Comparación de leds con fluorescentes o luces de bajo consumo

Para llevar a cabo la explicación técnica debemos definir algunas de las magnitudes fundamentales de la luminotecnia para realizar el artículo adecuadamente.

El flujo luminoso (Φ) es la cantidad de luz visible emitida por una fuente luminosa en 1 segundo. La unidad es el Lumen (Lm).

Nivel de iluminación (E). Una candela es 1 lumen por estereorradián. En el caso de un estereorradián de radio unidad, el flujo (uniforme) se distribuirá uniformemente por el área de 1 metro cuadrado de casquete esférico. Esto proporciona una nueva magnitud, denominada nivel de iluminación o luminancia.

Intensidad luminosa (I), está ligada a la curva de fotométrica (focalización en una dirección concreta), y es la luz emitida por una luminaria distribuida de forma tridimensional. Su distribución no es unitaria tal como ocurre con las luminarias. La intensidad luminosa determina densidad del flujo por unidad del ángulo.

Estereorradián es aquel ángulo que proporciona un casquete esférico que tiene una superficie que es igual al cuadrado del radio de la esfera.

Rendimiento luminoso (η), expresa el flujo luminoso para cada vatio de potencia absorbida por la luminaria. No tomaremos en consideración la potencia absorbida de los equipos auxiliares o de arranque necesarios para el encendido de la luz.

El índice de reproducción cromático (IRC), nos indica la buena o mala calidad de la luz producida por una fuente luminosa, como mejor sea el índice, tendremos una mejor reproducción cromática. Está relacionada directamente con la frecuencia de la luz. La luz solar tiene un IRC entorno de 95.

La temperatura de color nos indica el color de la luz que produce es la que emitiría un cuerpo negro a la temperatura indicada. Esto nos proporcionará colores más cálidos o más fríos, los cálidos alrededor de los 3.300 K y los fríos alrededor de los 5.300 K.

Analizaremos desde un punto de vista económico las clases de luces más utilizadas en el mercado actualmente, que son las lámparas fluorescentes, las halógenas y los LED. Las lámparas incandescentes las dejamos aparte, al no estar disponibles en el mercado actualmente.

Tendremos que tener algunas herramientas para poder hacer el análisis adecuado y que nos lleve a unos resultados valorables. Trabajaremos con las diferentes características técnicas de las luminarias.

Luces Fluorescentes:

  • Temperatura de color (K): 2.700 a 6.500
  • IRC: 80 a 95
  • Rendimiento luminoso (lm/W): 75 a 90
  • Vida útil (h): 10.000 a 17.000

Luces Fluorescentes compactas integradas (las más usuales en viviendas):

  • Temperatura de color (K): 2.700 a 4.000
  • IRC: 80 a 95
  • Rendimiento luminoso (lm/W): 60 a 80
  • Vida útil (h): 6.000 a 8.000

Luces LED:

  • Temperatura de color (K): 2.700 a 6.500
  • IRC: 75 a 95
  • Rendimiento luminoso (lm/W): 65 a 100
  • Vida útil (h): 15.000 a 50.000

Luces halógenas:

  • Temperatura de color (K): 2.900 a 4.100
  • IRC: 90 a 100
  • Rendimiento luminoso (lm/W): 12 a 24
  • Vida útil (h): 2.000 a 5.000

Las diferentes características de las luminarias también se deben tener en cuenta para realizar una compra adecuada. Los fluorescentes compactos sufren de una pérdida o degradación del flujo luminoso durante su vida útil, los leds también, pero esta pérdida es mucho menor. Como tenemos cualidades diferentes, podríamos situar el nivel pérdida entre 7 y 15 veces más en los fluorescentes que en los leds. Otra diferencia a tener en cuenta es el encendido de las luminarias, cuando encendemos un led nos da la totalidad del flujo luminoso al instante, en contra de lo que pasa con los fluorescentes compactos que necesitan de un cierto tiempo para llegar a ofrecer el cien por cien del flujo luminoso.

En el resto de luces, la decisión de elegir una lámpara u otra por temas económicos, resulta más difícil al tener rendimientos diferentes según la marca y la calidad de la luminaria. Podemos tener rendimientos muy similares que nos complicaran la elección. Cómo podemos elegir la luz más rentable, esto lo podemos haciendo una comparación sencilla en la tienda. Unos cuantos ejemplos de luces son:

  • Un fluorescente de 8W y 470 Lm proporciona un rendimiento 59 Lm/W
  • Una lámpara fluorescente compacta de 8W y 435 Lm proporciona un rendimiento 54 Lm/W
  • Una lámpara fluorescente compacta de 20W y 1160 Lm proporciona un rendimiento 58 Lm/W
  • Un LED de 12W y 1150 Lm proporciona un rendimiento 96 Lm/W

Los resultados de esta comparación nos dan la cantidad de luz visible (lumen) que obtenemos por energía consumida. En el primer caso, la comparación de la luz led con un tubo fluorescente, nos dan que el led da un 60% más de luz por vatio utilizado, en el segundo de luz fluorescente compacto estamos en torno a un 70%. Pero debemos estar al caso de los productos, que no todos los leds del mercado tienen el mismo rendimiento. Tenemos leds de 6W que dan entre 270 y 470 Lm o leds de 5W que llegan a mujer hasta 470 Lm. Un led de 6W que nos da 270 Lm, tiene un rendimiento de 45 Lm/W dando menos luz por vatio que utilizando un fluorescente.

En la elección de compra de un led, tenemos que mirar que nos aporte la luz necesaria, es decir, que tenga los lúmenes suficientes para iluminar bien las estancias elegidas.

La elección de compra por rendimiento en el led también está influenciado por el precio de compra. Los precios de compra de un led de 9W puede estar alrededor de los 10 a 20 euros, y uno de 20W puede llegar hasta los 30 euros, los precios de mercado pueden variar mucho. Un fluorescente o fluorescente compacto tiene unos precios entre 4 o 5 euros.

Sustituir una lámpara fluorescente compacta agotada por un led conlleva un gasto dineraria inicial bastante importante, pero hasta qué punto podemos recuperar la inversión hecha, esto lo intentaremos desglosar a continuación.

Las hipótesis de cálculo que utilizo, es que la vida útil de la luminaria led es de 20.000 horas, así como la de los fluorescentes contactos es de 6.500 horas, hemos escogido la parte baja de su vida útil. Esto significa que por cada luminaria led que compramos, tendremos que comprar tres luminarias fluorescentes compactas. El precio de la electricidad elegido será de 0,15 euros el kilovatio hora, precio aproxima de mayo del 2013.

 Horas de funcionamiento (hores) 20.000 20.000 20.000 20.000 6.500 6.500
 Consumo de energía (kW) 0,005 0,006  0,009 0,012 0,008 0,02
 Precio electricidad (€)  0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
 Núm. de bombillas compradas 1 1 1 1 3 3
 Precio de lluminarias (€)  12  16 23 30 5 15
 Precio total luminarias €) 12 16 23 30 15 45
 Gasto en eelectricidad (€) 15 18 27 36 23,4 58,5
 Total de gasto (€) 27 34 50 66 38,4 103,5

Las conclusiones que extraigo son que en las luminarias de menor consumo energético, el margen de ganancia dineraria es bajo pero en favor de los leds, eso si, siempre debemos relacionar el precio con los niveles de flujo luminoso como hemos comentado anteriormente, si no el nivel de prestaciones no sería lo mismo y la comparación no sería correcta. Cuanto más aumenta la potencia de la luminaria, el margen de ganancia sube bastante.

La selección y la comparación la debemos realizar teniendo en cuenta tres parámetros: los vatios consumidos, el flujo luminoso proporcionado y el precio. La elección utilizando tablas de conversión directa de consumo en vatios equivalentes entre los leds y los fluorescentes compactos, aunque son prácticas obvian la importancia del flujo luminoso.

Un pequeño ejemplo nos puede ilustrar un poco, si sustituyo un fluorescente compacto de 8W y 435 Lm por una luz led de 5W y 270 Lm, consumiremos menos energía pero no tendremos la misma iluminación en la estancia que la ponemos, para obtener el mismo flujo luminoso o nivel de iluminación estaré obligado a comprar dos leds, habremos hecho una mala compra y el ahorro se ha convertido en un gasto.

Fluorescentes y Leds en el mundo profesional.

Hasta ahora en el artículo nos hemos centrado más en las lámparas fluorescentes compactas o bajo consumo, dejando de lado el fluorescentes. Los fluorescentes desde hace muchos años iluminan la mayoría de oficinas y locales existentes. El cambio por leds es posible, pero debemos tener en cuenta que cuando hablamos de luminarias en oficina normalmente nos referimos uno porta fluorescentes construidos de chapa de acero u otro material similar, con una óptica que dispone de un difusor muchas veces y los fluorescentes.

El las oficinas el elemento más importante a tener en cuenta son los lux, que tiene en cuenta la superficie que ilumina un lumen. Esto esta regulado por una normativa estatal que debe aplicarse a los proyectos de iluminación . Esta normativa deriva de la Directiva 2009/91/CE de la Unión Europea relativa a la Eficiencia de los Edificios englobando la iluminación de los mismos, de aplicación obligatoria en todos los países miembros. Acompañada esta Directiva con posterioridad por la redacción por parte de la Comisión de Normalización Europea de la norma UNE 12464-1 relativa a la «Iluminación de los lugares de trabajo en interior». La directiva fue transpuesta y recogida en nuestra legislación mediante el Real Decreto 314/2006 por el que se aprobaba el Código Técnico de la Edificación y sus documentos básicos (DB) del que hemos aplicado el HE-3 correspondiente a la eficiencia energética de las instalaciones de iluminación .

Todo esto nos lleva a tener que mirar los niveles mínimos de iluminación de las zonas de trabajo del local en cuestión lo que establece el Real Decreto 486/1997 por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo , desarrollando todos los temas de la ley sobre seguridad e higiene en el trabajo.

El cambio de fluorescente por leds no se debería hacer de forma automática al tener que cumplir una normativa. La exposición siguiente que haré, no debe aplicarse de forma automática, al ser un ejemplo genérico para mostrar el ahorro en electricidad y económico de la sustitución de las lámparas fluorescentes por luces leds.

En el ejemplo tenemos una oficina de 107 m2 (estancia única y sin tener en cuenta los aseos) donde se trabaja en temas administrativos. La altura de trabajo para el Real Decreto 486/1997 que nos especifica en su anexo IV que el nivel de iluminación de una zona en la que se ejecute una tarea se medirá a la altura donde ésta se realice, en el caso de zonas de uso general a 85 centímetros del suelo.

Para evitar deslumbramientos en todas las partes de la oficina se han medido UGR generales a la altura de una persona sentada que es 1,2 metros y de una persona derecha 1,7 metros teniendo en cuenta los usuarios que realicen actividades o puedan estar esperando derechos.

El nivel mínimo de iluminación es de 500 lux, he intentamos que el puesto de trabajo cumpla con unos niveles de iluminación  lo más uniforme posible, evitando variaciones bruscas de luz.

La norma UNE 12464-1 establece índice de rendimiento de color Ra, un mínimo de 80 para iluminar cualquier zona en que haya permanencia de personas.

La luminaria elegida para iluminar la zona de atención de la oficina es la TROLL 48/25484 MANTA DIF. OPAL. 2 x T5 HO 54W 840 EQ. ELECTR. Sus principales características son un cuerpo construido en chapa de acero lacada con una óptica que dispone de un difusor mate con grado de protección IP 40. Luces T5 HO en versión bi-tubo y potencias de 54W. La temperatura de color 840, que significa una IRC de 80 y una temperatura de color de 4000 K (blanco neutro).

Necesitaremos instalar 27 luminarias para iluminar la oficina siguiendo la normativa vigente. Cada luminaria tiene dos fluorescentes con un consumo de 54W y un flujo luminoso de 4.450 Lm. El precio de los fluorescentes estará alrededor de los 7 u 8 euros.

El la actualidad, principios del 2013, no tenemos en el mercado ningún tubo de leds que pueda sustituir los fluorescentes T5 HO 54W o yo no he sido capaz de encontrarlos, ya que las luces leds de tubo del mercado llegan a ofrecer hasta unos 3.100 Lm, esto hace que si quisiéramos cambiar los fluorescentes también deberíamos cambiar el cuerpo lleva luces, realizar todo un proyecto nuevo y nueva distribución de luminarias, proceso el cual se debería hacer un buen estudio de la rentabilidad.

Aquí intento hacer ver que no todo lo que reluce és oro, la tecnología led se está desarrollando y en un futuro fabricantes como Philips o Orsram sacarán tubos de leds con capacidad de llegar a los 4.450 Lm. Esto no quiere decir que en otro tipo de oficina donde tengamos tubos de menores prestaciones sean susceptibles de ser sustituidos por luces leds. En todo caso en la actualidad tenemos fluorescentes de alto rendimiento luminoso en torno al 94 Lm/W, muy similares en cuanto a rendimiento en las luces de leds de tubo.

En un futuro dice que el 2015 philips sacará el llamado TLED con rendimientos de 200 Lm/W, doblando el rendimiento de los fluorescente. Pero eso está por llegar.