IL CORPO ILLUMINANTE SULLE STRUTTURE ELEVATE: evoluzione e nuove tecnologie

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1 IL CORPO ILLUMINANTE SULLE STRUTTURE ELEVATE: evoluzione e nuove tecnologie Relatore: Alfonso Di Giovine Societa Combustion and Energy srl, dipartimento Luxsolar 1. Sommario L articolo contiene una panoramica sulla evoluzione dei sistemi di illuminazione di strutture elevate che possono rappresentare un ostacolo alla navigazione aerea. Si fa riferimento alle normative interanzionali ICAO ed agli aggiornamenti intervenuti recentemente sul posizionamento dei segnalatori sia su camini che su torce. Si esamina l aspetto manutentivo con particolare riferimento alla aspettativa di vita in funzione delle sorgenti luminose utilizzate. E spiegata la tecnologia LED, impiegata come sorgente luminosa per i segnalatori ostacolo che per l illuminazione di aree industriali. Sono presenti diagrammi di comparazione fra le diverse sorgenti luminose utilizzate, con particolare riferimento alla aspettativa di vita, al risparmio energetico, alla riduzione della CO2. Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 1

2 2. Evoluzione dei sistemi di illuminazione di strutture elevate, ostacolo alla navigazione aerea. 2.1 Incandescenza La sorgente a Incandescenza e utilizzata sia in applicazioni notturne a bassa intensita (>32 cd) che notturne a media intensita (>2000 cd) all interno di globi rossi, con emissione controllata sul piano orizzontale a mezzo di lenti di Fresnel. La vita di questa sorgente, inferiore ad 1 anno, rende necessario l uso di due corpi, l uno di riserva all altro. La limitata aspettativa di vita ( 2000 ore) e l alto consumo energetico (solo 15 lumen prodotti con 1 W) hanno reso questo tipo di sorgente superata. 2.2 Fluorescenza La sorgente Fluorescente e utilizzata in applicazioni notturne a bassa intensita (>32 cd) all interno di globi rossi. Non essendo una sorgente puntiforme, richiede, per la sua estensione, una potenza elevata per raggiungere le 32 cd. Ha una vita media superiore ai 5 anni. 2.3 Xenon La sorgente Xenon e utilizzata sia in applicazioni notturne a media intensita (>2000 cd) all interno di globi rossi, con emissione controllata sul piano orizzontale a mezzo di lenti di Fresnel, che di giorno, con lampi bianchi sino a cd, a mezzo riflettori. La limitata aspettativa di vita ( 1000 ore) rendono questo tipo di sorgente onerosa; richiedendo inoltre l uso dei due corpi, l uno di riserva all altro. Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 2

3 2.4 Led La sorgente a LED e utilizzata sia in applicazioni notturne a bassa intensita (>32 cd) che notturne a media intensita (>2000 cd) con led di colore rosso. Inoltre con led di colore bianco sono utilizzati per la generazione di lampi sino a candele. La vita di questa sorgente, superiore ai 5 anni, non richiede l uso dei due corpi, l uno di riserva all altro. La lunga aspettativa di vita ( ore) ed il basso consumo energetico (160 lumen prodotti con 1 W) rendono questo tipo di sorgente la migliore oggi disponibile sul mercato. 3. Normative interanzionali ICAO; aggiornamenti intervenuti recentemente sul posizionamento dei segnalatori sia su Camini che su Fiaccole. 3.1 Luci sulla sommita Contrariamente a quanto richiesto per le strutture civili ed antenne, le luci disposte sulla sommita di camini e fiaccole debbono essere installate sufficientemente lontano dallo sbocco dei fumi e dalla fiamma. 3.2 Camini L effetto bandiera, bassa quantita di fumi e vento forte, sono il pericolo maggiore; di solito l installazione fra i 3 ed i 5 metri sotto lo sbocco non comporta affumicamento del corpo luce. 3.3 Fiaccole Oltre all effetto bandiera, descritto per i camini, nelle fiaccole deve considerarsi l irraggiamento quale possibile danno ai corpi luce ed ai cavi di collegamento. I cavi per i collegamenti sulla sommita sono di solito al silicone, con resistenza sino ai 200 C; schermando opportunamente il corpo luce dalla radiazione, e possibile individuare l altezza a cui la radiazione massima permetta l uso di detti cavi. Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 3

4 4. Aspetto manutentivo; l aspettativa di vita in funzione delle sorgenti luminose utilizzate. 4.1 Accesso alla Fiaccola Di norma l altezza della fiaccola e funzione del massimo irraggiamento possibile al suolo. Va da se che durante il suo funzionamento non é possibile alcun intervento di manutenzione. In alcune applicazioni é possibile l accesso solo a piattaforme a livello inferiore od intermedio. 4.2 Vita dei segnalatori E comune, nelle vecchie installazioni, notare i segnalatori della sommità permanentemente spenti, sin dopo la prima messa in marcia ( o prima sfiaccolata), ciò a causa dell alta temperatura; successivamente, per limiti di vita, anche i segnalatori inferiori si spengono. La selezione di sorgenti luminose che abbiano una vita superiore al turnaround dell impianto, permette di mantenere in servizio i segnalatori. 4.3 Ridondanza dei segnalatori E in uso la realizzazione di sistemi completamente ridondanti, per migliorare l affidabilita del sistema di segnalazione. 5. La tecnologia LED, impiegata come sorgente luminosa per i segnalatori ostacolo e per l illuminazione di aree industriali. 5.1 Un po di storia Il primo LED fu realizzato da Nick Holonyak Jr nel 1962, ma solo nel 1995, per opera dell ing. Alberto Barbieri si realizzarono i primi LED ad alta Efficienza, dando luogo ad una continua evoluzione che, partendo dai 20 lumen/watt e arrivata oggi ai 160, superando il Rendimento Luminoso delle sorgenti al mercurio ed al sodio. Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 4

5 5.2 Caratteristiche dei LED I Led hanno una vita molto più lunga- fino a ore- rispetto alle sorgenti luminose utilizzate in precedenza, dallo xenon all incandescenza. Questa caratteristica consente di abbattere i costi di manutenzione e di energia (la lampada a Led consuma meno di un decimo delle lampade a incandescenza a parità di luce emessa), garantendo una luce pulita, con totale assenza di UV e IR (non attraggono gli esseri attivi nella notte - moscerini e zanzare), il funzionamento in condizioni climatiche estreme da 45 gradi sottozero a + 85 C, l accensione immediata senza tempi d attesa, l assenza di mercurio, ridotta produzione di CO2 emessa 5.3 Settore Aeronautico Nel settore aeronautico sono gia in uso i segnalatori ostacolo alla navigazione aerea a bassa intensita a LED (32 candele), ma solo da pochi anni e iniziata la realizzazione di segnalatori a media intensita da 2000 candele, notturni a luce rossa. Grazie ad una azienda Italiana, la LUXSOLAR, sono oggi disponibili segnalatori a luce bianca da candele ed e previsto per i prossimi mesi la presentazione al mercato di segnalatori da e candele (primi al mondo). Per ridurre l impatto visivo delle grandi strutture e sempre piu diffusa l eliminazione della marcatura a bande rosse e bianche, con la necessita di installare segnalatori speciali a norme ICAO di tipo DUAL: Luxsolar ha per prima realizzato questi segnalatori LED a luce bianca da candele per il giorno, e luce rossa da 2000 candele per la notte. 5.4 Settore Industriale Tutti i sistemi di illuminazione esistenti, nelle abitazioni, nelle infrastrutture pubbliche e private, nelle industria, sfruttano le tecnologie tradizionali delle lampade a incandescenza, e delle lampade a fluorescenza. Lo svantaggio delle due tecnologie esistenti è legato all inefficienza (solo una minima parte dell energia consumata dalle lampade a incandescenza Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 5

6 viene trasformata in luce) e all utilizzo di materiali altamente inquinanti. La tecnologia dei LED ha tutte le carte in regola per essere un paradigma sostitutivo rispetto a quelli esistenti, tanto è vero che, in base alle direttive Europee, la vendita di lampade ad incandescenza e stata ormai bandita dal mercato. Oggi le tecnologie esistenti si basano in particolare sull utilizzo di grappoli di LED in serie, con fasci di luce guidati da lenti tradizionali o prismatiche. Il contenuto innovativo è nella progettazione del sistema ottico che massimizza la capacità luminosa dei LED, compatibilmente con le specifiche estetiche, tecniche e di design, e che può essere applicato in prodotti per una varietà consistente di utilizzi, che vanno dall illuminazione indoor e outdoor, fino alle applicazioni industriali più complesse, rispondendo a rigidi requisiti normativi e di certificazione, che sono normalmente richiesti in ambiti come gli aeroporti, il trasporto navale, ferroviario, i sistemi di sicurezza e di allarme. Luxsolar ha da tempo avviato una ricerca in questo settore, realizzando un proiettore luminoso innovativo: Esaled. Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 6

7 6. Diagrammi di comparazione fra le diverse sorgenti luminose utilizzate, con particolare riferimento alla aspettativa di vita, al risparmio energetico, alla riduzione della CO SPETTATIVA DI VITA Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 7

8 6.2 RISPARMIO ENERGETICO- LUCE PRODOTTA CON 1W Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 8

9 6.3 CO2 EMESSA PER ACCENDERE UNA LAMPADA A BASSA INTENSITA ( 32 cd) SORGENTE CO2 EMESSA (kg/anno) INCANDESCENZA 77,86 FLUORESCENZA 19,46 XENON 9,73 LED 7,3 Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 9

10 7. Bibliografia. ICAO Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation Organization; Aerodromes, Volume 1, Aerodrome Design and Operations July Cap 6 ANNEX 14,Vol.1, par ANNEX 14,Vol.1, par ANNEX 14,Vol.1, par ICAO Aerodrome Design Manual, Part 4, Visual Aids Fourth Edition 2004 PART 4, par PART 4, par PART 4, par Alfonso Di Giovine, marzo 2011 pag 10