bunca_ iluminacion

7/30/2019 Bunca_ Iluminacion

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Manual Tcnic

Iluminacin

PEER Programa de Eficiencia Energtica Regionaen los Sectores Industrial y Comercial en Centroamric

I L U M I N A C I N M O T O R E S E L C T R I C O S R E F R I G E R A C I N C O M E R C I A LA C O N D I C I O N A DO R E S D E A I R E P O L T I C A R E G I O N A L F I N A N C I A M I E N T O


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Manual Tcnic de Iluminacin

Reserads tds ls derechs.

Copyright 2007, BUN-CA.1 edicin, Marzo, 2009San Jos, Costa Rica

Este documento fue elaborado por BUN-CA en el marco de su Estrategia Regional de EcienciaEnergtica y puede ser utilizado libremente para propsitos no-comerciales con el debido reconoci-miento al autor.

Esta publicacin ha sido posible gracias a la ejecucin del Programa PEER (Programa de EcienciaEnergtica en los Sectores Industrial y Comercial en Amrica Central), implementado por el Programade las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) y nanciado por el Fondo del Medio Ambiente Mundial(GEF, por sus siglas en ingls) en el marco del Programa Operacional No. 5 del rea Temtica de CambioClimtico, bajo los trminos del contrato No. 50949. Las opiniones expresadas en este documento sonde BUN-CA y no necesariamente reejan el parecer de las agencias cooperantes.

Diagramacin:Diseo Editorial S. A. | www.kikeytetey.com

333.7932

F9812m Fundacin Red de Energa - BUN-CA

Manual tcnico: Iluminacin [en lnea] / Fundacin Red de Energa BUN-CA.

1 ed. San Jos, C.R. : Biomass Users Network (BUN-CA), 2011.

61 p. ; 27 X 21 cm. (Coleccin: Iluminacin: Serie Manuales Tcnicos)

ISBN: 978-9968-904-37-7

1.EcienciaEnergtica.2.Iluminacin.3.UsoRacionaldelaEnerga.

4. Recursos Energticos. I. Ttulo.


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INDICE

NDICE DE FIGURAS............................................................................................................................. iv

NDICE DE TABLAS ................................................................................................................................ v

TABLA DE SIMBOLOGA....................................................................................................................... vi

PREFACIO ..............................................................................................................................................1

INTRODUCCIN ....................................................................................................................................2

I. EL FENMENO DE LA vISIN...................................................................................................31.1 Generalidades .................................................................................................................31.2 Procesos visuales y factores de visibilidad ....................................................................41.3 Color de la luz .................................................................................................................6

II. CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE ILUMINACIN ........................................................102.1 Lmparas incandescentes............................................................................................132.2 Lmparas incandescentes halgenas ..........................................................................132.3 Lmparas uorescentes compactas.............................................................................142.4 Lmparas uorescentes ...............................................................................................152.5 Lmparas de apor de aditios metlicos (vAM) .........................................................172.6 Lmparas de apor de sodio en alta presin ...............................................................182.7 Encendido, reencendido y estabilizacin de las lmparas de HID...............................182.8 Lmpara de apor de sodio en baja presin ................................................................21

III. BALASTROS.............................................................................................................................223.1 Balastros para lmparas uorescentes ........................................................................223.2 Balastros electromagnticos ahorradores de energa .................................................. 243.3 Balastros electrnicos para lmparas uorescentes....................................................243.4 Parmetros a considerar en la seleccin de balastros para lmparas uorescentes ..24

3.5 Balastros para lmparas de HID...................................................................................273.5.1 Balastros de bajas prdidas para lmparas de HID .........................................293.5.2 Balastros electrnicos para lmparas de HID ..................................................30

3.6 Balastro electrnico para lmparas de aditios metlicos (vAM)y apor de sodio de alta presin (vSAP) ......................................................................30

Iv. LUMINARIOS............................................................................................................................334.1 Iluminacin de reas comerciales.................................................................................35

4.1.1 Iluminacin general ...........................................................................................354.1.2 Iluminacin de acento.......................................................................................354.1.3 Iluminacin perimetral.......................................................................................364.1.4 La iluminacin comercial, una inersin muy rentable .....................................37

4.2 Iluminacin industrial ....................................................................................................384.2.1 Criterios de iluminacin industrial.....................................................................394.2.2 Uniformidad, reejos y sombras .......................................................................394.2.3 Nieles de iluminacin ......................................................................................404.2.4 Inuencia de los factores del medio ambiente .................................................404.2.5 Luminarios de uso industrial .............................................................................414.2.6 La luz natural y la iluminacin industrial ...........................................................41


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NDICE DE FIGURAS

Fig 1. Fenmeno de la isin...........................................................................................................3

Fig 2. Conformacin del ojo humano ..............................................................................................3

Fig 3. Curas Fotpica y Escotpica del ojo humano .....................................................................4Fig 4. Espectro visible y la cura de Sensiblilizacin del ojo humano ............................................4

Fig 5. Cura fotpica y croma de lmparas de apor de sodio en baja presin (izquierda)y vapor de sodio de alta presin (derecha) ............................................................................ 6

Fig 6. Cura escotpica y croma de lmparas de apor de aditios metlicos (izquierda)y vapor de sodio en alta presin (derecha) ............................................................................8

Fig 7. Lmpara Incandescente ......................................................................................................13

Fig 8. Lmpara Incandescente Halgena ......................................................................................13

Fig 9. Lmparas Fluorescentes Compactas..................................................................................14

Fig 10. Lmparas Modulares ...........................................................................................................14Fig 11. Lmparas integradas ...........................................................................................................14

Fig 12. Lmparas Dedicadas ...........................................................................................................15

Fig 13. Lmpara Tipo Globo ............................................................................................................15

Fig 14. Lmparas Tipo Espiral .........................................................................................................15

Fig 15. Formas de Bulbo .................................................................................................................16

Fig 16. Ctado de encendido ..........................................................................................................16

Fig 17. Dimetros de tubos .............................................................................................................16

Fig 18. Lmparas de vAM de Pulso ................................................................................................17

Fig 19. Lmparas de Aditios Metlicos.......................................................................................... 17

Fig 20. Lmparas de apor de sodio en alta presin ......................................................................20

Fig 21. Lmparas de apor de aditios metlicos de doble extremo..............................................20

Fig 22. Lmparas de apor de sodio de baja presin .....................................................................21

Fig 23. Lmparas de Alta Intensidad de Descarga..........................................................................27

4.2.7 Iluminacin elctrica .........................................................................................424.2.8 Mtodos de iluminacin para reas industriales ..............................................444.2.9 Mantenimiento ..................................................................................................454.2.10 Seguridad..........................................................................................................45

v. ANEXOS ...................................................................................................................................46

Anexo 1.....................................................................................................................................46


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Fig 24. Balastro electrnico para HID..............................................................................................30

Fig 25. Luminario para empotrador en plafn .................................................................................33

Fig 26. Luminario reector para LFC ...............................................................................................33

Fig 27. Luminario con LEDs.............................................................................................................33

Fig 28. Luminario con LED ..............................................................................................................33Fig 29. Iluminacin general..............................................................................................................35

Fig 30. Iluminacin perimetral..........................................................................................................36

Fig 31. Iluminacin en exhibidores ..................................................................................................36

Fig 32. Sombra efecto Fondo de botella ......................................................................................39

Fig 33. Sombra mal balanceada......................................................................................................40

Fig 34. Luminarios de uso industrial ................................................................................................41

Fig 35. Uso de traga luces...............................................................................................................41

Fig 36. Uso de domos dinmicos....................................................................................................42

Fig 37. Alumbrado localizado ..........................................................................................................44Fig 38. Alumbrado suplementario....................................................................................................45

NDICE DE TABLAS

Tabla 1. Factores de luminancia e iluminancia y factores de conersin ...........................................5

Tabla 2. Factores de correccin para diferentes fuentes de luz..........................................................9

Tabla 3. Referencia entre lmparas y parmetros de operacin.......................................................12

Tabla 4. Grado de proteccin IP para luminarios ..............................................................................34

Tabla 5. Rangos de iluminancia recomendados ...............................................................................40

Tabla 6. Clasicacin de luminarios directos, en trminos de relacin de espaciamiento

a altura de montaje .............................................................................................................. 43Tabla 7. Clasicacin de luminarios de acuerdo a la CIE .................................................................44

Tabla 8. Comparacin del desempeo entre fuentes de luz blanca .................................................46

Tabla 9. Recomendaciones del uso de luminarias ............................................................................47



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TABLA DE SIMBoLoGA

A/A Equipos Acondicionadores de Aire

AID Baja intensidad de descarga

ANCE Asociacin Nacional de Certicacin de Mxico

Bv vertical base arriba

BD vertical base abajo

BUN-CA Fundacin Red de Energa

CIE Comisin Internacional de Electricidad

CRI ndice de Rendimiento de calor -en espaol-

CTO Costo Total de Operacin

CFL`s Lmparas

CFC Lmparas Fluorescentes CompactasCONAE Comisin Nacional para el Ahorro de Energa de Mxico

db Decibeles

DF Factor de dao

DLL Depreciacin de Lmenes de Lmpara

EEUU Estados Unidos de Amrica

EMI Interferencia Electromagntica

EPA Agencia de Proteccin Ambiental de Estados Unidos

FB Factor de Balastro

FEB Factor de Frecuencia de BalastroGEF Fondo para el Medio Ambiente Mundial

GPS Sistema Global de Posicionamiento

HID Alta Intensidad de Descarga

H Horizontal

HO Alto Flujo Luminoso

H2 Hertz

IESNA Sociedad de Ingeniera en Iluminacin de Norte Amrica

IP Grado de Proteccin de Luminaria

IR Reacciones InfrarrojasIRC Infra Red Coated

IS Modo Encendido Instantneo

LED Diodo Emisor de Luz

LIC Lmparas Incandecentes Conencionales

LID Lmparas de Baja Intensidad de Descargas


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LM Luz Mixta

lM Lmenes

lM/W Lmenes por WattM Mired - micro reciprocal degree -

mA Miliamperios

NOM Norma Ocial Mexicana

nm Nanmetros de Longitud de onda

OCv voltaje de Circuito Abierto

P Luxes fotpicos

P Cura Fotpica

PEER Programa de Eciencia Energtica Regional

PNUD Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo

PS Lmpara de Pulso

PCBs Sin Contenido de Askareles

RFI Interferencia de Radio

RS Modo Encendido Rpido

RMS Raz Cuadrada Media

S Luxes escotpicos

S Curva Escotpica

TC Temperatura de Calor

TCC Temperatura de Calor Correlacionada

TCPL Prueba de Toxicidad Caracterstica

THD Distorsin Armnica Total

THDi Corrientes Armnicas

Tlm Lmenes erdaderos

THz Frecuencia

tlx Luxes erdaderos

TR Tonelada de Refrigeracin

TRMS valores eraderos raz cuadrtica media

TH2 H2 Frecuencia

C Grados centgrados

K Grados Kelvin

UL Sello Laboratorios de Aseguradores (UL)

Uv Radiacin Ultravioleta

vAM vapor de Aditios Metlicos


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vM vapor de Mercurio

vSAP vapor de Sodio de Alta Presin

vSBP vapor de Sodio de Baja Presin

vSBAP vapor de Sodio Blanca de Alta Presin

Y Asociacin de Normalizacin de Cnadaw vatio


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PREFACIo

Uno de los mayores retos de la sociedad moderna es procurar la explotacin sucientey sostenible de recursos energticos para sustentar las actividades econmicas y el

desarrollo de sus pueblos. En los ltimos aos hemos experimentado a niel mundialuna problemtica de magnitudes titnicas en cuanto a los altos costos y la escasez dela energa. El problema tiene connotaciones an ms marcadas en regiones como lanuestra, que se encuentran en pleno desarrollo social y econmico. Este crecimiento haprocurado un incremento acelerado en la demanda energtica de la regin centroame-ricana, y exige que identiquemos maneras de hacerle frente a esta problemtica.

La eciencia energtica ha sido identicada como una herramienta aliosa en la miti-gacin del crecimiento de la demanda energtica. Tiene un alor econmico muy alto,ya que las inersiones requeridas para adecuar tecnologa, reorganizar el comporta-miento organizacional asociado al uso de la energa y realizar los mantenimientos yotros cambios conducentes a la mejora de la eciencia energtica, son mucho mseconmicos que la expansin de la matriz energtica. Esto es especialmente ciertopara nuestra regin donde un gran porcentaje de la energa proiene de la explotacinde los recursos energticos fsiles, los cuales son importados a un alto costo.

La Uniersidad Tecnolgica de Panam tiene como parte de su misin promoer eimpulsar el desarrollo tecnolgico, econmico, social y cultural. Y dentro de esta misinpresenta a la comunidad estos manuales tcnicos de iluminacin, motores elctricos,refrigeracin comercial y acondicionadores de aire los cuales muestran no slo unadescripcin detallada del estado de la tecnologa de cada rea, sino que adems

incluyen un conjunto de buenas prcticas conducentes a un incremento en la ecienciaenergtica de estos sistemas en el contexto centroamericano.

Estos manuales han sido desarrollados por la Fundacin BUN-CA como parte de susplanes de trabajo, en los cuales la Uniersidad Tecnolgica de Panam es un socioestratgico importante. La informacin presentada en estos manuales ha sido recabadapor especialistas del ms alto niel en la regin, y son una fuente conable tanto paralos ingenieros practicantes, como para los no especialistas que deseen tener una isingeneral sobre el tema.

Si bien la intencin de estos manuales no es preparar especialistas en los temas tratados,

tienen el propsito de concientizar a la comunidad en estos temas, y son un excelentemedio de actualizacin para los profesionales. Esperamos que esta co-edicin sea desu agrado y que se coniertan en una herramienta ms del desarrollo social, comercialy energtico en Centroamrica.

Ing. Marcela Paredes de vsquezRectora

Uniersidad Tecnolgica de Panam, 2011


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INTRoDUCCIN

La capacidad instalada de generacin elctrica en Centroamrica depende cada ezms de los hidrocarburos importados, lo cual aumenta la ulnerabilidad energtica de

la regin y provoca un aumento en las emisiones de gases efecto invernadero.

Conforme aumentan los costos de generacin de electricidad y la demanda promediocontina creciendo a un 6% anual, de cara a un entorno regional de mayor competi-tividad y mayor desarrollo socio-econmico, las necesidades de la nueva capacidadinstalada aumentan exponencialmente.

El equipamiento elctrico utilizado en la mayora de los procesos industriales y en lainfraestructura comercial presenta bajos nieles de rendimiento; ello, aunado a que elequipo ha sobrepasado su perodo de ida til o se acerca a ese lmite, proocando

considerables desperdicios energticos. Esto se traduce en un incremento en los costosde produccin y costos operativos.

Para emprender el desarrollo de mercados sostenibles en torno al uso nal ecientede la electricidad, se requiere eliminar una serie de barreras de tipo poltico, nanciero,tcnico y de informacin.

BUN-CA y el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), con el nan-ciamiento del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF), desarrollan el ProgramaRegional en Eciencia Energtica para los Sectores Industrial y Comercial en AmricaCentral (PEER), iniciatia que contribuye, entre otros objetios, a remoer las barrerasde la falta de conocimiento e informacin tcnica para desarrollar los mercados deeciencia energtica en Centro Amrica.

El presente Manual tiene el objetio especco de fortalecer la plataforma de conoci-miento en el nivel centroamericano y brindar las bases para el desarrollo tcnico nece-sario, a n de realizar una adecuada seleccin y uso de los sistemas de iluminacin.Este texto brinda informacin tcnica sobre los conceptos de estos sistemas, as comode las buenas prcticas que deben ser implementadas para lograr un uso eciente delequipo.

Este Manual tambin es un medio para acercar el conocimiento general del ahorro deenerga en iluminacin eciente a quienes se encuentren interesados en el tema, en lencontraran prioridad en el tema de eciencia energtica, por tanto aspectos comodiseo, manufactura, y otros semejantes no son abordados a profundidad.

Fundacin BUN-CA, 2011


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I. EL FENMENo DE LA vISIN

1.1 Generalidades

Aunque hay arias teoras sobre la naturaleza de la luz, la denicin ms simple la describe como unaenerga radiante que es capaz de excitar a la retina del ojo humano y producir una sensacin isualdentro de la porcin isible del espectro electromagntico, que se extiende de los 380 a los 770 nan-metros (nm).

Para ver, debe haber: luz, un objeto, unreceptor (el ojo) y un decodicador (elcerebro) (Fig 1). Los rayos de luz ree-jados o transmitidos desde el objetocuya brillantez se observa, estimula losreceptores electroqumicos del ojo loscuales transmiten las seales al cerebromediante el nervio ptico causando lasensacin de visin. El cerebro y losojos colaboran en la transformacinde energa radiante en la sensacin delfenmeno de visin.

El ojo humano est formado principalmente por los siguienteselementos (Fig 2):

Crnea.- Protuberancia translcida de la parte anterior del ojo.La luz entra al ojo a tras de la crnea y encapsula los uidos

que refractan la luz logrando un enfoque primario.

Humr Acus.- Lquido acuoso de color claro que seencuentra en la cmara anterior del ojo.

Pupila.-Abre y cierra para regular la cantidad de luz que entraal ojo, de reaccin lenta para adaptarse a cambios repentinoscon un mecanismo de autoproteccin pobre.

Iris.- Banda circular de msculos que controla el tamao de la pupila. La pigmentacin del iris da elcolor a los ojos. Los ojos azules tienen menos pigmentacin y los de color caf oscuro la mxima.

Cristalin.- Lente de tejido transparente que desa la luz que entra al ojo, ajustado por medio demsculos cilndricos que modulan el grosor del lente para mejorar el enfoque.

Humr vtre.- De aspecto claro, gelatinoso, se encuentra en la parte posterior del ojo y mantiene laforma y geometra del ojo.

Retina.- Capa de tejido que se encuentra en la parte posterior del ojo y que contiene clulas que reac-cionan a la luz (foto-receptores).

Fea.- Caidad en la retina a lo largo del eje axial del ojo que enfoca los rayos de luz que entran al ojo.

Fig 2. Cnfrmacin del j human

Fuente: Ing. Alex Ramrez, Consultor, 2008.

Fig 1. Fenmen de la isin



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Neri ptic.- Es el nervio responsable de llevar las seales elctricas al cerebro; saliendo de la parteposterior a 15 grados del centro, donde se produce el punto ciego del campo de percepcin.

Cns.- 6 a 7 millones de bras pticasnerviosas localizados principalmente en lafvea, con contraste 1:1 cerca de la fvea y 6:1

en promedio. Como son de baja sensibilidadrequieren mayores nieles de luz por lo que sonlos responsables de la llamada visin fotpica isin diurna (Fig 3). Resuelen los detalles bajoniveles de iluminacin altos con muy buenaidenticacin de los colores.

Bastnes.- 130 millones de bras pticasnerviosas localizadas en la periferia, concontraste 120:1. Como son de alta sensibilidada la luz son los responsables de la visin escot-pica isin nocturna (Fig 4). Tienen una pobre

identicacin de los detalles, son muy sensiblesal movimiento y virtualmente ciegos a la luz roja.

Los estudios para la caracterizacin del ojohumano llevados a cabo por la ComisinInternacional de Electrotcnia (CIE), desde 1924han sido la base de la ciencia de iluminacindurante ms de 80 aos, porque la ingenierade iluminacin gira alrededor de un elementofundamental: el ojo humano.

Se determin en ese tiempo que el ojo humano tiene una cura de sensibilidad con una distribucin

gaussiana donde las colas corresponden al azul y al rojo, teniendo la cresta en color erde/amarillo. Acada color corresponde una frecuencia (THz) y por lo tanto una longitud de onda (nm), ariables ligadasmediante una constante uniersal, la elocidad de la luz. El espectro isible es una pequea zona queforma parte del espectro uniersal de energa con longitudes de onda que an de 380 a 760 nm con unpico de sensibilidad en 555 nm.

En la zona de baja longitud de onda se encuentran los violetas y azules, en la zona central los verdes yamarillos y en la zona de mayor longitud de onda los naranjas y rojos.

1.2 Prcess isuales y factres de isibilidad

El ojo humano realiza 2 procesos visuales, i.e.:

a. Acmdacin.- La acomodacin es la habilidad de los lentes del ojo para ajustar el enfoque deuna distancia a otra. La edad tiende a aplanar estos lentes pero la habilidad de los ojos mejoracon un incremento en el nivel de iluminacin. Para distancias cercanas el cristalino se vuelvems grueso y para distancias lejanas es ms delgado y relajado. Algunos de los problemas mscomunes son la miopa vista cercana y la hipermetropa vista lejana.

b. Adaptacin.- La sensibilidad del ojo se adapta a ariados nieles de iluminacin. La adaptacina nieles est determinada por los bastones y aumenta en funcin del tiempo. Para los conos se

Fig 4. Espectr visible y la cura de Sensiblilizacindel j human


Fig 3. Curas Ftpica y Esctpica del j human



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requieren unos 10 minutos y para los bastones 20 minutos, mientras que la adaptacin completase logra en 40 minutos promedio, en funcin de la intensidad y la duracin del ambiente lumi-noso preio. La adaptacin toma menos tiempo en lugares con poca luz.

Existen 6 factores principales que afectan la isibilidad en los seres humanos, los cuales son tan inter-dependientes que para mantener igual isibilidad, la deciencia en uno de ellos puede ser compensada

(dentro de ciertos lmites), mediante el aumento de uno de los otros, stos son:

a. Cntraste: La isibilidad es mxima, cuando el contraste entre las luminancias (o los colores) dela tarea visual y su fondo es alto.

b. Luminancia: Est ntimamente ligada con el contraste. Para que un objeto sea isible debe estariluminado y diferir en luminancia de su fondo. Para una misma tarea visual, los ojos de personasmayores necesitan mayores luminancias que los de personas jenes.

c. Iluminancia: Los nieles de iluminacin estn determinados por la dicultad isual. Para cadatarea isual se requiere un cierto niel que se ubica dentro de un rango, con un alor mnimo,medio y mximo.

d. Tama: El tamao del objeto en el que se desarrolla la tarea isual es un factor muy importantepara la isibilidad. Mientras ms grande es un objeto o tarea isual, ms fcilmente se puede er.Por el contrario, mientras ms pequeo, es ms difcil erlo.

e. Tiemp: Para asimilar los detalles de un objeto o tarea visual, el ojo necesita tiempo. Si la visibi-lidad es pobre debido a un bajo contraste, a baja luminancia o tamao del detalle, la relacin deasimilacin disminuye y el trabajo isual toma ms tiempo. Cuando el detalle que se requiere eres pequeo, o las letras son muy tenues con respecto al fondo en que estn escritas, entoncesse necesita ms tiempo para apreciar los detalles. Por lo tanto, si desea disminuir el tiempo paraver un detalle completamente, se necesita aumentar el nivel de iluminacin, aumentar el tamaodel detalle o mejorar el contraste entre el detalle y su fondo.

f. Edad: Con la edad disminuye el tamao de la pupila y la crnea se amarillenta; el cristalinopierde la elasticidad y su capacidad de transmisin de la luz, por lo tanto, para tener la mismaisibilidad que la de ojos ms jenes es necesario aumentar la luminancia de los objetos y lailuminancia.

En la Tabla 1 se presentan las unidades ms comunes para luminancia e iluminancia y sus constantesde conversin.

Tabla 1. Factres de luminancia e iluminancia y factres de cnersin

FACTORES DE CONvERSIONPARA ILUMINANCIA

multiplequeel nmero de,para obtener

el nmero de Por

Footcandes Lux phot milphot

1 lumen= 1/68.3 wats tt luz

1 lumen-hora= 60 lumen- minuto

1 footcandes - 1 lumen/pie Footcandes 1 0.093 92.9 0.929

1 Wa - segundo= 10 ergs lux 10.75 1 10.000 10

1 phot - 1 lumen/cm Phot 0.001 0.000 1.00 0.001

1 luxt - 1 lumen/m Milphot 1.076 0.1 1.000 1


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Tabla 1. Cntinuacin

FACTORES DE CONvERSIONPARA ILUMINANCIA

multiplequeel nmero de,para obtenerel nmero de Por

Footlamber Candela/m Millilambert*Candela/

pulCandela/

pieStilb

1 nit=1 candela/m

1 stilb= 1 candela/cm Footlambert* 1 0.292 0.929 452 3.142 2.919

1 apostilb int=0.1 millilambert Candela/m 3.426 1 3.183 1,550 10.76 10,000

1 blondel Millilambert* 1,076 0.314 1 487 3.382 3,142

1 apostilb (German Hefner)= Candela/pul 0.002 0.000645 0.002 1 0.007 6.45

0.09 millilambert Candela/pie 0.314 0.093 0.296 144 1 929

1 lambert=1.000 millilamberts Stilb 0.000 0.000 0.000 0.155 0.002 1

Fuente: Iluminating Engineering Society of North America

1.3 Clr de la luz

De acuerdo con el criterio de la CIE de 1924, las lmparas que producen una croma con fuerte aporta-cin cercana al pico de 555 nm tienen por naturaleza ms ecacia, ya que el ojo humano percibe mejorlas radiaciones cercanas a esa longitud de onda (erde-amarillo) que longitudes de onda muy inferiores(violeta-azul) y muy superiores (naranja-rojo). Dicho en otras palabras, con niveles de iluminacin altosel ojo es un poco ciego a los azules y rojos y muy sensible a los amarillos verdosos. A esa curva se lellam cura fotpica (Fig 5).

Fig 5. Cura ftpica y crma de lmparas de apr de sdi en baja presin (izquierda) y apr desdi de alta presin (derecha)


Desde aquellos aos se encontr que la sensibilidad del ojo a los diferentes colores se modicabacuando los nieles de iluminacin se reducan notablemente. Se determin entonces que el pico desensibilidad y la cura en general se desplazaba 47 nm a la izquierda, ubicndose ahora en 508 nm. Aesta curva se le llam escotpica (S).


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Sin embargo, a nales del ao 2002 se anunci que el descubrimiento de un nueo receptor fotosen-sible de la retina localizado en las regiones no centrales del ojo fue uno de los 10 descubrimientoscientcos ms importantes del ao. El nueo pigmento foto-receptor, llea por nombre melanopsiny su pico de sensibilidad ocurre cerca de los 482 nm. Se encuentra dentro de una clase de grandesclulas retinales ubicadas fuera de la fea central. Dichas clulas han recibido el nombre de clulasganglionales retinales intrnsecamente fotosensibles. La funcin principal de estas clulas (a pesar deser 1000 eces menos numerosas que los conos) es que afectan directamente las regiones del cerebroresponsables de funciones de la isin sin imgenes, tales como la regulacin circadiana y la ariacindel tamao de la pupila.

Adems de la regulacin circadiana, estos descubrimientos son importantes porque ofrecen una expli-cacin a muchas obseraciones encontradas en la prctica de la iluminacin pero frecuentementedescartadas por falta de sustento cientco. Por ejemplo, existe eidencia concluyente de que estosreceptores pueden explicar la bien conocida percepcin de brillo, que isto en condiciones naturales yen nieles tpicos de reas interiores, la luz ms rica en tintes azules (mayor temperatura de color corre-lacionada TCC) es percibida con ms brillo que la luz con menos tinte azul (menor TCC), ambas istasbajo los mismos nieles de lmenes. En la calibracin de los luxmetros conencionales que comn-mente se usan, la respuesta de los nuevos receptores del ojo humano a la luz donde predominan losazules no han sido incluidas. Por lo tanto, en los ltimos 100 aos se han estado cometiendo errores demedicin al ealuar la cantidad total de luz, tanto la radiada (lmens) como la incidente (luxes).

Para una medicin completa en la regin fotpica, no hay una sino dos funciones espectrales sensitivasy para la medicin de iluminacin interior y exterior nocturna en lugar de tradicionalmente dos, habruna familia de tres funciones espectrales sensitias, que se llaman fotpica, escotpica y cirtpica.Estas funciones son caracterizadas generalmente por sus picos de longitud de onda que ocurren a los555 nm, 507 nm y 491 nm respectiamente. Cuando son tomadas en conjunto como familia fotom-trica, estas funciones de sensibilidad se adaptan a la denicin del lmen, dando el alor de 683 lumenspor vatio a 555 nm. La nuea tercera funcin normalizada es llamada aqu cirtpica en referencia asu relevancia por la regulacin del ciclo circadiano.

En la poca en que los primeros estudios fueron lleados a cabo, el nueo fotoreceptor no haba sidoan descubierto. Sin embargo, se fundamentaron los datos en el tamao de la pupila, en la percepcindel brillo y en el desempeo isual. Dado que el pico de longitud de onda del espectro escotpico de507nm es cercano al pico de longitud de onda del nueo fotoreceptor retinal de 491nm la sensibilidadreal del ojo es notablemente diferente a la tradicional.

Como las sensibilidades fotpica y escotpica son diferentes, incorporar el nueo receptor en la prc-tica de la iluminacin se convierte en un problema cuando la aplicacin de la iluminacin implica laconsideracin de mltiples espectros. Si hay slo un espectro a considerar, entonces la percepcinde brillo y el desempeo isual seguirn las lecturas relatias de los medidores estndar. Sin embargo,cuando se comparan fuentes de diferentes espectros para la percepcin del brillo espacial agudezade la isin, las diferencias relatias entre las contribuciones fotpica y cirtpica aumentarn. Dado quelos medidores estndar estn basados nicamente en el criterio antiguo, depender nicamente de esosalores da un resultado inexacto.

Ms an, la correccin de los errores permite una mejora en la eciencia energtica en iluminacinporque la luz azulosa contendr una entrada relatia mayor por el nueo receptor.

Por lo tanto, el descubrimiento de un nueo fotoreceptor no centrado en la fea arma la necesidadde un nueo conteo ms exacto del cmo la luz afecta el sistema isual bajo las condiciones de isinintegrales encontradas comnmente en la prctica de la iluminacin. Incorporar el nueo conocimiento


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proee a esa prctica de una aliosa mejora, permitiendo la obtencin de ambos benecios; mejoreciencia isual y mejor eciencia energtica y econmica.

De acuerdo con lo expuesto, las curas de sensibilidad a los colores deben ser modicados, porqueen condiciones de bajos nieles de iluminacin (Fig 6) la respuesta del ojo a las diferentes cromas delas lmparas es radicalmente diferente. Dicho en otras palabras, el ojo se uele irtualmente ciego a

los rojos e hipersensible a los azules, haciendo que las lmparas con fuerte aportacin de naranjas yrojos tengan una ecacia real baja, mientras que las lmparas con fuerte aportacin en azules y ioletastienen una ecacia real muy alta.

Fig 6. Cura esctpica y crma de lmparas de apr de aditis metlics (izquierda) y apr desdi en alta presin (derecha)


En ista de la necesidad de ealuar la luz de una manera ms integral, en los ltimos aos los profe -

sionales de iluminacin con ms experiencia en todo el mundo miden la luz con radimetros y no conluxmetros conencionales. Un radimetro tpico mide los luxes fotpicos (P), los escotpicos (S), larelacin S/P y los luxes efectios (luxes realmente percibidos por el ojo). Las mediciones con radimetrose en inuenciadas principalmente por 2 factores: la temperatura de color correlacionada (TCC) y elndice de rendimiento de color (CRI). En la medida en que ambos alores se incrementan, la relacin S/Paumenta y con ella la cantidad de lmens percibidos, en el futuro denominados lmens erdaderos tlm y luxes erdaderos tLx, haciendo analoga con los alores erdaderos raz cuadrtica media trms (true root mean square) tan tiles y conocidos en ingeniera elctrica.

En la Tabla 2 se presentan los alores de TCC y CRI para diferentes fuentes luminosas, as como la rela-cin S/P. Para hacer ms til la informacin se propuso como referencia la lmpara de apor de sodiobaja presin (vSBP), en teora la lmpara ms ecaz pero de ms bajo rendimiento de color. Su relacin

S/P es de 0.23 contra el mximo alor de 2.47 de la luz natural. Asumiendo ahora un alor adimensionalde 1 para vSBP, todas las dems lmparas presentan alores superiores, donde el alor ms alto loalcanza nuevamente la luz natural (3.278).


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Tabla 2. Factres de crreccin para diferentes fuentes de luz

Lmenes Cnencinales entre Lmenes verdaders

Sodio BajaPrecio

Sodio AltaPresin (35w)

Sodio AltaPresin (50w)

Sodio AltaPresin(150w)

Vapor deMercurio

(Fosfarado)

LED BlancoCalido

Sodio BlancoIncan-

decenteEstndar

FluorescenteBlanco Fro

AditivosMetlicosFosforado

Halgeno

TCC 1,8000 1,900 1,950 2,050 3,000 3,000 2,500 2,650 4,100 3,200 3,000

Mr 556 526 513 488 333 333 400 377 244 333 333

CHI 0 21 21 22 41 80 83 95 62 72 1

S/P 0.23 0.4 0.52 0.55 0.8 1 1.14 1.41 1.46 1.49 1.5

FC lm 1.000 1.319 1.642 1.830 1.865 2.086 2.227 2.476 2.520 2.546 2.554

FluorescenteRE741

FluorescenteRE841

FluorescenteRE850

AditivosMetlicos

Claro

FluorescenteRE765 Induccin 5K

FluorescenteLuz del da Luz Solar CIE

Lmpara deZufre

Luz Solar conBoveda

FluorescenteRE875

4,100 4,100 5,000 4,200 6,500 5,000 6,300 6,200 6,400 7,000 7,500

244 244 200 238 154 200 159 161 156 143 133

72 82 82 65 72 90 75 95 84 99 82

1.57 1.62 1.96 2.1 2.14 2.21 2.22 2.28 2.32 2.47 2.472.588 2.654 2.920 3.022 3.051 3.061 3.107 3.149 3.176 3.278 3.278


Una aplicacin prctica se explica con un ejemplo: si en una instalacin se tuiera iluminacin conlmparas uorescentes con CRI de 75 y TCC de 4100K, el niel de iluminacin se incrementara 26.6%(3.278/2.588) si se usaran lmparas uorescentes con CRI de 85 y TCC de 7500K, manteniendo cons-tantes otras ariables como el color de las paredes, el tipo de balastro, el luminario, etc. Otro ejemplosera pasar de lmparas de apor de sodio en alta presin con 1900K y CRI de 21 a lmparas deinduccin de alta calidad con 5000K y CRI de 90, donde los lmens percibidos se incrementaran 67%(3.061/1.83), lo que se podra trasladar a un notable ahorro de energa en instalaciones de alumbrado

pblico, como se muestra en la Tabla 8 Comparatia de Fuentes de Luz Blanca.

Debe aclararse que el buen uso de la TCC permite crear ambientes idneos para cada aplicacin ynecesidad. Por lo tanto, aunque la percepcin de la luz blanca azulada sea mayor que la luz amarilla la luz rojiza, su aplicacin debe ser selectia. En un hotel 5 estrellas, por ejemplo, las habitaciones, losrestaurantes y los bares nunca deberan iluminarse con luz fra, aunque el nueo criterio s sera apli -cable en ese mismo hotel para reas como la cocina, la laandera y los estacionamientos.


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II. CLASIFICACIN DE LoS SISTEMAS DE ILUMINACIN

Los sistemas de iluminacin se pueden clasicar de diferentes maneras. En la prctica es ms impor-tante hacer los anlisis comparatios ealuando el sistema completo lmpara-balastro-luminario-control

y no solamente la fuente de luz, pero la clasicacin por tipo de fuente luminosa arroja informacin muyreleante que sire como punto de partida para un anlisis ms profundo, considerando los siguientesparmetros:

vida Nminal: Es el nmero de horas que aparece en los catlogos de los fabricantes. Est establecidobajo ciertas condiciones ptimas de operacin por lo que en la prctica difcilmente se cumple, perosirve como punto de partida para las correcciones posteriores.

vida Ecnmica: Las lmparas y balastros se deprecian y bajan su desempeo. En las lmparas dondela depreciacin es mayor el reemplazo debe hacerse an cuando la lmpara encienda, porque la ecaciapuede ser tan baja que es ms rentable cambiarla por una nuea.

Rang de Ptencia: Son las potencias en las que cada lmpara se fabrica y por lo tanto las potencias

que se encuentran disponibles comercialmente.

Tiemp de Encendid: Es el tiempo que tarda una lmpara en emitir el 90% de su ujo nominal. Eltiempo de estabilizacin depende del tipo de lmpara y de su potencia.

Tiemp de Reencendid: Es el tiempo que tarda una lmpara en dar el 90% de su ujo nominal cuandoes apagada voluntaria involuntariamente. En aplicaciones comerciales, industriales y deportivas lossistemas de lento reencendido deben instalarse con sistemas de respaldo con encendido muy rpido.

Falla Tpica: La falla se puede presentar prematuramente al nal de la ida pero cada sistema tiene unaforma diferente de hacerlo. As, una lmpara incandescente no enciende, una uorescente parpadea ysus extremos se obscurecen, una de alta intensidad de descarga (HID) cambia de color y reduce su ujo

luminoso, una de apor de sodio en alta tensin sufre drop out encendido y parpadeo intermitente.Indice de Rendimient de Clr: Conocido generalmente como CRI por sus siglas en ingls (ColorRendition Index), es un parmetro de calidad de luz que depende de la capacidad de una lmparapara reproducir elmente los colores. Para nes prcticos se eala adimensionalmente entre 0 y 100,aunque en laboratorio algunas lmparas como la de apor de sodio en baja presin tiene calicacinnegatia. En lmparas conencionales cuando el CRI aumenta, la ecacia baja y la lmpara tiene unmayor costo.

Temperatura de Clr Crrelacinada (TCC): Es una temperatura irtual que no tiene relacin con latemperatura real de las lmparas. Se le llama correlacionada porque est en relacin a un cuerpo slidousado en laboratorio llamado cuerpo negro, formado por distintos metales cuyo color en conjuntodepende de la temperatura a la que se encuentre. Cuando una lmpara se prueba, el cuerpo negrose calienta articialmente hasta que su aspecto cromtico se iguala con la lmpara bajo prueba. Enese momento se le mide en grados Kelvin la temperatura real al cuerpo negro y esa es la temperaturade color de la lmpara. La conencin es opuesta a la de fenmenos naturales porque las lmparasque producen luz fra que tienden a los azules tienen muchos Kelin mientras que las lmparas queproducen luz clida que tienden a los amarillos y rojos tienen pocos Kelin. La TCC es un parmetroimportante al seleccionar las lmparas porque mediante la seleccin de diferentes TCC se pueden dardistintos ambientes en interiores.


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Temperatura de Clr (TC): Dado que la conencin relatia al cuerpo negro causa confusin, algunosespecialistas han usado el Mired como medida de la TC. El nombre de Mired se deria del inglsmicro reciprocal degree (microgrado recproco). El Mired (M) es una unidad de medida equialente a1.000.000 (un milln) dividido por la temperatura de color correlacionada. Con esta nueva unidad laslmparas de luz clida tienen ms Mireds que las de luz fra.

Crrimient de Clr: Se produce en algunas lmparas por su propia construccin y puede acen-tuarse con el uso. Es comn en lmparas de apor de aditios metlicos conencionales y irtualmentese presenta en todas las lmparas. Este corrimiento es indeseable y depende de muchos factores, ysolo se puede ealuar con precisin en laboratorio bajo el mtodo de McAdam. Puede expresarse enKelin en % con respecto al alor central de diseo.

Depreciacin de Lmenes de Lmpara (DLL): Es un proceso natural de enejecimiento que sufrentodas las lmparas y se establece como el cociente de los lmenes al 70% de la ida nominal y loslmenes nominales. Debe tenerse cuidado porque algunos fabricantes lo reportan al 40% de la idanominal. Los casos extremos los pueden alcanzar las lmparas de aditios metlicos que se deprecianhasta 60% a las 18,000 horas contra 5% de depreciacin de una lmpara uorescente T5 a las 24,000horas una lmpara de induccin con depreciacin de 10% a las 50,000 horas.

Efcacia: Desde el punto de ista de eciencia energtica es el parmetro ms importante y es elcociente entre los lmenes emitidos y la potencia demandada (lm/w). La ecacia nominal se calcularpidamente a tras de los catlogos de fabricantes pero la ecacia promedio es mucho ms impor-tante y ms difcil de calcular, ya que el ujo y la potencia cambian a lo largo de la ida de las lmparas.

Factr de Da: Todas las fuentes de luz emiten diersas radiaciones y las lmparas no son la excep-cin. Las emisiones pueden ser desde imperceptibles rayos X hasta peligrosas emisiones de radiacinultraioleta (Uv), pasando por radiaciones infrarrojas (IR). Estas radiaciones afectan a los materiales engeneral y el dao depende de las reas de exposicin y el niel de iluminacin al que sea sometido elmaterial. Se mide usualmente en KHr/KLx.

Cst Inicial: El desembolso inicial es un parmetro que debe considerarse en cualquier proyecto, peroes mucho ms importante el costo total de operacin (CTO).

Cst de operacin Anual (CTo): El CTO depende de muchas ariables, entre ellas la eciencia de losequipos y su ida til. Para el clculo del CTO debe considerarse el costo directo en la factura elctricams el costo correspondiente al material, equipo y mano de obra necesarios para el mantenimiento.

Aplicacin Idnea: Es la mejor aplicacin para un sistema de iluminacin que no necesariamente es lade ms uso. Hay lmparas que tienen diersas aplicaciones sin uso preferente como las uorescentesT5, pero hay otras como las de apor de aditios metlicos que aunque tienen numerosas aplicacionessu uso en instalaciones deportias es casi exclusio.

Aplicacin n Recmendable: Es la aplicacin que puede llegar a malas prcticas como por ejemplo

lmparas incandescentes en alumbrado pblico lmparas de apor de sodio baja presin enrestaurantes.

En la Tabla 3 siguiente se presenta una referencia cruzada entre los parmetros mencionados y laslmparas agrupadas por familia.
http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_colorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_color


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2.1 Lmparas incandescentes

La lmpara incandescente se compone de un lamento de alambre encerrado en un bombillo bulborelleno de determinado gas simplemente al aco. Al aplicrsele oltaje a la lmpara, la corriente quecircula por el lamento elea la temperatura de ste hasta el punto de incandescencia, emitindoseenerga radiante en forma de luz y calor.

Desafortunadamente, entre el 90 y el 95% de esta energa se disipaal medio en forma de calor por conduccin, conveccin y radia-cin y un mnimo porcentaje se conierte en luz (Fig 7). Desde estepunto de ista, la lmpara incandescente es ms eciente comocalefactor radiador de calor que como lmpara. A pesar de esteinconveniente, las incandescentes presentan grandes cualidadescomo: altsimo rendimiento de color (CRI), agradable aspectocromtico (TCC), no requieren balastro, son muy puntuales,operan con factor de potencia unitario, no producen efecto estro-boscpico, son de bajo costo y se tiene amplia disponibilidad enel mercado.

Estas y otras cualidades han hecho que su poblacin se haya incrementado cada ao desde 1890 ala fecha al usarse en un sinnmero de aplicaciones. De hecho, algunos modelos aanzados puedensuperar las 10,000 horas de ida nominal, aunque la ecacia es todaa menor que en los modelosnormales. En cuestin de eciencia tambin hay aances. Las lmparas halgenas a tensin de red y atensin reducida no slo producen una luz de mxima calidad sino que existen modelos que permitenahorros hasta del 40% comparadas con lmparas conencionales.

Hay aplicaciones donde hasta el momento las incandescentes son prcticamente insustituibles, comoen la iluminacin de pistas de aeropuertos, aplicaciones de fotografa, cine, aplicaciones cientcas,joyeras, etc. pero sus inconvenientes superan a sus cualidades. Por ejemplo, son susceptibles dedaarse an con golpes ligeros, se en muy afectadas por ariaciones de tensin, su ida se reduce

notablemente si son operadas a tensin mayor de la nominal, tienen una fuerte aportacin de radiacininfrarroja (IR) y en muchos modelos considerable radiacin ultraioleta (Uv), su ecacia es la ms bajadel mercado y tienen una vida muy corta, generalmente menor a las 1,000 horas.

2.2 Lmparas incandescentes halgenas

Las lmparas halgenas son lmparas incandescentesmejoradas y se fabrican en una gran variedad de modelos,destacando las conocidas como dicroicas, lmparas conreector multifacetado de 11 y 16 octaos de pulgada(MR11 y MR16). Tiene un bulbo de cuarzo, un lamento

de tungsteno y estn rellenas con gases de la familia delos halgenos, argn, xenn, radn y kriptn. Tienen mayorida que las incandescentes conencionales, son de luz

ms blanca, tienen ms alto rendimiento de color y mayor ida. Producen una gran cantidad de radia-cin infrarroja y en lmparas abiertas una peligrosa cantidad de radiacin ultraioleta, por lo que debenpreferirse exclusiamente lmparas cerradas con ltro. En los ltimos aos se ha desarrollado la tecno-loga llamada Infra Red Coated (IRC) por sus siglas en ingls. Son lmparas que consumen 33% menosque las ordinarias, con luz de alta calidad, pero por su baja ecacia su aplicacin debe ser muy selectia(Fig 8).

Fig 8. Lmpara Incandescente Halgena


Fig 7. Lmpara Incandescente



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2.3 Lmparas uorescentes compactas

Las lmparas uorescentes compactas (CFLs) formanparte de las lmparas de descarga en gas, por lo quepara su operacin requieren de un dispositio llamadobalastro. Se les llama compactas porque son ms

pequeas que las lmparas uorescentes ordinarias yfueron creadas durante la crisis petrolera en la dcadade los 1970s para sustituir a las lmparas incandes-centes conencionales (LIC), estando disponiblescomercialmente desde 1980 (Fig 9). Las CFLs hantenido un impresionante desarrollo en los ltimos aosdebido a que son por mucho la mejor alternatia paraahorrar energa, reducir carga conectada, evitar inver-siones en infraestructura elctrica e impactar favorable-mente el ambiente.

Se pueden clasicar como:

CFLs Mdulares.- Son lmparas que se pueden desacoplar delbalastro y que generalmente tienen un arrancador en una basede 2 pines operando en el modo precalentamiento; toman de 2a 6 segundos al encender y producen un ruido audible (Fig 10).En algunos modelos el balastro es del tipo magntico con bajofactor de potencia el cual se aloja en un contenedor con una baseroscable compatible con un socket tipo Edison que tambin tieneuna entrada especial para conectar a la lmpara. En modelos msmodernos y generalmente de mayor potencia la base es dedicaday tiene 4 pines para ser operada por un balastro electrnico en altafrecuencia con la opcin de control de salida de luz, las cuales sefabrican tpicamente en potencias desde 5W hasta 55W.

CFLs Integradas.- Son lmparas que tienen el balastro inte-grado, de donde toman su nombre. El balastro puede ser magn-tico electrnico y no puede desacoplarse de la lmpara por loque tambin se les conoce como lmparas autobalastradas.El encendido puede ser en modo rpido (RS) instantneo (IS)(Fig 11). La tendencia actual es preferir la opcin electrnica quepuede trabajar en alta frecuencia para aproechar los bene-cios en ecacia y con un factor de potencia que generalmentees adelantado, con el inconeniente de producir -como cualquier

equipo electrnico- corrientes armnicas THDi por sus siglasen ingls. Las CFLs se fabrican en potencias de 3W hasta 120W.

CFL Dedicadas.- Son sistemas de iluminacin que pueden contener una ms CFLs modulares integradas, pero que adems incluyen un luminario con un diseo trmico y fotomtrico que ofrece enconjunto resultados superiores a las CFLs independientes (Fig 12). Pueden usar balastros electrnicoso magnticos y alojar de 1 a 3 CFLs por luminario. Son de costo mayor que las CFLs pero por su altodesempeo tienen gran penetracin en el mercado, especialmente en potencias de 13 a 55W, alcan-zando un mercado que era exclusio para lmparas uorescentes rectas en forma de U de mayorpotencia.

Fig 9. Lmparas Flurescentes Cmpactas

Fuente: Internet, BUN-CA 2011

Fig 11. Lmparas integradas

Fuente: Internet, BUN-CA 2011

Fig 10. Lmparas Mdulares



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En los ltimos aos se han desarrollado una innidad de modelosy formas, desde las emuladoras de bombillo A19 hasta las globo(Fig 13) y helicoidales, ms conocidas como espirales (Fig 14).Las espirales tienen la entaja de ser muy compactas, an mspequeas que los bombillos incandescentes, por lo que se superael problema de espacio en luminarios existentes.

Los tubos son cada da ms delgados, donde el dimetro delbulbo se expresa en octaos de pulgada, pasando de T5 a T4, T3y recientemente las T2, con desempeo superior.

El costo es una de las ariables ms importantes en una decisin de compra de cualquier producto. Enel caso de las CFLs la tendencia ha sido a reducir calidad y precio con los consiguientes inconenientesen las distintas aplicaciones.

La diferencia entre una CFL de mala calidad con ida nominal de 3,000 horas que ie 1,000 menos-y una CFL de calidad que dura 12,000 horas nominales -que ie 10,000 ms- es dramtica. Aunquela de 3,000 horas cueste una tercera parte su desempeo es notablemente inferior y un anlisis tcnico-

econmico detallado la descalicara de inmediato. Un factor adicional raramente ealuado es el de lacarga trmica que se reeja en el consumo de los equipos de aire acondicionado (A/A). En una instala-cin nuea especicar CFLs reduce la compra de toneladas de refrigeracin (TR) y en una instalacinexistente reduce el consumo de electricidad en los equipos existentes.

2.4 Lmparas uorescentes

Las lmparas uorescentes forman parte de la familia de lmparas de descarga en gas y a diferencia delas incandescentes, para su operacin requieren de un balastro para eitar que la corriente se disparey la lmpara se destruya.

Bsicamente la lmpara uorescente consta de un tubo cerrado de idrio, dos ctodos -uno en cadaextremo-, un gas noble mezcla de ellos, dos bases, un recubrimiento interior de halofosfatos tierrasraras y una pequea cantidad de mercurio. Cuando uno de los ctodos se calienta empieza a emitirelectrones a lo largo del tubo en direccin del otro ctodo estableciendo entonces un ujo de corriente.Esta corriente incrementa la temperatura interior y a volumen constante aumenta la presin. En estascondiciones las gotitas de mercurio empiezan a sudar y luego a aporizar. Cuando este ambientegaseoso de apor de mercurio se e bombardeado por los electrones emitidos por los ctodos, seioniza, y al desprenderse del exceso de energa emite un fotn de radiacin ultraioleta. La radiacinultraioleta es inisible pero al pasar por la capa de recubrimiento interior uorece, es decir, cambia sulongitud de onda olindose luz -radiacin isible- de donde toma el nombre de uorescente.

Fig 13. Lmpara Tip Glb


Fig 14. Lmparas Tip Espiral


Fig 12. Lmparas Dedicadas



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Las lmparas uorescentes se pueden clasicar de arias maneras:

a. Frma y tama del bulb: Las hay disponibles en formade tubo recto, dobladas en forma de U de W, circu-lares en forma de dona, rectas con bulbo con depresiones,helicoidales, con reector interior, etc. (Fig 15). El dimetro

del bulbo tambin es importante y se expresa general-mente en octaos de pulgada, por ejemplo T12 T3. Latendencia internacional es producir bulbos ms delgadoscon recubrimientos ms costosos pero con el consiguientebenecio en calidad de luz y ecacia.

b. Mtd de encendid: Existen bsicamente 3 mtodos:arranque por precalentamiento, encendido rpido y encendido instantneo.

Las lmparas de precalentamiento tienen un arrancador que calienta los ctodos sola-mente durante el periodo de encendido -1 a 5 segundos- para despus aplicar unatensin mayor entre ctodos, de donde toman el nombre de encendido por precalen-

tamiento. En la (Fig 16) se puede apreciar la estructura de los ctados de una lmpara. Las lmparas de encendido rpido no tienen arran-

cador, pero el balastro tiene devanados especialespara aplicar una pequea tensin -de 2 a 4 oltios-y calentar los ctodos, con lo que se emiten elec-trones por efecto termoinico. El calentamiento semantiene durante toda la operacin de la lmpara.

Las lmparas de encendido instantneo no tienencalentamiento en los ctodos pero reciben delbalastro una tensin mayor que en los modelos

anteriores, lo que facilita el arranque an a bajas temperaturas, con oltaje de alimen-tacin bajo y sin una buena tierra fsica. Cada mtodo de encendido tiene ventajas ydesentajas, pero el de encendido rpido rene ms cualidades que los dems, domi -nando en los pases altamente industrializados.

c. Pr su crriente: Se pueden clasicar en menos de 500 mili-Amperios (mA), ms de 500mA yhasta 800mA y ms de 800mA, pero menos de 1,500mA.

La tendencia internacional es a reducir los dimetros, aumentarla ecacia y mejorar el rendimiento de color (CRI). Lmparas msmodernas que las actuales conocidas como T12 por el dimetrode su bulbo son las T8, T5 y T2 (Fig 17). Las de mayor ecacia en laactualidad son las T5, disponibles en ersiones estndar y de altoujo luminoso, conocidas como HO. Desde su presentacin hacems de 70 aos los fabricantes buscaron alcanzar la meta de 100lm/w, algo que se logr hace apenas unos aos con la aparicinde las lmparas T5. En lmparas T5 de ujo estndar las potenciasms comunes son 14, 21, 28 y 35W y en las de alto ujo (conocidas como HO por sus siglas en ingls)se fabrican en 24, 35, 54 y 80W. Los parmetros elctricos son particulares para cada tipo de lmpara,por lo que es necesario seleccionar adecuadamente el balastro.

Fig 15. Frmas de Bulb


Fig 16. Ctad de encendid


Fig 17. Dimetrs de tubs



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2.5 Lmparas de apr de aditis metlics (vAM)

Las lmparas de vAM se desarrollaron en 1965 para iluminacin industrial e iluminacin de exteriores.En sus ms de 40 aos de existencia la tecnologa ha aanzado a tal grado que actualmente existe unmodelo para casi todas las aplicaciones. Las potencias an desde 32 hasta 2,000 vatios con diersasformas de bulbos y bases (Fig. 18).

La mayor parte de las lmparas de vAM requieren de lumina-rios cerrados para proteger al usuario de una posible rupturadel bulbo, porque aunque no es frecuente, se han tenidocasos en que lmparas de vAM han estallado. En su mayora,este problema se ha presentado con lmparas iejas que hanoperado ininterrumpidamente durante mucho tiempo, afectandoprincipalmente el desempeo trmico del luminario. Existen sinembargo algunos tipos de lmparas que pueden usarse en lumi-narios abiertos, empleando gases que funcionan como un aisla-miento entre los gases normales en el tubo de descarga y elinterior del bulbo. La mayor parte de los luminarios abiertos paralmparas de vAM estn diseados para operar las lmparas enposicin uniersal ertical, aunque se reduce la produccinde lmenes si se compara con la lmpara estndar equialente.

Entre los inconenientes de las lmparas de vAM se encuentran el largo tiempo de estabilizacin y elmayor tiempo de reencendido. An una interrupcin momentnea de energa elctrica puede producirde 10 a 15 minutos de interrupcin en el sistema de iluminacin, lo cual puede resultar de alto riesgo.Por tal razn, actualmente se encuentran disponibles lmparas de vAM de reencendido inmediato.Debido al manejo de tensiones de hasta 30,000 olts necesarias para reencender la lmpara caliente,el balastro, el socket y todo el conjunto debe tener un diseo y manejo especial. Estas lmparas sefabrican actualmente en potencias grandes, desde 175 hasta 1,650 vatios (Fig. 19)

Dentro de las tecnologas modernas se encuentranlas lmparas vAM de pulso (Pulse Start PS)) quesuperan ampliamente a las vAM conencionales.Estas suministran hasta 22% ms lmenes que lalmpara estndar de vAM, reducen entre 15% y 20%la depreciacin de la luz a lo largo de la vida de lalmpara, cuando se opera con ciclos de encendido/apagado prolongados 120 horas encendido x 1hora de apagado duran hasta 50% ms que laslmparas conencionales y la Temperatura de ColorCorrelacionada (TCC) se desplaza mximo 100K

eliminando el inconveniente corrimiento de color delas lmparas estndar. Tambin alcanzan el 90% dela luz en la mitad del tiempo, reencienden en menos de 4 minutos, en comparacin con los 10-15minutos de las lmparas conencionales y operan a menor temperatura de encendido, hasta -40 oC.Existen modelos para operar con luminarios abiertos, sin riesgo de explosin. Algunos inconenientesson que requieren de un balastro dedicado y son ms caras.

Fig 18. Lmpras de vAM de Puls


Fig 19. Lmpras de Aditis Metlics



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2.6 Lmparas de apr de sdi en alta presin

Las lmparas de apor de sodio en alta presin (vSAP) se introdujeron en el mercado en 1968 paraaplicaciones industriales, exteriores y de seguridad, con una gran ecacia.

Poco tiempo despus empezaron a usarse para alumbrado pblico y hoy en da es la lmpara que

domina ampliamente el mercado mundial en esta aplicacin, aunque cada da estn siendo reempla -zadas por lmparas de luz blanca, como aditios metlicos de pulso, induccin y LEDs. Es actualmentela lmpara de luz policromtica ms ecaz con un CRI bajo, por lo que entre sus aplicaciones estnaquellas que no requieran de una alta discriminacin de color (Fig 20).

A diferencia de las lmparas de aditios metlicos, las de vSAP no tienen electrodos de arranque.Gracias a los circuitos de arranque electrnicos del balastro, los perodos de calentamiento y reencen-dido son mucho ms cortos que en las lmparas de aditios metlicos. A diferencia de las de vAM, nonecesitan de luminarios cerrados, excepto para preenir que se acumule la humedad en ellas. Esto lashace especialmente fciles de usar en diferentes tipos de luminarios, adems la irtual insensibilidad delas lmparas de vSAP a la posicin de operacin se traduce en un menor nmero de tipos de lmpara,comparado con el de aditios metlicos.

La temperatura de color correlacionada (TCC) de las lmparas de vSAP es muy estable. A pesar de quelas lmparas de lujo tienen un CRI relatiamente alto para la tecnologa del sodio, RJ de 65, en compa-racin con el CRI de 21 en lmparas conencionales, su temperatura de color de 2,100-2,200 K no esmuy diferente a la de las lmparas normales (1,900-2,100 K). Todas las lmparas de sodio (excepto lasde sodio blanco) tienen un color rosa-dorado. Este tipo de lmparas se fabrican en diferentes potenciasy sus ecacias aran de 50 a 140 lm/W.

Las ersiones modernas tienen muchas entajas como eliminar la operacin cclica tpica, eitando laincertidumbre en la operacin. Al nal de la ida estas lmparas emiten una luz azulada, lo que facilitael mantenimiento. Las ersiones ecolgicas tienen reducido contenido de mercurio. Al bajar entre 56y 93% el mercurio de las lmparas vSAP conencionales, reduce los costos de la disposicin nal.

Algunos modelos pasan la prueba TCLP de EPA. Algunos fabricantes ofrecen modelos de lmparasvSAP con luz blanca, capaces de sustituir directamente a las lmparas conencionales. La reduccinde 17% en el ujo luminoso se puede justicar en algunos casos por la calidad de la luz ms blanca.Otra cualidad es el incremento en la ida. Los modelos modernos ofrecen ida de 36,000 horas contralas 24,000 horas de las conencionales y adems con 10% mayor ecacia.

2.7 Encendid, reencendid y estabilizacin de las lmparas de HID

No es posible encender una lmpara de HID fra y producir al instante los lmenes nominales. Todaslas lmparas de HID emplean una mezcla de gases y metales en el tubo de arco. Cuando la lmparase energiza, la temperatura y la presin se incrementan gradualmente produciendo un apor metlico

a travs del cual se establece la descarga elctrica. El encendido dura segundos pero el perodo decalentamiento hasta la estabilizacin puede durar de 2 a 10 minutos dependiendo del tipo de lmpara,tiempo durante el cual se presentan normalmente diferentes temperaturas de color.

Si la energa se interrumpe, aunque sea breemente, las lmparas de HID se extinguen y no reencen-dern hasta que se enfren, pudiendo tardar entre 1 y 15 minutos. El tiempo de reencendido es unparmetro fundamental sobre todo en aplicaciones donde una interrupcin del sistema de iluminacincause situaciones de peligro como en el caso de estadios o fbricas. Actualmente existen lmparasde vAM de reencendido instantneo que requieren dispositios electrnicos productores de oltajes


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extremadamente altos capaces de encer la alta impedancia del tubo de arco que se presenta con laalta temperatura y presin.

Tambin existen lmparas de vSAP que reencienden inmediatamente produciendo aproximadamente10% de su ujo nominal. Estas lmparas tienen dos tubos de arco y alcanzan su ujo nominal en unos90 segundos. En los casos en que las interrupciones de energa no sean frecuentes, no se justica el

uso de lmparas de reencendido instantneo, resultando una opcin conable y ms barata el uso deluminarios de HID que incluyan una lmpara de tungsteno-halgeno como respaldo.

Algunos tipos de lmparas de HID pueden ser dimmeadas por medio de balastros especiales ydimmers electrnicos, aunque generalmente se registra una disminucin en la ecacia y un corrimientoen la TCC. Por ejemplo, una lmpara de vAM puede ser dimmeada al 40% de su potencia nominal, peroen estas condiciones de operacin producir slo el 25% de sus lmenes nominales y exhibir un colorcon un corrimiento muy marcado.

Las lmparas de HID son despus de la lmpara de apor de sodio en baja presin (vSBP) las msecientes del mercado. La lmpara de sodio blanco (vSBAP) es la de ecacia ms baja, produciendoentre 40 y 50 lmenes por vatio (lm/w). Las lmparas de vAM an desde 55 lm/w para el caso de 70

atios en luminario abierto, hasta 110 lm/w que se dan en la lmpara de 1,000 atios de alta emisinen posicin horizontal. La familia de ms alta ecacia es la de las lmparas de vSAP que an desde 65lm/w en la lmpara de 70 vatios hasta 125 lm/w con la lmpara estndar de 1,000 atios. Estos aloresestn dados sobre la base de lmparas preenejecidas a 100 horas e incluyen las prdidas del balastro.

La ida de las lmparas de HID depende del tipo de lmpara, de su potencia, de la posicin de opera-cin, de los perodos de encendido-apagado y de la calidad del suministro elctrico y tipo de balastro.Para aplicaciones similares, las lmparas de HID tienen una ida equialente a la ida de las uores -centes y muchas eces mayor a la de las incandescentes. varan dentro de un rango muy amplio, desde3,000 horas en las lmparas de vAM de 1,500 atios usadas en instalaciones deportias hasta 24,000horas o ms en las lmparas normales de vSAP.

Cuando se acercan al nal de su ida muchas lmparas de HID presentan un corrimiento notable enel color, que puede ser indeseable en algunas aplicaciones. La ida nominal de las lmparas puedeencontrarse en los catlogos de los fabricantes, pero debe tomarse en cuenta que el nmero de horaspublicado est dado considerando 10 horas de operacin por encendido. Perodos menores puedendisminuir notablemente la vida real.

En los ltimos aos los fabricantes de lmparas de HID han logrado perfeccionar su tecnologa endiersos aspectos, principalmente en lo que a color se reere. Los nueos desarrollos han permitido alos diseadores y especialistas usar lmparas de HID en un campo de aplicacin cada ez ms amplio.

En trminos de TCC y CRI se puede resumir lo siguiente:

Lmparas de Aditis Metlics.- La mayor parte de las lmparas de vAM tienen una TCC

intermedia neutral, con un rango entre 3,500-4,300 K, aunque se tienen recientes desarrolloscon apariencia ms clida que operan entre 2,700-3,200K (Fig. 21). El CRI ucta generalmenteentre 65 y 70, pero existen algunos desarrollos muy recientes que alcanzan alores entre 93 y 96.

Lmparas de vapr de Sdi en Alta Presin.- Las lmparas de vSAP presentan tpicamenteun color rosa-dorado con TCC de 1,900- 2,100 K con un CRI relatiamente pobre de 21, perocuando el bulbo es fosforado el CRI puede aumentar hasta 65. Para el caso de sodio blanco laTCC es de 2,500-2,800 K con CRI superior a 75. Tanto en el caso de bulbo fosforado como enel de sodio blanco, la ecacia es menor que en la lmpara estndar de bulbo claro.


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Las lmparas de vAM presentan generalmente dicultades en elarranque a temperaturas muy bajas, reducindose adems su idacuando se tienen arranques frecuentes a temperatura ambienteinferior a 12C bajo cero. El sistema con vSAP es menos sensiblea las bajas temperaturas y puede arrancar con temperaturas dehasta 30C bajo cero.

Muchas de las lmparas de HID estn diseadas para operar enuna posicin especca, como puede ser horizontal (H), erticalbase arriba (BU), vertical base abajo (BD) y vertical base arriba/base abajo (BU/BD). Si las lmparas se operan en posicin inade-cuada, la ida y los lmenes se reducen notablemente, por lo quelos fabricantes generalmente incluyen en sus catlogos la posicin de operacin correcta. Las lmparasde vSAP son casi siempre de posicin uniersal (U), y aunque son pocos los diseos de vAM de posi-cin universal, su aplicacin es muy amplia.

Psicin Uniersal.- Aunque las lmparas de vAMde posicin uniersal pueden trabajar en cualquier

posicin, generalmente en posicin vertical presentanmayor ida y lmenes que cuando su tubo de arcosobrepasa los 15 con respecto a la ertical. En estetipo de lmparas la TCC es de 4,000-4,500 K y CRIde 65 en bulbo claro 3,700-4,000 K y CRI de 70 enbulbo fosforado. Las ersiones recientes se presentancon ms diersidad de potencias y con base media enlas compactas. Las ecacias tpicas uctan entre 65y 100 lm/w.

Psicin vertical.- Las lmparas para posicin ertical pueden ser del tipo BU, BD BU/BD.Adems de la lmpara estndar bulbo claro (4,000-4,500 K) y de la de bulbo fosforado (3,700-

4,000 K), se dispone de lmparas de arias potencias con temperatura clida (2,700-3,200 K)en bulbos claros y fosforados. La tendencia actual del mercado es hacia el uso de potenciasmenores con base media y tamao compacto. La ms pequea es la de 32 atios y est dise -ada especcamente para operar con balastro electrnico. Una entaja importante de operaren posicin ertical es la ecacia. Estas lmparas producen entre 70-100 lm/w, o sea 10% msque las lmparas en posicin uniersal. Tienen el inconeniente de reducir su ida y ecaciadrsticamente si la posicin se modica.

Psicin Hrizntal.- Al igual que en el caso de las lmparas en posicin ertical, las de posi-cin horizontal tienen un excelente desempeo cuando trabajan en la posicin correcta. Laslmparas de alta emisin tienen un tubo arqueado y un aller en la base tipo mogul para asegurarla posicin correcta. Como su aplicacin es principalmente en exteriores la ms pequea dispo-nible es de 175 atios, aunque hay ersiones especiales para iluminacin deportia. Se tienendisponibles en los colores ms populares (3,200K y 3,700K en bulbo fosforado y 4,100K enbulbo claro). Su ecacia es similar a las de posicin ertical (70-110 lm/w).

Psicin Hrizntal de Dble Cntact.- Las lmparas de vAM de doble contacto fueronintroducidas originalmente con gran xito en el mercado europeo (Fig 21). Algunos fabricantesutilizan metales de tierras raras, alcanzando CRI de 80 o ms, en contraste con el CRI de 65-70tpico. Las de menor CRI son menos susceptibles a las ariaciones de tensin que las de CRI

Fig 21. Lmparas de apr de aditis

metlics de dble extrem


Fig 20. Lmpras de apr desdi en alta presin



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alto, operando con una ecacia entre 65-90 lm/w. Las ersiones con balastro electrnico de 70atios producen un color ms estable, tienen mayor ida y 75 lm/w, o sea 10% ms que conbalastro electromagntico. Una entaja adicional es que el tamao ms compacto del conjuntopermite hacer luminarios ms erstiles y ecientes, pudindose instalar inclusie en rieles. Alinstalar estas lmparas se debe tener cuidado para que el tubo de arco quede siempre dentrode 45 con respecto a la horizontal.

Las lmparas de HID se encuentran disponibles en una amplia ariedad de tamaos, formas y bases.La tecnologa moderna ie un proceso de gran dinamismo dado que los fabricantes lanzan constan-temente productos con nueas y mejores caractersticas que amplan cada da el campo de aplicacin.

2.8 Lmpara de apr de sdi en baja presin

Es la lmpara ms eciente del mercado, alcanzando los 183 lm/w. Su radiacin es monocromtica ymuy cercana al punto de mxima sensibilidad del ojo humano; el CRI es nulo 0 para nes prcticos.Se fabrican en potencias que an desde 18 hasta 180 atios(Fig 22). Algunos de sus inconenientes son sus grandes

dimensiones, lo que obliga al uso de luminarios oluminososcon difcil control de luz. Aunque el DLL es casi prcticamenteperfecto, la potencia del conjunto lmpara-balastro se incre-menta en la medida en que la lmpara enejece, lo que hayque tomar en cuenta al dimensionar los circuitos elctricos.

Fig 22. Lmparas de apr de sdi

de baja presin



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III. BALASTRoS

3.1 Balastros para lmparas uorescentes

Todas las lmparas que producen luz por medio de un arco elctrico en un ambiente gaseoso requierende un dispositio externo que limite la corriente de operacin. Debido a que el tubo de descarga de estetipo de lmparas tiene una impedancia negatia, si esta corriente no se controlara seguira incrementn-dose hasta destruir la lmpara. Este dispositio externo se llama balastro.

Un balastro es un dispositio que, por medio de inductancias o resistencias solas en combinacin,limita la corriente de las lmparas al alor requerido para su correcta operacin y tambin cuando esnecesario suministra la tensin y corriente de arranque; en el caso de balastros para lmpara uo -rescentes de arranque rpido, tambin se encarga de suministrar la tensin para calentamiento dectodos. Los balastros se pueden clasicar de acuerdo con su factor de potencia. Los hay de factor depotencia bajo normal (menor a 0.8), factor de potencia corregido (0.8 a 0.9) y alto factor de potencia(mayor de 0.9).

El balastro en general tiene como funciones:

a. Proporcionar la tensin tensiones de encendido y operacin de la lmpara.

b. Limitar la corriente de operacin de la lmpara.

c. Proporcionar la energa necesaria con una mnima distorsin de la corriente.

d. Corregir el factor de potencia (en los tipos de factor corregido y alto factor).

e. Amortiguar las variaciones de la tensin de lnea.

f. En algunos tipos reducir la radiointerferencia producida normalmente por el conjuntolmpara-balastro.

Aunque los requisitos de encendido y operacin de las lmparas de descarga en gas se pueden satis-facer con una innidad de modalidades, por ello en este Manual slo se comentan el principio y lascaractersticas de operacin de los tipos de balastros de mayor aplicacin.

Dentro de la iluminacin uorescente existen dos grandes familias de balastros: los de arranque instan-tneo (tambin llamadosslimline) y los de arranque rpido (conocidos como bipin doble aller). Losde arranque rpido son ampliamente usados en pases desarrollados por ser ms silenciosos, msecientes, de mayor larga ida y con un costo de operacin ms bajo. Sin embargo requieren de unainstalacin ms compleja que los de encendido instantneo. Para su correcta operacin necesitan unaterrizaje adecuado, una base de calidad, una conexin correcta y una mano de obra calicada parala instalacin, requisitos que han sido obstculo para su aplicacin masia a niel mundial.

Existen tres grandes familias de balastros: los electromagnticos, los hbridos y los electrnicos.

Electromagnticos

Baja Energa

Convencionales

Alta Eciencia


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Hbridos

Cortador de Filamentos

Ayuda de arranque

Low Tech

Electrnicos

Medium Tech

High Tech

Dentro de los balastros electromagnticos tenemos tres tipos: los llamados de baja energa lneaeconmica, los estndar y los de alta eciencia.

Los de lnea econmica (baja energa) estn fuera de norma y sus principales desentajas son reducirlos nieles de iluminacin, tener muy baja eciencia y corta ida.

Los estndar, cumplen con las normas en cuanto a seguridad y desempeo, pero no son muy ecientes.Los de alta eciencia cumplen con las normas, pero con un consumo de energa menor. Tienen laentaja de estar termoprotegidos, es decir, no desalojan compuesto asfltico, ni humos molestos, niproducen incendios, por lo que se les conoce como clase P TP. Esta clase de balastros son alta-mente recomendables y su uso es obligatorio en pases desarrollados.

En cuanto a los balastros electrnicos, existen dos grandes categoras:

Los de tipo discreto que se fabrican ms y en muchos pases.

Los de tipo circuito integrado que suelen ser de un costo ms eleado.

En general, los balastros electrnicos son ms silenciosos, ms ligeros y ms ecientes que los electro-magnticos y los hbridos. Las normas para balastros electrnicos son sumamente estrictas, por lo queno son muchos los balastros que cumplen con todas ellas.

Desafortunadamente, han surgido decenas de fabricantes de balastros electrnicos discretos de calidadlimitada que difcilmente cumplen con las normas tcnicas aplicables. Los principales inconenientesque estos balastros pueden causar son: baja produccin de luz de las lmparas (afectan los nieles deiluminacin recomendados), bajo factor de potencia (que causa corrientes altas en las instalaciones),reduccin de ida de las lmparas (hasta 50%), eleada distorsin armnica (que causa condicionesinseguras en la instalacin), corta vida del propio balastro (con garanta nula limitada) y muchas vecesno tienen proteccin trmica (no son clase P).

Dentro de la familia de balastros para lmparas de encendido rpido, se tienen dos tipos: Los que operan a las lmparas de encendido rpido con calentamiento continuo de ctodos.

Los que las operan sin dicho calentamiento. Estos causan una reduccin en la ida de laslmparas que puede oscilar entre 5% y 30%, dependiendo del oltaje aplicado a la lmpara y delos ciclos de encendido/apagado.


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3.2 Balastrs electrmagntics ahrradres de energa

Estos balastros son fabricados con alta tecnologa y mejores materiales que los normales, con el objetode reducir las prdidas, operan a las lmparas a potencia adecuada sin reducir su ida til, trabajana temperaturas internas muy bajas con lo que aumentan su propia ida. Tienen apariencia similar alos normales y se conectan igual a ellos y tienen la entaja de contar con un termoprotector que eita

sobrecalentamientos internos. Adems tienen un desempeo que cae entre los normales y los electr-nicos. Se encuentran disponibles en potencias que corresponden a las lmparas de mayor uso y suaplicacin es muy recomendable.

Por trabajar a temperaturas menores que los normales estn garantizados generalmente por 4 aos,pero se estima que puedan durar entre 10 y 12 aos. Estn disponibles en el mercado pero debetenerse la precaucin de acoplarse slo a lmparas compatibles con ellos.

3.3 Balastros electrnicos para lmparas uorescentes

Son balastros de estado slido que pueden ser discretos integrados y trabajan con alta frecuencia ybajas prdidas (tpicamente de 4 a 6 vatios), ayudando a mejorar la ecacia de las lmparas. Se puedeninstalar directamente en lugar de los electromagnticos porque son de las mismas dimensiones, aunquesu peso es mucho menor. Como trabajan a alta frecuencia evitan el efecto estroboscpico y el denomi-nado ficker. Los hay de potencia de lmpara constante y de potencia ariable (dimmeables). A su vez,los de potencia ariable puede tener dos tres escalones denidos bien los hay que pueden controlarla potencia en pasos discretos, en forma similar al dimmerde una lmpara incandescente.

En combinacin con lmparas ahorradoras permiten ahorros de hasta 35% si se comparan con balas-tros y lmparas normales. El costo depende del tipo de balastro y la marca. Se fabrican en las potenciasms comerciales con precios entre 2 y 3 eces mayores que los electromagnticos conencionales.

Algunos modelos importados son muy ecientes y cuestan entre 3 y 4 eces ms que los electromag-nticos. Se recomienda su uso en lugares con buena ventilacin y poca vibracin.

3.4 Parmetrs a cnsiderar en la seleccin de balastrs para lmparasuorescentes

Los parmetros a considerar son:

Prteccin trmica.- No es un parmetro para ahorrar energa, pero s es fundamental para incrementarla seguridad en las instalaciones elctricas. En balastros electromagnticos y en los hbridos se lograpor medio de un protector sensible a la temperatura de los devanados y a la magnitud de la corriente.En algunos balastros electrnicos se usa un fusible, con el inconeniente de que no se autorrepone. Enbalastros electrnicos de calidad superior la proteccin se hace por medio de semiconductores y se lellama proteccin inherente. En general, a los balastros termoprotegidos se les conoce como clase P.

Clasifcacin de Sonido.- De acuerdo con su construccin y principio de funcionamiento, todos losbalastros producen sonido audible. Se han clasicado en 6 categoras, que an desde la A hasta laF, siendo A la ms silenciosa (20 a 24 db) y F la de mayor ruido (ms de 49 db). En inmuebles, elsonido excesio puede causar dolor de cabeza, fatiga prematura y bajo rendimiento de los usuarios.

vltaje de alimentacin elead.- Un sobrevoltaje en balastros puede causar falla prematura delmparas y balastros, adems de un consumo excesio de energa. Mientras mayor sobretensin seacapaz de soportar el balastro, mejor.


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vltaje de alimentacin reducid.- Un voltaje de alimentacin al balastro menor del nominal puedecausar incertidumbre en el encendido de las lmparas, sobre todo en condiciones de baja temperatura.Mientras ms bajo sea el oltaje aceptado por el balastro sin arriesgar el encendido de las lmparas,mejor.

La regulacin en un balastro que establece la ariacin de la luz producida por las lmparas (expresada

en porcentaje), debida a una ariacin en el oltaje de alimentacin (tambin expresado en porcentaje).Una regulacin perfecta signica luz constante a pesar de las ariaciones de oltaje.

Distrsin armnica ttal (Ttal Harmnic Distrtin).- Se expresa en porcentaje con respecto ala onda fundamental y puede darse en oltaje, corriente potencia. Un THD alto produce exceso decorriente en el neutro de los sistemas trifsicos, eleacin de prdidas en cables y transformadores, etc.Mientras ms bajo sea su alor, mejor.

Distrsin de tercera armnica.- La tercera armnica tiene una frecuencia triple de la fundamental(180 Hz) y en edicios se considera la ms daina. Un balastro puede tener un THD bajo, pero contercera armnica alta. Por lo tanto, mientras ms baja esta armnica mejor.

Factr de cresta en crriente.- Es la relacin entre el pico y la raz cuadrada media (rms) de una onda.Cuando el factor de cresta se elea, la ida de la lmpara se reduce. El ptimo es igual menor a1.4142, pero en lmparas de encendido rpido el mximo permitido es 1.7 y en instantneo 1.85.

Frecuencia nminal de alimentacin.- En algunos tipos de balastros la frecuencia de alimentacinmodica las caractersticas de los circuitos y el desempeo del balastro. En Centro Amrica la frecuencianica es 60 Hz, por lo que los balastros deben estar diseados para operar a esta frecuencia.

Calentamient cntinu de ctds.- En lmparas de encendido rpido se aplica un pequeo oltajepara calentar los ctodos durante toda la operacin de la lmpara. Una reduccin una interrupcin enel calentamiento disminuye la ida de la lmpara y causa problemas en el encendido.

Frecuencia de peracin en las lmparas.- Los balastros electrnicos generalmente operan en alta

frecuencia, mejorando la eciencia de las lmparas uorescentes. Frecuencias demasiado altas puedenproducir interferencia electromagntica e interferencia de radio.

Factr de ptencia.- Los balastros pueden inuir en la produccin de un bajo factor de potenciageneral, con las consiguientes corrientes altas en la instalacin. Las empresas elctricas penalizan alos usuarios con bajo factor de potencia, por lo que mientras ms cercano a la unidad sea el factor depotencia de un balastro, mucho mejor.

vltaje de circuit abiert (oCv).- Para que una lmpara uorescente encienda, se requiere que elbalastro le aplique un oltaje lo sucientemente alto para iniciar el arco en el tubo. Un oltaje bajo di-culta el encendido.

Sin resina cpsula.- Algunos fabricantes de balastros electrnicos del tipo discreto (con compo-

bunca_ iluminacion

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