de Ahorro en Iluminación
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
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Medidas de Ahorro en Iluminación
• Sustituir ampolletas incandescentes por bajo consumo / LED• Sustituir tubos fluorescentes por fluorescentes de última generación / LED• Sustituir halógenos por halógenos eficientes / LED• Sustituir vapor de mercurio por vapor de sodio• Sustituir balastos electromagnéticos por balastos electrónicos• Instalar detectores de presencia/interruptores temporales• Instalar células fotoeléctricas• Instalar balastos de doble nivel
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Ejemplo en Duoc UC Alameda: Sustitución de ampolletas ineficientes
ALUMBRADO INTERIOR: Oportunidades de ahorro
Descripción de la mejoraAhorro anual Inversión
($ CLP)PRS
(años)
Ahorro ambiental
(kg CO2 /año)(kWh) ($ CLP)
Sustitución de ampolletas fluorescentes por LED 46.342 2.266.608 5.543.272 2,4 18.102
Sustitución de ampolletas de bajo consumo por LED 1.476 72.169 309.560 4,3 577
Sustitución de halógenos por LED 4.903 239.785 581.087 2,4 1.917
SITUACIÓN ACTUALEn la sede Alameda de DUOC UC existen multitud de ampolletas que no son eficientes.
PROPUESTA DE AHORRO
Sustituir equipos existentes por ampolletas eficientes que produzcan ahorro energético.
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
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Ejemplo en Duoc UC Alameda: Instalación de detectores de presencia
SITUACIÓN ACTUALSe observa que varias estancias de la sede Alameda de DUOC UC tienen la iluminación encendida cuando no hayningún ocupante en su interior.
PROPUESTA DE AHORRO
Ahorro energético (kWh/año) 8.027
Ahorro económico ($ CLP/año) 392.617
Inversión ($ CLP) 1.492.543
PRS (años) 3,8
Ahorro ambiental (kg CO2/año) 3.139
Instalación de detectores de presencia en aseos, tanto en lavabos como en cabinas.
ALUMBRADO INTERIOR: Oportunidades de ahorro
Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
Rafael FernándezCrearaespecialistas en eficiencia y ahorro de energía
rfv@creara.es / info.chile@creara.eswww.creara.cl
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