UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE MECANICA ELECTRICA INGENIERIA ELECTRICA 2 ING. JULIO BARRIOS SECCION N- SISTEMAS DE ALUMBRADO WILLIAMS REN SACALXOT CHOJOLN CARNET: 2012-31225 INTRODUCCIN Lossistemasdeiluminacinconstandeunconjuntodeelementosqueproporcionanenerga luminosa en una situacin determinada, esto se refere al alumbrado artfcial: interior y exterior, los cuales se rigen de principios y leyes deiluminacin. Para el diseo de estos sistema existe el mtodo de cavidad zonal. OBJETIVOS General: Conocer el funcionamiento de los sistemas de iluminacin. Especifco: Conocer los principios con los que funciona. Conocer las unidades fundamentales que hacen referencia a ella. Conocer los tpos de lmparas que se pueden usar. Comprender el diseo de un sistema de iluminacion. SISTEMAS DE ALUMBRADO PRINCIPIOS Y UNIDADES FUNDAMENTALES ELEMENTOS DEL SISTEMA a)Fuentes de luz Generan energa luminosa mediante la transformacin de otro tpo de energa (elctrica). b)Luminarias Adaptan la distribucin lumnica original de la fuente de luz a las necesidades propias de cada aplicacin. c)Elementos secundarios Cumplen funciones que no se relacionas directamente con el sistema de iluminacin (instalacin elctrica, soportes mecnicos de luminarias, elementos esttcos, etc.). FUENTES DE LUZ - CARACTERISTICAS 1)Lmparas caracterstcas Clasifcacin segn funcionamiento

Incandescentesa)Normalesb)Halogenadas

Dedescargaa)Fluorescentes tubulares b)Fluorescentes compactas c)Vapor de mercurio alta presin d)Vapor de sodio (alta y baja presin) e)Mercurio Halogenado f)Mezcladoras

Otrastecnologas-electrnicasa)Leds

Si partmos de la base de que para poder hablar de iluminacin es preciso contar con la existencia de una fuente productora de luz y de un objeto a iluminar, las magnitudes que debern conocerse sern las siguientes: Podemos defnir a LA INTENSIDAD LUMINOSA de un determinado manantal de fujo luminoso F y ngulo slido W como la razn existente del fujo luminoso F al ngulo slido W, es decir, como el fujo luminoso emitdo por unidad de ngulo slido. Como el Flujo se mide en lmenes, la unidad de intensidad ser el lumen por estereorradin, dicha unidad se llama candela (cd) Flujo luminoso y la Intensidad luminosa Sonmagnitudescaracterstcasdelasfuentes;elprimeroindicalapotencialuminosapropiade una fuente, y la segunda indica la forma en que se distribuye en el espacio la luz emitda por las fuentes. Iluminancia La iluminancia o iluminacin de una superfcie, se obtene del cociente entre el fujo luminoso y el valor en m de la superfcie. La unidad de iluminancia es el lux, que se defne como la iluminacin producida por una fuente que emite un fujo luminoso de un lumen sobre una superfcie de 1m. 1 lux = 1lm/1m Para medir la iluminancia se utliza un aparato denominado luxmetro.

Luminancia Esunacaracterstcapropiadelaspectoluminosodeunafuentedeluzodeunasuperfcie iluminada en una direccin dada. Es lo que produce en el rgano visual la sensacin de claridad; lamayoromenorclaridadconquevemoslosobjetosigualmenteiluminadosdependedesu luminancia. En la Fig. 5. el libro y la mesa tenen el mismo nivel de iluminacin, sin embargo se ve con ms claridad el libro porque ste posee mayor luminancia que la mesa. Podemos decir pues, que lo que el ojo percibe son diferencias de luminancia y no de niveles de iluminacin. Alumbrado interior a)Alumbrado general Tipo de alumbrado en el cual, el tpo de luminaria, altura de montaje, y su distribucin se determinan de forma que se obtenga una iluminacin uniforme sobre toda el rea a iluminar. Ventaja: es independiente de la ubicacin de los puestos de trabajo. Desventaja:lailuminacinmediaobtenidapuedenoserlasufcienteparadeterminadotpode tareas, en el mismo ambiente tratado. b)Alumbrado general localizado Consisteencolocarluminariasdeformaqueademsdeproporcionarunailuminacingeneral uniforme,permitanAumentarelniveldelaszonasquelorequieran,segneltrabajoenellasa realizar. Desventaja: ante un cambio funcional en las zonas a Iluminar, se debe modifcar la instalacin c)Alumbrado localizado Consiste en producir un nivel medio deiluminacin general, ms o menosmoderada, y adems colocar un alumbrado directo para elevar los niveles de iluminacin en aquellosPuestos especfcos de trabajo que lo requieran. Precaucin:sedebenmantenerproporcionesadecuadasentreelnivelmediodeiluminacin generalfrentealniveldeiluminacinlocalizado,demododeeliminarmolestasporfuertes adaptaciones visuales. Alumbrado exterior La iluminacin que recibe una superficie varia inversamente proporcional al cuadrado de la distancia d que existe entre la fuente y la superficie y directamente proporcional a la intensidad de la fuente luminosa. LEYES DE ILUMINACION TIPOS DE LMPARAS Las lmparas incandescentes Las lmparas incandescentes estn formadas por un hilo de tungsteno (Wolframio) que se calienta por efecto Joule consiguiendo temperaturas tan elevadas que empiezan a emitir luz visible. Para evitar que el filamento se queme(en contacto con el aire que lo oxidara) se envuelve en una botella de cristal que se llena con un gas para evitar la evaporacin del filamento y dejar el globo negro. Engeneral,el rendimiento de este tipo de lmpara es bajoporquelamayorpartedelaenerga consumida se convierte en calor. Tipos de lmparas incandescentes Lmparas no halgenas: Dentro este grupo encontramos las lmparas a las que se ha realizado elvacoenlabotellaolasquecontienenungas.Estaslmparastienenlassiguientes caractersticas: oUna duracin normalizada de 1000 h. oUnrendimientorealmentebajo:entre12y18lm/W(nicamenteconviertenenluz aproximadamente un 15% de la electricidad consumida). oUn IRC cercano al 100%. Enlaactualidad,laslmparasdevacoprcticamentenoseutilizan.Conelpasodeltiempose puede producirel ennegrecimiento de la botellaa causa de la evaporacin de las partculas del tungsteno que forman el filamento. Lmparas halgenas: Contienen una pequea cantidad de gas (CH 2Br 2), que crea un ciclo de regeneracin del halgeno que evita el ennegrecimiento. Elfuncionamientodeestaslmparasnecesitatemperaturasmuyelevadasparaquesepueda producirelciclodelhalgeno.Poreso,sonmspequeasycompactasquelaslmparasno halgenas, y las botellas se fabrican con un cristal de cuarzo que resiste mejor las temperaturas elevadas. Tienen una duracin de 1.500h, un rendimiento aproximado de 20 lm/W y un IRC tambin muy cercano al 100%. Lmparas de descarga Las lmparas de descarga son una forma alternativa de producir luz de un modo ms eficiente y econmico que las lmparas incandescentes. En este caso la luz se consigue estableciendo una corriente elctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno de gas, existiendo entre los electrodos una diferencia de potencial que provoca las descargas elctricas necesarias para conseguir luz. Paraqueestaslmparasfuncionencorrectamenteesnecesario,enlamayoradecasos,la presencia de unos elementes exteriores: los cebadores. Los cebadores son dispositivos que suministran un poco de tensin entre los electrodos del tubo. Estatensinesnecesariaparainiciarladescargayvenceraslaresistenciainicialdelgasala corriente elctrica. Hay otros dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lmpara y de este modo evitarunexcesodeelectronescirculandoporelgas,hechoqueaumentaralaintensidad elctrica hasta producir la destruccin de la lmpara. Lmpara de descarga.

Tipos de lmparas de descarga Laslmparasdedescargasepuedenclasificarsegnelgasutilizandoolapresindelgas.Las propiedadesvaranmuchodeunasaotras,poreso,cadaunadeellastieneunaaplicacin concreta. Lmparas de vapor de mercurio a baja presin: Lmparasfluorescentes.Notienebotellaexterioryestnformadasporuntubocindrico cerrado en cada uno de sus extremos donde se sitan los electrodos. El tubo de descarga est lleno de vapor de mercurio a baja presin y una pequea cantidad de gas que sirve para facilitar el encendido y controlar la descarga de los electrodos. Laduracindeestaslmparassesitaentre5.000y10.000horas.Elrendimientoencolorde estas lmparas es aproximadamente del 70%. Lmparas fluorescentes compactas.Llevan incorporados los elementos auxiliares para facilitar elencendidoyparalimitarlacorriente.Sonlmparaspequeas,pensadasparasustituirlas lmparas incandescentes con un ahorro energtico que puede llegar al 70% y con muy buenas prestaciones (entre los 70 lm/W y un IRC que puede llegar al 90%). Lmparas de vapor de mercurio a alta presin: Lmparas de vapor de mercurio de alta presin. Cuando se aumenta la presin de mercurio en el interior del tubo de descarga, la radiacin ultravioleta caracterstica de las lmparas de baja presin pierde importancia respecto las emisiones en la zona visible. Con estas condiciones la luz emitida es de color azul-verde. Para solucionar este problema se acostumbran a aadir sustancias fluorescentes para mejorar las caractersticas cromticas de la lmpara. La vida til de este tipo de lmparas es de unas 8.000 horas. Lmparas de luz de mezcla. Son una mezcla de una lmpara de mercurio a alta presin con una lmpara incandescente y, habitualmente, tienen un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta mezcla es que ofrece una buena reproduccin del color. Su duracin viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la causa principal de fallos. En general, su vida media se sita alrededor de las 6.000 horas. Lmparas con halogenuros metlicos. Si a los tubos de descarga aadimos yoduros metlicos, se consigue una mejor capacidad de reproducir los colores de las lmparas de vapor de mercurio. Lavidamediadeestaslmparasestcercadelas10.000horas.Necesitan10minutospara encenderse, que es el tiempo necesario para que estabilice la descarga. Por su funcionamiento es necesario undispositivo especial de encendido, ya que las tensiones que necesitan al inicio son muy elevadas.Susbuenascaractersticascromticaslashacenadecuadasparalailuminacindelas instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, etc. Lmparas de vapor de sodio: Lmparas de vapor de sodio a baja presin. La descarga elctrica en un tubo con vapor de sodio a baja presin produce una radiacin monocromtica caracterstica. El tubo de descarga tiene forma de U para reducir las prdidas de calor y el tamao de la lmpara. Los tubos se fabrican con materiales muy resistentes porque el sodio es muy corrosivo y se cierra en una botella en la que se ha realizado el vaco para aumentar el aislamiento trmico. Estas lmparas ofrecen comodidad visual y una buena percepcin de los contrastes. Sin embargo, el hecho de que sean monocromticas hace que la reproduccin de los colores sea mala. La vida media de estas lmparas es muy larga, sobre 15.000 horas, y su vida til es de entre 6.000 y 8.000 horas. Se acostumbra a utilizar para el alumbrado pblico, pero tambin con finalidades decorativas. Lmparasde vapordesodio aaltapresin.Proporcionanunaluzblancadorada,muchoms agradable que la que proporcionan las lmparas de baja presin, y tienen mejor capacidad para reproducir los colores. La vida media de estas lmparas es de 20.000 horas y su vida til est entre 8.000 y 12.000 horas. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes, ya que necesitan otras temperaturas. En su interior hay una mexcla de sodio y vapor de mercurio, para amortiguar la descarga que sirve para facilitar el encendido de la lmpara y reducir las prdidas trmicas. El tubo est dentro de una botella donde se ha hecho el vaco. Estetipodelmparastienemuchasaplicaciones,tantoeniluminacindeinteriorescomode exteriores.Seacostumbraautilizarenlailuminacindenavesindustriales,enelalumbrado pblico o en la iluminacin decorativa. LEDs de luz blanca Las lmparas de LEDs de luz blanca son unos de los progresos ms novedosos en el mbito de la iluminacin. Estn muy bien posicionados para poder sustituir a las bombillas actuales. Se trata de undispositivosemiconductorqueemiteluz cuandosepolarizayesatravesadoporla corriente elctrica. El uso de lmparas basadas en la tecnologa LED se est incrementando de una forma notableltimamente,yaquetieneunavidatilmsprolongadaquecualquierotrotipode lmpara, una menor fragilidad y un mayor aprovechamiento de la energa. Algunas caractersticas ms concretas de este sistema de iluminacin son: Su rendimiento es superior a otras lmparas: 100-150 lm/W. Su vida til se encuentra entre las 50.000 y 100.000 horas. Su IRC es de aproximadamente el 90%. Consiguen una alta fiabilidad. Tienen una respuesta muy rpida. Conllevan menos riesgo para el medio ambiente. Es la tecnologa ms cara. Aunquesonbastantecarosseprevunarpidaevolucin.Buenapruebadeelloesquelos fabricantescadavezmssedecantanporlafabricacindeproductosbasadosenlatecnologa LED para iluminacin de interiores y exteriores, como calles o zonas de estacionamiento. DISEO DE UN SISTEMA DE ALUMBRADO: MTODO DE CAVIDAD ZONAL Este mtodo, como su nombre sugiere, divide al local en cavidades individuales: la cavidad cielorraso, la cavidad local y la cavidad piso. Se adopta una versin simplifcada del mtodo, es decir, se analizar solamente la cavidad local, ya quelasdosrestantescavidades,engeneralnoinfuyendemaneratansignifcatvacomopara estudiar este mtodo en profundidad. La iluminacin media inicial sobre el plano de trabajo est dada por: ElndicedelLocal(K1)Para poder analizar el CoefcientedeUtlizacindellocal,esnecesarioantescalcularelndicedelLocal.Se considerar aqu el ndice K1 ndicelocal(enelmtodocompleto,elndicecielorrasosedenomina K2yeldepiso K3) Elresultadodeestafrmulaserunnmeroentre1y10,sibien existen casos de locales sumamente atpicos cuyo ndice de local K1 podr ser inferior a 1 y tambin superior a 10. Cuanto menor sea el nmero mayor ser la superfcie del local con respecto a su altura y viceversa. Los laboratorios Argentnos presentan sus estudios fotomtricos tabulando los ndices de Local de 1 a 10. Las fotometras de USA en cambio incluyen adems el ndice 0. El ndice del local K1 se obtene de la siguiente frmula: 1.- Defnir el nivel de iluminacin 2.- Seleccionar el tpo de luminaria 3.- Determinar las respectvas Alturas 4.- Determinar los coefcientes de refexin del piso, techo y pared 5.- Determinar ndice del Local Se calcula el ndice del local k. Este ndice es una ponderacin geomtrica del local y vale: Elvalordekvaraenunrangoaproximadode0(cero)y10.Kponderaunarelacinentrela superfcie del local con respecto a la distancia d (plano tl aplano de montaje). En trminos generales se puede decir que un valor bajo de k (entre 0 y 3) nos est indicando un local de cielorraso bajo con respecto a la superfcie o luminarias colgadas en un plano muy bajo. Contrariamente un valor de k cercano a 10 nos dice que el local es alto con respecto a su superfcie. 6.- Determinar Factor de Utlizacin Fu El factor de utlizacin Fu nos da el rendimiento de las luminarias ubicadas en el local en cuestn. Como rendimiento que es, Fu puede tomar valores entre 0 y 1 (o sea entre 0 y 100%). Con los valores de k: coefciente del local, RT: reluctancia del techo y RP: reluctancia de las paredes se ingresa a la tabla de la luminaria provista por el fabricante y se obtene el valor del Fu. 7.- Determinar Factor de Mantenimiento o Depreciacin de la Instalacin Fm Las condiciones de conservacin mantenimiento de la instalacin de iluminacin, confguran un factor de gran incidencia en el resultado fnal de un proyecto de alumbrado y de hecho se incluye en la frmula de clculo ( fm= FactordeMantenimiento)Todosloselementosquecontribuyenalaobtencindelniveldeiluminacindeseadosobreel plano de trabajo, sufren con el tempo un cierto grado de depreciacin. Las lmparas sufren prdidas en el fujo luminoso emitdo, ya sea por envejecimiento, acumulacin de polvo sobre su superfcie, efectos de la temperatura, etc. Las pantallas refectoras y los louvers delasluminariaspierdenefciencia.Lasparedesycielorrasosseensucian ydisminuye supoder refectante. Detodosestosfactores,algunossoncontrolablesporsistemasdemantenimientoyotrosnolo son. LaIESNA(IlluminatngEngineeringSocietyofNorthAmerica)considera,alosefectosde determinarelfactordemantenimientodeunainstalacinochofactores:cuatrodeellosnocontrolablesporsistemas de mantenimiento y cuatro controlables.

LOSNOCONTROLABLESSON:latemperaturaambiente,lavariacindelatensin,elfactorde balasto y la depreciacin de la superfcie de la luminaria. LOSCONTROLABLESSON:ladepreciacindelassuperfciesdellocalporensuciamiento,la depreciacin por fujo luminoso de la lmpara, el reemplazo de las lmparas y la depreciacin de la luminaria por ensuciamiento. El anlisis de cada uno de estos factores dar como resultado un valor que se desprende de tablas y curvas. Este valor podr ser 1 si las condiciones son ptmas menor que 1 en la medida en que no lo sean. El producto de estos ocho factores dar como resultado el FactordeMantenimientodelainstalacin (fm) 8.- Reemplazo en la ecuacin y determinamos la cantdad de luminarias a colocar y su distribucin Una vez hemos calculado el nmero mnimo de lmparas y luminarias procederemos a distribuirlas sobre la planta del local. En los locales de planta rectangular las luminarias se reparten de forma uniforme en flas paralelas a los ejes de simetra del local segn las frmulas: CONCLUSIONES Lossistemasdeiluminacinmejoranlosentornosyaqueproveendeluznecesariapararealizar actvidades. Los sistemas de iluminacin pueden ser interiores y exteriores Los tpos de lmparas usadas depende del entorno y de la necesidad que se desea cubrir.Elmtododecavidadzonalesmuyefectvoalmomentodedeterminarlacantdadytpode iluminacin necesario en algn sito especifco. BIBLIOGRAFIA htp://es.slideshare.net/aicvigo1973/iluminacion-principios-fundamentales htps://sites.google.com/site/optcageometricatmsdfsk95/iluminacion-y-la-ley-de-la-iluminacion htp://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactvos/el-uso-de-la-electricidad/xxii.-sistemas-de-iluminacion htp://maresa.com/v2/?page_id=9298 www.ita.mx/retculas/.../FAELE-2010-209SistemasdeIluminacion.pdf