Tecnología LED, normalización y avances

Un tema prioritario de los últimos años ha sido investigar, conceptualizar y desarrollar sistemas que ayuden a utilizar con eficiencia la energía eléctrica. Esta tendencia no debe estar únicamente enfocada en reducir el consumo energético, sino que debe estar orientada a disminuir la dependencia del ser humano de los energéticos, a incrementar la seguridad en su uso y a conservar el medioambiente.

Los LED ahorran hasta 70 % comparado con los focos incandescentes.

 Por  Eduardo Sánchez.

Uno de los avances más significativos en el uso eficiente de la energía ha sido en el campo de la iluminación. Desde finales del siglo XIX, época en que se inventó esta tecnología, se ha utilizado el foco incandescente como medio de iluminación. A pesar de ser considerado como uno de los más útiles de la historia, también es uno de los menos eficientes de acuerdo con su uso. Su baja eficiencia radica en que prácticamente 90 por ciento de su potencia es convertida en calor y soló 10 por ciento es convertida en energía luminosa. Es importante mencionar que una de sus ventajas es que presenta un índice de reproducción cromática elevado (IRC > 90 %); es decir, permite percibir los colores aproximadamente igual a como son realmente con la luz natural.

Se inició un avance importante en la normalización y la comunicación en el uso eficiente de la energía a partir de la Segunda Guerra Mundial, cuando las lámparas fluorescentes comenzaron a surgir y a comercializarse de manera masiva. Este avance tecnológico permite tener ahorros hasta de 70 por ciento, comparado con los focos incandescentes. La tecnología fluorescente tiene una mayor eficiencia y tiene considerablemente menos pérdidas de energía por el calor; sin embargo, no toda la tecnología fluorescente es igual de eficiente, además de que algunos de los principales problemas son su relativo bajo IRC, lo que ocasiona que los colores que uno percibe durante su funcionamiento se distorsionen, su titileo (efecto estroboscópico) y el uso de materiales nocivos para su fabricación, lo que trae como consecuencia la necesidad de un proceso especial para su reciclado y desechado.

Hoy en día, la normalización se ha basado principalmente en tres temas: seguridad, eficiencia y mínimos de iluminación, dependiendo del espacio y su uso; no obstante, aún existen áreas de oportunidad que se deben trabajar y desarrollar.

El continente con mayores avances en normalización relacionados con el tema en iluminación es el europeo. La Comunidad Europea (CE), además de desarrollar normas que ayudan a medir la eficiencia de las lámparas, ha desarrollado directrices (como la RoHS: Restriction of Hazardous Substances) que minimizan o evitan el uso de sustancias peligrosas en su construcción y la forma en que se eliminarán al final de su ciclo de vida (WEEE: Waste Electrical and Electronic Equipment).

A México aún le hace falta mayor conciencia y compromiso respecto de este tema. Hoy, se deberían estar desarrollando directrices, normas y leyes, dirigidas no sólo al uso eficiente de la energía, también al cuidado del medioambiente, como los materiales permitidos para su fabricación y los procesos por seguir para su desecho.

Desde la década de 1970, se comenzó a utilizar la tecnología LED como indicador luminoso en ciertos aparatos eléctricos; sin embargo, fue hasta inicios del siglo XXI que se comenzó a promover con mucha mayor fuerza el uso de la tecnología en el campo de la iluminación. Los resultados han sido muy positivos en comparación con las principales tecnologías utilizadas en el hogar, como la tecnología incandescente y la tecnología fluorescente.

En lo que respecta a la normalización, en la Unión Europea, a partir del 1 de julio de 2006, la RoHS ha implementado nuevos parámetros para restringir el empleo de sustancias peligrosas  durante la fabricación de lámparas, entre las que se incluyen:

• Plomo (Pb)
• Mercurio (Hg)
• Cromo (Cr)
• Cadmio (Cd)

La finalidad de este parámetro es reducir el riesgo potencial de las personas que recolectan los desperdicios, minimizar el riesgo de contacto de los usuarios con sustancias peligrosas, disminuir los procesos especiales en la disposición de desperdicios y decrecer la cantidad de contaminantes que son arrojados hacia el medioambiente.

En este momento, la tecnología con mayor avance en el cumplimiento de la RoHS es la tecnología LED, ya que durante su proceso de fabricación no contiene ninguna sustancia peligrosa, lo que la hace de fácil manufactura, operación y desecho, logrando que sea la tecnología en iluminación más amigable con el ambiente.

En contraste, una de las desventajas de la tecnología fluorescente es que, para su fabricación y óptima operación, requiere de mercurio (Hg), el cual, dependiendo la marca, puede estar contenido hasta en 25 mg, a pesar de que la RoHS establece que los fabricantes que deseen cumplir con ella deberán utilizarlo, como máximo, en cantidades de entre 5 y 10 miligramos.

Para las lámparas fluorescentes (y otras tecnologías de tipo descarga), el mercurio es un elemento clave para su fabricación; no obstante, para la tecnología LED el principal elemento es el silicio, lo cual la convierte en una de las más nobles con el medio, de las más eficientes en lúmenes por watt y con IRC excelentes para lograr ver los colores como si estuvieran iluminados con luz natural.

En contrabalanza, un importante factor por considerar de la tecnología LED es, en comparación con la tecnología fluorescente, que no emite luz ultravioleta. Pocas son las personas que saben que no se recomienda que se encuentren demasiado cerca de una lámpara fluorescente por periodos largos, debido a este fenómeno.

Hoy en día, aunque en México ha existido un avance en la normalización respecto de las lámparas y del uso eficiente de la energía, aún el país está un poco rezagado. En términos generales, en 2001 se publicó la norma oficial mexicana NOM-003-SCFI-2000, la cual está enfocada en las especificaciones de seguridad de productos eléctricos; pero, aun cuando para este tiempo ya se comercializaban lámparas basadas en tecnología LED, fue hasta 2012 que se publicó en el Diario Oficial de la Federación la norma oficial mexicana NOM-030-ENER-2012, la cual tiene dentro de su campo de aplicación especificaciones que deben cumplir las lámparas LED integradas con iluminación omnidireccional y direccional, destinadas a la iluminación general (exceptuando alumbrado público y las operadas igual o menor a 24 V).

En lo referente a los esfuerzos que ha tenido México para el uso eficiente de la energía en los últimos años, se encuentra el proyecto de remplazo de más de 49 millones de focos incandescentes en dos etapas. La primera etapa ha sido concluida exitosamente al sustituir casi 23 millones de focos incandescentes; se espera que la segunda etapa se lleve a buen término en 2013.

Otro esfuerzo fue la creación y publicación de la norma NOM-028-ENER-2010, la cual tiene como objetivo establecer los límites mínimos de eficacia y métodos de prueba para las lámparas de uso general, destinadas a la iluminación de los sectores residencial, comercial, servicios y alumbrado público. Esta Norma contempla que, a partir del 31 de diciembre de 2011, se prohibe la comercialización de focos incandescentes de 100 W; para finales de diciembre del año en curso, quedan prohibidos los de 75 W, y para el siguiente año, los de 60 y 40 W. Asimismo, para diciembre de 2014, dejarán de comercializarse las lámparas de halógeno (a menos que incrementen su eficiencia) y prácticamente para 2015 se estarán comercializando básicamente las tecnologías fluorescente y LED.

Bajo el mismo principio, las lámparas fluorescentes, principalmente las tipo T12, con IRC < 80 %, como consecuencia de la norma NOM-028, dejaron de comercializarse a partir de febrero de 2011 en prácticamente todas sus potencias (21, 39, 55 y 75 W); para diciembre de 2012, las T8 y las T5 dejarán de comercializarse si no mejoran su eficiencia. Con este incremento de valores de eficiencia, se da un fuerte empuje al uso de la nueva tecnología LED para sustituirlas.

Otra norma importante en el tema de iluminación es la NOM-017-ENER-2010. Ésta indica que una lámpara incandescente o fluorescente compacta que tenga una potencia de hasta 14 W deberá tener una eficacia mínima de 46 lm/W, mientras que la NOM-030-ENER-2012, para una lámpara LED con una potencia similar, indica que deberá tener una eficiencia de 55 lm/W; es decir, el LED es 19 por ciento más eficiente.

En lo que respecta al cuidado del medioambiente, durante y posterior a la vida útil del producto, la tecnología LED es más amigable. Con esta tecnología, no es necesario seguir un proceso de desecho especial, como el que se requiere para fabricar y disponer de las lámparas fluorescentes, debido a la ausencia de mercurio en su fabricación.

Todas estas reformas y avances en la normalización han logrado desarrollar sistemas que son más eficientes para el uso en la energía eléctrica, así como un mayor cuidado del medioambiente, ya que se dejan de producir millones de toneladas al año de CO2. Comparado con la tecnología incandescente, el uso de la tecnología LED podría lograr ahorrar al país más de 2 mil gigawatts-hora al año, equivalente aproximadamente a casi 2 mil megawatts de potencia eléctrica, lo que equivale a lograr evitar la emisión de 1.5 millones de toneladas de CO2 o dejar de consumir poco menos de 4 millones de barriles de petróleo al año, logrando minimizar el daño sobre el planeta.

En conclusión, México requiere de una mayor normalización y reformas que permitan observar el panorama completo, y que ayuden a:

• Usar más eficientemente la energía
• Minimizar el impacto ambiental
• Aumentar la seguridad de los usuarios

Hoy en día, la tecnología LED es la que cuenta con mayores avances en estos tres temas y la que ofrece un mayor valor agregado, así como el mejor retorno de inversión medido en un análisis costo/beneficio de corto a mediano plazo.
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Eduardo Sánchez de Aparicio I.
Director de Ingeniería y Desarrollo para Sigma Solutions Commerce Group (SIGTRONIC/BASFORM). Es coordinador del Subcomité de Accesorios y Herrajes para Cable en el IEEE, Sección México.