FACTOR DE MANTENIMIENTO (FM)

1.INTRODUCCIÓN

Siempre los factores de perdida, se utilizan para mejorar y cumplir los criterios de diseño de las instalaciones eléctricas. La primera vez que profundicé en este tema, lo realicé para la actualización de la Norma Técnica Colombiana NTC-900 “Reglas Generales y Especificaciones para el Alumbrado Público” en el año 2004, hoy codificada como NTC-ISO-TS 17234:2006; El estudio realizado, se incorporó a la norma en el país, y luego, se replicó en varios documentos normativos nacionales. Desde esta época persisten los conceptos y hoy les presento una nueva revisión.

2.ANTECEDENTES

Los conceptos se tomaron de la lESNA (Illuminating Engineering Society of North America – Light Loss Factors), donde el Factor de Mantenimiento (FM) de una instalación, está determinado por los siguientes efectos:

El análisis de cada uno de estos factores brinda como resultado del FM que puede ser uno (1), si las condiciones son óptimas o menor que uno (<1), en la medida en que no lo sean.

Los detalles de cada efecto se pueden observar en el complemento de este artículo:

3. FACTOR DE MANTENIMIENTO

Con los elementos anteriormente mencionados, se realizan los siguientes ajustes al cálculo, dada la complejidad en la determinación de:

• Factores por efectos no controlables (ENC), excepto el Factor de Fuente (FF).

• El Factor de Ensuciamiento (E), que se determina por la depreciación del equipo de iluminación debido a:

Donde K_I y K_P por simplificación del cálculo y por la dificultad en su aplicación, se definen como igual a 1, es decir E es igual a K_E.

• Factores por variación de las características de reflexión de las calzadas (FR).

• Factores de reemplazo de la fuente (R), por cuanto este factor clave, se incorpora en los análisis de viabilidad financiera del proyecto de iluminación.

Entonces, redefiniendo la formulación se establece que: 

La autoridad ambiental en cada país, define las categorías de contaminación de las ciudades, que generalmente clasifican su nivel de contaminación, por la cantidad de particulado existente en el ambiente. A continuación, se relaciona una recomendación del factor de ensuciamiento, que asocia la calidad del ambiente y el periodo de limpieza recomendado para los equipos de iluminación.  

Esta recomendación no se puede considerar como normativa y depende de los estudios ambientales, las tecnologías de fabricación de equipos de iluminación y prácticas de mantenimiento. Por ejemplo, en equipos con bombillas de descarga, se utilizan ganchos de cierre en el conjunto óptico, para cambiar la bombilla y los factores de ensuciamiento se diferencian de equipos con tecnología LED, donde el acceso al chip LED es completamente sellado.

Para verificar la aplicación de estos conceptos, a continuación, un ejemplo de aplicación:

En los anexos del presente artículo, el archivo fuente en hoja electrónica ampliada, de la información completa de este ejemplo.

Para la siguiente configuración de vial, se revisará el comportamiento del Factor de Mantenimiento a través del software de cálculo:

Para alcanzar el nivel de iluminación exigido (cuando se utiliza un FM de 0,84 ó  FM de 0,7), deberá utilizarse una mejor solución o cambiar el equipo, con lo cual, se incidirá factiblemente en el costo total de la instalación. Por ello, todo proyecto de iluminación debe tener definido el factor de mantenimiento, para poder comparar las ofertas del mercado en igualdad de condiciones. 

4.CONCEPTOS CLAVE

¿Por qué es importante el Factor de Mantenimiento?

Porque si no se tiene en cuenta en la etapa de diseño, se supondría que la instalación fuese nueva en todo momento, sin tener en consideración las pérdidas que sufre el sistema.

¿Que indica el Factor de Mantenimiento?

Indica la rapidez con la que la instalación reduce su nivel de iluminación. No es un factor estático como se presume en el diseño de las instalaciones, cambia a lo largo de la vida útil del equipo de iluminación.

¿Cómo se mejora su comportamiento?

Interesándose en el momento de especificar y adquirir un equipo de iluminación, que tenga las menores pérdidas en el rendimiento fotométrico, un alto grado de hermeticidad mantenido en el tiempo y evidentemente, un correcto mantenimiento de la instalación. 

¿Cuál es el factor más crítico en el cálculo del factor de mantenimiento? 

Evidentemente la depreciación del flujo luminoso de la fuente del equipo de iluminación. A partir de esto, existen estrategias de control avanzadas como la Telegestión que, a lo largo de la vida útil de los equipos, pueden compensar la depreciación de la luz, disminuyendo el aumento del uso de energía.

¿Qué metodología utilizar?

Ninguna metodología puede determinar un Factor de Mantenimiento apropiado que capture todas las perdidas posibles en el rendimiento de la instalación en el tiempo. 

¿Qué valores se especifican comúnmente?

En el proceso de diseño se suele utilizar un factor no menor a 0,7 que es también es un valor recomendado por IES. 

Pero si los productos de iluminación se fabrican L70 (que representa el tiempo en horas en que se espera que el flujo luminoso sea del 70% del inicial), y suponiendo una depreciación lineal para L70, se tendrá 0,429% por cada 1.000 horas de utilización de un equipo; En esta condición y sin tener en cuenta los efectos del factor de fuente (por el estándar en la fabricación de la industria) y el factor de ensuciamiento (de responsabilidad directa de quien explota la instalación), se tendrá un Factor de Mantenimiento promedio de 0,84

CONCLUSIONES

Quien adquiera un equipo de iluminación debe interesarse en que tenga las menores pérdidas en el rendimiento fotométrico, un alto grado de hermeticidad mantenido en el tiempo y evidentemente, preocuparse por efectuar un correcto mantenimiento durante su vida útil. 

A medida que las fuentes de luz evolucionan, es necesario reevaluar los métodos utilizados para calcular los factores de pérdida de luz y con ello, como mejorarlos y optimizarlos en DISEÑO, OPERACIÓN y MANTENIMIENTO porque siempre tiene que ver, con la correcta utilización financiera del equipo de iluminación, como activo eléctrico en las fases de Inversión, Mantenimiento y Optimización del consumo de energía.

NORMAS DE REFERENCIA:

• IESNA LM-79-08: IESNA Approved Method for the Electrical and Photometric Measurements of Solid-State Lighting.
• IESNA LM-80-08: IESNA Approved Method for Measuring Lumen Maintenance of LED Lighting Sources.
• IESNA TM-21-11: Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources.
• IEC 62717 LED: Modules for general lighting – Performance Requirements.
• IEC 62722-2-1: Particular requirements for LED luminaires.
• LM80-08: Measuring lumen maintenance of LED Light Sources.
• TM21: Lumen degradation lifetime estimation method for LED light sources.