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INSTALACIONES DE ALUMBRADO

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INSTALACIONES ELECTRICAS INTERIORES

ÍNDICE 5. Instalaciones de alumbrado

04

5.1. La luz

05

5.2. Producción y transmisión de la luz

05

5.3. Magnitudes luminosas fundamentales

06

5.3.1. Flujo luminoso (potencia luminosa)

06

5.3.2. Rendimiento luminoso o coeficiente de eficacia luminosa

07

5.3.3. Cantidad de luz (energía luminosa)

08

5.3.4. Intensidad luminosa

08

5.3.5. Representación gráfica de la intensidad luminosa

09

5.3.6. Iluminancia

11

5.3.7. Luminancia

13

5.3.8. Temperatura de color

14

5.3.9. Índice de reproducción cromática (IRC)

15

5.4. Reflexión, transmisión y absorción

16

5.5. Lámpara de vapor de mercurio a alta presión

20

5.6. Lámparas de halogenuros metálicos

25

5.7. Lámpara de luz mezcla (luz mixta)

29

5.8. Lámparas de vapor de sodio a baja presión

33

5.9. Lámparas de vapor de sodio a alta presión

34

5.10. Led

42

5.10.1. ¿Qué es un Led?

42

5.10.2. ¿Cómo funciona un Led?

42

5.10.3. Tipos de Led

43

5.10.4. Ventajas frente a otras fuentes de luz

44

5.10.5. Desventajas con otras fuentes de luz

45

5.10.6. Posibles formas de conexión

46

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5.10.7. Comparación con otras fuentes de luz

47

5.10.8. Aplicaciones

47

5.10.9. Cálculos. Algunas consideraciones

48

5.11. Luminarias

53

5.11.1. Clasificación de las luminarias según la simetría de distribución del flujo luminoso

53

5.11.2. Clasificación de las luminarias según la radiación del flujo luminoso respecto al plano horizontal

11 54

5.11.3. Clasificación de luminarias empleadas en alumbrado público

55

5.11.4. Clasificación de las luminarias según el tipo de lámpara

57

5.12. Sistemas de alumbrado de interiores

58

5.12.1. Alumbrado general

58

5.12.2. Alumbrado general localizado

58

5.12.3. Alumbrado localizado

59

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5 Instalaciones de alumbrado Las instalaciones de alumbrado tienen gran importancia, tanto desde el punto de vista técnico, como en lo referente a la seguridad y el confort en nuestras vidas cotidianas. En la realización de cualquier tarea la iluminación juega un papel muy importante, puesto que una deficiente instalación de alumbrado, disminuye el rendimiento laboral y aumenta la fatiga

Contenidos En este capítulo se tratan las magnitudes luminosas fundamentales, los conceptos fundamentales de luminotecnia, los distintos tipos de lámparas de descarga, su constitución funcionamiento y aplicaciones más usuales.

Objetivos Conocer las magnitudes y conceptos fundamentales de luminotecnia Conocer la constitución, funcionamiento, conexionado y aplicaciones de lámparas led y de descarga. Realizar distintos tipos de mediciones de iluminancia Interpretar esquemas de equipos de iluminación.

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5.1. La luz. La luz puede ser considerada como una manifestación de la energía en forma de radiaciones electromagnéticas de determinadas longitudes de onda, perceptibles por el ojo humano. A la transmisión de energía a través del espacio se denomina radiación. La idea de que la luz del día es blanca y de que la percibimos en forma sencilla y única, no es cierta, pues en realidad está compuesta por un conjunto de radiaciones electromagnéticas. Experimentalmente puede observarse que un rayo de luz blanca, al atravesar un prisma triangular de vidrio transparente se descompone en una banda continua de colores que contiene a todos los del arco iris (rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta), los cuales son radiados dentro de una determinada zona del espectro electromagnético.

Fig. 5.1. Longitudes de onda y colores de la luz

5.2 Producción y transmisión de la luz. La luz se puede producir de varias formas. Como más representativas con relación a las lámparas eléctricas son:  

Calentamiento de cuerpos sólidos hasta alcanzar su grado de incandescencia, que es el fundamento de las lámparas incandescentes. Provocando una descarga eléctrica entre dos placas o electrodos situados en el seno de un gas o un vapor metálico, fundamento de las lámparas de descarga.

De cualquier forma la producción de la luz es una transformación de la energía. La luz se transmite a distancia a través del espacio, por medio de ondas similares a las formadas en el agua cuando se lanza un objeto en una piscina.

Figura 5.2. Ondas producidas en el

Estas ondas concéntricas se propagan a lo largo y anchoagua. de la piscina, formando crestas y valles, amortiguándose en su recorrido hasta desaparecer.

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Figura 5.2.1. Amortización de las ondas producidas en el agua.

Gracias a las mismas, el efecto del choque del objeto sobre el agua se aprecia desde lejos del lugar donde se ha producido. Las ondas del agua y las luminosas tienen en común que sus efectos pueden percibirse a distancia, diferenciándose en que las ondas del agua precisan este elemento, mientras las ondas luminosas no necesitan de ningún medio material para su propagación, aunque también se pueden transmitir a través de líquidos o cuerpos sólidos, como por ejemplo la fibra óptica. Así la luz que recibimos del sol en forma de ondas llega hasta nosotros atravesando el espacio vacío que existe entre los planetas y al entrar en contacto con la atmósfera se transmite a través de los gases que la forman. Otra diferencia importante es que las ondas del agua solo se transmiten en dos dimensiones (largo y ancho) mientras que las luminosas se transmiten en tres dimensiones (largo, ancho y alto). Resumiendo, la transmisión de la luz se realiza por medio de ondas a distancia a través del espacio en todas las direcciones. Las características físicas fundamentales de la radiación luminosa son la longitud de onda y la velocidad de propagación de la luz (300.000 Km por segundo). La unidad de longitud de onda empleada en luminotecnia, es el nanómetro de símbolo nm.

5.3 Magnitudes luminosas fundamentales. En luminotecnia intervienen dos elementos básicos: la fuente productora de la luz y el objeto o espacio a iluminar. Las magnitudes y unidades de medida fundamentales son las siguientes:      

Flujo luminoso. Rendimiento luminoso. Cantidad de luz. Intensidad luminosa. Iluminancia. Luminancia.

5.3.1. Flujo luminoso (potencia luminosa) El Flujo luminoso es la cantidad de energía radiada o emitida por una fuente (ej. Lámpara incandescente) en todas las direcciones, por unidad de tiempo. El flujo luminosos se representa por la letra griega  (fi), siendo su unidad el lumen (lm) que, como unidad de potencia, corresponde a 1/680 W emitidos en la longitud de onda de 555 nm, a la cual la sensibilidad del ojo es máxima.

Figura 5.3. Flujo Luminoso

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Tipo de lámpara Bicicleta Incandescente Standard de 100 W Fluorescente 40 W (Blanco frío) Mercurio a alta presión 400 W Halogenuros metálicos 400W Sodio a alta presión Na 400 W Sodio a baja presión Na 180 W Magnesio AG 3

Flujo luminoso (Lm) 18 1.380 3.200 23.000 28.000 48.000 31.500 450.000

Tabla 5.1. Flujo luminoso de algunas lámparas.

5.3.2 Rendimiento luminoso o coeficientes de eficacia luminosa. La energía transformada por los manantiales luminosos, no se puede aprovechar totalmente para la producción de luz. Por ejemplo, una lámpara incandescente consume una determinada energía eléctrica que se transforma en energía radiante, de la cual sólo una pequeña parte es percibida por el ojo en forma de luz, mientras que el resto se pierde en calor y en flujo no luminoso.

Figura 5.4. Transformación de la potencia eléctrica para la producción de luz en una lámpara incandescente.

El rendimiento luminoso o coeficiente de eficacia luminosa indica el flujo que emite una fuente de luz por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su obtención. El rendimiento luminoso se representa por la letra griega  (eta), siendo su unidad el lumen por vatio (lm/W). La fórmula que expresa el rendimiento luminoso es:

=

 W

Si se lograse fabricar una lámpara que transformara sin pérdidas toda la potencia eléctrica consumida en luz de una longitud de onda de 555 nm, esta lámpara tendría el mayor rendimiento luminoso posible, cuyo valor sería de 680 lm/W, pero como sólo una pequeña parte es transformada en luz, los rendimientos luminosos obtenidos hasta ahora para las

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distintas lámparas quedan muy por debajo de ese valor, presentando diferencias notables entre las mismas, como puede apreciarse en la tabla siguiente:

Tipo de lámpara Incandescendente Standard 40 W/220 V Fluorescente de 40 W (Blanco frío) Mercurio a alta presión 400 W Halogenuros metálicos 400 W Sodio a alta presión Na 400 W Sodio a baja presión Na 180 W

Potencia nominal W 40 40 400 360 400 180

Rendimiento luminoso lm/W 11 80 58 78 120 175

Tabla 5.2. Rendimientos luminosos de algunas lámparas.

Ejemplo de cálculo de rendimiento luminoso: un tubo fluorescente de 50 W, que emite un flujo luminoso de 3.200 lúmenes tiene un rendimiento luminoso de:  =

3. 200 lm = 64 lm/w 50 W

= W

El rendimiento luminoso se suele dar también, para las lámparas de descarga, respecto al consumo de potencia de la lámpara con equipo auxiliar.

5.3.3 Cantidad de luz (energía luminosa) De forma análoga a la energía eléctrica que se determina por la potencia eléctrica en la unidad de tiempo, la cantidad de luz o energía luminosa se determina por la potencia luminosa o flujo emitido en la unidad de tiempo. La cantidad de luz se representa por la letra Q, siendo su unidad el lumen por hora (lmh). La fórmula que expresa la cantidad de luz es:

Q= x t

5.3.4 Intensidad luminosa La intensidad luminosa es la relación entre el flujo luminoso emitido por una fuente de luz en una dirección por unidad de ángulo solido en esa misma dirección. Este ángulo solido se mide en estereorradianes (sr) y corresponde a un casquete esférico cuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera. Su unidad es la Candela. La fórmula que expresa la intensidad luminosa es:  I=  Siendo: I= Intensidad luminosa en Candela (cd) = Flujo luminoso en Lúmenes (sr)  = Angulo solido en Stereorradianes (sr)

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Figura 5.5. Intensidad luminosa Las fuentes de luz utilizadas en la práctica tienen una superficie luminosa más o menos grande, cuya intensidad de radiación se ve afectada por la propia construcción de la fuente, presentando valores diversos en las distintas direcciones. La forma más práctica y sencilla de definir la distribución luminosa de una lámpara, o de un equipo de iluminación (lámpara y luminaria), consiste en representar gráficamente dicha distribución mediante unas curvas denominadas de distribución luminosa o curvas fotométricas de intensidades, que no son otra cosa que la representación gráfica de las medidas de intensidades luminosas (siguiente apartado) efectuadas según las distintas direcciones que parten del centro de la lámpara o luminaria.

5.3.5 Representación gráfica de la intensidad luminosa El conjunto de la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones constituye lo que se conoce como distribución luminosa. Con aparatos especiales (como el Goniofotómetro) se puede determinar la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones del espacio con relación a un eje vertical. Si representamos por medio de vectores (I) la intensidad luminosa de una fuente de luz en las infinitas direcciones del espacio, creamos un volumen que representa el valor del flujo total emitido por la fuente. El sólido que obtenemos recibe el nombre de sólido fotométrico. Ver. Fig. 5.6

Figura 5.6. Solido fotométrico de una lámpara incandescente

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Si hacemos pasar un plano por el eje de simetría de la fuente luminosa, obtenemos una sección limitada por una curva que se denomina curva fotométrica o curva de distribución luminosa (Fig.5.6.1).

Figura 5.6.1. Curva fotométrica de una lámpara incandescente.

Mediante la curva fotométrica de una fuente de luz se puede determinar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier dirección, dato necesario para algunos cálculos de iluminación. Las direcciones del espacio por las cuales se radia una intensidad luminosa las podemos determinar por dos coordenadas. Uno de los sistemas de coordenadas más usado para la obtención de curvas fotométricas es el “C - y” que podemos ver en la Fig siguiente:

Figura 5.7. Sistema de coordenadas C-y

Las curvas fotométricas se dan referidas a un flujo luminoso emitido de 1.000 lm. y como el caso más general es que la fuente de luz emita un flujo superior, los valores de la intensidad luminosa correspondientes se hallan mediante una regla de tres simple. Ejemplo: Si un tubo fluorescente tiene un flujo luminoso de 3.200 lúmenes, los valores de la intensidad luminosa deducidos de su curva fotométrica dada para 1000 lúmenes, habrá que multiplicarlos por el factor 3,2 hallado de la relación 3.200/1000, para obtener el verdadero valor. Cuando alojamos una lámpara en un reflector, se distorsiona su flujo proporcionando un volumen cuya forma es distinta, ya que depende de las características propias del reflector. Por consiguiente, las curvas de distribución según los distintos planos son diferentes.

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En las dos siguientes figuras podemos ver dos ejemplos en los que se han representado las curvas de distribución de dos reflectores. El de la Fig.5.8 es simétrico, y tiene idénticas curvas para cualquiera de los planos meridionales, por lo que una sola curva es suficiente para su identificación fotométrica. El ejemplo de la Fig.5.9 es asimétrico y cada plano tiene una curva diferente, por lo que es necesario conocer todos los planos.

Figura 5.8. Curva de distribución fotométrica simétrica.

Figura 5.9. Curva de distribución fotométrica asimétrica.

5.3.6. Iluminancia La Iluminancia se define como la relación entre el flujo luminoso que recibe una superficie y su área. Su símbolo es E y su unidad el Lux. La fórmula que expresa la iluminancia es:  E= S La iluminancia constituye un dato importante para valorar el nivel de iluminación que existe en un puesto de trabajo, en una superficie de un recinto, en una calle, etc. (Figura 10)

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Fig. 5.10 Nivel de Iluminación

En la siguiente tabla se puede observa distintos valores de Iluminancia según la zona de medida: Tipos de alumbrado

Iluminancias (Lux)

Mediodía de verano al aire libre, con cielo despejado Mediodía de verano al aire libre, con cielo cubierto Puesto de trabajo bien iluminado en un recinto interior Buen alumbrado público Noche de luna llena Noche de luna nueva (luz de las estrellas)

100.000 20.000 1.000 20 a 40 0.25 0.01

Tabla 5.3. Distintos valores aproximados de iluminancias

La medida de la iluminancia se realiza por medio de un aparato especial denominado luxómetro, (figura 5.11)

Fig. 5.11. Luxómetro digital

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5.3.7 Luminancia La luminancia es la que produce en el órgano visual la sensación de claridad (brillo), pues la luz no se hace visible hasta que es reflejada por los cuerpos. La mayor o menor claridad con que vemos los objetos igualmente iluminados, depende de su luminancia.

Fig. 5.12 Luminancia

La luminancia se representa por la letra L, siendo su unidad la candela por metro cuadrado (cd/m2) llamada nit (nt), con un submúltiplo, la candela por centímetro cuadrado (cd/cm2) empleada para fuentes con elevadas luminancias. La fórmula que expresa la luminancia es: I L= S x cos.

Siendo: S x cos., la Superficie aparente.

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Tipo de fuente de luz Sol

Luminancia 150.000 cd/cm2

Cielo despejado

0,3 a 0,5 cd/cm2

Cielo descubierto

0,03 a 0 ,1 cd/cm22 0,25 cd/cm2

Luna Llama de una vela de cera Lámpara incandescente clara

0,7 cd/cm2 100 a 200 cd/cm2

Lámpara incandescente mate

5 a 50 cd/cm2

Lámpara incandescente opal Lámpara fluorescente 40 W/20 Lámpara de mercurio a alta presión 400 W Lámpara de halogenuros metálicos 400 W Lámpara de sodio a alta presión Na 400 W Lámpara de sodio a baja presión Na 180 W Lámpara de xenón 2500 W Lámpara Vacublitz AG-3B Lámpara de efluvios (Glimm) Papel blanco con iluminación de 1000 lux Calzada de una calle bien iluminada

1 a 5 cd/cm2 0,75 cd/cm2 11 cd/ cm2 78 cd/cm2 500 cd/cm2 10 cd/cm2 72.000 cd/cm2 50.000 cd/cm2 0,02 a 0,05 cd/cm2 250 cd/cm2 2 cd/cm2

Tabla 5.4: Valores aproximados de luminancias

La medida de luminancia se realiza por medio de un aparato llamado luminancímetro de constitución similar al luxómetro.

Figura 5.13. Luminancímetro

5.3.8 Temperatura de color La temperatura de color es una expresión que se utiliza para indicar el color de una fuente de luz por comparación de ésta con el color del cuerpo negro, es decir del “radiante perfecto teórico” (objeto cuya emisión de luz es debida únicamente a su temperatura). Como cualquier otro cuerpo incandescente, el cuerpo negro cambia de color a medida que aumenta su temperatura, adquiriendo al principio, el tono de un rojo sin brillo, para luego alcanzar el rojo claro, el naranja, el amarillo y finalmente el blanco, el blanco azulado y el azul. El color, por ejemplo, de la llama de una vela, es similar al de un cuerpo negro calentado a unos 1.800 K*, y la llama se dice entonces, que tiene una “temperatura de color” de 1.800 K. * K = Kelvin. Las temperaturas de la escala Kelvin exceden en 273 °C a las correspondientes a la escala centígrada.

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Por lo tanto la temperatura de color no es en realidad una medida de temperatura. Define sólo color y sólo puede ser aplicada a fuentes de luz que tengan una gran semejanza de color con el cuerpo negro. La equivalencia práctica entre apariencia de color y temperatura de color, se establece convencionalmente según la Tabla siguiente:

Tabla 5.5. Temperatura de color.

Figura 5.14. Diferentes temperaturas de color

5.3.9 Índice de reproducción cromática (IRC) El dato de temperatura de color se refiere únicamente al color de la luz, pero no a su composición espectral que resulta decisiva para la reproducción de colores. Así, dos fuentes de luz pueden tener un color muy parecido y poseer al mismo tiempo unas propiedades de reproducción cromática muy diferentes. El índice de reproducción cromática (IRC), caracteriza la capacidad de reproducción cromática de los objetos iluminados con una fuente de luz. El IRC ofrece una indicación de la capacidad de la fuente de la luz para reproducir colores normalizados, en comparación con la reproducción proporcionada por una luz patrón de referencia.

Tabla 5.6. Ejemplos de índices de reproducción cromática

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MAGNITUD

SÍMBOLO

UNIDAD

Flujo luminoso



Lumen (lm)

Rendimiento luminoso



Lumen por vatio (lm/W)

Cantidad de luz

Q

Intensidad luminosa

I

Lumen por segundo (lms) Lumen por hora (lmh) Candela (cd)

DEFINICIÓN DE LA UNIDAD Flujo emitido en un ángulo sólido unidad por una fuente con una intensidad luminosa de una candela Flujo luminoso emitido por unidad de potencia

RELACIONES

Flujo luminoso emitido por unidad de tiempo

Q= ·t

=I

=

 W

Iluminancia

luminancia

E

L

Lux (lx)

Candela por m2 (cd/m2) Candela por cm2 (cd/cm2)

1/60 de la intensidad luminosa por cm2 del “cuerpo negro” a la temperatura de fusión del platino (2.046ºK) Flujo luminoso de un lumen que recibe una superficie de 1 m2 Intensidad luminosa de una candela por unidad de superficie

 I=   E= S I L= S

Tabla 5.7. Resumen de las magnitudes y unidades luminosas fundamentales

5.4 Reflexión, transmisión y absorción Al iluminar un cuerpo, una parte de la luz que llega al mismo es reflejada por una superficie, otra parte se transmite atravesándolo, y una tercera parte queda absorbida por el material que lo compone. Por lo tanto el flujo luminoso incidente o total se reparte de la forma siguiente:  i =   +  +  Siendo:  i = Flujo luminoso incidente   = Flujo luminoso reflejado  = Flujo luminoso transmitido  = Flujo luminoso absorbido Se llama factor de reflexión, designado por la letra griega  (ro), a la relación entre el flujo luminoso reflejado () y el incidente ( i). =

 i

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Figura 5.15. Reflexión sobre una superficie lisa

Se llama factor de transmisión, designado por la letra griega  (tau), a la relación entre el flujo luminoso transmitido () y el incidente ( i). =

 i

Figura 5.16. Transmisión sobre una superficie lisa

Se llama factor de absorción, designado por la letra griega  (alfa), a la relación entre el flujo luminoso absorbido () y el incidente ( i). =

 i

Figura 5.17. Absorción de una superficie

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Al ser en cada caso el flujo incidente mayor, los factores de reflexión, transmisión y absorción son siempre menores que la unidad. Por otra parte, para un determinado material la suma de los tres factores es siempre igual a la unidad. ++= 1

En el caso que sólo se produzcan reflexión y absorción += 1

Un factor de reflexión de 0,3 quiere decir que de la luz incidente, se refleja una parte equivalente al 30 %.

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Materiales Superficies pintadas. Colores medios.

Factor de reflexión 

Factor de transmisión 

Factor de absorción 

Amarillo Beige Marrón Rojo Verde Azul Gris Blanco

0,5 0,45 0,25 0,2 0,3 0,2 0,35 0,7

0 0 0 0 0 0 0 0

0,5 0,55 0,75 0,8 0,7 0,8 0,65 0,3

Negro

0,04

0

0,96

Opaco negro

0,5

0

0,95

Opaco blanco

0,75...0,80

0

0,25...0,20

Reflexión difusa

Transparente claro (de 2 a 4 mm)

0,08

0,9

0,02

Transmisión dirigida

Mate al exterior Mate al interior (de 1,5 a 3 mm)

0,07...0,20 0,06...0,16

0,87...0,63 0,89...0,77

0,06...0,17 0,05...0,07

Transmisión semidirgida

Opal blanco (de 1,5 a 3 mm)

0,30...0,55

0,66...0,36

0,04...0,08

Opal rojo (de 2 a 3 mm) Opal naranja (de 2 a 3 mm) Opal amarillo (de 2 a 3 mm)

0,04...0,05 0,05...0,08 0,25...0,30

0,04...0,02 0,10...0,06 0,20...0,12

0,92...0,93 0,85...0,86 0,55...0,58

Opal verde (de 2 a 3 mm)

0,08...0,10

0,09...0,03

0,83...0,87

Opal azul (de 2 a 3 mm)

0,08...0,10

0,10...0,03

0,82...0,87

Papel blanco

0,60...0,80

0,10...0,20

0,30...0,10

Papel apergaminado

0,5

0,3

0,2

Pergamino

0,48

0,42

0,1

Seda blanca

0,28...0,38

0,61...0,71

0,01

Reflexión semidirigida.

Seda de color

0,20...0,10

0,54...0,13

0,44...0,86

Transmisión difusa

Efecto resultante

Figura

Reflexión difusa

Reflexión semidirigida

Vidrios

.

Transmisión difusa

Otros materiales Reflexión y transmisión difusas

Tabla 5.8. Factores de reflexión, transmisión y absorción de algunos materiales.

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5.5 Lámpara de vapor de mercurio a alta presión La producción de la luz en este tipo de lámparas se basa en el principio de la luminiscencia obtenida por la descarga eléctrica en el seno de mercurio gasificado. La parte fundamental de la lámpara de mercurio la constituye la ampolla de vidrio interior (ver fig 5.18) en la que se produce la descarga, esta ampolla es de vidrio de cuarzo para soportar las altas temperaturas que se producen en su interior. Fundidos en cada extremo contiene dos electrodos de wolframio, uno principal impregnado de material emisivo de electrones y otro auxiliar de encendido, conectado a través de una resistencia óhmica de alto valor y también contiene unos miligramos de mercurio puro y gas argón para facilitar la descarga. Vida útil

14.000h

Tª color

3.500 K _ 4.200 K

IRC

50

Figura 5.18. Constitución de una lámpara de vapor de mercurio

Figura 5.19. Longitud de onda de una lámpara de vapor de mercurio a alta presión.

La ampolla exterior, de forma elipsoidal y vidrio resistente a los cambios bruscos de temperatura, sirve de soporte al tubo de descarga, proporcionándole un aislamiento térmico, a la vez que evita la oxidación atmosférica de las partes metálicas. Interiormente está cubierto de una sustancia fluorescente que, activada por las radiaciones ultravioletas del arco de mercurio, emite radiaciones rojas, las cuales se suman al espectro del mercurio falto de ellas, completándolo, es decir, corrigiendo el color de su luz. El espacio comprendido entre el tubo de descarga y la ampolla exterior está relleno de un gas neutro a presión inferior a la atmosférica, para evitar la formación de arco entre las partes metálicas en el interior de la ampolla.

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Al conectar la lámpara a la red, a través de la reactancia o balasto , ( fig. 5.21) se produce una descarga entre el electrodo principal y el auxiliar de encendido. Esta descarga ioniza el argón haciéndolo conductor, a la vez que disminuye la resistencia eléctrica del espacio comprendido entre los dos electrodos principales, hasta un valor que permita que se establezca una descarga eléctrica entre ellos, en ese momento la corriente que circula a través de la resistencia de encendido es prácticamente nula. El calor generado por esta descarga vaporiza el mercurio como conductor principal de la descarga.

Figura. 5.20. Lámpara de vapor de mercurio de color corregido.

PE L1

R1 Reactancia

B C1 Condensador

Ar

Arrancador

L E1

N

Red

K1

Lámpara

N Figura 5.21. Esquema de conexionado de una lámpara de mercurio a alta presión.

Los valores nominales de la lámpara no se obtienen hasta pasados cuatro o cinco minutos de haber sido conectada a la red. Su rendimiento luminoso oscila entre 40 y 65 Lm/w. Una vez apagada la lámpara no puede encenderse hasta pasado un tiempo de enfriamiento muy similar al de encendido.

1

Llamamos reactancia o balasto al elemento o conjunto de elementos (equipo eléctrico) intercalado entre la línea de alimentación y la lámpara de

descarga. El balasto más utilizado en asociación con las lámparas de V. de M. Es el de la inductancia en serie con la lámpara, cuya instalación se completa con un condensador para la corrección del factor de potencia. Este montaje es el tipo utilizado habitualmente en toda Europa, porque las líneas de alimentación de 220V. normalmente empleadas son suficientes para que las lámparas de 50 a 1000W enciendan y se estabilicen correctamente. Sus principales funciones son: -

Proporcionar a la lámpara o lámparas asociadas la tensión adecuada para su correcto arranque, bien mediante elementos pasivos como transformadores, inductancias, condensadores, etc. o incorporando cebadores térmicos, arrancadores u otros elementos electrónicos.

-

Caldear correctamente, si se precisa, los filamentos de los tubos tanto en arranque como en régimen.

-

Limitar al valor adecuado la intensidad de arranque y estabilizar la tensión y/o la corriente de régimen de la lámpara sin oscilaciones ni parpadeo, regulando entre límites los más estrechos posibles la potencia consumida por la lámpara.

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INSTALACIONES ELECTRICAS INTERIORES

Su empleo está principalmente indicado para alumbrado exterior (alumbrado público, instalaciones industriales, obras) y para el interior en naves de fabricación. Pero tras la entrada en vigor del Reglamento de Eficiencia Energética en instalaciones de Alumbrado Exterior (REEAE- 5.11.3), las lámparas utilizadas en este tipo de instalaciones tendrán una eficacia luminosa superior a 40 Lum/W, para alumbrado de vigilancia y seguridad nocturna, señales, anuncios luminosos y 65 Lum/W, para alumbrado vial, específico2 y ornamental. Con lo cual no todas las lámparas de mercurio cumplirán con el REEAE.

Actividades de Enseñanza Aprendizaje Ejercicio de instalaciones IAN 011 Instalación de una lámpara de vapor de mercurio Este tipo de instalación es muy usual en naves industriales y alumbrado de vías públicas. Al realizar el montaje de las lámparas de vapor de mercurio se debe tener presente que estas emiten gran cantidad de radiaciones ultra-violeta, perjudicial para la vista, por lo que no deben encenderse si no se dispone de luminaria que incorpore cristal intermedio. Los interruptores o conmutadores empleados en instalaciones de lámparas de descarga se deberán dimensionar al doble de la intensidad de arranque de los equipos empleados, debido a las extracorrientes de conexión y desconexión; por ejemplo, un condensador de 10 microfaradios (como el empleado en el ejercicio) puede tomar del orden de 100 A. Durante 25 microsegundos al conectarse a la línea de 220V. Procedimiento: 1.- Realizar el aprovisionamiento del material preciso para la realización de la práctica, según hoja de materiales. 2.- Relacionar las cajas de derivación del esquema de cajas, con la del esquema unifílar de planta. 3.- Realizar el esquema de montaje y conexionado de las cajas. 4.- Proceder al montaje de acuerdo al esquema realizado, prestando especial atención al conexionado de la fase en el punto central del portalámparas. 5.- Realizar la conexión y puesta en marcha de la instalación. Se debe recordar que la lámpara tardará unos minutos en encender totalmente, no debiendo accionar repetidamente el interruptor de encendido S1. 6.- Confeccionar el presupuesto de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo. Autoevaluación 5.5. 1.- ¿Qué tipo de portalámparas se precisará para la instalación de una lámpara de vapor de mercurio de 250W? 5.5. 2.- ¿Qué función realiza el condensador C1 en la instalación? 5.5. 3-. Comprobar con la ayuda del luxómetro el rendimiento luminoso de la lámpara 5.5. 4.- ¿Qué ocurrirá en la lámpara, si se produce un leve corte de suministro eléctrico en la instalación? 5.5. 5.- Conectar un amperímetro a la salida del PIA de 10 A. (F3) y comprobar que corriente circula, con o sin condensador en la instalación. 5.5. 6.- ¿Qué función realiza la reactancia E2, en la instalación? 5.5. 7.- Indicar las diferencias fundamentales entre una lámpara de descarga y una incandescente. 5.5. 8.- Confeccionar el presupuesto (de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo) de la instalación de una nave industrial compuesto por 10 lámparas de vapor de mercurio de 250 W.

2

Para conocer con más detalle los tipos de alumbrado mencionados, véase ITC-EA-02 e ITC-EA-04.2 del REEAE

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5.5. 9.- ¿Qué valor debe tener el condensador para corregir el factor de potencia para la lámpara de 250W. del apartado anterior (punto 8)? 5.5. 10.- ¿Tiene el mismo rendimiento luminoso una lámpara de vapor de mercurio de 80W, que una de 1000W? IAN 011 Instalación de una lámpara de vapor de mercurio. Materiales CDAD 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1

DENOMINACIÓN Diferencial F+N de 40 A. 30 mA PIA F+N de 25 A. PIA F+N de 10 A. Interruptor Tecla Marco intermedio Marco 1 elemento Condensador 10 μF 250 V. Reactancia VM 125 w. Lámpara vapor mercurio 125 w. Portalámparas cerámico Hilo de 1,5 mm2 Hilo de 6 mm2

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MODELO

ARCO ARCO ARCO ARCO

REF. F202AC-40/0.03 S201-C25NA S201-C10NA 8101 8201 BA 8270 VD 8271 BA CD 302141 30 3000 305 0

OBSERVACIONES Según derivación ind.

Negro, azul, a/v Negro, azul, a/v

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5.6. Lámparas de halogenuros metálicos. Las lámparas de halogenuros metálicos, son lámparas de vapor de mercurio a alta presión a las que se les ha añadido ioduros metálicos además de mercurio (Hg) consiguiendo con ello rendimientos luminosos superiores y mejores propiedades de reproducción cromática que con lámparas de vapor mercurio convencionales. (Fig 5.22)

Soporte Ampolla

Tubo de descarga

Electrodos

Casquillo

Figura 5.22. Constitución de una lámpara de halogenuros metálicos.

Vida útil

2.500h - 14.000h

Tª color

3.000 K - 6.000 K

IRC

60 - 93

Fig. 5.23. Longitud de onda de una lámpara de HM.

Figura 5.24. Esquema de conexión de una lámpara de Halogenuros metálicos.

La constitución y el funcionamiento de este tipo de lámparas es parecida a las de vapor de mercurio a alta presión. El rendimiento en estas lámparas puede alcanzar valores de 95 Lm/W, su luz es de color blanco. El tiempo de arranque es de unos 3 a 8 minutos y el de enfriamiento, unos 5 minutos. Algunos modelos permiten un reencendido inmediato con lámparas en caliente (inmediatamente después de apagar), empleando para ello tensiones de choque del orden de 35 a 60 kV.

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Actividades de Enseñanza Aprendizaje Ejercicio de instalaciones IAN 012 Instalación de una lámpara de halogenuros metálicos. El campo de aplicación de estas lámparas es muy amplio, pudiendo ser empleado tanto en alumbrado interior como exterior. Su elevado rendimiento luminosos unido a su buena reproducción cromática, hacen a estas lámparas las más aconsejables para aquellas iluminaciones de calidad donde se precise un ambiente de vida y color, tales como escenarios cinematográficos, estudios, campos deportivos, etc. Los interruptores o conmutadores empleados en instalaciones de lámparas de descarga se deberán dimensionar al doble de la intensidad de arranque de los equipos empleados, debido a las extracorrientes de conexión y desconexión. Procedimiento: 1.- Realizar el aprovisionamiento del material preciso para la realización de la práctica, según hoja de materiales. 2.- Relacionar las cajas de derivación del esquema de cajas, con la del esquema unifilar de planta. 3.- Realizar el esquema de montaje y conexionado de las cajas. 4.- Proceder al montaje de acuerdo al esquema realizado, prestando especial atención al conexionado de la fase en el punto central del portalámparas. 5.- Realizar la conexión y puesta en marcha de la instalación. Se debe recordar que la lámpara tardará unos minutos en encender totalmente, no debiendo accionar repetidamente el interruptor de encendido S1. 6.- Confeccionar el presupuesto de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo.

Autoevaluación 5.6.1.- ¿Qué función realiza el condensador C1 en la instalación? 5.6.2-. Comprobar con la ayuda del luxómetro el rendimiento luminoso de la lámpara 5.6.3.- ¿Qué ocurrirá en la lámpara, si se produce un leve corte de suministro eléctrico en la instalación? 5.6.4.- Conectar un amperímetro a la salida del PIA de 10 A. (F3) y comprobar que corriente circula, con o sin condensador en la instalación. 5.6.5.- ¿Qué función realiza el arrancador E2, en la instalación? 5.6.6.- Confeccionar el presupuesto (de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo) de la instalación de un polideportivo, que dispone de 15 lámparas de vapor de mercurio de 400 W. IAN 012 Instalación de una lámpara de halogenuros metálicos.

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Materiales CDAD 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

DENOMINACIÓN Diferencial F+N de 40 A. 30 mA PIA F+N de 25 A. PIA F+N de 10 A. Interruptor Tecla Marco intermedio Marco 1 elemento Condensador 32 μF 250 V. Reactancia VS-HM 250 w. Arrancador MRi 22 PLUS Lámpara de halogenuros 250 w. Portalámparas cerámico Hilo de 1,5 mm2 Hilo de 2,5 mm2 Hilo de 6 mm2

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MODELO

ARCO ARCO ARCO ARCO

REF. OBSERVACIONES F202AC-40/0.03 S201-C25NA Según derivación ind. S201-C10NA 8101 8201 BA 8270 VD 8271 BA CD 702 151 32 5000 305 0 40 0043 000 0

Negro, azul, a/v Negro, azul, a/v Negro, azul, a/v

CAJAS

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5.7 Lámpara de luz mezcla (luz mixta) Las lámparas de luz mezcla son una combinación de la lámpara de vapor de mercurio a alta presión y de la lámpara incandescente, como resultado de uno de los intentos para tratar de corregir la luz azulada de las lámparas de vapor de mercurio, lo cual se consigue incluyendo un filamento incandescente de wolframio dentro de la misma ampolla del tubo de descarga de vapor de mercurio. El interior de la ampolla de vidrio está recubierta de una sustancia fluorescente, con lo que se consigue mejorar el color de la luz, la vida útil de la lámpara y el rendimiento luminoso, comprendido entre 20 y 32 Lm/w . Una característica destacable en estas lámparas es que no precisan de ningún dispositivo de arranque para su funcionamiento, o lo que es lo mismo, pueden conectarse directamente a la red, ya que el filamento realiza una doble función, como fuente luminosa y como resistencia estabilizadora de la descarga del vapor de mercurio.

Vida útil

6.000h

Tª color

3.500 K - 4.200 K

IRC

50

Capa interior fluorescente

Ampolla Soporte Electrodo principal

Electrodo de encendido

Filamento incandescente

Resistencia Casquillo Figura 5.25. Constitución de una lámpara de luz mezcla.

Figura 5.26. Esquema de conexión de una lámpara de luz mezcla.

La lámpara está constituida por una ampolla de vidrio cuyas paredes interiores están recubiertas por un material fluorescente, el interior está lleno de gas y contiene un tubo de descarga de vapor de mercurio a alta presión y un filamento incandescente de forma circular, colocado alrededor del tubo y conectado en serie con éste. Al iniciarse el proceso de encendido, el filamento luce produciendo un flujo luminoso muy superior a su valor de régimen como resultado de que casi toda la tensión de red está aplicada a sus extremos.

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A medida que en el tubo de descarga crece el flujo luminoso, va reduciéndose el emitido por el filamento, al ir disminuyendo la tensión aplicada a sus extremos, hasta que la lámpara alcanza los valores de régimen después de aproximadamente minuto y medio. Una vez apagada la lámpara, si se desea realizar un nuevo encendido será preciso dejar transcurrir un par de minutos. En la práctica, para poder distinguir una lámpara de V.M. de una de luz mezcla, observaremos las inscripciones que aparecen en ésta, las lámparas de luz mezcla son las únicas que indican la potencia y tensión de funcionamiento, mientras que las de V.M. solo indican la potencia.

Actividades de Enseñanza Aprendizaje Ejercicio de instalaciones IAN 013 Instalación de una lámpara de luz mezcla. Las lámparas de luz mezcla se pueden utilizar indistintamente en instalaciones de alumbrado interior o exterior. En interiores para el alumbrado de talleres, fabricas y naves industriales en general y para exteriores, se emplean en alumbrado de calles y vías públicas. Procedimiento: 1.- Realizar el aprovisionamiento del material preciso para la realización de la práctica, según hoja de materiales. 2.- Relacionar las cajas de derivación del esquema de cajas, con la del esquema unifílar de planta. 3.- Realizar el esquema de montaje y conexionado de las cajas. 4.- Proceder al montaje de acuerdo al esquema realizado, prestando especial atención al conexionado de la fase en el punto central del portalámparas. 5.- Realizar la conexión y puesta en marcha de la instalación. Se debe recordar que la lámpara tardará un minuto y medio, en encender totalmente, no debiendo accionar repetidamente el interruptor de encendido S1. 6.- Confeccionar el presupuesto de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo. Autoevaluación 5.7.1.- ¿Qué tipo de portalámparas se precisará para la instalación de una lámpara de luz mezcla de 250W? 5.7.2.- ¿Porqué éste tipo de lámpara no precisa condensador? 5.7.3-. Comprobar con la ayuda del luxómetro el rendimiento luminoso de la lámpara 5.7.4.- ¿Qué ocurrirá en la lámpara, si se produce un leve corte de suministro eléctrico en la instalación? 5.7.5.- Conectar un amperímetro a la salida del PIA de 10 A. (F3) y comprobar que corriente circula, en el momento de arranque y una vez estabilizada la lámpara. 5.7.6.- Confeccionar el presupuesto (de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo) de la instalación de un local que dispone de 13 lámparas de luz mezcla de 250 W. IAN 013 Instalación de una lámpara de luz mezcla.

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Materiales CDAD 1 1 2 1 1 1 1 1 1

DENOMINACIÓN Diferencial F+N de 40 A. 30 mA PIA F+N de 25 A. PIA F+N de 10 A. Interruptor Tecla Marco intermedio Marco 1 elemento Lámpara de luz mezcla 160 w. Portalámparas cerámico Hilo de 1,5 mm2 Hilo de 6 mm2

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MODELO

ARCO ARCO ARCO ARCO

REF. F202AC-40/0.03 S201-C25NA S201-C10NA 8101 8201 BA 8270 VD 8271 BA

OBSERVACIONES Según individ.

derivación

Negro, amarillo/verde Negro, amarillo/verde

azul, azul,

CAJAS

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5.8 Lámparas de vapor de sodio a baja presión. En estas lámparas la descarga eléctrica se produce a través del metal sodio vaporizado a baja presión, provocando la emisión de una radiación visible casi monocromática, formada por dos rayas muy próximas entre sí con longitudes de onda de 589 y 589,6 nm respectivamente. Debido a la presencia de esas dos rayas amarillas en el espectro luminoso del vapor de sodio, cuyas longitudes de onda están muy próximas a la de 555 nm, para la que el ojo humano tiene la mayor sensibilidad, el rendimiento de la lámpara es muy elevado alcanzando valores de aproximadamente 195 Im/W. Las lámparas de vapor de sodio a baja presión están constituidas principalmente por un tubo de vidrio en forma de U, en el cual se realiza la descarga. Este tubo se encuentra alojado dentro de una ampolla tubular también de vidrio, que le sirve de protección mecánica y térmica, reforzada esta última por el vacío que se hace del espacio interior entre el tubo y la ampolla. Como el sodio ataca el vidrio ordinario la pared interna del tubo de descarga se protege con una fina capa de vidrio al bórax. En las actuales lámparas de vapor de sodio a baja presión se ha incluido en la pared interna de la ampolla exterior una delgada capa de óxido de estaño o de óxido de indio, la cual refleja más del 90 % de las radiaciones infrarrojas emitidas por el tubo de descarga, lo que ha permitido reducir la energía utilizada en la generación de las correspondientes radiaciones de dicho vapor. En los extremos del tubo de descarga se encuentran dos electrodos formados por un filamento de wolframio en espiral doble o triple, entre ellos se deposita un material emisor de electrones (generalmente óxido de torio o de tierras raras). El interior del tubo contiene además un gas noble, generalmente neón, que favorece el encendido de la lámpara, y unas gotas de sodio que se depositan de forma regular, una vez condensado después de la descarga, en unas pequeñas cavidades existentes en la periferia del tubo. Vida útil

14.000h

Tª color

1.800 K

IRC

NULO

Figura 5.27. Longitud de onda SBP (Sodio a Baja Presión)

Ampolla

Tubo de descarga

Puntos de condensacion del vapor de sodio

Electrodos

Casquillo

Figura 5.28. Constitución de una lámpara de vapor de sodio a baja presión.

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INSTALACIONES ELECTRICAS INTERIORES

PE L1 Reactancia

R1 Red

C1

Condensador

E1

Lámpara

N Figura 5.29. Esquema de conexión de una lámpara de vapor de sodio a baja presión .

La tensión de encendido de la lámpara es de 480 y 660 V, según los tipos, y como la tensión de red suele ser de 220 V, se necesita de un aparato de alimentación con autotransformador que eleve la tensión de la red al valor necesario para el encendido. Al conectar la lámpara se produce una descarga a través del gas neón que rellena el tubo, emitiendo una luz rojiza característica de este gas. El calor generado por el paso de la corriente en el tubo de descarga, vaporiza al sodio progresivamente hasta convertirlo en el soporte principal de la descarga. En el período de arranque, el color de la luz emitida por la descarga va variando paulatinamente del color rojo al amarillo. El flujo luminoso al principio es muy débil y aumenta lentamente; solamente cuando la descarga se hace a través del vapor de sodio, comienza un rápido incremento del mismo. Transcurrido un tiempo de aproximadamente diez minutos, la lámpara alcanza el 80 % de sus valores nominales, finalizando el período de arranque en unos quince minutos. Aun disponiendo este tipo de fuente de luz del mayor rendimiento luminoso existente en la actualidad, debido a su luz monocromática sus aplicaciones son muy reducidas, quedando limitadas a aquellos casos en que interesa disponer de gran cantidad de luz sin que influya la calidad de la misma, como son los alumbrados de autopistas, carreteras, muelles de carga y descarga, aparcamientos, instalaciones portuarias, minas, etc,. También se aplican en el alumbrado arquitectónico para resaltar los colores tostados de ciertos tipos de piedra.

5.9 Lámparas de vapor de sodio a alta presión. Con el fin de mejorar el tono de luz y de esta forma la reproducción cromática de las lámparas de vapor de sodio a baja presión, se desarrollaron las lámparas de vapor de sodio a alta presión que, conservando un alto rendimiento luminoso, su presión de vapor más elevada deja destacar el espectro de otros vapores, obteniendo de esta forma un espectro con cierta continuidad, de cuya composición resulta una luz de color blanco dorado que permite distinguir todos los colores de la radiación visible. En el interior de una ampolla de vidrio duro, coincidente con su eje longitudinal, se encuentra alojado el tubo de descarga del sodio cuyo material se compone de cerámica de óxido de aluminio muy resistente al calor (para temperaturas de aproximadamente 1000ºC) y a las reacciones químicas con el vapor de sodio, poseyendo a la vez una transmisión de la luz en la zona visible de más del 90 %. En el interior de este tubo se encuentran los componentes sodio, mercurio y un gas noble (xenón o argón), de los que el sodio es el principal productor de luz. El mercurio evaporado reduce la conducción del calor de arco de descarga medio a la pared del tubo y aumenta la tensión del arco, consiguiéndose con ello mayores potencias en tubos de descarga de menor tamaño. El gas noble se agrega con el fin de obtener un encendido seguro de la lámpara con bajas temperaturas ambiente tanto en interiores como en exteriores. En ambos terminales del tubo se encuentran dos tapones que sirven para cerrar herméticamente el tubo y como soporte a los electrodos en forma de espiral.

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Vida útil

12.000h - 18.000h

Tª color

2.000 K - 2.200 K

IRC

20 - 65

Figura 5.30. Constitución de una lámpara de vapor de sodio a alta presión.

Fig. 30.1 longitud de onda SAP

Al igual que en las lámparas de halogenuros metálicos, y debido a la alta presión a la que se encuentra el gas para el encendido de las lámparas de vapor de sodio a alta presión, es preciso aplicar altas tensiones de choque del orden de 2,8 a 5 kV, proporcionadas por un aparato de encendido en conexión con el correspondiente balasto y con la lámpara, según puede verse en la figura 31, en el que se muestran distintos esquemas de conexión, en función del tipo de arrancador empleado.

PE L1

R1 Reactancia

B C1 Condensador

Ar

N

Red

K1

Arrancador

L E1 Lámpara

N Figura 5.31. Esquemas de conexión para lámparas de vapor de sodio a alta presión .

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INSTALACIONES ELECTRICAS INTERIORES

El período de arranque con la lámpara fría, dura de tres a cuatro minutos, reencendiendo en caliente después de un minuto. Algunos modelos pueden reencender inmediatamente con la lámpara caliente, aplicando tensiones de choque del orden de 25 kV. Su elevado rendimiento y tono de luz aceptable las hacen apropiadas para alumbrado público e industrial.

Actividades de Enseñanza Aprendizaje Ejercicio de instalaciones IAN 014 Instalación de una lámpara de vapor de sodio a alta presión de arrancador incorporado. 1.- Realizar el aprovisionamiento del material preciso para la realización de la práctica, según hoja de materiales. 2.- Relacionar las cajas de derivación del esquema de cajas, con la del esquema unifilar de planta. 3.- Realizar el esquema de montaje y conexionado de las cajas. 4.- Proceder al montaje de acuerdo al esquema realizado, prestando especial atención al conexionado de la fase en el punto central del portalámparas. 5.- Realizar la conexión y puesta en marcha de la instalación. Se debe recordar que la lámpara tardará unos minutos en encender totalmente, no debiendo accionar repetidamente el interruptor de encendido S1. 6.- Confeccionar el presupuesto de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo. Autoevaluación 5.8.1.- ¿Qué tipo de portalámparas se precisará para la instalación de una lámpara de sodio a alta presión de 250W? 5.8.2.- ¿Qué función realiza el condensador C1 en la instalación? 5.8.3-. Comprobar con la ayuda del luxómetro el rendimiento luminoso de la lámpara 5.8.4.- ¿Qué ocurrirá en la lámpara, si se produce un leve corte de suministro eléctrico en la instalación? 5.8.5.- Conectar un amperímetro o pinza amperimétrica a la salida del PIA de 10 A. (F3) y comprobar que corriente circula, con o sin condensador en la instalación. 5.8.6.- ¿Qué función realiza la reactancia E2, en la instalación? 5.8.7.- Indicar las diferencias fundamentales entre una lámpara de vapor de mercurio y una de vapor de sodio a alta presión. 5.8.8.- Confeccionar el presupuesto (de acuerdo al modelo de hoja de presupuestos anexo) de la instalación de un taller de cerrajería que tiene 12 lámparas de vapor de sodio a alta presión de 400 W. 5.8.9.- ¿Qué valor debe tener el condensador para corregir el factor de potencia para la lámpara de 400W. del apartado anterior (punto 8)? 5.8.10.- Comprobar experimentalmente que la potencia consumida es superior a la indicada en la lámpara. ¿A qué se debe esta diferencia? IAN 014 Instalación de una lámpara de vapor de sodio a alta presión de arrancador incorporado.

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INSTALACIONES ELECTRICAS INTERIORES

Materiales CDAD 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1

DENOMINACIÓN Diferencial F+N de 40 A. 30 mA PIA F+N de 25 A. PIA F+N de 10 A. Interruptor Tecla Marco intermedio Marco 1 elemento Condensador 12 μF 250 V. Reactancia VS-HM 70 w. Lámpara vapor sodio a.p. 70 w. Portalámparas cerámico Hilo de 1,5 mm2 Hilo de 6 mm2

MARCA ABB ABB ABB NIESSEN NIESSEN NIESSEN NIESSEN ETI ETI

MODELO

ARCO ARCO ARCO ARCO

REF. F202AC-40/0.03 S201-C25NA S201-C10NA 8101 8201 BA 8270 VD 8271 BA CD 332 141 32 2000 305 0

OBSERVACIONES Según derivación ind.

Negro, azul, a/v Negro, azul, a/v

CAJAS

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Actividades de Enseñanza Aprendizaje Ejercicio de instalaciones IAN 015 Instalación de una lámpara de vapor de sodio a alta presión con arrancador para doble nivel de potencia (para ahorro de energía). Este tipo de instalación es muy usual en la mayor parte de los alumbrados públicos, reduciéndose el consumo energético en las horas de madrugada o en circunstancias de menor exigencia visual mediante la reducción de la iluminancia. Esto se consigue introduciendo en el circuito de la lámpara una inductancia adicional incorporada en el mismo núcleo de hierro de la inductancia principal. Existen distintos modelos en el mercado, pero todos ellos concluyen con la actuación de un relé que conmuta un devanado u otro obteniéndose distintas potencias. En nuestro caso particular, al accionar S1 se encenderá la lámpara, una vez encendida, si accionamos S2, el relé del equipo conectará la segunda inductancia, por tanto la lámpara lucirá al 60% de su valor, obteniéndose un ahorro energético del 40% mientras permanezca en esta posición. 1.- Realizar el aprovisionamiento del material preciso para la realización de la práctica, según hoja de materiales. 2.- Realizar el esquema de montaje y conexionado. 3.- Proceder al montaje de acuerdo al esquema realizado, prestando especial atención al conexionado de la fase en el punto central del portalámparas. 4.- Realizar la conexión y puesta en marcha de la instalación. Se debe recordar que lámpara tardará unos minutos en encender totalmente, no debiendo accionar repetidamente el interruptor de encendido S1. Autoevaluación 1.- ¿Qué tipo de portalámparas se precisará para la instalación de una lámpara de vapor de sodio a alta presión de 100W? 5.9.2.- ¿Qué función realiza el condensador C1 en la instalación? 5.9.3-. Comprobar con la ayuda del luxómetro el rendimiento luminoso de la lámpara 5.9.4.- ¿Qué ocurrirá en la lámpara, si se produce un leve corte de suministro eléctrico en la instalación? 5.9.5.- Conectar un amperímetro a la salida del PIA de 10 A. (F3) y comprobar qué corriente circula, con o sin condensador en la instalación. 5.9.6.- ¿Qué función realiza la reactancia E2, en la instalación? 5.9.7.- Indicar las diferencias fundamentales entre una lámpara de vapor de mercurio y una de vapor de sodio a alta presión. IAN 015 Instalación de una lámpara de vapor de sodio a alta presión con equipo de doble nivel de potencia con línea de mando.

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Materiales CDAD. 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 1

DENOMINACIÓN Diferencial F+N de 40 A. 30 mA PIA F+N de 25 A. PIA F+N de 10 A. Interruptor Tecla Marco intermedio Marco 2 elementos Condensador Kit doble nivel VSAP 150 w. Lámpara vapor sodio a.p. 150 w. Portalámparas cerámico r/goliat Hilo de 1,5 mm2 Hilo de 6 mm2

MARCA ABB ABB ABB NIESSEN NIESSEN NIESSEN NIESSEN ETI

MODELO

ARCO ARCO ARCO ARCO

REF. F202AC40/0.03 S201C25NA S201C10NA 8101

OBSERVACIONES

Según derivación ind.

8201 BA 8270 VD 8272 BA 54 3030 035 2 Negro, azul, a/v Negro, azul, a/v

CAJAS

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5.10 Leds El primer LED fue desarrollado en 1962. Desde entonces, los LEDs han alcanzado tanta fama que han sido escogidos como la mejor alternativa a la lámpara incandescente, a la luz de neón y al fluorescente en muchas áreas. Se predice que con el ya remoto desarrollo de los LEDs, las fuentes de iluminación convencionales cederán el paso a los LEDs en el futuro próximo. El futuro del ser humano será más brillante, ya que el empleo común de los LEDs supondrá ahorro en energía, costes y tiempo.

5.10.1 ¿Qué es un Led? Un LED o Diodo Emisor de Luz (Light Emitting Diode), como su propio nombre indica, es un diodo, un dispositivo electrónico semiconductor1 que, polarizado directamente entre el ánodo (positivo) y cátodo (negativo), emite luz al producirse el fenómeno conocido como electroluminiscencia. Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos semiconductores más usados son el silicio, el azufre y el germanio.

Figura 5.32. Diodo

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio, que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes u otros tipos. Aunque el plástico puede estar coloreado, esto es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente, un LED es una fuente de luz compuesta por diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo. Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED, y para ello, hay que tener en cuenta que la tensión eléctrica de operación va desde 1,6 hasta 3,8 voltios aproximadamente y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Los valores típicos de corriente directa de polarización de un LED normal están comprendidos entre los 10 y los 40 mA. En general, los LEDs tienen mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, por lo que, en su operación de forma optimizada, se busca un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos). En contra de otros sistemas, los LEDs no tienen filamentos u otras partes mecánicas sujetas a rotura ni a fallos por "fundido". Tampoco existe un punto en que cesen de funcionar, sino que su degradación es gradual a lo largo de su vida. Se considera que aproximadamente a las 60.000 horas es cuando su flujo decae por debajo del 70% de la inicial, eso significa aproximadamente 6 años en una aplicación de 24 horas diarias 365 días/año.

5.10.2 ¿Cómo funciona un Led? A diferencia de las lámparas construidas para un voltaje de trabajo determinado, los LEDs están diseñados para una corriente determinada. Por ello, los LEDs se conectan como se indica en el siguiente esquema:

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Fig 5.33. Esquema de conexión de un LED

Se alimentan con una fuente de corriente continua a través de una resistencia en serie cuya función es limitar la corriente para lograr un adecuado funcionamiento. El ánodo, o dicho de otro modo, la patilla positiva, se debe conectar al positivo de la fuente de alimentación, en este caso, al extremo de la resistencia, y el cátodo al negativo, para polarizarlo en sentido directo y conseguir que el LED se ilumine. Si conectamos el LED al revés, es decir, se polariza en inversa, no encenderá, y además corre el riesgo de ser destruido si la tensión de alimentación es muy elevada. Conociendo los parámetros del LED y de la fuente de alimentación, se calcula la resistencia de limitación: Vdc-Vf R= If Vdc: Tensión de la fuente de alimentación continua. VF: Tensión característica del LED polarizado en sentido directo. IF: Corriente de funcionamiento del LED. Los LEDs poseen un comportamiento no-óhmico, no aumentando su tensión al aumentar la corriente. Este es el motivo por el que se coloca la resistencia en serie que ajusta el valor de corriente de funcionamiento.

5.10.3 Tipos de Leds Se distinguen dos tipos, los LEDs convencionales y los LEDs de alta luminosidad o de alta potencia. 5.10.3.1 Leds convencionales Los diodos LEDs convencionales son más sencillos que los de alta luminosidad y presentan grandes limitaciones debido, fundamentalmente, a su muy limitada capacidad de disipación térmica, lo que restringe enormemente la corriente de funcionamiento y, por tanto, su capacidad lumínica.

Tabla 5.9. Características de un LED convencional

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Figura 5.34. LED convencional

5.10.3.2 LEDs de alta luminosidad Los LEDs de alta luminosidad, mucho más complejos, poseen una mayor capacidad de disipación de calor debido a sus características constructivas, lo que les permite soportar mayor corriente, proporcionando mayor flujo luminoso.

Tabla 5.10: Características de un LED de Alta luminosidad

Figura 5.35. LED de Alta luminosidad

5.10.4 Ventajas frente a otras fuentes de luz 

Pequeño tamaño

Un LED puede ser sumamente pequeño y proporcionar un haz de luz de altas prestaciones lumínicas.

Fig 5.36. Tamaño de un LED



Bajo consumo eléctrico

Los LEDs tienen un consumo de electricidad muy bajo. Generalmente, un LED está diseñado para funcionar en la corriente 2-3.6V, 0.02-0.03A, esto significa que no necesita más de 0.1w para funcionar.

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

Larga vida

Funcionando a una tensión nominal, con la corriente y el ambiente adecuados, los LED disfrutan de una larga vida de aproximadamente 100,000 horas. 

Alta eficacia luminosa y baja emisión de calor

Los LEDs pueden convertir casi toda la energía usada en luz y, por lo tanto, el rendimiento de los mismos se traduce en una muy alta eficacia luminosa y baja emisión de calor. Uno de los mejores LEDs en el mercado actual emite 32 lm/w, lo que supone una eficiencia dos veces mayor que la de una bombilla de filamento de tungsteno equivalente. 

Protección de medio ambiente

Los LEDs están fabricados con materiales no tóxicos, a diferencia de las lámparas fluorescentes, que, debido al mercurio que contienen, plantean un peligro de contaminación. Además, los LEDs pueden ser totalmente reciclados. 

Resistente

El dispositivo electroluminiscente de los LEDs está completamente encajado en una resina epoxi, que lo hace mucho más robusto que la lámpara incandescente, tubos fluorescentes, etc. 

Rápida respuesta

Los LEDs presentan un encendido y apagado instantáneo, del orden de microsegundos, frente a los milisegundos que presentan las lámparas incandescentes tradicionales.

5.10.5 Desventajas con otras fuentes de luz Las principales desventajas de los diodos LEDs son: -

Problemas a temperaturas elevadas

Los LEDs presentan una disminución temporal de la cantidad de luz emitida por los mismos y riesgo de avería si son sometidos a altas temperaturas. -

Puesta a punto de la eficacia luminosa

Por ahora, la eficacia luminosa media no pasa de 25 lm/W, lejos de los halogenuros metálicos. -

Necesidad de equipo auxiliar y coste elevado

Los LEDs necesitan usar fuentes de alimentación estabilizadas, por lo que el precio del conjunto es demasiado elevado.

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5.10.6 Posibles formas de conexión Se pueden encontrar una gran cantidad de configuraciones de LEDs, con diferentes formas constructivas y una gran variedad de colores, según sean sus aplicaciones. Todas estas configuraciones, a pesar de parecer muy distintas, tienen el mismo principio constructivo, estando formadas por series de diodos LEDs.

Fig 5.37. LEDs en serie

Los LEDs se alimentan de fuentes de alimentación de corriente continua, cuya función es proporcionar y controlar con precisión la corriente del circuito. La tensión continua de salida debe estar muy estabilizada para mantener constante tanto la potencia como la intensidad de los LEDs, garantizando su vida y un correcto funcionamiento, por lo que deben ser equipos electrónicos. Para el cálculo de la resistencia de limitación de corriente de las series de diodos LEDs, simplemente hay que tener en cuenta el número de diodos colocados en serie.

R=

(Ω)

(Ω) Vdc: Tensión de la fuente de alimentación continua (V) VFL: Tensión característica del LED polarizado en sentido directo (V) IF: Corriente de funcionamiento del LED (A) De este modo, cada configuración puede estar formada por un número de series de diodos LEDs en paralelo entre sí, y a su vez, por más o menos diodos colocados en serie con una resistencia, según la aplicación.

Figura 5.38. LEDs en paralelo

Es importante no conectar los diodos LED en paralelo entre sí, ya que cada uno tiene una tensión característica y la corriente podría repartirse con distinto valor a cada uno, hasta provocar su ruptura.

Figura 5.39. No conectar de esta forma

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5.10.7 Comparación con otras fuentes de luz Los LEDs compiten en iluminación con lámparas incandescentes. En la actualidad, los LEDs de alta luminosidad superan a la incandescencia, pero todavía están lejos de los halogenuros metálicos.

Tabla 5. 11: Comparativa según tipo de fuente luminosa

Uno de los parámetros importantes en los LEDs es su baja depreciación luminosa, en otras palabras, su flujo luminoso tarda más en disminuir con relación a otras fuentes de luz.

Tabla 5.12: Tabla comparativa según su depreciación luminosa

5.10.8 Aplicaciones Debido a la rica variedad cromática, el pequeño tamaño, la durabilidad, los ahorros de energía, los LEDs son la fuente de iluminación perfecta para el uso decorativo. Los LEDs pueden ser empleados para: - Marquesinas y rótulos. - Semáforos. - Indicación de rutas y salidas. - Luces indicadoras de automóviles. - Alumbrado de emergencia. - Señales de tráfico y señalización. - Aplicaciones ornamentales. - Alumbrados navideños y festivos. - Emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica.

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5.10.9 Cálculos. Algunas consideraciones Antes de insertar un diodo en un montaje se tendrá que tener en cuenta el color del diodo para saber su caída de tensión, parámetro necesario para los cálculos posteriores:

Color

Caída de tensión ( VLED ) V

Intensidad máxima ( ILED ) mA

Intensidad media ( ILED )mA

Rojo Verde Amarillo Naranja

1.6 2.4 2.4 1.7

20 20 20 20

5 – 10 5 – 10 5 – 10 5 – 10

Tabla 5.13: Caída de tensión e intensidad

La siguiente tabla muestra algunos valores comerciales de Resistencias. Cuando se calcule la resistencia de Limitación en un circuito con Leds, se tendrá que comparar el valor calculado R con su valor comercial. Siempre se elegirá una resistencia comercial de valor igual o superior al calculado.

1 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

Ohmios(Ω) 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82

100 120 150 180 220 270 330 390 470 560 680 820

kΩ 1k 1k2 1k5 1k8 2k2 2k7 3k3 3k9 4k7 5k6 6k8 8k2

Tabla 5.14: Valores de Resistencias Comerciales

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Actividades de Enseñanza Aprendizaje Circuito básico en continua: Actividad propuesta 5.10.1: La tensión de alimentación del circuito siguiente es V=12 voltios y se va a utilizar un diodo Led de color rojo por el que circulará una corriente de 5 mA.

Figura P1: un solo led

Calcular: a) La Resistencia Limitadora y dar su valor comercial. (R= 2, 08 KΩ, Rcomercial= 2,2 KΩ) Nota: Si expresamos V en voltios e I en miliamperios, el Valor de la resistencia será en Kiloohmios. b) Calcular el valor de la corriente que atraviesa el Led cogiendo el valor de su Resistencia comercial y comparar el resultado de la corriente hallada con la corriente de 5 mA dada en el enunciado.( = 4,7 mA) c) Sabiendo que la Ley de Joule es igual a P= R x

, calcular la potencia del circuito. (P= 0,05 W)

Actividad propuesta 5.10.2: La tensión de la fuente de alimentación en un circuito con tres leds en serie es VDC= 12V. En el circuito hay tres leds en serie: Uno rojo, otro verde y el último amarillo. La corriente que circula por los leds es de 5 mA. Según la Tabla 2.6 y la fórmula correspondiente calcular: a) La Resistencia de Limitación del circuito. (1,12 kΩ) b) La potencia del circuito según la Ley de Joule. (P= 0,028 W)

Figura P2: tres leds en serie

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Actividad propuesta 5.10.3: El siguiente circuito se compone de una fuente con tensión VDC= 12V y seis Leds en paralelo (figura siguiente) Calcular: a) Las Resistencias Limitadoras (R y RO). Supongamos que los leds de la fila de arriba son todos rojos, los de abajo naranjas y la I= 5mA: R= 1,44 kΩ RO= 1,38 kΩ b) La Potencia disipada por efecto Joule de cada resistencia. PR= 0,036 W PRO= 0,0345 W

Figura P3: leds en paralelo

Actividad propuesta 5.10.4: Cuestiones 5.10.4.1.- Enumerar los electrodos que contiene un Led e indicar sus polaridades. ANODO (Positivo), CATODO (Negativo) Pto. 5.10.1 5.10.4.2.- ¿Cuál es la función de la Resistencia de Limitación en un circuito con leds y de qué manera se debe colocar? Pto 5.10.2. La función de la Resistencia limitadora es limitar la corrient para lograr un correcto funcionamiento del led ya que estos están diseñados para una corriente determinada. 5. 10.4.3.- Enumerar 3 ventajas y 3 desventajas de los leds con otras fuentes luminosas. Ventajas (Pto 5.10.4), Desventajas (Pto 5.10.5) 5. 10.4.4.- Indicar cuál es la respuesta correcta: a) Los LEDs están diseñados para una tensión determinada. b) Los LEDs están diseñados para una corriente determinada. (Pto 5.10.2) c) Los LEDs están diseñados para una resistencia determinada. 5. 10.4.5.- Indicar la gran diferencia entre los Leds convencionales y los Leds de Alta Sensibilidad. Los leds convencionales poseen mero capacidad de disipación de calor que los de alta luminosidad. 5. 10.4.6.- En un circuito alimentado por una fuente de alimentación de 12V, se conectan tres Leds en série. Si uno de ellos se rompe, ¿Qué ocurrirá con el circuito? 5. 10.4.7.- ¿Cuál es la eficiencia luminosa de un Led convencional? Oscila entre 1 y 2 Lm/W (Pto 5.10.3) 5. 10.4.8.- ¿Cuál es la eficacia luminosa de un Led de alta luminosidad? Se aproxima a los 25 Lm/W (Pto 5.10.3) 5. 10.4.9.- ¿Qué es un semiconductor? Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. 5. 10.4.10.- ¿Los leds necesitan algún equipo auxiliar para funcionar? En caso afirmativo, indicar cuál. Si, una fuente de corriente continua a través de una resistencia en serie. (Pto 5.10.2)

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Ejercicio de instalaciones complementarias (Ver en CD las practicas complementarias de este capítulo) TIPOS DE LÁMPARAS 10-20

Incandescente Standard 10-25

Led

10-22

Incandescente Halógena 20-33

Luz mezcla 40-65

Vapor de Mercurio 62-80

Fluorescentes 70-95

Halogenuros Metálicos 90-130

Vapor de sodio a alta presión 133-180

Vapor de sodio a baja presión 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Lm/W

RENDIMIENTO LUMINOSO TABLA 5.15: Cuadro resumen del rendimiento luminoso de las lámparas de incandescencia, led y las de descargas en gases

La directiva EuP 2005/32/EC sobre requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos que utilizan energía va a suponer la eliminación de la vieja e ineficiente tecnología A continuación se muestran los requisitos mínimos exigidos y el periodo a partir del cual empiezan a aplicarse.

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Tabla 5.15.1. Eliminación de la incandescencia

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5.11 Luminarias. Según la Norma UNE-EN 60598-1, se define luminaria como aparato de alumbrado que reparte, filtra o transforma la luz emitida por una o varias lámparas y que comprende todos los dispositivos necesarios para el soporte, la fijación y la protección de lámparas, (excluyendo las propias lámparas) y, en caso necesario, los circuitos auxiliares en combinación con los medios de conexión con la red de alimentación. Para su estudio podremos clasificar las luminarias como se indica a continuación:

5.11.1 Clasificación de las luminarias según la simetría de distribución del flujo luminoso 

Luminarias de distribución simétrica. Son aquellas en las que el flujo luminoso se reparte simétricamente de cuerdo al eje de simetría, pudiéndose representar la distribución espacial de las intensidades luminosas con una sola curva fotométrica. (fig. 5.40)

Figura 5.40. Curva fotométrica de una luminaria con distribución simétrica.



Luminarias de distribución asimétrica. Son aquellas en las que el flujo luminoso no se reparte de forma simétrica respecto a un eje, para representar la distribución espacial de las intensidades luminosas se precisará mayor información de la luminaria que en el caso anterior. (Fig. 5.41)

Figura 5.41. Curva fotométrica de una luminaria con distribución asimétrica.

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5.11.2 Clasificación de las luminarias según la radiación del flujo luminoso respecto al plano horizontal. 

Directo. Cuando el flujo luminoso emitido bajo el plano horizontal que pasa por el vértice de la fuente de luz, es igual o superior al 90 % del flujo luminoso útil. (ver fig. 5.42 )



Semi-directo. Cuando el flujo luminoso emitido bajo el plano horizontal que pasa por el vértice de la fuente de luz, está comprendido entre el 60 % y 90 % del flujo luminoso útil. (ver fig. 5.42 )



Directo – indirecto y General –difuso. Cuando el flujo luminoso emitido bajo el plano horizontal que pasa por el vértice de la fuente de luz, está comprendido entre el 40 % y 60 % del flujo luminoso útil. (ver fig. 5.42) La diferencia entre estos dos tipos de luminarias consiste en que la radiación directa – indirecta prácticamente no emiten luz en sentido horizontal, haciéndolo hacia arriba y hacia abajo.



Semi – indirecto. Cuando el flujo luminoso emitido bajo el plano horizontal que pasa por el vértice de la fuente de luz, está comprendido entre el 10 % y 40 % del flujo luminoso útil. (ver fig. 5.42)



Indirecto. Cuando el flujo luminoso emitido bajo el plano horizontal que pasa por el vértice de la fuente de luz, es inferior al 10 % del flujo luminoso útil. (ver fig. 5.42)

Figura 5.42. Clasificación de las luminarias según el flujo luminoso

A su vez las luminarias de radiación directa y distribución simétrica, pueden dividirse según el ángulo de abertura, de acuerdo a lo indicado en la tabla 16. ANGULO DE ABERTURA

0º a 30º 30º a 40º 40º a 50º 50º a 60º 60º a 70º 70º a 90º

DENOMINACIÓN Intensiva Semi-intensiva Dispersora Semi- extensiva Extensiva Hiper-extensiva

Tabla 5.16. Angulo de cobertura para luminarias de radiación directa y distribución simétrica

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5.11.3 Clasificación de Luminarias empleadas en alumbrado público. El nuevo reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior, de ahora en adelante REEAE, aprobado por el Real Decreto 1890/2009, de 14 de Noviembre de 2008 y con entrada en vigor el día 1 de Abril de 2009, tiene por objeto establecer las condiciones técnicas de diseño, ejecución y mantenimiento que deben reunir las instalaciones de alumbrado exterior, con la finalidad de mejorar la eficiencia energética y ahorro energético, así como la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. También tiene por objeto limitar el resplandor luminoso nocturno o contaminación luminosa y reducir la luz intrusa o molesta. Tenemos que mencionar que el REEAE incluye 7 instrucciones técnicas complementarias ITC-EA-01 a ITC-EA-07 y solo se aplicará a instalaciones de alumbrado exterior de “más de 1 Kw de potencia instalada” incluidas en las instrucciones técnicas complementarias ITC-BT del Reglamento electrotécnico para baja tensión, aprobado por el Real Decreto 842/2002, de 2 de Agosto, siguientes: a) b) c)

Las de alumbrado exterior, a las que se refiere la ITC-BT-09; Las de fuentes, objeto de la ITC-BT-31; Las de alumbrados festivos y navideños, contempladas en la ITC-BT-34.

Uno de los objetos del presente reglamento es limitar el resplandor luminoso. ¿Qué es el resplandor luminoso nocturno? El resplandor luminoso nocturno o contaminación lumínica es la luminosidad producida en el cielo nocturno por la difusión y reflexión de la luz en los gases, aerosoles y partículas en suspensión en la atmosfera, procedente, entre otros orígenes, de las instalaciones de alumbrado exterior, bien por emisión directa hacia el cielo o reflejada por las superficies iluminadas. Según el tipo de actividad a desarrollar se clasifica con una tabla las diferentes zonas en función de su protección contra la contaminación luminosa. (REAE_ITC-EA 03)

Tabla 5.17. Clasificación de las zonas de protección contra la contaminación luminosa

La luminosidad del cielo producida por las instalaciones de alumbrado exterior depende del Flujo Hemisferico Superior instalado (FHSinst) o emisión directa de las luminarias a implantar en cada zona (E1, E2, E3, E4) y se define como el flujo emitido por una luminaria dirigido por encima del plano horizontal. Dicho plano corresponde al ángulo γ = 90° en el sistema de representación (C,γ). El flujo hemisférico se expresa en tanto por ciento del flujo total emitido por la luminaria.

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Figura 5.43. Flujo hemisférico

De acuerdo con el REEAE, el FHSinst no superará los límites establecidos en la tabla siguiente:

Tabla 5.18. Valores límite del flujo hemisférico superior instalado.

Para poder iluminar solamente la superficie que se quiere dotar de alumbrado se necesita usar luminarias que corregirán el flujo contaminante de la instalación de alumbrado exterior. A continuación se muestran tres tipos según su empleo: a) Luminarias de haz recortado o “Cut-off”. Este tipo de luminarias es el más empleado en alumbrados públicos. Prácticamente suprime las radiaciones luminosas en un ángulo superior a 75º. La intensidad luminosa en la horizontal debe ser inferior al 5% de la máxima y la intensidad a 80 º será inferior a 30 cd por 1000 Lm. (fig. 5.44) b) Luminarias de haz semi-recortado o “semi cut-off”. Prácticamente suprime las radiaciones luminosas en un ángulo superior a 80 –85º. (Fig. 5.45) c) Luminarias de haz no recortado o “Non cut-off”. Prácticamente no suprimen las radiaciones luminosas emitidas por debajo del plano horizontal. (Fig. 5.46)

Figura 5.44. Iluminación mediante luminaria de haz recortado “cut off”.

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Figura 5.45. Iluminación de exteriores mediante luminaria asimétrica de haz semi-recortado “semi cut-off".

Figura 5.46. Iluminación de exteriores mediante luminaria asimétrica de haz no recortado “no cut-off"

Además, las luminarias deberán elegirse de forma que se cumplan los valores de eficiencia energética mínima según lo establecido en la ITC-EA-01 del REEAE y la instalación final deberá incluir en el proyecto o memoria técnica de diseño una etiqueta de calificación energética que caracterizará el consumo de energía de la instalación mediante una escala de 7 letras que irán desde la letra A (instalación más eficiente y con menos consumo de energía) a la letra G (instalación menos eficiente y con más consumo de energía). NOTA: Ver excepciones en el REEAE.

Figura 5.47. Calificación energética

5.11.4 Clasificación de las luminarias según el tipo de lámpara. En función del tipo de lámpara podemos agrupar las luminarias en cuatro tipos: 1.- Luminarias para lámparas incandescentes. 2.- Luminarias para lámparas de vapor de mercurio y luz mezcla. 3.- Luminarias para lámparas de vapor de sodio y halogenuros metálicos. 4.- Luminarias para lámparas fluorescentes.

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Todas las luminarias deben estar dotadas de sistemas de protección que garanticen la vida de las personas y o animales contra cualquier contacto eléctrico producido de manera accidental, por fallo del aislamiento principal. Según el sistema de protección empleado en las luminarias estas se clasifican de acuerdo al grado de protección IP e IK

5.12 Sistemas de alumbrado de interiores. En el alumbrado de interiores existen tres sistemas relacionados con la distribución de la luz sobre el área a iluminar. Estos tres métodos son los siguientes:

5.12.1 Alumbrado general Recibe este nombre el alumbrado en el cual el tipo de luminaria, su altura de montaje y su distribución se determinan de forma que se obtenga una iluminación uniforme sobre la zona a iluminar. La distribución más habitual es colocar las luminarias de forma simétrica en filas. fluorescentes puede resultar una colocación de luminarias en líneas continuas.

Cuando se emplean lámparas

Este sistema de alumbrado presenta la ventaja de que la iluminación es independiente de los puestos de trabajo, por tanto la distribución de éstos se puede hacer de forma más flexible. Por el contrario tiene el inconveniente de que la iluminancia media proporcionada debe corresponder a las zonas que por su trabajo requieran niveles más altos (Figura 5.48)

Figura 5.48. Alumbrado general

5.12.2 Alumbrado general localizado Recibe este nombre el alumbrado que permite proporcionar una iluminación general uniforme, además de aumentar el nivel de las zonas que lo requieran, según el trabajo en ellas a realizar. Presenta el inconveniente de que si se efectúa un cambio de dichas zonas hay que reformar la instalación de alumbrado (Figura 5.49)

Figura 5.49. Alumbrado general localizado

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5.12.3 Alumbrado localizado Consiste en producir un nivel medio de iluminación general más o menos moderado y colocar un alumbrado directo para disponer de elevados niveles medios de iluminación en aquellos puestos específicos de trabajo que lo requieran. (Figura 5.50).

Figura 5.50. Alumbrado localizado

Para eliminar en todo lo posible las molestias de continuas y fuertes adaptaciones visuales que lleva consigo este sistema de alumbrado, debe existir una relación entre el nivel de iluminación de la zona de trabajo y el nivel de iluminación general del local. En el estudio de todo alumbrado debe determinarse para cada caso cual de los tres sistemas citados es el más conveniente. La experiencia ha demostrado que un alumbrado general en locales destinados a oficinas, talleres, etc. proporciona las mejores condiciones de visibilidad, dando al ambiente un efecto sereno y armonioso, siendo por ello preferida. Los alumbrados, general localizado y localizado, van siendo un tanto desusados debido a la evolución de las lámparas de descarga eléctrica, pues al ofrecer éstas un elevado rendimiento luminoso, los altos niveles requeridos para los mismo se alcanzan de forma económica con una iluminación general. Por ello los alumbrados, general localizado y localizado, han quedado limitados a aquellos casos en que los lugares de trabajo, por estar desfavorablemente situados, el alumbrado general no es económicamente aconsejable.

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I N T E R I O R E S

VIVIENDAS

LUX

Alumbrado local en salas de estar (superficie de trabajo) Alumbrado general en salas de estar (alumbrado ambiente) Cocinas Dormitorios, cuartos de baño, W.C. Pasillos, escaleras y garajes

5001000 50100 100300 150300 50100

ESCUELAS Aulas Aulas de dibujo Tableros de dibujo OFICINAS Salas de delineación. Locales de oficina (trabajo normal, mecanografía, etc.) Lugares de trabajo (archivos, salas de espera, etc.) TIENDAS Grandes espacios de venta y exposiciones Espacios normales de venta Escaparates grandes Escaparates pequeños INDUSTRIA Trabajo de gran precisión Trabajo de precisión Trabajo ordinario Trabajo basto

E X T E R I O R E S

ALUMBRADO PUBLICO Paseos Plazas en general Grandes plazas Vías secundarias Vías principales Carreteras de segundo orden Autopistas, cruces, carreteras en general

2501000 400800 10003000 7501500 400800 150300 5001500 250500 10002000 5001000 25005000 10002000 400800 150300 1216 812 2025 1520 1525 1015 1525

Tabla 5.19. Iluminancias recomendadas para instalaciones de alumbrado interiores y exteriores

Actividades de Enseñanza Aprendizaje Autoevaluación 5.1.- ¿Cuál es la unidad de la longitud de onda empleada en luminotecnia? 5.2.- Calcular el rendimiento luminoso de una lámpara incandescente de 40 W que emite un flujo luminoso de 440 lúmenes. 5.3.- ¿Cuál es la unidad de intensidad luminosa? 5.4.- ¿Cuál es la unidad de iluminancia o iluminación? Indicar con que aparato se mide. 5.5.- ¿Cuál es la unidad de luminancia? 5.6.- Indicar el rendimiento luminoso de las lámparas de vapor de mercurio a alta presión. 5.7.- ¿De qué forma podemos diferenciar, en la práctica una lámpara de luz mezcla, de una de V.M?

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