1. Introducción

En España la práctica totalidadde la energía eléctrica proviene delas centrales hidroeléctricas y ter-moeléctricas, ya que las llamadasenergías alternativas o renovables(solar, eólica, minihidráulica, bio-masa, maremotríz, geotérmica,etc.) suponen actualmente menosdel 3% de la producción nacional deenergía eléctrica.

Las centrales hidroeléctricas uti-lizan como fuente de energía pri-maria los saltos de agua embalsa-da, las centrales termoeléctricasclásicas los combustibles fósiles(carbón, petróleo y gas) y las cen-trales nucleares el uranio. Todos es-tos recursos naturales son limitadosy si no se adoptan medidas de aho-rro energético no podrán disfrutar-los las generaciones venideras.

Veamos una a una las fuentesconvencionales a las de energía ylos motivos que nos debe mover auna reducción del consumo.

Comparada con otros países denuestro entorno, la riqueza hidroe-léctrica de España no es muy alta.Por ejemplo, nuestro potencial bru-to teórico por km2 (0,3 GWh segúnla estimación de UNESA) es apro-ximadamente la mitad del prome-dio europeo, pero al aprovecharsolamente los cursos de agua másrentables quedaría reducido a latercera parte en un año de tipo me-dio. Así por ejemplo, en 1996 laenergía de origen hidroeléctricosupuso solamente el 23,7% de laproducción total.

Además, aunque la potencia hi-droeléctrica en servicio al final de1996 era de 17.750 MW sobre untotal de 48.988 MW de la potenciainstalada, es decir un 36,2 %, lairregularidad de las precipitacionessobre nuestro país hace que algu-

nos años como en 1988 la energíade origen hidroeléctrico suponga el26 % de la producción bruta y otroscomo en 1989 solamente el 13 %, osea la mitad del año anterior, dandoello lugar a una mayor utilizaciónde las centrales termoeléctricas.

Por otro lado, como a raíz delPlan Energético Nacional 1983/1992, se decidió paralizar la cons-trucción de las centrales nuclearesde 3ª generación, este tipo de ener-gía que supone actualmente en Es-paña el 15,3 % del total de la poten-cia en servicio y que contribuyó en1996 con un 31,9 % a la produc-ción española de electricidad, iráperdiendo puestos en relación a laenergía eléctrica de origen térmicoclásico hasta suponer, según el ac-tual PEN 91, solamente el 23 % dela producción en el año 2000.

De esta manera aumentará toda-vía más nuestra dependencia de loscombustibles fósiles, entre ellos elpetróleo, del que somos uno de lospaíses más dependientes de la OC-DE (un tercio mayor que la media).

Aunque el PEN 1991-2000 bus-ca reducir ese ratio mediante el usoalternativo del gas natural, hastaque no esté completada toda la in-fraestructura de la Red Nacional deGasoductos, construidas las nue-vas centrales de ciclo combinado,transformadas las centrales yaexistentes y asegurado el suminis-tro mediante gasoductos que nosunan a Argelia a través de Marrue-cos y al gasoducto eurosiberiano através de Francia, no podremos re-ducir nuestra dependencia del pe-tróleo o de las importaciones deenergía eléctrica de Francia.

Por otro lado, el precio del petró-leo ha tenido en los últimos veinti-cinco años fuertes oscilaciones de-bido a guerras, sobreproducciones,especulaciones, etc. que obligarona los países pertenecientes a la OC-

Temporización del alumbrado de escaleras por plantasindependientesAhorro de energía y amortización de la inversión

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J.M. ANDRINAL yP. FERREIRO-MAZONLegrand Española, S.A.

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DE, a raíz de la primera crisis delpetróleo (octubre de 1973), aadoptar medidas de ahorro energé-tico que se vieron confirmadasposteriormente por las sucesivascrisis de 1979, 1981 y 1990 quedispararon los precios del petróleo.

El objetivo de estas medidas esreducir la demanda de energía sinque se vea afectado por ello ni la ac-tividad económica ni el bienestartanto en el sector industrial, comoen el del transporte, y los edificios,estimándose que en este últimosector el potencial de ahorro de to-do tipo de energías rondaría el 20 %.

En el caso de la iluminación, quees el que nos ocupa, el consumo deenergía eléctrica en todos los secto-res viene a suponer un 20 % del con-sumo total de energía, sin embargo,esta cifra sube hasta el 40 o el 50%en los locales de oficinas, aulas, hos-pitales, locales de comercios, etc. loque hace que el gasto anual de elec-tricidad en la iluminación de este ti-po de locales sea muy elevado y ellohace que el ahorro en esta materiapueda ser considerable.

Concretamente vamos a estu-diar el ahorro eléctrico que nos pro-porciona la temporización en la ilu-minación de los edificios.

2. Minutería fondo de caja

2.1. Función y utilización––––––––––––––––––––––––––––––––

La minutería de fondo de caja otemporizador a tiempo fijo es undispositivo electrónico cuya finali-dad es cerrar un circuito de alum-brado durante un tiempo determi-nado, en el cual los aparatos de ilu-minación conectados al sistemapermanecen encendidos, apagán-dose automáticamente una veztranscurrido el mismo. Esto suponeun importante ahorro de energía,ya que el consumo sólo se realizaen el intervalo de tiempo en que esverdaderamente necesario.

La utilización que se le puede dara la minutería fondo de caja es muydiversa, aunque quizás la más inte-resante sea la de temporizar, de for-ma independiente en cada una delas plantas, el alumbrado de un edi-ficio de viviendas. Otra posibilidadsería su empleo en portales, escale-ras, garajes, cuartos trasteros, pasi-llos y, en general, todos aquellos lu-gares donde no se precisa una ilu-

minación de modo permanente, ga-rantizándose el alumbrado de la es-tancia tan sólo durante el tiemponecesario para su uso.

La colocación e instalación de laminutería de fondo de caja o tem-porizador a tiempo fijo es muy sen-cilla. Se coloca, normalmente en elfondo de la caja de empotrar detrásdel pulsador, lo que permite mante-ner la estética de la instalación con-servando los pulsadores existentes,sin modificar ni el modelo ni el fa-bricante del mecanismo. Aunquetambién puede ser colocado en elinterior de la caja de distribución, ala que llega la línea de alumbradoque queremos temporizar.

Una ventaja importante de la mi-nutería a tiempo fijo es su empleoen aquellos lugares donde previa-mente no se había previsto su utili-zación, como por ejemplo, los pasi-llos de las viviendas, las escalerasde las casas unifamiliares, los cuar-tos trasteros, los garajes, etc., esdecir, puede emplearse en cual-quier estancia donde tengamos uninterruptor que controle la ilumina-ción de la misma. Gracias a su re-ducido tamaño, la minutería se co-loca en el fondo de la caja del inte-rruptor, siendo éste sustituido porun pulsador y una vez realizada la

conexión a 2 hilos, cuestión que ve-remos posteriormente, tendremosel alumbrado del recinto temporiza-do con el consiguiente ahorro deenergía eléctrica.

2.2. Funcionamiento y características técnicas––––––––––––––––––––––––––––––––

El funcionamiento de la minuteríafondo de caja se basa en la tempori-zación, durante un tiempo aproxi-mado de 3 minutos, del sistema dealumbrado. A través del pulsador, eldispositivo electrónico recibe unaseñal que provoca el comienzo delciclo de temporización y el encendi-do durante el mismo del circuito dealumbrado, que una vez acabado elciclo se desconecta. En cualquierpunto del período de temporizaciónse puede rearmar el ciclo, volviendoa accionar el pulsador.

La temporización de la línea dealumbrado se debe a la actuación deun sistema electrónico, compuestopor un circuito integrado diseñadopara tal función, junto una electróni-ca periférica que realiza diferentesfunciones dentro del sistema.

La minutería fondo de caja po-see los siguientes elementos cons-tructivos a destacar:

- Carcasa o envolvente realizadaen material plástico autoextinguiblede acuerdo a la normativa de segu-ridad.

- Bornas de conexión de FASE yretorno de lámpara, de fácil instala-ción con tornillos. Bornas ❸ y ❹ .

- Toma de conexión de pulsado-res, luminosos o no luminosos, através de cable de silicona para evi-tar la confusión con la toma de redo retorno de lámparas. Cable ❷ .

- Protección interna en cumpli-miento de la directiva de compati-bilidad electromagnética, CE, noprovocando interferencias electro-magnéticas ni viéndose afectadapor ellas.

- Dispositivo de protección delcircuito ante las posibles anomalíasque pudiesen detectarse a conse-cuencia del uso indebido, error deconexión, superación de la poten-cia máxima, etc.

Las características técnicas deesta minutería de fondo de cajason:

- Tensión de utilización: 230V –50-60 Hz.

- Potencia máxima: 360W (úni-camente en Incandescencia).

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Fig. 1. Instalación con dos hilos

Fig. 2. Instalación con tres hilos

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- Temporización: electrónica fijade aproximadamente 3 minutos.

- Rearmable: en cualquier puntode la temporización.

- Nº máximo de pulsadores:

- Luminosos: 10 Un. (consumototal 5 mA)

• No luminosos: ilimitado.

2.3. Esquema de conexiones––––––––––––––––––––––––––––––––

La minutería fondo de caja per-mite dos modos diferentes de cone-xión:

A) Instalación con dos hilos

Permite sustituir directamente uninterruptor por un pulsador de formaque temporice la iluminación (Fig. 1).

B) Instalación con tres hilos

Este tipo de instalación es la uti-lizada, tradicionalmente, en la tem-porización del alumbrado de esca-leras (Fig. 2).

En ambas posibilidades de co-nexión, el ciclo de temporizacióndel alumbrado es rearmable encualquier punto con tan sólo accio-nar el pulsador. Si se utilizan pulsa-dores luminosos, éstos permane-cen apagados durante el ciclo detemporización en el caso de instala-ción con dos hilos. Permanecen en-cendidos, en todo momento, si seutiliza la conexión a tres hilos.

3. Instalación

En lugares de paso como porta-les, escaleras, pasillos de acceso aviviendas y garajes se requiere unuso racional del alumbrado de losmismos, precisándose por ello unminutero automático encargado dedesconectar tras una temporiza-ción la iluminación, que sólo estaráasí en servicio cuando el usuario lonecesite para transitar por estas zo-nas. Esto implica un importanteahorro de energía ya que se ilumi-nan solamente las áreas de pasodel usuario, evitándose la conexióndel alumbrado total del edificio.

Es interesante, en este punto, re-cordar algunas definiciones de lasNormas Tecnológicas de la Edifica-ción (NTE) en su apartado de “Ins-talaciones de electricidad. Baja Ten-sión”. Se definen la línea de alum-

brado de escalera y línea de alum-brado auxiliar como: “son las líneasque parten de un contador comúnde servicios, destinados al alumbra-do de zonas comunes del edificio ya la alimentación del equipo de am-plificación y distribución de la ante-na colectiva”. En la especificaciónIEB-57 “Línea general de alumbra-do de escalera” se determina que lamisma está constituida por un con-ductor de fase, un conductor neutroy un conductor de retorno, será uti-lizada para el alumbrado de la esca-lera y se tenderá por la canalizaciónde servicios. La especificación IEB-58 del NTE, acerca de la derivaciónde alumbrado de escaleras, nos in-dica que está formado por dos con-ductores, y que se empleará paraconectar los pulsadores y los puntosde luz de la escalera con la línea ge-neral de alumbrado.

Junto a estas definiciones hayque tener en cuenta a la hora de

realizar el diseño del alumbrado deescalera todas las especificacionesy reglas de cálculo de las NTE rela-tivas al mismo.

3.1. Esquema tradicional de alumbrado de escaleras––––––––––––––––––––––––––––––––

Tradicionalmente, las instalacio-nes existentes en España de alum-brado de escalera se basan en unatemporización general realizadapor un minutero automático que secoloca en el cuadro de mando. Esteautomático controla el encendidode todas las luces de alumbrado deescalera del edificio durante untiempo predeterminado y por con-siguiente, al accionar cualquier pul-sador del edificio, se iluminarán to-das las plantas, puesto que el con-trol de todas ellas está centralizadoen un solo minutero.

Como se puede apreciar en el

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Fig. 3. Sistema tradicional

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esquema de la figura 3, al accionarun pulsador en cualquier planta, laseñal de mando le llega al automá-tico de escalera que activa el alum-brado de todas las plantas del edi-ficio, permaneciendo iluminadasdurante el tiempo predeterminadoen el dispositivo temporizador. Es-to implica un gasto innecesario deenergía eléctrica, ya que una per-sona sólo precisa esta iluminaciónen una de las plantas del edificio,por lo tanto, con que permanecie-sen iluminadas la planta baja oportal y la planta de origen o des-tino del usuario sería suficiente.

3.2. Esquema de alumbrado por plantas. Adaptación––––––––––––––––––––––––––––––––

Una solución al caso anterior,que evita la iluminación total deledificio, es el empleo del alumbra-do por plantas; de esta forma, al ac-

cionar el pulsador, tan sólo perma-necería encendida la planta en don-de se encuentra la persona, dandolugar a un importante ahorro deenergía eléctrica.

Un modo de realizar el alumbra-do de escalera por plantas es utili-zando la minutería fondo de caja.Como puede apreciarse, al accio-nar el pulsador de una planta tansólo se iluminaría ésta, controladapor el minutero de fondo de caja,permaneciendo encendida duranteun tiempo próximo a tres minutos.El resto de las plantas no se ilumi-narían con la correspondiente dis-minución del consumo eléctrico.

Para realizar la instalación de unalumbrado de escalera por plantastan sólo es preciso el conductor defase, el de neutro y el de retorno delámparas, y pulsadores que se co-nectarán a las minuterías fondo decaja de la manera que se indica enel esquema de la figura 4.

La instalación es muy sencilla.Para realizar una adaptación de ins-talaciones en uso en las que existíaun automático para toda la escale-ra –caso de la figura 3– se debe pro-ceder del siguiente modo:

1. Se elimina el común de lám-paras y pulsadores.

2. Se conecta el común de pul-sadores a Neutro. El retorno de ca-da uno de los pulsadores se conec-tará a la borna ❷ de la minutería decada una de las plantas.

3. Se conecta el común de lám-paras a Neutro. El retorno de lám-para se conectará a la borna ❹ de laminutería.

4. A la borna ❸ del dispositivotemporizador se le conectará elconductor de Fase de la línea delalumbrado de escalera.

Con estas cuatro simples opera-ciones habremos obtenido el es-quema de conexión de la figura 4 ypor tanto, un sistema de alumbradode escalera por plantas que permitela iluminación independiente de ca-da una de las plantas del edificio enfunción de las necesidades de cadamomento.

Una variación en la instalacióndel alumbrado de escalera por plan-tas es la que se presenta en el es-quema de la figura 5. Este tipo deinstalación ya se está utilizando enedificios nuevos de algunas comu-nidades autónomas. El funciona-miento se basa en temporizar, si-multáneamente, la iluminación dela planta baja (portal de entrada ysalida) junto a la planta en la cualnos encontramos o a la que quere-mos llegar. La única diferencia res-pecto a la instalación por plantas dela figura 4 es la inclusión en el portalde unos pulsadores numerados(que se corresponden con el núme-ro de planta y que permiten iluminaraquélla a la que queremos acce-der), y la conexión de los pulsado-res de las plantas con la borna ❷ dela minutería de la planta baja o por-tal. Estos pulsadores numerados secolocan junto al cuadro de llamadadel ascensor de forma que, al ir a to-mar el mismo, accionaremos el pul-sador de la planta a la cual quere-mos subir. De este modo, asegura-mos que dicha planta estará ilumi-nada cuando descendamos del as-censor. A la vez que actuemos so-bre la iluminación de la planta se-leccionada, accionamos el alum-brado de la planta baja. De la mis-ma manera, si nos encontramos encualquiera de las plantas y quere-

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Fig. 4. Plantas independientes

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mos descender hasta el portal, alactuar sobre el pulsador de la plantaen la que estamos, iluminaremos laplanta correspondiente junto al por-tal, por lo que al llegar al mismo, és-te ya estará iluminado. Este sistemaasegura que la zona de tránsito, desubida o de bajada, siempre estaráiluminada al llegar el usuario.

En este tipo de instalaciones,donde se comparten pulsadores dedistintas plantas, hay que tener laprecaución de no sobrepasar lascaracterísticas de funcionamientode la minutería fondo de caja, esdecir, una potencia máxima de 360W y diez pulsadores luminosos co-mo máximo. La temporización delalumbrado de escalera de 3 minu-tos es más que suficiente para darservicio a la planta baja y permane-cer iluminado hasta llegar a la plan-ta a la cual queremos acceder.

Una pequeña variante de este ti-po de instalación consiste en supri-mir del esquema de la figura 5 lospulsadores numerados de la plantabaja. En este caso desde cualquierplanta accionaremos el alumbradode escalera de ésta y el de la plantabaja, asegurando de este modo queel portal ya se encuentre iluminadoal salir del ascensor. Aunque conesta instalación no sería posible en-cender desde la planta baja elalumbrado de la planta a la cualqueremos acceder.

4. Ahorro energético

El ahorro de energía no sólo tie-ne la ventaja de que al disminuir laenergía consumida se reducen lasnecesidades de producción, con elahorro de recursos naturales queello supone y el ahorro en los inevi-tables residuos de generación ytransporte (beneficiando tambiénasí al medio ambiente), sino queconlleva también un ahorro econó-mico proporcional al coste de laenergía, y es sin duda ese hecho elque puede motivar más a la gente ainvertir en aparatos que permitanllevar a cabo ese ahorro de energía.

Vamos a ver con un ejemplo elahorro económico que se obtiene alpasar de una instalación de alum-brado de escaleras tradicional aotra temporizada por plantas.

Edificio típico español

- Nº de plantas: planta baja + 6pisos.

- Nº de viviendas: 4 por planta.- Superficie Portal: Spo = 16 m2.- Superficie Pasillo: Spa = 12 m2.- Tipo de lámparas: incandes-

centes.- Potencia de las lámparas: PL = 60 W.- Flujo luminoso: F = 715 Lm.- Iluminación deseada(*): E = 200 Lx.(1 Lx = 1 Lm/m2)

Cálculo del número de lámparas

E x S 200 x 12- Pasillo: Npa = ––––– = ––––––– =

F 715

= 3,3 ⇒ 4 lámparas/pasillo.

- Escaleras Ne = 6 lámparas/descansillo escalera.

E x S 200 x 12- Pasillo: Npo = ––––– = ––––––– =

F 715

= 4,5 ⇒ 5 lámparas/portal.

- Subtotal (escaleras + portal):Ns = 11.

- Total lámparas: NT = 35.

Cálculo recibo luz mensual instalación tradicional

- Coste potencia consumida/en-cendido:

NT x PL x P.T.E.(*1) x temporiza-ción = 35 x 0,06 kW x 15,84Pts/kWh x 3/60 h=1,6632 Pts.

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Fig. 5. Pulsadores numerados

(*): Según Normas Tecnológicas de laEdificación (pasillos, escaleras y vestí-bulos)

(*1): Precio termino energía segúnB.O.E. 28/12/96

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- Número de encendidos/mes:6 plantas x 4 viviendas x 4 per-

sonas/vivienda x 4 accionamientospersona/día x 30 días = 11. 520 en-cendidos.

- Recibo mensual: 1,6632 x11.520 = 19.160 Pts/mes.

Cálculo recibo luz mensual instalación por plantas

- Coste potencia consumida/en-cendido:

(Ns + Npa) x PL x P.T.E. x Tem-porización = (11 + 4) x 0,06 kW x

15,84 Pts/kWh x 3/60 h = 0,7128Pts.

Recibo mensual; 0,7128 x11.520 = 8.211 Pts/mes.

Ahorro

- Mensual: 10.949 Pts- Anual: 131.388 Pts.

4.1. Amortización de la inversión––––––––––––––––––––––––––––––––

Coste de las minuterías

P.V.P. x nº de plantas: 3.382 Ptsx 6 = 20.292 Pts

Coste de mano de obra

Una mano de obra x tiempo x ta-sa horaria = 6 x 1 h x 4.000 Pts/h =24.000 Pts.

Coste global rehabilitación

20.292 + 24.000 = 44.292 Pts(sin I.V.A.)

Amortización

Coste global / Ahorro mensual =44.292 / 10.949 = 4,04 meses.

En cuatro meses quedaría amor-tizada la inversión y a partir de esemomento tendríamos un ahorromensual en electricidad de 10.949Pts respecto a la situación anterior.

5. Bibliografía

[1] Ministerio de Industria y Energía. Re-glamento Electrotécnico para Baja Ten-sión.[2] Ministerio de Fomento. Normas Tec-nológicas de la Edificación.

[3] Ministerio de Industria y Energía.Plan energético Nacional 1991-2000.

[4] UNESA. La industria eléctrica en1996.

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