Optimización del ahorro energético: LED y Localización SAE en el Metro Ligero Oeste

El artículo que presentamos a continuación es una ponencia que se presentó en el XLI Simposium Nacional de Alumbrado del CEI, celebrado en Badajoz del 6 a 8 de mayo, donde la firma ETI realizó diversas presentaciones.

Con objeto de reducir el gasto energético consumido por la iluminación de las vías y andenes, la empresa Metro Ligero Oeste ha optado por la sustitución de sus luminarias de 100W y 150W de HM por iluminación LED mediante módulos ETILED 50W. Al contrario que el Metro Convencional, el Metro Ligero Oeste discurre en la mayor parte de sus 22,5 km por el exterior (salvo algún túnel) y por zona urbana, por lo que todo su recorrido debe estar iluminado por la noche, siendo su horario desde las 6:00 hasta la 2:00 del día siguiente, siendo la media anual de horas de iluminación diaria de casi 9 horas. El horario de encendido, por astronomico, va desde las 18:00h aprox hasta las 2:00, momento que se corta por no explotación, hasta las 5:00h, que vuelve a encenderse hasta las 8:00h aprox que ya hay luz natural. Eso supone un gasto energético de 369 kWh/año por punto de luz (sólo luminarias de 100W HM). La simple sustitución por ETILED 50W supone un ahorro de 205 kWh/año, pues el consumo por punto pasa a ser de 164 kWh/año.

Inicialmente, se realizó una instalación de prueba de 23 equipos para verificar la posible sustitución, observándose que se mejoraba enormemente la uniformidad confirmando los datos tanto por mediciones, como por encuestas y consultas a usuarios y conductores, siendo éstos últimos los más satisfechos por la mejora.

Pese a este importante ahorro, teniendo en cuenta que sólo es necesaria la iluminación a nivel pleno durante las zonas por las cuales discurre el tren (las estaciones tienen su propia iluminación), se decidió reducir el nivel en aquellos momentos y tramos en los cuales no había trenes transitando. Para conseguir esta operativa de reducción: tren en tránsito = nivel pleno; vía vacía = nivel reducido, se utilizó el sistema de telecontrol de alumbrado de ETI, denominado Línea de Mando Virtual, junto el Sistema de Ayuda a la Explotación (SAE) que publica la localización de los trenes mediante servicios web que son consultados por el SCADA de energía. Con la utilización de este sistema se incrementa el ahorro un 35%, pasando a ser el ahorro previsto por punto de 277 kWh/año.

Línea de Mando Virtual
El sistema de Línea de Mando Virtual (LMV) permite un control punto a punto de la instalación de alumbrado desde el cuadro sin necesidad de instalar una línea de mando adicional, ya que hace uso de la red de alimentación existente para comunicarse mediante el uso de corrientes portadoras (también llamadas PLC) hasta el punto de luz. Una de las principales ventajas de este sistema de control es que permite crear grupos, de manera que se pueden independizar zonas de una misma instalación para que actúen de manera diferente. El sistema LMV para regulación de luminarias LED está compuesto por uno o varios módulos transmisores en el cuadro (en función del número de grupos que se quieran crear) y de un módulo receptor en cada punto de luz a controlar.

Para poder establecer una comunicación entre ellos, deberá haberse establecido una misma dirección de grupo, tanto en el módulo transmisor como en el receptor. Esta asignación de grupo se realiza de forma sencilla mediante un par de selectores integrados en cada dispositvo, pudiendo crearse hasta 255 grupos diferentes. Adicionalmente, el usuario podrá siempre asignar la dirección “de difusión” o “broadcast” en el transmisor, de manera que todos los receptores de la instalación obedecerán sus órdenes, independientemente del grupo al que pertenezcan. El transmisor, denominado TxLMV, puede transmitir comandos de encendido/apagado, así como de cambio de nivel pleno a nivel reducido, y viceversa. Dispone de dos entradas a las que se puede conectar un reloj astronómico, célula fotoeléctrica, sensor de presencia, o cualquier orden que cierre el circuito. El cambio de estado de una entrada conlleva la transmisión inmediata de la orden correspondiente (Encender/apagar o cambiar nivel).

Por su parte, el receptor de línea de mando virtual para luminarias LED, denominado Receptor DLV, debe ir asociado a un driver de LED regulable mediante modulación por ancho de pulso (PWM). En función de los comandos provenientes del transmisor y dirigidos a su grupo, el receptor DLV puede encender o apagar el driver, así como pasar de nivel pleno a reducir la potencia un 50%. La transmision de datos PLC puede requerir la instalación de filtros del amperaje adecuado en el cuadro, para evitar que la señal de comunicación pueda salir de la instalación e interferir en instalaciones próximas con sistemas similares. Puede ser tambien necesario la utilización de filtros en aquellos puntos de luz de la línea que tengan condensadores. Estos presentan una baja impedancia a la frecuencia de la comunicación, lo que pueden producir la atenuación de la misma.

Funcionamiento del Sistema
Se han instalado Transmisores TxLMV en los cuadros que gestionan el alumbrado de las vías entre estaciones. A una de sus entradas se conecta el automata de parada gestionado por el SCADA. El SAE que da una señal de mando al autómata de la parada y al Transmisores TxLMV que vía PCL (Power Line Communication) que manda una señal de control a cada punto de luz. Se crean grupos de Receptores DLV de los equipos “entre-estaciones” gestionados por los cuadros arriba mencionados El funcionamiento es el siguiente: El SAE vuelca la posición de los vehiculos cada 610 seg al SCADA de energía, el cual tiene la programación para saber a qué automata de parada enviar la orden y encender/apagar el tramo de plataforma correspondiente. Para maximizar el ahorro se dispone de 1/3 del alumbrado en nivel de potencia (fase R) y 2/3 en ON/OFF, de tal forma que cuando no hay vehiculo, solo 1/3 del alumbrado permanece encendido en nivel reducido, por seguridad de la instalación. El resto se apaga hasta que se detecta un vehículo, momento en el que se enciende todo a nivel maximo.

Ahorro
Inicialmente con la instalación de módulos de LED se había previsto un ahorro de unos 367.000 kWh/año, pero con la aplicación de la LMV se estima un ahorro final para todo el recorrido de unos 495.000 kWh/año. Actualmente se han instalado 740 luminarias (un 40% del total), consiguiéndose un ahorro real del 80%.

Aclaración sobre la Homologación

La presentación de esta ponencia en el congreso del CEI ha suscitado una leve polémida ya que para la ejecución de la instalación se ha realizado “retrofit” de luminarias existentes. Al respecto, ETI ha manifestado que “siguiendo las recomendaciones la CIE, CEI en España, se procedió en su momento a realizar los preceptivos ensayos de laboratorio, primeramente en el laboratorio de ETI (ISO 9001) para verificar el comportamiento térmico del módulo integrado en la luminaria y posteriormente en el L.C.O.E para la obtención del pertinente Certificado CE”.

Autores: José Ignacio Garreta Oñate, Leandro Boyano Vannucchi y Joaquín José Leandro Espada.