La eficiencia energética en iluminación es fundamental en ingeniería eléctrica, arquitectura y correcta gestión de instalaciones.
Una calculadora de consumo energético estima con precisión el gasto eléctrico, facilitando decisiones de diseño y ahorro.
Calculadora de consumo energético en iluminación (kWh y costo)
¿Cómo se calcula el consumo?
Potencia total (kW) = (Nº luminarias × W por luminaria × %atenuación × %demanda) / 1000
kWh/día = Potencia total × horas/día
kWh/mes = kWh/día × días/mes | kWh/año = kWh/día × 365
Costo = kWh × tarifa | CO₂ = kWh × factor de emisión
1. Tablas de valores comunes para cálculo del consumo energético en iluminación
A continuación, se presentan tablas con valores típicos que se usan en el cálculo, organizadas por tipo de lámpara, potencia nominal, flujo luminoso y vida útil promedio.
Tabla 1 – Valores comunes de lámparas y luminarias
| Tipo de lámpara | Potencia típica (W) | Flujo luminoso (lm) | Eficiencia lumínica (lm/W) | Vida útil (h) | Factor de potencia típico |
|---|---|---|---|---|---|
| LED doméstico E27 | 5 – 15 | 400 – 1600 | 80 – 120 | 15,000 – 25,000 | 0.90 – 0.99 |
| LED industrial High Bay | 50 – 200 | 6,000 – 30,000 | 100 – 150 | 50,000 – 70,000 | 0.95 – 0.99 |
| Fluorescente T8 | 18 – 36 | 1,200 – 3,200 | 60 – 90 | 8,000 – 15,000 | 0.85 – 0.95 |
| Fluorescente compacta (CFL) | 11 – 23 | 600 – 1,600 | 50 – 70 | 8,000 – 12,000 | 0.50 – 0.95 |
| Incandescente | 25 – 100 | 200 – 1,300 | 10 – 15 | 1,000 – 2,000 | 1.00 |
| Halógena | 35 – 150 | 600 – 3,000 | 15 – 25 | 2,000 – 4,000 | 1.00 |
| Sodio alta presión (HPS) | 70 – 400 | 6,000 – 50,000 | 80 – 120 | 12,000 – 24,000 | 0.90 – 0.98 |
| Vapor de mercurio | 80 – 400 | 3,000 – 20,000 | 40 – 60 | 12,000 – 24,000 | 0.85 – 0.95 |
| Inducción magnética | 40 – 200 | 3,000 – 20,000 | 70 – 90 | 60,000 – 100,000 | 0.95 – 0.99 |
Tabla 2 – Consumo energético mensual y anual por horas de uso
El cálculo se basa en la fórmula:
| Potencia (W) | Horas/día | Consumo mensual (kWh) | Consumo anual (kWh) |
|---|---|---|---|
| 10 | 4 | 1.2 | 14.6 |
| 15 | 6 | 2.7 | 32.85 |
| 20 | 8 | 4.8 | 58.4 |
| 50 | 6 | 9 | 109.5 |
| 100 | 10 | 30 | 365 |
| 150 | 12 | 54 | 657 |
| 200 | 8 | 48 | 584 |
| 400 | 6 | 72 | 876 |
2. Fórmulas para el cálculo del consumo energético en iluminación
Existen varias fórmulas que intervienen en la evaluación del consumo energético. La principal es la de energía eléctrica consumida:
Fórmula 1 – Cálculo básico de consumo
Donde:
- E = Energía consumida (kWh)
- P(W) = Potencia nominal de la lámpara o luminaria en vatios
- t(h) = Tiempo de funcionamiento en horas
- 1000 = Factor de conversión de Wh a kWh
Fórmula 2 – Consumo total de un sistema de iluminación
Variables:
- n = Número de tipos de luminarias diferentes
- P_i = Potencia de cada tipo de luminaria (W)
- t_i = Horas de funcionamiento diarias o anuales
- N_i = Número de luminarias de ese tipo
Fórmula 3 – Potencia total instalada
Fórmula 4 – Costo energético
Variables:
- E(kWh) = Energía consumida calculada con las fórmulas anteriores
- Tarifa ($/kWh) = Precio de la energía según proveedor eléctrico
Fórmula 5 – Eficiencia lumínica
Valores comunes de variables para iluminación:
- Tarifa promedio residencial en Latinoamérica: 0,10 – 0,18 USD/kWh (fuente: CEPAL)
- Horas de uso residencial promedio: 3 – 6 h/día
- Horas de uso industrial promedio: 8 – 16 h/día
- Factor de potencia óptimo en LED: >0.90
3. Casos reales de aplicación de la calculadora de consumo energético en sistemas de iluminación
Caso 1 – Vivienda unifamiliar con sistema mixto de iluminación
Planteamiento:
Una vivienda de 120 m² cuenta con la siguiente instalación:
- 8 bombillas LED de 10 W para salas y dormitorios (uso promedio: 5 h/día)
- 2 lámparas colgantes LED de 15 W en cocina (uso promedio: 4 h/día)
- 3 focos LED empotrados de 7 W en baño (uso promedio: 3 h/día)
La tarifa eléctrica del proveedor es 0,14 USD/kWh.
Desarrollo:
Potencia total instalada por tipo de luminaria
Consumo diario (Wh) y mensual (kWh)
Para cada tipo de luminaria:
Consumo total mensual y anual:
Costo mensual y anual:
Resultado: El sistema de iluminación de esta vivienda consume unos 210 kWh/año con un coste aproximado de 29 USD anuales, evidenciando un excelente rendimiento gracias al uso de LED.
Caso 2 – Nave industrial con iluminación High Bay LED
Planteamiento:
Una nave industrial de 1.500 m² necesita iluminación de alta potencia. Se instalan:
- 30 luminarias High Bay LED de 150 W, encendidas 10 horas diarias, 6 días por semana.
La tarifa eléctrica es de 0,12 USD/kWh.
Desarrollo:
Potencia total instalada:
Consumo semanal y mensual:
Consumo anual:
Costo anual:
Resultado: El sistema High Bay LED en esta nave industrial consume 14 MWh/año con un coste cercano a 1.685 USD/año.
Comentario técnico: Si se hubiera utilizado lámparas de sodio de alta presión de 400 W en igual cantidad, el consumo se elevaría a 37.440 kWh/año, triplicando el coste.
4. Factores que afectan el cálculo del consumo energético
Para obtener resultados precisos, la calculadora debe considerar factores técnicos adicionales:
- Factor de potencia (FP): Indica la relación entre potencia activa y aparente. Un FP bajo genera pérdidas y penalizaciones en entornos industriales.
- Eficiencia del driver o balasto: En LED y fluorescentes, las pérdidas en el sistema de alimentación pueden representar entre 5 % y 15 %.
- Degradación lumínica: A lo largo del tiempo, el flujo luminoso disminuye, lo que puede llevar a un mayor número de luminarias encendidas para mantener niveles de iluminación.
- Horas reales de uso: El uso de sensores de presencia y fotocélulas puede reducir significativamente el tiempo efectivo de encendido.
- Normativas de iluminación: Según la ISO 8995-1 y la CIE S 015/E, los niveles mínimos de iluminación dependen de la actividad (por ejemplo, 500 lux para oficinas, 150 lux para almacenes).
5. Optimización del consumo energético en iluminación
Las estrategias para optimizar el consumo incluyen:
- Sustitución de lámparas ineficientes por LED de alta eficacia (≥ 120 lm/W).
- Implementación de controladores DALI o sistemas de regulación automática.
- Uso de sensores de movimiento en zonas de tránsito ocasional.
- Instalación de reguladores de flujo lumínico en alumbrado público.
- Distribución óptima de luminarias para evitar sobreiluminación.
Referencia técnica:
- Comisión Internacional de Iluminación (CIE)
- Norma ISO 8995-1:2002 Iluminación de lugares de trabajo
- ASHRAE 90.1 Energy Standard for Buildings
6. Tabla resumen de consumos anuales por tipo de iluminación
| Tipo de lámpara | Potencia típica (W) | Horas/día | Días/año | Consumo anual (kWh) |
|---|---|---|---|---|
| LED doméstico | 10 | 5 | 365 | 18,25 |
| CFL | 15 | 5 | 365 | 27,38 |
| Fluorescente T8 | 36 | 8 | 300 | 86,4 |
| Incandescente | 60 | 4 | 365 | 87,6 |
| High Bay LED | 150 | 10 | 312 | 468 |
| Sodio alta presión | 400 | 10 | 312 | 1.248 |