Illuminazione a LED per la produzione: risparmiare sui costi e migliorare la produttività
September 20, 2017
Il risparmio economico è una considerazione importante per la maggior parte degli utenti industriali. Anche se l'illuminazione non rappresenta una parte consistente del budget operativo, ogni risparmio può aiutare il bilancio. L'aggiornamento dell'illuminazione può essere un modo efficace per ridurre i costi degli impianti e delle macchine, migliorando al contempo la produttività, la sicurezza e la funzionalità di uno spazio.
Costi di gestione
Quando si considerano i costi dell'illuminazione, gli utenti industriali devono riconoscere che il costo iniziale di una luce è solo una parte del costo del ciclo di vita della soluzione illuminotecnica. I costi di manutenzione e di sostituzione delle lampade dipendono dalla durata di vita dell'apparecchiatura, mentre i costi energetici dipendono dall'efficienza dell'apparecchiatura. Per questo motivo, le tecnologie più durature e più efficienti possono produrre risparmi significativi, anche se inizialmente sono più costose.
L'immagine seguente illustra i costi di una soluzione illuminotecnica su un ciclo di 15 anni, ipotizzando costi, potenze e durate tipiche per diverse tecnologie. Prima di prendere una decisione, gli utenti industriali dovrebbero calcolare i costi di vita delle specifiche apparecchiature che stanno considerando.
Per una determinata applicazione, gli apparecchi a LED hanno spesso costi iniziali più elevati rispetto ad altre tecnologie; tuttavia, spesso sono l'opzione più efficiente disponibile e hanno la durata di vita più lunga. Alcuni utenti industriali possono trovare la tecnologia fluorescente o HID più adatta alle loro esigenze, ma questo potrebbe non essere il caso per molto tempo ancora, dato il rapido ritmo dei progressi della tecnologia LED.
Costi iniziali dell'illuminazione
I costi iniziali di una soluzione illuminotecnica comprendono l'involucro, l'apparecchiatura elettrica (ad esempio, il reattore o il driver) e il motore della luce (ad esempio, la lampada o il pannello LED). Le apparecchiature a LED sono spesso più costose rispetto alle tecnologie concorrenti e la differenza può essere significativa per alcune applicazioni.
Gli utenti industriali possono anche scoprire che il costo iniziale dell'involucro luminoso dipende dall'ambiente. Come discusso di seguito, alcuni tipi di illuminazione possono resistere alle condizioni estreme spesso presenti negli ambienti industriali. Queste protezioni possono aumentare il costo dell'apparecchiatura, ma riducono il rischio di danni o lesioni alle persone o ad altri materiali presenti nello spazio, con un conseguente risparmio a lungo termine.
I diversi tipi di aggiornamento dell'illuminazione richiedono investimenti diversi in attrezzature. Gli aggiornamenti dell'illuminazione possono essere classificati come retrofit o redesign. I retrofit prevedono la sostituzione delle luci esistenti con tecnologie più efficienti, sfruttando l'alloggiamento, lo schema di illuminazione e le apparecchiature elettriche esistenti. D'altra parte, le riprogettazioni richiedono nuovi apparecchi, la modifica dello schema di illuminazione esistente e il ricablaggio parziale o completo dell'impianto elettrico.
Sia i retrofit che le riprogettazioni possono prevedere l'aggiornamento a tecnologie più efficienti, l'aumento o la diminuzione della quantità totale di illuminazione e/o l'aggiunta di controlli dell'illuminazione. Entrambi i tipi di aggiornamento possono essere semplificati in modo significativo utilizzando apparecchi con caratteristiche come il collegamento elettrico a cascata, i connettori dei fili integrati e varie opzioni di montaggio.
Gli utenti industriali dovrebbero prendere in considerazione una riprogettazione del sistema di illuminazione se si verifica una delle seguenti situazioni:
- L'illuminazione esistente è in cattive condizioni
- La distribuzione della luce della soluzione esistente è disomogenea
- La distribuzione della luce della soluzione esistente non si adatta agli usi dello spazio (ad esempio, se sono state apportate modifiche al design, ai componenti, agli arredi o alle condizioni dello spazio).
- L'illuminazione o la distribuzione desiderata non può essere ottenuta con le opzioni di retrofit disponibili
Immagine: una corretta illuminazione delle postazioni di lavoro può essere una soluzione economica e a lungo termine per aumentare l'ergonomia e la produttività.
Costi operativi
Piccoli miglioramenti nell'efficacia possono tradursi in significativi risparmi sui costi di gestione nel corso della vita di una soluzione illuminotecnica. Ottenere livelli di luce adeguati per le aree di lavoro utilizzando un'illuminazione mirata può anche far risparmiare sui costi di gestione. Un altro modo per ridurre i costi di gestione è il controllo dell'illuminazione che consente di attenuare o spegnere le luci quando non sono necessarie.
I valori di efficacia variano in modo significativo tra le diverse tecnologie e applicazioni, da meno di 15 lumen per watt (lm/W) per le lampade a incandescenza standard da 60W, a quasi 150 lm/W per le più recenti illuminazioni a LED.
In genere, le luci con una maggiore emissione di lumen hanno un indice di efficacia più elevato. I LED hanno spesso un'efficacia migliore rispetto ad altre tecnologie, ma le opzioni fluorescenti e HID ad alta efficienza possono fornire un'efficacia migliore o simile per alcune applicazioni. Riducendo la potenza dell'impianto di illuminazione si risparmia anche sui costi della domanda.
Quando i clienti commerciali o industriali riducono significativamente il loro consumo di energia, devono rivedere i loro programmi tariffari per determinare quale sia il programma più interessante dal punto di vista economico. I grandi clienti che si trovano ad affrontare i costi del "ratchet" di possono trarre vantaggio dal passaggio a un altro programma se le riduzioni della domanda sono significative. Tenere in considerazione le tariffe ratchet può migliorare significativamente il rapporto costo-efficacia delle tecnologie più efficienti.
Immagine: WLS15 è una lampada a LED a basso profilo e basso consumo ideale per spazi ristretti come gli armadi, nonché per applicazioni mobili e a batteria.
Costi di manutenzione
Gli utenti industriali devono comprendere i costi di manutenzione associati a una soluzione di illuminazione. Un piano per la sostituzione periodica delle lampade e la pulizia delle superfici può ridurre la quantità totale di manodopera necessaria per la manutenzione. Mantenere l'aspetto e l'uniformità dell'illuminazione può anche contribuire alla sicurezza e alla produttività del posto di lavoro.
Le prestazioni di qualsiasi soluzione illuminotecnica si deteriorano con il tempo a causa del guasto di lampade, reattori o driver, del graduale deprezzamento dei lumen e del cambiamento di colore o dell'accumulo di polvere e sporcizia sulle lenti e sulle superfici dei riflettori. Il tasso di deterioramento può essere determinato dal profilo operativo del sistema, dalle caratteristiche tecniche del sistema e dalle condizioni dell'ambiente operativo. Per una pianificazione efficace, è importante cercare di prevedere la durata di una determinata tecnologia e capire come e quando il sistema di illuminazione si deteriorerà.
Immagine: La luce per postazioni di lavoro WLB32 LED fornisce un'illuminazione di lunga durata e senza manutenzione per le postazioni di lavoro.
A questo proposito, la tecnologia LED viene trattata in modo diverso da quella non LED. I chip LED si degradano lentamente nel tempo, producendo meno luce e modificando le loro caratteristiche cromatiche. La metrica utilizzata per definire la durata dei LED è il mantenimento dei lumen L70. Si riferisce alla quantità di tempo in cui il LED funziona mantenendo almeno il 70% della potenza iniziale. Alcuni LED impiegano più tempo per raggiungere il 70%.
Le tecnologie non a LED hanno componenti elettrici o filamenti che a un certo punto si guastano completamente; la durata nominale di questi prodotti è definita come il numero di ore di funzionamento in cui il 50% delle unità di un campione si guasta. Anche le tecnologie non a LED subiscono un deprezzamento dei valori di lumen nel tempo, con alcune tecnologie che si deprezzano più rapidamente di altre.
Di seguito viene presentata una gamma di durate nominali e di valori di deprezzamento del flusso luminoso (LLD) al termine della vita nominale per tecnologie selezionate.
| Tecnologia dell'illuminazione | Durata nominale (ore) | Ammortamento della lampada (LLD) a fine vita nominale |
|---|---|---|
| Tecnologia di illuminazione Hallogen a incandescenza | Durata nominale (ore) 3.000 - 5.000 | Deprezzamento della lampada (LLD) al termine della vita nominale 5 per cento |
| Illuminotecnica Fluorescente lineare | Durata nominale (ore) 15.000 - 45.000 | Deprezzamento della lampada (LLD) al termine della vita nominale 10 per cento |
| Tecnologia di illuminazione Sodio ad alta pressione | Durata nominale (ore) 15.000 - 40.000 | Deprezzamento della lampada (LLD) a fine vita nominale 30 per cento |
| Tecnologia di illuminazione LED | Durata nominale (ore) 20.000 - 50.000+ | Ammortamento delle lampade (LLD) alla fine della vita nominale - |
Fonte: Durata di vita nominale da David L. DiLaura et al., eds., The Lighting Handbook, 10a ed., 13.7; LLD da Illuminating Engineering Society e InterNational Association of Lighting Management Companies, Recommended Practice for Planned Indoor Lighting Maintenance: IESNA/NALMCO RP-36-03, 2.
Il valore L70 previsto per i LED può superare le 50.000 ore, ma i produttori sono invitati a non dichiarare una durata nominale superiore a causa delle incertezze della metodologia di proiezione. Inoltre, i chip LED spesso durano più a lungo dei driver che li alimentano, il che significa che gli utenti industriali potrebbero dover sostituire i driver prima che il motore luminoso debba essere sostituito.
Il programma di manutenzione di una soluzione illuminotecnica deve tenere conto anche della quantità di sporco e polvere presente nell'ambiente operativo. Lo sporco che si accumula su una lampada riduce l'emissione luminosa e può alterare la distribuzione della luce; anche lo sporco che si accumula su superfici riflettenti, come pareti e soffitti, può ridurre l'illuminazione totale. Una pulizia, una verniciatura e una manutenzione generale regolari possono contribuire a garantire che la soluzione illuminotecnica funzioni al massimo livello.
Conclusione
I costi di gestione sono solo una delle considerazioni da fare quando si individua una soluzione di illuminazione. Per saperne di più, scaricate il white paper: Considerazioni sull'illuminazione in un ambiente di produzione.
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