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PROYECTO FINAL DE CARRERA ILUMINACIÓN URBANA SOSTENIBLE SUNSET VOLUMEN I.[MEMORIA] Autora: López Fernández, Sonia Tutor: Manchado Pérez, Eduardo Especialidad: Ingeniería Técnica de Diseño Industrial Convocatoria: Septiembre 2011 VOLUMEN I. MEMORIA 1 OBJETO 2 ALCANCE 3 DOCUMENTACIÓN 3.1. Espacios Urbanos 3.2. Desarrollo Sostenible 3.3. Energías renovables 3.4. Energía Solar 3.5. Mentalidad ambiental aplicada al mobiliario 3.6. Farolas solares 3.7. ¿Cómo mejorar la eficiencia energética de la iluminación? 3.8. Materiales sostenibles para mobiliario urbano 3.9. Modelos en el mercado 4 NORMAS Y REFERENCIAS 4.1. Disposiciones legales y normas aplicadas 4.2. Bibliografía 4.3. Definiciones ÍNDICE INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 01 5 REQUISITOS DE DISEÑO 5.1. Estudios previos 5.1.1. Estudios de las expectativas y razones del promotor 5.1.2. Estudios de las circunstancias que rodean al diseño 5.1.3. Estudios de los recursos disponibles 5.2. Elaboración de los objetivos 6 ANÁLISIS DE SOLUCIONES 6.1. Análisis funcional 7 RESULTADOS FINALES 7.1. Descripción general del conjunto 7.2. Descripción detallada del conjunto 7.2.1. Conjunto lumínico 7.2.2. Piezas intermedias 7.2.3. Conjunto eólico 7.2.4. Báculo 7.2.5. Componentes electrónicos 7.3.Imagen 7.4. Ambientaciones VOLUMEN I.[MEMORIA] 1. OBJETO El objeto de este proyecto es el diseño de una luminaria para exteriores alimentada por energía solar. Este tipo de energía “limpia” consiste en la transformación de la energía solar en energía eléctrica utilizable. Se busca la obtención de un elemento capaz de englobar o integrar las dos partes necesarias: sistema lumínico y sistema solar (obtención de energía de formasostenida). El proyecto consiste en el diseño de una farola, aplicando las tecnologías del futuro y pensando en la protección del medio ambiente, desarrollando un alto potencial estético y funcional. Conociendo el mercado, sabemos que es un mundo muy explotado, por lo que nuestro producto tiene que ser competitivo, económico, satisfactorio y con un alto grado en innovación. De este modo, se intentará exponer su desarrollo de una manera clara y organizada, explicando cómo ha sido su evolución y los objetivosa alcanzar. El proyecto es claramente un ejercicio de investigación, estudio e innovación en un tema en el que se podría decir que “acabamos de nacer”.La luminaria puede ser objeto de uso en sitios donde hay posibilidad de conectarse a la red de alumbrado público, y de esta forma reducir notablemente el consumo de energía, o por otra parte donde no haya red, reduciendo la necesidad de equipo eléctrico pero limitando su uso, dejando así que el suministro de luz dependa totalmente de las condiciones medioambientales. La idea surge de una reflexión sobre la introducción de las energías renovables en productos cotidianos y asequibles, que a su vez sean compatibles con estas energías. El problema de la energía solar reside en que la energía obtenida se utiliza directamente en forma de energía y no en productos habituales, lo que hace que no nos sintamos atraídos por el uso de la tecnología renovable y la vemos mas como una utopía o algo raro de percibir, que como una necesidad. Por tanto, se podría decir que el producto tiene el finde concienciar a la sociedad. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 02 2. ALCANCE El producto está pensado para su uso con red de alumbrado público o sin ella, aunque la idea que se desarrollará será la primera. El proyecto debe recoger como primer paso un ejercicio grande de investigación y estudio para entender el funcionamiento de la energía solar, su transformación y los componentes que la hacen posible. Una vez obtenida la suficiente información es necesario buscar la mejor combinación del sistema solar y el sistema de iluminación de tal manera que a su vez se integren con el entorno. Se estudiarán de una forma amplia los aspectos formales, desarrollando diferentes solucionescon el fin de encontrar una satisfacciónmayoritaria. El estudio de la elección de los materiales más idóneos para este tipo de productos o la investigación de otros que generalmente no se utilicen para su fabricación ocupará una parte importante del proyecto junto con la necesidad de resolver los problemasde disposición, mantenimientoy reposición de los componentes. A su vez, se estudiará una producción eficiente, de forma detallada y precisa, teniendo en cuenta la falta de conocimiento adquirido en cuanto a componentes electrónicos y alumbrado público. Por lo tanto en este campo no se profundizaráen exceso. La energía solar fotovoltaica, es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar. Por tanto, los términos del proyecto vendrán limitados por la radiación solar, para la utilización del producto en condiciones mínimas. Para la realización del proyecto se tiene que tener en cuenta la normativa referida a las luminarias y a todo lo referente para que su funcionamientosea el óptimo y adecuado. La mayoría de los componentes serán adquiridos por proveedores debido a la dificultad de fabricarlos por nosotros mismos, integrándolos entre sí de una forma correcta. Los que no sean adquiridos, serán desarrollados y estudiados pensando en las características del resto del entorno. No se proyectarán los moldes necesarios para la elaboración de las piezas no estandarizadas pero se tendrán en cuenta consideraciones generales para su obtención.. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 03 3.1. ESPACIO URBANO El espacio sea cual sea su función, es un elemento creado por y para el hombre, con el fin de satisfacer sus necesidades y actividades. Nace como una necesidad social con el hombre sedentario, es la transformación de los lugares que habían sido ignorados por las personas y por la ciudad, son espacios que han sido rediseñados, revitalizados, para cumplir con su objetivo. Es de dominio público, porque está enfocado a los ciudadanos, para que realicen actividades recreativas y culturales o se usen de puntos de reuniones o zonas de descanso. Otra forma de entender el espacio público es pensar que son espacios no construidos, no afectados por grandes infraestructuras y ubicadospróximosa áreas donde solo existen construcciones. Su objetivo es embellecer los corredores viales, conjuntos habitacionales y áreas comerciales, para que las personas interesadas hagan alguna negociación o simplemente disfruten del espacio. Así se elimine la contaminación visual, en zonas problemáticas. Siempre se debe tratar de conservar la biodiversidad tanto de fauna como de flora, para que exista un equilibrio en todo el conjunto. Se puede visualizar el espacio urbano como atracción, para aprovechar los potenciales turísticos y así tener grandes oportunidades económicas, culturales y educacionales para la ciudad, sus habitantesy visitantes. En conclusión, el espacio urbano, trata que las personas en la ciudad tengan actividades diversas para no caer en la monotonía, además que tengan la oportunidad de convivir unas con otras y no sean indiferentes. Un punto muy importante, es que sean lugares con los que las personas se identifiquen. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 04 3.2. DESARROLLO SOSTENIBLE El sistema económico basado en la máxima producción, el consumo, la explotación ilimitada de recursos y el beneficio como único criterio de la buena marcha económica es insostenible. Un planeta limitado no puede suministrar indefinidamente los recursos que esta explotación exigiría. Por esto se ha impuesto la idea de que hay que ir aun desarrollo real, que permita la mejora de las condiciones de vida, pero compatible con una explotación racional del planeta que cuide el ambiente. La más conocida definición es la de la Comisión Mundial sobre Ambiente y Desarrollo (Comisión Brundtland)que en 1987 definióDesarrollo Sostenible como: ¿QUÉ MOTIVOS HACEN NECESARIA LA SOSTENIBILIDAD EN LA CIUDAD? Una gran parte de los problemas ambientales tienen su origen en las ciudades y entornos industriales, al ser las principales fuentes emisoras de residuos y contaminación, son también las demandantes de recursos naturales y energéticos. Desde el punto de vista socioeconómico son los principales centros de actividad y decisión, y los que más población agrupan, situación de la que se derivanotras problemáticas. Desde luego reducir el consumo urbano de energía sería indispensable para solucionar los problemas mundiales de contaminacióndel aire. Apuntamos dos propuestas alternativas: las centrales de cogeneración de energía eléctrica y la energía solar. La primera tiene un 80%de eficiencia (muy superior a otras) y pueden funcionar por medio de muchas fuentes de energía, geotermal o virutas de madera. En cuanto a la energía solar se instalan módulos fotovoltaicos en los edificios. En la actualidad la energía solar es ocho veces más cara que la convencional, pero se estima que sea competitiva en breve, a medida que las tecnologíasse desarrollen y crezca el mercado. "el desarrollo que asegura las necesidades del presente sin comprometerla capacidadde las futuras generaciones para enfrentarse a sus propias necesidades". VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 05 UN DESARROLLO ECONÓMICO Y SOCIAL RESPETUOSO CON EL MEDIO AMBIENTE El objetivo del desarrollo sostenible es definir proyectos viables y reconciliarlos "tres pilares“ fundamentales: -Económico: funcionamiento financiero "clásico", pero también capacidad para contribuir al desarrollo económico en el ámbito de creación de empresas de todos los niveles. -Social: consecuencias sociales de la actividad de la empresa en todos los niveles: los trabajadores (condiciones de trabajo, nivel salarial, etc.), los proveedores, los clientes, las comunidades locales y la sociedad en general, necesidades humanasbásicas. - Ambiental: compatibilidad entre la actividad social de la empresa y la preservación de la biodiversidad y de los ecosistemas. Incluye un análisis de los impactos del desarrollo social de las empresas y de sus productos en términos de flujos, consumo de recursos difícil o lentamente renovables, así como en términos de generación de residuos y emisiones... Este último pilares necesario para que los otros dos sean estables. CARACTERÍSITCAS DEL DESARROLLO SOSTENIBLE Las características que debe reunir un desarrollo para que lo podamos considerar sostenible son: - Busca la manera de que la actividad económica mantenga o mejoreel sistema ambiental. - Asegura que la actividad económica mejore la calidad de vida de todos, no sólo de unos pocos. - Usa los recursos eficientemente. - Promueveel máximode reciclaje y reutilización. - Pone su confianza en el desarrollo e implantación de tecnologíaslimpias. - Restaura los ecosistemas dañados. - Promuevela autosuficienciaregional - Reconoce la importancia de la naturaleza para el bienestar humano. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 06 IMPACTO AMBIENTAL_ENERGÍA Sigue existiendo una gran dependencia de los combustibles fósiles, un 85%de la energía mundial comercial se produce gracias a ellos. Además una gran parte del consumo se da en y para las ciudades. Desde luego reducir el consumo urbano de energía sería indispensable para solucionar los problemas mundialesde contaminacióndel aire. Apuntamos dos propuestas alternativas: las centrales de cogeneración de energía eléctrica y la energía solar. La primera tiene un 80%de eficiencia (muy superior a otras) y pueden funcionar por medio de muchas fuentes de energía, geotermal o virutas de madera. En cuanto a la energía solar se instalan módulos fotovoltaicos en los edificios. En la actualidad la energía solar es ocho veces más cara que la convencional, pero se estima que sea competitiva en breve, a medida que las tecnologíasse desarrollen y crezca el mercado. ¿CÓMO SE CONSIGUE UN DESARROLLO SOSTENIBLE? Con un cambio de mentalidad del hombre hacia la naturaleza. En la Cumbre de la Tierra en Río de Janeiro en 1992 las NNUU establecieron una Comisión para el Desarrollo Sostenible que puede tener un importante papel a la hora de impulsar este cambio de mentalidad. El resultado final principal de esta cumbre fue un documento titulado Agenda 21 en el que se define una estrategia general de desarrollo sostenible para todo el mundo, haciendo especial hincapié en las relaciones norte-sur, entre los países desarrollados y los que están en víasde desarrollo . En la Unión Europea se elaboró en 1992 el V Programa de acción de la Comunidad en medio ambiente con el título de "Hacia un desarrollo sostenible". En este programa se decía "No podemos esperar y no podemos equivocarnos", el medio ambiente depende de nuestras acciones colectivas y estará condicionado por las medidas que tomemos hoy.El V Programa reconoce que "el camino hacia el desarrollo sostenible será largo. Su objetivo es producir un cambio en los comportamientos y tendencias en toda la Comunidad, en los Estados miembros, en el mundo empresarial y en los ciudadanos de a pie". VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 07 en el impacto de los procesos empleados para producir la energía, utilizarlay tratar los residuos. ¿QUÉ SON LAS ENERGÍAS RENOVABLES? El término energía renovable engloba una serie de fuentes de energía que, en teoría, no se agotarían con el paso del tiempo. Estas fuentes serían una alternativa a las otras llamadas convencionales (no renovables) y producirían un impacto ambiental mínimo. La evaluación de la contribución de las energías renovables no debe realizarse en forma de reservas, sino de potencial de producción. 3.3 ENERGÍAS RENOVABLES Uno de los principales problemas, tras tantos años de combustibles fósiles a bajo precio y de la disponibilidad de materiales, es la errónea concepción de la abundancia. La sociedad desperdicia una inmensa cantidad de valiosos materiales empleados en diseños poco eficaces que acaban en los vertederos. Además, se está muy lejos de utilizar los recursos de formaóptima. Por otro lado, la Humanidaddemanda un creciente suministro de energía. Como resultado, las instalaciones de producción de energía eléctrica aumentan en número y en capacidad haciendo uso de cantidades cada vez mayores de materias primas y recursos, y produciendo más residuos. Para hacer frente a su incidencia ambiental, la ONU, el Consejo Mundial de la Energía yla Agencia Internacional de la Energía previenen que las prácticas actuales de producción y uso no son sostenibles a causa de sus efectos colaterales de orden medioambiental y social. Dado que los recursos energéticos, en su forma natural, son fundamentalmenteneutros, el problemamedioambientalestriba VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 08 3.6. LAS FAROLAS SOLARES FUNCIONAMIENTO El funcionamiento es totalmente autónomo, a modo de pequeñas centrales fotovoltaicas. Los paneles solares captan durante el día la energía solar, transformándola en energía eléctrica y almacenándola en las baterías de gel, a través de un controlador de carga para que finalmente y cuando sea necesario, mediante mecanismos programables se pongan en funcionamiento las luminarias, que se alimentarán de la energía previamente almacenadaen dichas baterías. COMPONENTESDE LAS FAROLAS SOLARES Panelessolares Es el componente del sistema, encargado de captar la energía del Sol y transformarla en electricidad. Suelen ser claramente identificables por su posición destacada dentro del conjunto. Normalmente se colocan en lo alto de la estructura para así lograr una mayor captación de la energía solar. Los paneles deben estar siempre orientados hacia el sur y con la inclinación adecuada en función de la latitud (existiendo en este sentido varios criterios, siendo uno de ellos el consistente en inclinarlo el mismo número de grados de la latitud + 5º). Los paneles solares son del todo similares a los empleados para otras aplicaciones fotovoltaicas,solo que adaptados en tamaño. .Normalmente se emplean aquellos materiales semiconductores de mejor rendimiento como los monocristalinos. Estos paneles se instalan en posición fija una vez situados con la inclinación adecuada a través de la regulación que dispone el soporte del panel. Baterías Son los elementos encargados de almacenar la energía captada por los paneles durante el día para emplearla durante la noche en el encendido de las luminarias. Instalamos baterías de gel, por su gran tolerancia de descarga. Para evitar la posible substracción de las baterías, GCE SOLAR ha patentado un dispositivo antirrobo basado en 2 cilindros que actúan como un pistón a través de unas instrucciones. Este mecanismo se puede bloqueary así evitala manipulaciónde personal ajeno. Sistemade control Los controladores de carga, son elementos indispensables en el proceso de control de tensión de carga a las baterías. Cuando la tensión de entrada de placas supera los 29,5V, abre el circuito para que no haya una sobrecarga en la batería. Así mismo si la tensión de la batería es inferior a 21,6V, abre el circuito de salida para que no se produzca una descarga en las baterías de gel, lo que influiríasignificativamentela durabilidadde las mismas. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 15 El encendido de la luminaria se realiza, cuando la tensión que produce el panel fotovoltaico es inferior a 4 V, esto es, al anochecer; un automatismo cierra el circuito y se produce el encendido de la luminaria, de la misma manera, al amanecer, el panel produce más de 14V, este circuito se interrumpiría volviendo a su posición inicial de recarga de batería, y así cíclicamentetodos los días. Estos controladores llevan 4 leds que indican, desde un 25% hasta un 100%, de la carga de la batería permanentemente, (los datos técnicos se facilitan, junto con la programación, en el folleto de instrucciones que acompaña al controlador), además podemos programar la hora de encendido, y el tiempo de funcionamiento de la luminaria. La programación prefijada es de 6 horas de funcionamiento. LAS FAROLAS SOLARES Y SU DIFERENTE RENDIMIENTO ALO LARGO DEL AÑO Un factor muy a tener en cuenta por el comprador de una farola solar, es la variabilidad de su rendimiento a lo largo del año.Los rayos del Sol no inciden con la misma inclinación sobre la placa solar, en todas las estaciones del año, siendo siempre mayor la energía que recibe la superficie terrestre en verano, que la que recibe en invierno, y siendo también mayor la diferencia entre ambasestaciones conformenos alejamosdel ecuador Así, en áreas de clima templado (Europa, Suramérica) las diferencias de ésta inclinación de los rayos solares entre el invierno y el verano son muy marcadas siendo mucho menos perceptibles en áreas tropicales y subtropicales (México, Centroamérica, Perú, Islas Canarias) donde los rayos del inciden de forma más perpendicular durante todo el año. Por otro lado también será necesario tener en cuenta las características climáticas locales, en concreto el número de días consecutivos en los que el cielo pueda permanecer nublado, ya que sólo la radiación solar directa (la que nos llega cuando no hay nubes que cubran el Sol) recarga eficazmente las baterías. Todos estos factores tendrán su reflejo en el rendimiento de las farolas. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 16 Las farolas de menor potencia, si pueden llegar a acusar esta variabilidad en la cantidad de energía del Sol que recibe la Tierra. Así mientras en momentos del año con gran radiación solar la farola puede funcionar a pleno rendimiento, durante un buen número de horas, en invierno, el número de horas y la potencia de la luz emitida por la farola puede verse sensiblemente reducido y en momentos especialmente desfavorablesincluso interrumpido. Estos factores, afectarán en mucha menor medida a las farolas solares de mayor potencia, las cuales pueden asegurar un suministro de luz mucho más estable durante todo el año, si bien son las más costosas (damos 3 variantesen horas de reserva). Habrá que considerar por tanto en la elección de una farola solar el uso que se le vaya a dar, y el número de horas de luz que se le puede exigir, ya que puede ser posible, por ejemplo, que no sea necesario que permanezca encendida durante toda la noche, sino sólo las primeras horas, con lo que bastará con un modelo más pequeño y más económico (podemos suministrarlas con 2 potencias distintas en la misma luminaria, que podemos regularlasa diferenteshoras). La farola solar, como ya se ha dicho antes, es autónoma en su funcionamiento, y no depende de la proximidad de la red eléctrica general, para su funcionamiento; si bien, se deben dar dos requisitos mínimospara su instalación. Condiciones mínimaspara la instalación de una farola solar: Que se disponga de un lugar despejado,donde se pueda asegurar que el Sol incide un número adecuado de horas al día, evitándose que existan obstáculos próximos a la farola. También se deberá tener en cuenta, que la sombra que proyectan esos posibles obstáculos, varia de tamaño en función de la estación en que nos encontremos, siendo máxima el primer día del inviernoy mínimael primer día del Verano. Se debe disponer de una zapata de cimentación, dotada de sus correspondientes pernos de anclaje, sobre los que se pueda fijar la farola de manera adecuada, y que garantice la estabilidad del conjunto, frente a las hipótesis de carga acordes con la zona climáticaen laque se realice su instalación. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 17 SISTEMASDE ILUMINACIÓN AUTÓNOMOS Representan la alternativa a los sistemas de iluminación convencionales y, además, son idóneos para aquellos lugares donde la red eléctrica no llega o esporádicamente falla el suministro. Existen equipos apropiados capaces de proporcionar una autonomía energética permanente mediante la carga de baterías a través de diferentes fuentes de energía, como la solar yla eólica. Los puntos de luz incluyen los mismos elementos que un sistema convencional de acumulación, generación, regulación, almacenamiento y distribución de las distintas fuentes de energía. Las células solares de los paneles convierten la radiación en electricidad de forma directa. La energía captada durante las horas del sol se almacena en un banco de baterías a fin de utilizarlaen las horas de escasa o nula iluminaciónnatural. Las baterías de ciclo profundo son las más indicadas para este uso, ya que soportan multitud de cargas y descargas, manteniendo una potencia estabilizada de 300 a 1.500 ciclos, de la manera más eficiente para almacenar y suministrar energía en un sistema fotovoltaico. El sistema está gobernado por un regulador de carga que, gracias a un algoritmo interno, define los periodos de iluminación eficiente y regula la carga de las baterías de manera que no se descarguen en su totalidad. Dicha energía es la que dotará de luz a la lámparade la farola o elementode iluminación. VOLUMEN I.[MEMORIA] Panel FV Luminaria Batería Regulador NOCHE La energía acumulada durante el día permite la alimentación de la lámpara DIA Carga de la batería durante las horas de radiaciónsolar 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 18 SISTEMASDE ILUMINACIÓN DE CONEXIÓNA RED Este tipo de iluminación aprovecha la radiación del sol para convertirla en electricidad a través de un inversor que la transforma en corriente alterna. La electricidad producida por la farola durante el día se vende a la red eléctrica. A su vez, la farola utiliza la energía de la red para su iluminación nocturna (no tiene ningún sistema de acumulación con baterías). Hoy en día, en España el precio de venta de la electricidad producida por fuente de energía renovable, como es la solar, es aproximadamente tres veces superior al precio de compra de la energía. La nueva generación de mobiliario urbano sostenible conectado a red está pensada como una mini planta generadora de energía fotovoltaica. En algunos casos, aunando diseño, iluminación y ventade energía a la red. La tendencia, tanto en el diseño como en la arquitectura, es la innovación. Concebida para integrar diferentes conceptos en un solo elemento: criterios estéticos, integración de las energías renovables en componentes de uso cotidiano, diseños a medida con el objetivo de simbolizar algo concreto o asociarse a una imagende marca y divulgarinformación. VOLUMEN I.[MEMORIA] Panel FV Luminaria NOCHE La energía consumida proviene directamente de la red eléctrica (sistema similar a una farola normal). DIA La energía generada durante el día se inyecta directamente a la Red y revendida. Inversor El inversor integrado en el báculo permite la transformación de la corrienteeléctrica. RED ContadorEª consumida ContadorEª producida 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 19 Ventajasdel LED: •Pérdidas energéticas mínimas. •Reducido tamaño. •Bajo consumo. Se alimenta a baja tensión, utilizando así poca potencia. •Baja incandescencia de la luminaria. Las pérdidas por efecto Joule son casi nulas. Los demás sistemas de iluminación en igualdad de condiciones de luminosidad emitenmucho más calor. •Eficiencia lumínica elevada y emisión direccional directade la luz. •Resistentes y compactos. Al ser elementos 100% sólidos, resisten golpes y vibraciones mucho mejor que una lámpara incandescente. •No contienenproductos potencialmentenocivos. •Pueden ser fácilmentecontrolados y programados. •Mayor duración y fiabilidad. La vida de un LED es muy larga en comparación con los demás sistemas de iluminación. 3.7. ¿CÓMO MEJORAR LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA ILUMINACIÓN? La eficiencia energética aplicada a la iluminación se puede definir como la reducción del consumo de energía manteniendo los mismos niveles lumínicos sin disminuir la calidad del producto, protegiendo el medio ambiente y fomentando un comportamientosostenible en su uso. Por tal motivo, la incorporación de la tecnología LED en el mobiliario urbano está teniendo mayor presencia cada día. Elementos urbanos como los semáforos han sido pioneros en su utilización. Posteriormente, farolas, balizas de señalización e incluso pérgolas están mejorando su uso. TECNOLOGÍALED Un LED,es un diodo emisor de luz, esto es, un dispositivo semiconductor que emite luz cuando circula por el corriente eléctrica. Su gran ventaja frente a las tradicionales bombillas de filamento de tungsteno, e incluso frente a las bombillas de bajo consumo,radica en su eficienciaenergética: VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 20 CARACTERÍSTICAS DE LÁMPARAS CON LED PARA ILUMINACIÓN DE CALLES Y VIALIDADES 1. RevolucionarioSistema Fotométrico El primer sistema óptico dedicado (lente de enfoque rectangular). Las lámparas tienen un control razonable de la distribución de luz, patrón de spots rectangulares, y aseguran la uniformidad de su brillo en la superficie de las calles. 2. Diseño único integrado de lámpara LED y lente Los lentes desarrollan una protección en la iluminación, ya que evitan la duplicación de luces y reducen los costos de energía, también reducen el peso del producto y tienen un sistema de estructura simplificado. ILUMINACIÓN EXTERIORCON LÁMPARAS DE LED Con la más nueva tecnología de lámparas con LEDs en el mercado, se ha creado la nueva iluminación a base de LEDs para exteriores, lámparas de LEDs para iluminar vialidades y luminarias en exteriores en las avenidas y calles, plantas y fabricas, ahorrando más de 50% y hasta 80%de energía. Con una vida útil de 50,000 horas lo cual es todavía más larga que las antiguaslamparas y las ahorradoras de energía. Este tipo de iluminación con LEDs desplazara en poco tiempo a la anteriormente llamada la iluminación mercurial, ya que con esta tecnología de LED, se ahorra energía y esto beneficia a toda población que requiera de iluminación o luminarias de LED en las vialidades, cruceros, calles, estacionamientos, centro comerciales,fabricasy fraccionamientos. Aparte la vida útil de estas lámparas de LED es aun mayor a la convencional iluminación mercurial, ya que con el sistema de control que tienen este tipo de lámparas pueden durar hasta 50,000 horas de servicio continuo utilizándolas 10 horas al día. Con lo cual estaríamos hablando de una vida igual o mayor a los 13 años.de fabricar. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 21 7. Combinación perfecta con la energía solar (Iluminación Solares Opcional) Una de las ventajas de la iluminación con tecnología a base de LEDs de bajo voltaje es que de acuerdo a los recursos locales, la electricidad y la energía solar pueden ser combinadas para así alcanzar un mejor costo y beneficio. 8. Alta eficienciade luminosidad La eficiencia de la iluminación con LED en las condiciones existentes es ≥80 lm/w. Progresivamente aumentará el brillo del LED a 150 lm/w y la lámpara de sodio de 400Wse remplazará con la de 100W de LED, después la eficiencia de luminosidad llegaráa 300 lm/w, eventualmente. 3. Bajo consumo de energía Con las lamparas de LED de alta intensidad para la iluminación de avenidas, caminos y puentes de 28W, 56W, 112W y 168W nuestras lamparas pueden reemplazar las lamparas de alta presión de sodio de 75W,150W,250W,y400W directamente. 4. Configuración creativa del diseno de módulos Los disenos estan hecho para escoger entre cuatro tipos de configuraciones: 1, 2, 4, o 6 módulos por lampara. Eso es para escoger el mejor tipo de iluminación para cualquier tipo de exterior. 5. Larga Vida, hasta 50,000 horas Utilizándolo por 10 horas diarias, podrían utilizarse hasta por más de 13 años, es 5a10 veces mas vida que las lámparas tradicionalesde sodio y mercurio. 6. Protegen el ambiente Nuestras lamparas no contienen plomo, ni mercurio. No hay contaminaciónambiental. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 22 MATERIALES AUTÓCTONOS O REGIONALES Uno de los criterios de selección de los materiales es su regionalizad, con el fin de aumentar la autosuficiencia de los sistemas y disminuir las necesidades de transporte y la dependencia exterior. El banco de relajación de Nutcreative, diseñado para Gran Canaria, está construido a partir de material local: residuos de mármolde una industria de la propia isla. DURABILIDAD Y MANTENIMIENTO Es muy importante la selección de elementos duraderos y resistentes a las condiciones a las que van a estar sometidos en su emplaza miento. En este sentido, también es importante el diseño y los elementos con piezas sustituibles que permitan la reparación o la fácil sustitución de sólo las partes dañadas. Es un aspecto clave con beneficios tanto ambientales como económicos. 3.8. ¿CÓMO SE DEBEN ELEGIR LOS MATERIALES PARA TENER UN MOBILIARIO URBANO SOSTENIBLE? En este apartado se plantean las cuestiones y características relevantes para ayudar a seleccionar materiales y productos que permitan la transición del clásico modelo lineal al modelo cíclico siguiendo la filosofíadel C2C. “Cradle to Cradle”(de la cuna a la cuna) es una teoría y práctica sostenible que aparece en contraposición a la tradicional “Cradle to Grave” (de la cuna a la tumba), que ha sido la imperante durante un largo periodo de tiempo y que produce un 90%de residuos al finalde su ciclo. MATERIALES RECICLABLES O VALORIZABLES Son materiales fácilmente desmontables con juntas mecánicas no encoladas para poderlos separar. El compostador modelo Combox de Compostadores.com es un ecodiseño que se caracteriza por sus compartimentos adaptables y ampliables. Está fabricado en su totalidad con plásticos reciclados y reciclables procedentes de post-consumo. El resultado es un compostador100% reciclado,reciclador y reciclable. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 23 RECICLADOS (PRECONSUMO Y POSTCONSUMO) La realización de productos a base de materiales reciclados y reciclables es el primer paso para cerrar ciclos. Actualmente, se dispone en el mercado de una gran variedad de productos reciclados, tanto fabricados en el ámbito nacional como importados del extranjero. En este marco es importante tener en cuentalos siguientes aspectos: •Que no contenga materialestóxicos. •Que sean reciclables. Es preferible materiales simples, como hormigón, asfalto, madera, polietileno, etc., que mezclasde plásticos o aglomerados no reciclables. •Que tengan su origen del recicladopost consumidor. REUTILIZADOS Consiste en la reutilización de materiales y elementos para los mismos u otros usos. Una buena alternativa es reaprovechar las estructuras existentes in situ, restaurándolas o adaptándolas a nuevos usos. Un ejemplo puede ser el mobiliario hecho a base de la reutilizaciónde ruedas y otros elementos de bicicletas. ECOEFICIENCIADE LOS MATERIALES La intensidad energética es la cantidad de energía necesaria para obtener y fabricar los productos. La selección de materiales con prestaciones adecuadas para la aplicación pero con bajas intensidades energéticas puede influir de manera indirecta a la disminucióndel consumo energético. A continuación se muestra una tabla con las intensidades energéticas de los principales materiales utilizados para mobiliario urbano, expresada en MJ por cada kilogramo de materialempleado. MINIMIZAR LA CANTIDAD DE MATERIAL La cantidad de material utilizadose debe minimizaral máximo. NO TÓXICOSPARA LAS PERSONAS O EL ENTORNO Se caracterizan porque son beneficiosos, seguros y saludables para los individuos y las comunidades a lo largo de todo su ciclo de vida. Los materiales o productos a evitar son aquellos que contengan PVC, metales pesados, ftalatos o ésteres de ftalato que es un grupo de compuestos químicos principalmente empleados como plastificadores (sustancias añadidas a los plásticospara incrementarsu flexibilidad)u organohalogenados. VOLUMEN I.[MEMORIA] 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 24 VOLUMEN I.[MEMORIA] El Inverto-Schirm es la protección adecuada contra lluvia, radiación solar, nieve y viento. Innovativa técnica ingenieril, en conjunto con materiales de alto valor, lo hacen un atractivo punto de encuentro,en cualquier condición climática. La cubierta invertida no requiere ser plegada y es suficientemente estable aún con lluvia y nieve. El sombreadero está compuesto de piezas de acero zincados y una membrana retardante a la llama, tipo Ferrari 702. Tanto los materiales como su manufactura corresponden a altos estándares de calidad y seguridad “made in Germany”.Es un elemento muy versátil: como cubierta para aparcamiento de bicicletas o para paseos peatonales, bajo este sombreadero urbano, siempre hay algo aconteciendo... El diseño Urbano es el arte de hacer lugares para la gente. Un buen diseño urbano es cada vez más importante para la regeneración de los, pueblos y centros regionales. Se integra los procesos y la experiencia de muchas disciplinas relacionadas incluyendo el arte, la arquitectura, el paisajismo, las ciencias sociales, economía, planificación y transporte. La creación y el fortalecimiento de alta calidad, hacen atractivos los lugares públicos, se sostiene el valor y la seguridad de la inversión pública y privadaen estos lugares. La Unidad de Diseño Urbano en la planificación SA promueve los principios de diseño urbano y su valor en la mejora de la calidady la vitalidaddel medioambienteurbano. ESPACIOS URBANOS 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 31 VOLUMEN I.[MEMORIA] La pasarela de Zaragoza, que cruza el rio Ebro, dedicada a los voluntarios que participaron en la Expo 2008. Fue inaugurada en el 2008 coincidiendo con la Esposición Internacional y también es conocida como la “Pasarela de Manterola”, nombre de su autor el ingeniero Javier Manterola, autor de otras obras en la ciudad como el puente de Manuel Giménez Abad y la reforma del puente de la Almozara. ESPACIOS URBANOS “Dinosaurio”.Planta generadora. Creada por SIARQ, genera hasta 3.800 kWh anuales. Toda la energía obtenida se transfiere ala red eléctrica; mientras que la energía consumida por los proyectores se obtiene directamente de la red de distribución eléctricaconvencional. 3. DOCUMENTACIÓN INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 32 4. NORMAS Y REFERENCIAS 4.1. DISPOSICIONES LEGALES Y NORMAS APLICADAS GuíasTécnicas BT‐Anexo1Significadoy explicaciónde los códigos IP, IK BT‐09Instalaciones de alumbrado exterior Decretos. Alumbrado públicoen España DOGV Nº 5305,de 18 de julio. Decreto 104/2006 Planificación y gestión en materiade contaminaciónacústica Real Decreto 871/2007,de 29 de junio, por el que se ajustan las tarifaseléctricas a partir del 1de juliode 2007 Reglamento (CE) 245/2009,de 18 de marzo, por el que se aplica la Directiva 2005/32/CE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo relativo a los requisitos de diseño ecológico para lámparas fluorescentes sin balastos integrados, para lámparas de descarga de alta intensidad y para balastos y luminarias que puedan funcionar con dichas lámparas, y se deroga la Directiva 2000/55/CE del ParlamentoEuropeo y del Consejo. Real Decreto 1890/2008, de 14 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus Instrucciones técnicas complementariasEA-01 aEA-07. Real Decreto 1369/2007,de 19 de octubre, relativo al establecimiento de requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos que utilizanenergía. Real Decreto 1580/2006, de 22 de diciembre,por el que se regula la compatibilidad electromagnética de los equipos eléctricosy electrónicos. Directiva 2006/95/CE, de 12 de diciembre, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre el material eléctrico destinado a utilizarse con determinadoslímitesde tensión. Real Decreto 842/2002, de 2de agosto, por el que se aprueba el Reglamentoelectrotécnicopara baja tensión. Real Decreto 838/2002, de 2de agosto,por el que se establecen los requisitos de eficiencia energética de los balastos de lámparas fluorescentes. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 33 4. NORMAS Y REFERENCIAS Normas referidas a los Sistemas de energía solar fotovoltaica UNE 206001:1997 EX. Módulos fotovoltaicos. Criterios ecológicos. UNE-EN 50380:2003. Informaciones de las hojas de datos y de las placas de características para los módulos fotovoltaicos. UNE-EN 60891:1994. Procedimiento de corrección con la temperatura y la irradiancia de la característica I-V de dispositivos fotovoltaicos de silicio cristalino (Versión oficial EN 60891:1994). UNE-EN 60904-1:1994. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 1: Medida de la característica intensidad-tensión de los módulos fotovoltaicos (Versión oficial EN 60904-1:1993). UNE-EN 60904-2:1994. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 2: Requisitos de células solares de referencia (Versión oficial EN 60904-2:1993). UNE-EN 60904-2/A1:1998. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 2: Requisitos de células solares de referencia. UNE-EN 60904-3:1994. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 3: Fundamentos de medida de dispositivos solares fotovoltaicos (FV) de uso terrestre con datos de irradianciaespectral de referencia (Versión oficial EN 60904-3:1993). VOLUMEN I.[MEMORIA] Normativa española referente a energía fotovoltáica Real Decreto 842/2002,de 2de agosto, por el que se aprueba el reglamentoelectrotécnicopara baja tensión. Orden 9344/2003,de 1de octubre, del Consejero de Economía e Innovación tecnológica, por el que se establece el procedimiento para la tramitación, puesta en servicio e inspección de las instalaciones eléctricas no industriales conectadasa una alimentaciónen baja tensión. Real Decreto 1578/2008,de 26 de septiembre, de retribución de la actividad de producción eléctrica mediante tecnología solar fotovoltaica para instalaciones posteriores a la fecha límite de mantenimiento de la retribución del Real Decreto 661/2007 de 25 de mayo, para dicha tecnología. Real Decreto 661/2007,de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial. Real Decreto 1663/2000,de 29 de septiembre, sobre conexión de instalaciones fotovoltaicas a la red de baja tensión. Real Decreto 1955/2000,de 1 diciembre, por el que se regula las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministroy procedimientode autorizaciónde instalaciones. Documento básico HE-5 “Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica”, del Código técnicode la edificación. INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 34 4. NORMAS Y REFERENCIAS UNE-EN 60904-5:1996. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 5: Determinación de la temperatura de la célula equivalente (TCE) de dispositivos fotovoltaicos (FV) por el método de la tensión de circuito abierto. UNE-EN 60904-6:1997. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 6: Requisitos para los módulos solares de referencia. UNE-EN 60904-6/A1:1998. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 6: Requisitos para los módulos solares de referencia. UNE-EN 60904-7:1999. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 7: Cálculo del error introducido por desacoplo espectral en las medidas de un dispositivo fotovoltaico. UNE-EN 60904-8:1999. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 8: Medida de la respuesta espectral de un dispositivo fotovoltaico. UNE-EN 60904-10:1999. Dispositivos fotovoltaicos. Parte 10: Métodos de medida de la linealidad. UNE-EN 61173:1998. Protección contra las sobretensiones de los sistemas fotovoltaicos (FV) productores de energía –Guía. UNE-EN 61194:1997. Parámetros característicos de los sistemas fotovoltaicos (FV) autónomos. UNE-EN 61215:1997. Módulos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino para aplicación terrestre. Cualificación del diseño y aprobación de tipo. UNE-EN 61277:2000. Sistemas fotovoltaicos (FV) terrestres generadores de potencia. Generalidades y guía. UNE-EN 61345:1999. Ensayo ultravioleta para módulos fotovoltaicos (FV). UNE-EN 61646:1997. Módulos fotovoltaicos (FV) de lámina delgada para aplicaciones terrestres. Cualificación del diseño y aprobación de tipo. UNE-EN 61683:2001. Sistemas fotovoltaicos. Acondicionadores de potencia. Procedimiento para la medida del rendimiento. UNE-EN 61701:2000. Ensayo de corrosión por niebla salina de módulos fotovoltaicos (FV). UNE-EN 61702:2000. Evaluación de sistemas de bombeo fotovoltaico (FV) de acoplo directo. UNE-EN 61721:2000. Susceptibilidad de un módulo fotovoltaico (FE) al daño por impacto accidental (resistencia al ensayo de impacto). UNE-EN 61724:2000. Monitorización de sistemas fotovoltaicos. Guías para la medida, el intercambio de datos y el análisis. UNE-EN 61725:1998. Expresión analítica para los perfiles solares diarios. UNE-EN 61727:1996. Sistemas fotovoltaicos (FV). Características de la interfaz de conexión a la red eléctrica. UNE-EN 61829:2000. Campos fotovoltaicos (FV) de silicio cristalino. Medida en el sitio de características I-V. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 35 4. NORMAS Y REFERENCIAS Normas referidas al desarrollo de la luminaria UNE‐EN 60598‐1:2005 Luminarias. Requisitos generales y ensayos UNE‐EN 60598‐2‐3Luminarias. Luminarias para alumbrado público. UNE‐EN 60598‐2‐13 Luminarias.Luminarias empotradas en el suelo UNE‐EN 60598‐2‐19 Luminarias. Luminarias con circulación de aire (seguridad) UNE‐EN 12665:2003 Iluminación. Términos básicos y criterios para laespecificaciónde los requisitos de alumbrado UNE‐EN 40‐2:1996 Columnas y báculos. Requisitos generales y dimensiones UNE‐EN 40‐3‐1:2003 Columnas y báculos de alumbrado. Diseño y verificación UNE‐EN 40‐7:2003 Columnas y báculos. Requisitos para columnas de materialescompuestos poliméricosreforzados con fibras UNE‐EN 13201‐2:2004 Iluminación de carreteras. Requisitos de prestaciones UNE‐EN 13201‐4:2004 Iluminación de carreteras. Métodos de medidade las prestaciones de iluminación UNE‐EN 12767:2000 Seguridad pasiva de las estructuras soporte del equipamientode la carretera UNE 20460 Sección 714:2001 Instalaciones de alumbrado exterior UNE 20460 Sección 715:2006 Instalaciones de alumbrado a muy baja tensión UNE‐ENISO 3344:1998 Productos de refuerzo UNE 20675‐2‐2:1993 Clasificación de las condiciones ambientales.Precipitacionesy viento UNE 135311:1998 Elementosde sustentación y anclaje vertical UNE 72161:1985 Nivelesde iluminación.Especificación UNE 72162:1985 Niveles de iluminación. Clasificación y designación UNE‐ISO‐1996:2005 Acústica. Descripción, medición y evaluación del ruido ambiental. Magnitudes básicas y métodos de evaluación UNE‐ENV 1991‐1‐4:1998 Acciones del viento en estructuras. Accionesgenerales UNE‐EN ISO 14125:2002 Compuestos plásticos reforzados con fibras.Determinaciónde las propiedades de flexión UNE 7240181 Candelabros. Definicionesy términos UNE‐EN 60838‐2‐2:2007 Portalámparas diversos. Conectores para módulos LED VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 36 4. NORMAS Y REFERENCIAS Normas referidas al proyecto UNE 157001:2002 Norma Española de Criterios generales para laelaboraciónde Proyectos UNE EN ISO9004‐1Gestión de la Calidad y elementos del sistema de la calidad. UNE 1026:1983 Dibujos técnicos. Tipos de líneas UNE 1135:1989 Dibujos técnicos. Lista de elementos UNE 1032:1982 Dibujos técnicos. Principios generales de representación UNE 1027:1995 Dibujos técnicos. Plegado de planos UNE 1039:1994 Dibujos técnicos. Acotación. Principios generales, definiciones, métodos de ejecución e indicaciones especiales UNE‐EN ISO 5455:1996 Dibujos Técnicos. Escalas. (ISO 5455:1979) VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 37 4. NORMAS Y REFERENCIAS 4.2. BIBLIOGRAFÍA “Sistemas eficientes de regulación y control de alumbrado de exteriores” editado por IDAE en colaboración con la CEI. Año 1996 “Instalaciones Básicas” Francisco Fabregat, Joaquín Fenollosa y Tomás Guaita. Editado por Thomson learning. Año 2000 “Cables y accesorios de baja tensión” Catálogo general de PRYSMIAN.Año 2006 “La lumière urbaine” de Roger Narboni. Collection Techniques de conception. Año 1995 “Instalaciones Eléctricas de alumbrado e Industriales” Fernando Martínez Domíngez para Thomson Learning. Año 1998 “Tratado de alumbrado público” J.Ignacio Urraca Piñeiro para InstitutoTecnológicode Aragón. EditorialDonostiarra. Año 1998 “Resistencia de materiales” Manuel Vázquez. Editorial Noela. Año 1999 “Los materiales compuestos de fibra de vidrio” Pablo Antequera, Lorenzo Jiménez y Antonio Mira vete. Edita Ciudad Universitariade Zaragoza. Año 1991 VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 38 4. NORMAS Y REFERENCIAS 4.3. DEFINICIONES Flujoluminoso(ф) El flujo luminoso se compone de toda la potencia de luz dada de una fuente luminosa. Fundamentalmente, se podría decir que esta potencia de radiación como energía dada en la unidad vatio (W). No obstante, el efecto óptico de una fuente luminosa no se describe acertadamente de este modo, ya que la radiación se registra sin distinción por todo el margen de frecuencias y por ello no se tiene en cuenta la diferente sensibilidad espectral del ojo. Mediante la inclusión de la sensibilidad espectral ocular resulta la medida lumen (lm). Un flujo radiante dado dentro del valor máximo de la sensibilidad espectral ocular (fotópica, 555 nm)de 1 W produce un flujo luminosode 683 lm. Cantidad de luz (Q) Se denomina cantidad de luz el producto de tiempo por flujo luminoso dado.La cantidad de luz registra, por tanto, la energía lumínicadada en un espacio de tiempo. Intensidadluminosa(I) Una fuente luminosa puntual e ideal radia su flujo luminoso de manera uniforme en todas las direcciones del espacio, su intensidad luminosa es en todas direcciones la misma. En la práctica, no obstante, siempre se da una distribución espacial irregular del flujo luminoso, que en parte es condicionada por la disposición de los medios de luz y en parte originada por la conducción consciente de la luz. Por lo tanto, es conveniente indicar una medida para la distribución espacial del flujo luminoso, es decir, la intensidad luminosa de la luz, es decir, la intensidad luminosa de la luz. La candela como unidad de la intensidad luminosa es la única unidad base de la luminotecnia,de la cual se derivantodas las demás medidas luminotécnicas. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 39 4. NORMAS Y REFERENCIAS Eficacia luminosa(η) La eficacia luminosa describe el grado de acción de un iluminante. Se expresa mediante la relación del flujo luminoso dado en lumen y la potencia empleada en vatios. El máximo valor teóricamente alcanzable con total conversión de la energía en luz visible sería 683 lm/W. Las eficacias luminosas reales varían según el medio de luz, pero siempre quedan muy por debajode este valor ideal. Iluminancia(E) La iluminancia es una medida para la densidad del flujo luminoso. Se ha definido como la relación del flujo luminoso que cae sobre una superficie el área de la misma. La iluminancia no está sujeta a una superficie real, se puede determinar en cualquier lugar del espacio, y puede derivar de la intensidad luminosa. La iluminancia, además, disminuye con el cuadrado de ladistancia desde la fuente de luz (ley fotométricade distancia). Luminancia(L) Mientras la iluminancia registra la potencia de luz que cae sobre una superficie, la luminancia describe la luz que procede de esta superficie. Esta luz, sin embargo, puede partir por sí misma de esta extensión (por ejemplo, con una luminancia de lámparas y luminarias). Aquí la luminancia se define como la relación de la intensidad luminosa y la superficie proyectada verticalmente a la dirección de irradiación. No obstante, la luz también puede ser reflejada o transmitida por la superficie. Para materiales de reflexión difusa (mates) y para los de transmisión difusa (opacos), se puede calcular la luminancia desde la iluminancia y la reflectancia o transmitancia, respectivamente. Con ello, la luminancia constituye la base de la claridad percibida; la sensación real de claridad, no obstante, aún queda bajo la influencia del estado de adaptación del ojo, de las proporciones de contraste del entorno y del contenido de información de la superficievista. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 40 6. ANÁLISIS DE SOLUCIONES Captar rayos solares Sol Transformar energía Acumular electricidad Controlar uso de batería Controlar paso de energía Detectar luminosidad Luz Energía eléctrica (transformada) Energía eléctrica (de la red) VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 47 6. ANÁLISIS DE SOLUCIONES VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 48 SISTEMAS DE ILUMINACIÓN AUTÓNOMOS SISTEMAS DE ILUMINACIÓN DE CONEXIÓN A RED Contador de Energía cargandose RED Transformador Contador de Energía cargado RED Transformador Transformador Regulador 7. RESULTADOS FINALES 7.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CONJUNTO La luminaria SUNSET es un elemento de alumbrado para exteriores alimentada por energía solar. Es un producto muy innovador, cuya principal finalidad es la de reducir el consumo de energía en aquellas zonas donde hay posibilidad de conexión al alumbrado o llevar la luz a aquellas que no tienen esa opción de abastecimiento. Su funcionamiento radica en un sistema solar fotovoltaico que capta y obtiene energía del sol, transformándola en energía eléctrica útil, que puede ser almacenada en sus baterías para usarse cuando sea necesario. Obviamente no todos los lugares son óptimos o idóneos (en cuanto a la intensidad suficiente diaria de los rayos de sol) para instalar SUNSET, pero el simple hecho de que reduzca en un porcentaje sustancial el consumo de energía eléctrica la hace atractiva. Esto es debido a que la luminaria permite una alimentación dual, es decir, abastecerse del sol mientras este exista o por el contrario, cuando las condiciones no son las mejores, funcionar a partir de la red ordinaria de electricidad como las farolas convencionales. Las dimensiones de su volumenson: 16400x5800x10000mm Podemos observar que tenemos cuatro partes claramente diferenciadas: el conjunto lumínico (compuesto por 3), las piezas intermedias, el conjunto solar ypor último el báculo. Los tres conjuntos lumínicos, se unen al báculo y este a su vez, se une con la pieza intermedia Se ha pensado en un diseño que facilita tanto el montaje, como el mantenimiento o sustitución de todas sus partes. Los sitios que se estudiaron inicialmente para la instalación de la luminaria son: zonas de playa, paseos marítimos, carreteras, zonas portuarias, sendas, espacios rurales y zona de montaña debido aque este tipo de zonas registran un mayor número de días con viento. Incluyendo, así mismo, poblaciones (bajo estudio de energía solar cumpliendorequisitos mínimos). VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 49 7. RESULTADOS FINALES 7.2. DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL CONJUNTO Para más detalle se puede ver en el apartado de Anexos. 7.2.1. CONJUNTO LUMÍNICO Se cuenta con tres luminarias, situadas cada una de ellas en una pieza soporte. Estos cilindros huecos son de 300mm de diámetro yde tres longitudes, 8000mm, 10000mm y12000mm.El espesor de sus paredes es de 20mm. Este conjunto cumple con la función de alumbrar y tiene un IP 65. Entre sus componentes están la pieza soporte, pieza cierre, pieza enganche,cierre luminaria y la lámpara: VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 50 7. RESULTADOS FINALES A. PIEZA SOPORTELUMINARIA Está fabricado de PRFV y sirve de soporte y delimita el volumen conteniendo de todos los elementos de la luminaria. Se unen al báculo mediante soldadura, y al suelo mediante soldadura y la posterior cimentación. B. PIEZACIERRE Fabricada de PP (Polietileno). De forma cilíndrica, de 20mm de espesor, con un saliente de 40mm.Su función consiste en cerrar las partes laterales de las carcasas, Va unida mediante sujección mecánica a las carcasas, y se une medianteremaches a la pieza soporte de la lámpara. C. PIEZASOPORTE Fabricada de PP (Polietileno), de forma plana, de 10mm de espesor, se dobla en los extremos (90º). Tiene dos railes huecos, dónde se engancha la lámpara. Se une ala carcasa mediante sujeción mecánica y a la pieza de cierre mediante un remache.. D. CIERRE LUMINARIA Elemento semi cilíndrico de PMMA (poli metil metacrilato) transparente. Su función es la de proteger la lámpara pero a su vez permitir el paso de la luz emitida por esta. . E. LÁMPARA Se podría definir como el conjunto eléctrico de la luminaria y consta de una lámpara de LED de 60w. Los componentes electrónicos se encuentran alojados y protegidos en el interior de la carcasa de la lámpara. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 51 7. RESULTADOS FINALES 7.2.2. PIEZAS INTERMEDIAS Consta de dos piezas: cuerpo y tapa. El cuerpo tiene 500mm de diámetro en la parte de abajo, por donde se une al báculo, en su parte superior tiene una dimensiones elípticas de 2050x1700mm. Sus paredes tienen un espesor de 20mm.Se une al báculo por sujeción mecánica y tiene una ranura interior para colocar el panel solar. Está realizada por moldeo. Es una pieza que sirve como “nexo de unión” entre el báculo y el panel solar. Poseen una tapa en la parte frontal por la cual se puede manipular el interior, el montaje y la sustitución de sus componentes. Dada su geometría, pueden alojar en su interior componentes. Todos los componentes del panel solar, el cableadoeléctrico, el generador y el regulador. VOLUMEN I.[MEMORIA] 7.2.3. CONJUNTO SOLAR El sistema adecuado será el conjunto solar, se compone de tres partes diferentes: - Panel solar - Componentes internos del panel solar - Estructura de soporte del panel solar -Tieneunas dimensiones elípticas de 2050x1700mm. INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 52 7. RESULTADOS FINALES 7.2.4. BÁCULO Está formadopor dos partes: la columna y la portezuela. La columna es de PRFV realizada por centrifugación y tiene un diámetro en la parte superior de 500mm yen la inferior de 700 mm, con una altura nominal de 9000mm, se encarga de soportar el peso de todo el conjunto superior y de contra restar las fuerzasde los tres conjuntos de las luminarias. La portezuela es el resultado de realizar un corte en la parte inferior del báculo por lo que es de PRFV también. Es la puerta del orificio de entrada para la manipulación del cableado de la caja de derivaciones. Tiene una llave de seguridad para su apertura y tiene un IP 66 de protección para elementos eléctricos.Se une al báculo por sujeción mecánica, VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 53 Estas dos formas de entrada de energía van hacia el conmutador, que gestiona la entrada de corriente según la necesidad de cada momento; en caso que la turbina no esté rindiendo y se necesite un suministro proveniente de la red eléctrica se cortará el flujo de la batería dejando una única entrada, en cambio, en caso contrario, cuando la turbina está a plano funcionamiento y no es necesario un suministro convencional, el conmutador cerrará esta entrada. Del conmutador sale la energía transformada para el consumo de la lámparaLED de 60 W. 7. RESULTADOS FINALES 7.2,5, COMPONENTESELECTRÓNICOS La farola puede ser alimentada por dos entradas, como se dijo anteriormente puede ser por la red de alumbrado o por el panel solar. Para que estas energías sean compatibles es necesaria la colocaciónde diversos aparatos para optimizar su uso. Por la red de alumbrado público llega una tensión de 230 Ven corriente alterna. Será necesaria una fuente de alimentación para que convierta esa tensión a 12V y en corriente continua y así llegar al conmutador. Por su parte, el sistema solar fotovoltaico, transmite el movimiento al generador y este lo convierte en energía continua a12V. Antes de llegar esta energía a las baterías se necesita un regulador de carga, cuya misión es proteger la batería de una posible sobrecarga o calentamiento debido al exceso de entrada de energía y gestionar el uso de la batería haciendo que tenga un alto rendimiento. Una vez que llega a la batería, esta la almacena hasta que su uso es requerido. Así mismo, en el caso que la batería esté llena, se necesite energía y la turbina girando, el regulador desactiva el flujo del acumulador y permite el paso directo desde el generador. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 54 7. RESULTADOS FINALES 7.3. IMAGEN DEL PRODUCTO La imagen del producto SUNSET,se consigue por su vista desde planta.La forma en la que están dispuestos sus soportes, yel panel solar, hacen que parezca un sol. El nombre SUNTET,es una palabra inglesa, corta, con un sonido conciso y fácil de pronunciar. Significa puesta de sol, por eso se ha jugado con la forma de sol y la idea de que es un producto para su uso nocturno, cuando el sol haya desaparecido. Se ha elegido el color negro por la relación que tiene con la puesta de sol, Además el color negro tiene muchas connotaciones positivas, como elegancia, resistencia, calidad y siempregana al paso del tiempo. VOLUMEN I.[MEMORIA] INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 55 7. RESULTADOS FINALES 7.4. RENDERS_AMBIENTACIONES VOLUMEN I.[MEMORIA] ENTORNOS USUARIOS Todo tipo de Usuarios INGENIERÍA TÉCNICA DISEÑO INDUSTRIAL UNIZAR 56