|
Resumen
En la actualidad asistimos a una generalizada campaña para reemplazar la lámpara incandescente (LI) en las diversas aplicaciones donde se requiere iluminación artificial.
Los motivos del reemplazo son la baja eficiencia lumínica de las versiones de esta lámpara que en el siglo XIV inventara Thomas Alva Edison, la necesidad de reducir el consumo energético y sus consecuencias contaminantes en el medio ambiente.
Las medidas adoptadas en diversos países apuntan en el ámbito de la iluminación residencial a reemplazarla por la lámpara fluorescente compacta (LFC) que potencialmente ofrece menor consumo, mayor eficacia y vida más prolongada. En el caso del alumbrado público se recurre a las lámparas de descarga de sodio de alta presión (SAP) o de mercurio halogenada (LMH).
La lámpara incandescente es la fuente luminosa más utilizada en diversas aplicaciones en el mundo y en particular en América Latina. Su penetración en el mercado y popularidad, en particular entre los habitantes de menores ingresos, se explica por la simpleza del montaje, reducido tamaño, funcionamiento eficaz y especialmente costo mucho menor que cualquiera de las otras lámparas que pudieran ofrecerse como alternativa. Además, es la que menos desechos contaminantes genera.
Las lámparas más eficientes, en particular para su uso en viviendas, además de su mayor costo, generan una iluminación que en muchos casos no es confortable por el color y deslumbramiento. En muchos casos con funcionamiento limitado además por condiciones de la alimentación eléctrica (variaciones de tensión, introducción de armónicas), de uso en lugares donde es frecuente el encendido y apagado o de adaptación en artefactos existentes.
Es por ello que las prohibiciones generalizadas de fabricación y comercialización de la lámpara incandescente en países donde no se dispone de alternativas adecuadas tanto desde el punto tecnológico como económico pueden generar más inconvenientes que las supuestas ventajas que se obtendrían con su reemplazo.
El presente trabajo se refiere a las alternativas existentes en el campo de la innovación tecnológica, de la racionalización del consumo energético y de las políticas de regulación y control para encarar esta cuestión que interesa a gobiernos y habitantes de la región.
Introducción
En diversos países y regiones del planeta existen iniciativas para retirar las fuentes luminosas eléctricas incandescentes (LI) del mercado de iluminación artificial. La principal razón es la baja eficacia luminosa de esta fuente, por lo que se intenta que este dispositivo, el más difundido y popular en el mundo, sea reemplazado por tecnologías que reduzcan la demanda energética cuando se las utiliza.
Los desarrollos tecnológicos que han tenido lugar en el siglo XX y los que se proponen para el próximo cuarto de siglo ofrecen una variedad de dispositivos que requieren menos energía eléctrica para brindar prestaciones parecidas y en muchos casos superiores a las que ofrece la lámpara incandescente, un producto del siglo XIX. Sin embargo, la prolongada presencia y vigencia de la lámpara incandescente en numerosas aplicaciones se explica por razones que es necesario considerar para encontrar el punto de equilibrio entre eficiencia energética, bienestar y confort de las personas, agresión ambiental, accesibilidad, confiabilidad y aceptación de tecnologías potencialmente más eficientes.
Considerando a la eficiencia energética como premisa prioritaria, para proveer luz en las distintas actividades de las personas y funciones de los espacios a iluminar se proponen lámparas de mayor eficacia luminosa. En el campo de la iluminación residencial, de oficinas, establecimientos educacionales, por ejemplo, se recomiendan las lámparas fluorescentes lineales (FL) y las compactas (FC) en particular. En el caso de industrias, grandes tiendas y comercios se señalan además de las fluorescentes, las de descarga de alta intensidad (DAI) (vapor de sodio de alta presión- SAP, mercurio con halogenuros metálicos – MH) y las de inducción (LIn). En el alumbrado de ciudades, rutas y espacios verdes se proponen las DAI y las fluorescentes. En los últimos años aparece como una solución potencialmente más conveniente tanto en la iluminación de interiores, de exteriores, de paneles informativos, de señalización, automóviles y dispositivos portátiles a la denominada iluminación de estado sólido (IES), cuyas expresiones más conocidas son los diodos emisores de luz conocidos por el acrónimo en inglés LED (light emitting diode).
En este artículo se analizan y discuten algunas cuestiones relacionadas con este panorama global, considerando la situación desde América Latina con referencias a experiencias desarrolladas en Argentina en el campo de la iluminación residencial donde esta introducción o cambio de tecnología afecta directamente la vida cotidiana de los habitantes, en especial a los sectores de medios y bajos ingresos. En las fases iniciales de las acciones de las campañas de reducción del consumo de energía eléctrica en hogares se promueve el cambio de la lámpara incandescente, instalada en distintos artefactos, por fluorescentes compactas.
Interesa destacar la situación de usuarios de medios y bajos ingresos como potenciales receptores de estas tecnologías que en su mayoría habitan zonas urbanas periféricas y áreas rurales.
Penetración de nuevas tecnologías
La efectividad de políticas de eficiencia energética depende de la superación de diversas barreras en todos los estamentos involucrados: consumidores, gobierno, fabricantes, comerciantes, entidades financieras, por lo que el grado de éxito de estas políticas está estrechamente ligado a la amplitud del enfoque con las que se las formule1. El análisis de todas estas barreras escapa al alcance de este trabajo. Interesa referirse a algunas en el campo del consumidor, como ser precio inicial del producto, información del consumidor, calidad y garantías de los dispositivos. Precio y garantías figuran en la mayoría de los estudios realizados en países desarrollados, en vías de desarrollo y emergentes. En estos últimos el precio figura como una barrera importante para los sectores de bajos ingresos como lo destacan investigaciones realizadas en países latinoamericanos, asiáticos y europeos 2,3,4,5.
En este artículo no se analizan otros aspectos que es necesario tener en cuenta como impacto ambiental y visual, disposición de residuos y diseño de políticas que favorezcan un uso racional de energía en iluminación6.
Reemplazo de la incandescente
A la lámpara incandescente se la intenta eliminar completamente del mercado en muchos países; esta medida está en vigencia en algunos, y en los próximos años se espera que se amplíe. La alternativa disponible para el cambio en la mayoría de las aplicaciones en iluminación residencial es la fluorescente compacta, mientras que la iluminación de estado sólido se presenta como posible para los próximos 20 años.
En Argentina el cambio de lámparas en el sector residencial se realiza mediante acciones desarrolladas desde el Estado, entregando en la primera etapa lámparas compactas fluorescente a los habitantes a cambio de dos lámparas incandescentes. Desde el momento en que se lanza la campaña a fines del mes de diciembre 20077, la distribución de lámparas en los hogares se inicia casi de inmediato y continúa hasta la fecha. A través de este programa se han distribuido más de 10 millones de FC8. La campaña de reducción del consumo es acompañada con difusiones informativas en distintos medios.
Estas campañas tienen como objetivo de corto plazo bajar rápidamente el consumo de energía eléctrica que en el caso de Argentina se fundamenta en la brecha actual entre capacidad de generación y consumo de electricidad.
La adopción de nuevas tecnologías no se promueve solo con subsidios por parte del Estado, el consumidor, en cualquier segmento de ingresos que se considere, al momento de adquirir lámparas tiene en cuenta precio y garantías.
Sin embargo, otros factores también es necesario considerar.
La lámpara incandescente es aceptada en todos lo sectores por su montaje simple y funcionamiento confiable. Además ha sido incorporada al mundo emocional, perceptivo y cultural de diversos sectores sociales9, 10, 11
La lámpara fluorescente compacta (FC) existe en el mercado desde inicios de década del ‘70 del siglo pasado. Desde entonces ha sufrido diversas modificaciones tanto en lo que respecta al funcionamiento, eficacia, prestaciones como en su forma física12. En este último aspecto los cambios introducidos intentan reproducir la apariencia de la lámpara incandescente clásica para facilitar su aceptación y montaje.
Por ello en los estudios realizados se consideran los modelos que se fabrican en versiones aptas para montar en artefactos que cuentan con receptáculos para lámparas con roscas tipo Edison.
Uso de la iluminación artificial en viviendas urbanas y rurales
El uso de la iluminación artificial en sectores de bajos ingresos en la ciudad de San Miguel de Tucumán y pueblos del Noroeste argentino es motivo de estudio en el DLLYVILAV13. También se registraron datos similares en viviendas dispersas en una zona rural donde habitan familias minifundistas pobres13. Los registros se realizaron en viviendas donde todavía no se había concretado el cambio de lámparas incandescente por FC.
Mediante visitas domiciliarias se registraron datos que muestran diversas características del uso y la valoración de la iluminación. Los resultados salientes de interés para este trabajo se resumen a continuación.
Características de FC
Las características básicas de una fuente luminosa se expresan en su eficacia luminosa expresada en lm/W, la depreciación del flujo luminoso que expresa el porcentaje de reducción del flujo en un determinado momento de la vida de la lámpara, usualmente el 40%, y la vida expresada en horas en que un porcentaje establecido de lámparas dejan de funcionar. Estos factores han sido evaluados en Argentina para lámparas FC disponibles en el mercado. Todas las lámparas son importadas, porque en Argentina no se fabrican. |
|
Ensayos en INTI
El Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) de Argentina realizó una verificación considerando un grupo de lámparas que fueron seleccionadas en comercios. El lote ensayado estaba formado por 544 lámparas de 17 marcas14. Los resultados de estas verificaciones se resumen en:
Potencia
La potencia equivalente de las FC respecto a la de una lámpara incandescente es similar en tres marcas, mientras en el resto la variación por debajo es de -15% a -70% (29 W respecto a una incandescente de 100 W).
Duración
Las FC ensayadas durante 100 horas de funcionamiento se extinguen antes en 9 marcas. En una de ellas, el 66% deja de alumbrar antes de las 100 h. La duración indicada en el envase es de 5000 h. Tres marcas provocan cortocircuitos aunque en el envase indican que cuentan con el certificado de seguridad eléctrica otorgado por empresas dedicadas a estas tareas.
Consumo de energía eléctrica
Respecto al consumo de energía eléctrica en comparación con una incandescente varía entre 5,7 y 3 veces menos.
Ensayos en el DLLYV-ILAV
En los laboratorios de la Universidad Nacional de Tucumán y el CONICET se verificaron las relaciones porcentuales entre flujo emitido y flujo nominal de 18 lámparas fluorescentes compactas de diversas marcas con casquillos con rosca Edison E27, con formatos de tubos lineales o en espirales, de potencias entre 13 y 36 W, con balastos magnéticos. Las lámparas fueron elegidas al azar en empresas comercializadoras o de artefactos enviados para ensayar15. La verificación respecto al flujo emitido por lámparas fluorescentes compactas arroja diferencias entre 10 y casi 55% de valores, todos inferiores a los indicados por el fabricante. Una verificación adicional es la de establecer el nivel de iluminación que se obtiene cuando se realiza el reemplazo directo de una lámpara incandescente por una FC. Dependiendo del tipo de artefacto y de la forma de la FC a instalar, los niveles que se obtienen son inferiores a los que se obtenían con el artefacto provisto de la lámpara incandescente15.
La eficiencia en contexto
Los resultados mencionados en la sección anterior muestran que el comportamiento de las FC en el mercado argentino se aparta en gran medida de las características con que se promueve el uso de estas lámparas. El control de calidad de los productos por parte de entes independientes es un aporte valioso para regular la calidad de la oferta y definir con presión la oferta que eufemísticamente se denomina de “bajo consumo”. Sin embargo estos controles no son suficientes, es necesario ajustar recomendaciones y controles de productos como también promover continuamente la difusión de información y la capacitación de funcionarios y usuarios.
De acuerdo con resultados de investigaciones en curso sobre fuentes incandescentes, indican que es posible incrementar sensiblemente la eficacia luminosa de esta fuente luminosa16,17, 18,19. Estos hallazgos, obtenidos en laboratorio, se estima que podrán ser transferidos pronto, lo que posibilitaría que este dispositivo utilizado durante 131 años tiene posibilidades competitivas de continuar alumbrando.
Viviendas urbanas
|
Conclusiones
La introducción de nuevas tecnologías en el campo de la iluminación residencial depende de diversos factores, muchos de los cuales no son meramente técnicos o energéticos. Las preferencias, costumbres y capacidad adquisitiva de la gente juegan un rol importante.
Las evaluaciones realizadas en grupos de habitantes del Noroeste argentino muestran que entre los sectores de bajos ingresos la utilización de la lámpara incandescente predomina ampliamente. Es también destacable la reducida incorporación de lámparas fluorescentes lineales a pesar de su larga presencia en el mercado argentino. La lámpara fluorescente compacta tampoco ocupa espacios relevantes en la iluminación artificial de estas viviendas. La incorporación de la FC se incrementa debido al cambio promovido desde el gobierno.
Un caso a destacar es el de las familias rurales pobres donde la presencia de la lámpara incandescente es casi absoluta. Estos habitantes minifundistas habitan viviendas dispersas en regiones con dificultades para el tránsito donde las comunicaciones y el transporte se realizan mayoritariamente a caballo. La provisión de energía eléctrica alcanza a la gran mayoría de las viviendas, aunque su utilización se interrumpe con frecuencia por fallas del servicio o por razones económicas, lo que explica la importante proporción de fuentes luminosas a kerosén o velas.
Esta realidad define un panorama poco propicio para la incorporación de nuevas fuentes como la FC, fundamentalmente por su alto costo inicial. Para este sector de pobladores la utilización de estas lámparas pareciera que dependerá del grado de subsidio con que se las ofrezcan.
El comportamiento de la FC en muchos casos se aparta a lo difundido debido a la baja calidad de las lámparas que se ofrecen en el mercado. Los datos obtenidos indican que es probable que la resistencia al cambio se refuerce por el mal desempeño de las lámparas. Sin embargo en el caso de aquellos productos que cumplen con los requisitos la introducción de ellos en los hogares argentinos con independencia del nivel de ingresos, es restringida por el alto precio inicial (la relación promedio de precios entre la incandescente y la FC es 1:8), las limitaciones en el funcionamiento de estos dispositivos y de su restringida utilización en artefactos existentes.
Por ello las políticas tendientes a reducir el consumo energético en iluminación y la introducción de nuevas tecnologías deben reconocer la necesidad de diseñar medidas de carácter sistémico, abarcando todos las factores y sectores involucrados, respetando la introducción progresiva de tecnologías con fuertes acompañamientos de promoción de innovaciones en el hábitat construido, el aprovechamiento de luz natural, control de calidad y eficiencia de productos como también en la educación y capacitación de usuarios, funcionarios y profesionales.
La prohibición de la lámpara incandescente pareciera no ser la medida adecuada, en particular para los sectores de menores recursos, y también porque es difícil de reemplazar en muchas aplicaciones. Los avances recientes de las investigaciones sobre mejoras sustantivas de la eficacia luminosa de estas lámparas sugieren que es posible disponer de este tipo de fuentes en el futuro cercano.
Viviendas rurales
|
|
Referencias
1) Reddy A.K.N., Barriers to improvements in energy efficiency, Energy Policy, 953-961, December 1991.
2) Kumar A., Sudhir K. J., Bansel N. K., Disseminating energy-efficient technologies: a case study of compact fluorescent lamps (CFLs) in India, Energy Policy, 31, 259-272, 2003.
3) G. Jannuzzi , V. Ferreira Dos Santos, M.Bittencourt, Implementation and Evaluation of Residential Lighting Projects in Brazil, RIGHT LIGHT 4, Volume 2, 1997.
4) N. Lefèvre, P. Waide, Barriers to technology diffusion: the case of compact fluorescent lamps, organization for economic cooperation and development international energy agency, JT03216791, October 2006.
5) Martinot E. , Borg N., Energy-efficient lighting programs: experience and lessons from eight countries, Energy Policy 26(14): 1071-1081,1998.
6) Kirschbaum C., Colombo E., (editores), Uso Racional y Eficiente de Energía en Iluminación, Editorial UNT, 217 pág. 2008.
7) Programa Nacional de uso racional y eficiente de la energía (PRONUREE), Decreto 140, Diciembre 2007.
8) Secretaría de Energía de la Nación, Argentina, www.energia.gov.ar, 30/7/2010.
9) Allegue H., ¿Lámparas fluorescentes compactas o incandescentes?, Luminotecnia, N° 99, 20 – 24, Marzo-Abril 2010.
10) Lighting Academy il Portale de lla Luce, Why to force the consumers?, November 2009.
11) Künstler, Designer und Ausstellungsmacher fordern: Rettet die Glühbirne! (Los pintores, diseñadores y curadores demandan: salven la lámpara incandescente), Die Welt on line, 21/4/2010)
12) Yumiko Iwafune, Technology Progress Dynamics of Compact Fluorescent Lamps, Interim Report IR-00-009, Environmentally Compatible Energy Strategies Project, February 14, 2000.
13) Kirschbaum C., Tonello G., Raitelli M., Mas J., Estudios sobre iluminación residencial, Actas IX Congreso Panamericano de Iluminación, LUXAMERICA, tomo II , Rosario, Argentina, Asociación Argentina de Luminotecnia, páginas IX–1 a IX–11, 2008.
14) INTI, Echando luz sobre un mercado sombrío, Saber cómo, N° 45, octubre 2009.
15) Raitelli M., Kirschbaum C., Sigali S., Quiroz F., Reemplazo de lámparas incandescentes por fluorescentes compactas. Comparación de las condiciones operativas y de iluminación resultantes, Actas IX Congreso Panamericano de Iluminación, tomo I, LUXAMERICA, Rosario, Argentina, AADL, pág. II-46 a II-56, 2008.
16) Vorobyev A. Y., Makin V. S., Chunlei Guo, Carbon nanotube filaments in household light bulbs, applied physics letters, Volume 84, N° 24, 14 June 2004.
17) Vorobyev V. S., Makin, Chunlei Guo, Brighter Light Sources from Black Metal: Significant Increase in Emission Efficiency of Incandescent Light Sources, Phys. Rev. Lett., 102, 234301, 2009.
18) Yuwei Fan, S. B. Singer, Raymond Bergstrom, B. C. Regan, Probing Planck’s Law with Incandescent Light Emission from a Single Carbon Nanotube, Phys. Rev. Lett., 102, 187402, 2009.
19) Rodewald M. UCLA physicists create world’s smallest incandescent lamp, UCLA Newsroom, May 06, 2009.
Datos del autor
Carlos Federico Kirschbaum
Licenciado en Física, UNT
Doctor Enginieur, TU Berlín
Profesor Titular, UNT
Investigador Principal, CONICET
Argentina
* Este trabajo contó con el finaciento del proyecto CIUNT 46/E425
** Departamento de Luminotecnia, Luz y Visión (DLLYV)
Instituto de Investigación en Luz, Ambiente y Visión (IL AV)
Universidad Nacional de Tucumán (UNT)
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) Argentina.
ckirschbaum@gmail.com
|
