Consejos mal iluminados

Resulta que leyendo una serie de pautas sobre como mejorar los hábitos de estudio me encuentro con este consejo respecto a la iluminación de la mesa de trabajo que reproduzco literalmente:

“Si se utiliza luz artificial es muy aconsejable un flexo o lámpara sobre la mesa de unos 60/90 vatios. Si es azul, aún mejor. Conviene evitar dos extremos, pobreza de luz que fatiga y perjudica la vista o intensidad de luz muy grande que deslumbra y causa los mismo o peores efectos”

Es llamativo que a finales del 2016 todavía se piense en la iluminación teniendo sólo en cuenta la potencia eléctrica que consumen las lámparas. Además esas potencias de 60 a 90 vatios están descartadas en Europa desde septiembre de 2011. Lo del color azul me parece espantoso, una temperatura tan fría conseguirá hacer sentir a quien la utilice que está estudiando dentro de un frigorífico.

Las lámparas a estas alturas se compran según los lúmenes que proporcionan, y no hay opción más interesante en su relación con la potencia que consumen que las que ofrecen las de tecnología LED. Vamos a ilustrarlo con un ejemplo práctico.

Pongamos que tenemos un flexo con una lámpara LED cálida 2700 ºK que ofrece 806 lm consumiendo 9W y una lámpara integrada LED más blanca 5500 ºK capaz de proporcionar 300 lm con un consumo de 5W. ¿Ofrecen ambas una iluminación adecuada en el plano de trabajo? Bien, esto en principio implica que deberían garantizar mínimos de intensidad lumínica entre 300 y 500 lux dependiendo de la precisión de los trabajos que se vayan a realizar.

Medimos fijando una distancia de 40 cm y comprobamos que ambas superan los mínimos. Queda claro que con la de 5 w consumimos menos energía y obtenemos 698 lux. Pero la cuestión de la temperatura tiene mucho que ver con el confort visual así que no viene de más tratar este aspecto con más detalle viendo como iluminan un patrón de imagen.

La luz cálida otorga a los blancos un tono anaranjado y reduce los contrastes. Una luz más fría hace que las líneas sobre fondo blanco se vean con mayor claridad, los colores sólidos son más intensos pero menos naturales. Esto último se aprecia mejor cuando vemos rostros humanos iluminados por fuentes de luz de diferente temperatura.

Si estás trabajando con esquemas seguramente prefieras la solución a 5500 ºK, pero para una lectura de texto o imágenes sobre papel a la larga es más agradable una fuente de luz más cálida que permita ver a las personas con un aspecto menos pálido. En iluminación de aulas se debe optar por un valor intermedio o neutro entre 4000 y 4500 ºK.

Si vas a sustituir la lámpara de tu flexo por una LED necesitas fijarte en los lúmenes que te va a ofrecer y tener en cuenta la distancia con respecto al plano de trabajo, tu escritorio. Para convertir a lux puedes emplear calculadoras como esta de Banner. A continuación elige la temperatura de color que más se ajuste a tus preferencias o asegura eligiendo un valor neutro. Finalmente fíjate en los vatios y en el precio, cuanto menor, mejor. Me refiero a la potencia, no al precio….

Y un último consejo para los pitufos y pingüinos, 10.000 ºK es vuestro azul ideal.

Flicker en iluminación LED

La definición de Flicker habla del efecto de modulación de luz durante un periodo de tiempo. Este fenómeno es bien conocido por los aficionados al vídeo y la fotografía ya que llevan tiempo peleándose con este inconveniente cuando trabajan en interiores.

El efecto Flicker se presenta a menudo en tubos fluorescentes con balasto electro-magnético. La intensidad lumínica varía rápida y levemente produciendo un parpadeo al doble de la frecuencia de red (100 Hz). No todo el mundo experimenta molestias inmediatas con esto pero cierto es que a medio plazo no favorece la concentración, sólo por esta razón cuando se iluminan aulas se debería tener este fenómeno bajo control, sobre todo ahora que muchos estamos cambiando a la iluminación LED.

¿Disminuyen los tubos LED el efecto Flicker?

Los hay que si y los hay que no tanto... Hay fabricantes que ofrecen en sus hojas técnicas mucha información acerca de sus productos, IRC, horas de vida, ciclos de encendido y apagado, fotometrías, eficiencia energética; no obstante, ¿cuántos se preocupan de informar sobre el Flicker Index o el tipo de driver empleado en sus productos? Ya respondo yo: prácticamente ninguno.

Medir el efecto Flicker no es sencillo aunque puedes hacer un prueba fácil que te va a dar una aproximación sobre lo que hayas comprado y que te sorprenderá. Se trata de grabar en vídeo la fuente de luz a un número de cuadros por segundo (fps) que no sea múltiplo entero de 100 Hz. Y nada mejor para hacerlo con un smartphone de los baratos, como el mío, que graban por defecto a 30 fps con una velocidad de disparo automático. Lo he hecho sobre las luminarias que tenemos instaladas en el centro y estos son los resultados resumidos en un Prezi  creado al efecto.

Recomiendo reproducir el Prezi en autoplay con 4 segundos de cadencia, no lo digo por el Flicker, es por ver los vídeos con más calidad y sin interrupciones de propuestas de YouTube que distraen tanto o más que el Flicker.

¿Lo has visto? todo un tópico, efectivamente, quien menos Flicker presenta es la luminaria LED más cara, aunque hay productos más baratos del mismo fabricante que casi no tienen este problema o lo reducen notablemente. Te habrá llamado la atención que uno de los LED que hemos puesto tiene un efecto Flicker notable, si era más barato, por esta razón sólo están instalados en pasillos y aseos son sensores de presencia.

Generalmente el precio de una luminaria LED es proporcional a la calidad del driver que tenga instalado. Es muy complicado conseguir información fiable acerca de esto antes de decidir una compra, sobre todo en cierta línea de producto.

Es importante aclarar que hablamos de luminarias sin regular y es que si hacemos dimmer sobre una carga LED y el driver funciona por modulación de pulsos (PWM) entonces el Flicker se puede disparar, pero esto ya lo dejo para otra entrada o entradas, por que tiene mucha miga el asunto.

Inrush current en iluminación

Cuando se cambia una luminaria fluorescente por otra LED una de las consecuencias más llamativas es la disminución resultante en la corriente nominal. Veamos esto sobre un caso concreto de una placa de 60x60 con cuatro fluorescentes de 18W en el que se aprecia un consumo estable de medio amperio (rms).

Al sustituir por cuatro tubos LED de 10W cada uno obtenemos estos nuevos resultados:

De 500 mA a 190 mA la reducción en el consumo es del 62%, la potencia activa se reduce algo menos, un 55% (equipos incluidos) y la reactiva se desploma un 72% mejorando considerablemente el factor de potencia. Naturalmente sobre el plano de trabajo se ha constatado durante las pruebas la misma intensidad lumínica.

Los drivers que forman parte de cada tubo LED emplean condensadores para estabilizar las cargas frente a las fluctuaciones de red y también como filtros de rechazo para mejorar la compatibilidad electromagnética. Esto convierte a las luminarias LED en cargas capacitivas netas y conviene tener en cuenta su comportamiento en las conmutaciones ya que en ese preciso instante se pueden producir corrientes de arranque (inrush currents) muy superiores a las nominales.

Lo cierto es que la fluorescencia convencional no se libra de este problema, con una carga inductiva también aparecen corrientes muy altas durante las conmutaciones. ¿Pero quien produce mayores valores de corriente durante las conmutaciones, la fluorescencia convencional o los LED?

Lo hemos medido.

Los valores de Inrush dependen mucho del momento exacto en el que se produzca la conmutación, si esto coincide con un pico de la forma de onda se producirán corrientes muy altas, si coincide con un paso por cero será lo contrario. En todo caso cuantas más luminarias conmute la llave mayores serán los valores medidos. En este caso hemos registrado máximos de casi 50 amperios, todo un desafío para un contacto con una corriente de corte de 10A, su ciclo de vida se reducirá dramáticamente.

Veamos ahora lo que nos hemos encontrado para los equipos LED.

¡Menuda alegría que se ha llevado el interruptor! Como mucho hemos registrado picos de 8,64 A y si bien las cargas consumen menos estos valores para seis equipos son siete veces la corriente nominal, y no dieciocho como en la luminaria con fluorescencia compensada.

A todo esto hay que añadir que el ciclo de encendidos y apagados para un tubo LED es muy superior al de un tubo fluorescente y esto cuando se pretende automatizar con vistas a mejorar la eficiencia energética es algo a tener muy en cuenta.

Una semana con y sin LED

Comentaba en la entrada anterior como hemos ido sustituyendo la iluminación de nuestro centro por otra más eficiente, un proceso que está siendo gradual y aún no se ha completado, no obstante ya se pueden comentar diferencias reveladoras sobre todo para quien este pensando en seguir los mismos pasos.

En la primera gráfica tenemos los datos de consumo total en kWh (Energía) y valores máximos de potencia (kW) registrados durante una semana de febrero de 2013 y la misma en 2016 tras finalizar la segunda fase de medidas que hemos puesto en marcha respecto a la mejora de la iluminación.

A simple vista se ve el impacto de la iluminación en el consumo total que disminuye en torno al 30%, si bien esto era más o menos lo previsto, lo verdaderamente llamativo es ver  que pasa con la energía y potencia reactiva. En negro vemos como la inductiva (kvarL) casi desaparece y en rojo adquiere protagonismo la capacitiva (kvarC). Los tubos LED se comportan como cargas no lineales capacitivas y la fluorescencia convencional con balastos EM como cargas inductivas, de ahí esta diferencia.

¿Afecta la sustitución LED a la calidad eléctrica de la instalación? 

Para responder a esta pregunta hemos medido la distorsión armónica total (THD) de intensidad y tensión durante el mismo periodo de tiempo. Los resultados los verás en las dos gráficas siguientes y ciertamente no son muy concluyentes, en intensidad a pesar de que los picos de consumo son mucho menores en las tres fases la THD  en intensidad es ligeramente mayor y en tensión mejora casi en un punto de media.

Este curso pretendemos completar la sustitución LED de forma completa. Si lo logramos seguiremos compartiendo estas y otras conclusiones en el blog y para ello necesitamos que apoyes nuestro proyecto. Visita la página de votaciones del concurso Embajadores LED de Philips y si crees que nuestra propuesta lo merece ayúdanos con tu voto.