Aspectos Fsicos de la Luz, El ojo Humano1.1. IntroduccinNosotros necesitamos luz para ver el mundo que nos rodea, la luz es un fenmeno vital para nuestra existencia. La calidad e intensidad de luz que nos rodea afecta totalmente nuestra percepcin visual de nuestro alrededor. Es por esta razn que es muy importante que entender la relacin entre luz, color que nosotros vemos y como nosotros vemos esto.1.2. LuzLa luz es una manifestacin de la energa en forma de radiacin, capaces de afectar el rgano visual. Se denomina radiacin la transmisin de energa a travs del espacio. Existen muchas maneras de explicar el concepto luz, ya sea a travs de la teora cuntica, teora electromagntica, etc. Nosotros estudiaremos la luz en funcin de la teora electromagntica.1.3. Teora ElectromagnticaSegn esta teora se puede considerar a la radiacin como ondas electromagnticas que recorren el vaco en lnea recta a una velocidad de 300.000 Km/seg. Al pasar al medio de la materia, tal como el aire o vidrio, la velocidad de propagacin se reduce a la cantidad que depender del ndice de refraccin del medio.Para cualquier tipo de onda, la velocidad de propagacin C es igual al producto de la longitud de onda ? y de la frecuencia ?.C = ? * ?.Donde la frecuencia esta definida como el numero de ondas que recorre un punto de terminado en un segundo. La frecuencia no vara segn la naturaleza del medio a travs del cual se propaga la radiacin, sin embargo cualquier cambio de velocidad producir un cambio proporcional en la longitud de onda, por lo tanto la relacin C/ ? ser constante.1.4. El Espectro ElectromagnticoRadiacin Visible ( Luz )La luz se puede definir como cualquier radiacin susceptible de producir directamente una sensacin visual. Las ondas de luz ocupan solo una parte muy pequea del dominio espectral de las ondas electromagnticas fig.1.1. Los limites de la radiacin visible son imprecisos y pueden variar segn los usuarios, el limite inferior se toma generalmente en 380 nm y el superior en 780 nm ( 1 nanometro(nm) =10-9)

Fig.1.1. Espectro ElectromagnticoEl espectro visible se puede dividir en diferentes rangos de longitudes de onda, los que producen ciertas impresiones de color :380 435 nm : Violeta 565 600 nm : Amarillo435 500 nm : Azul 600 630 nm : Naranja500 556 nm : Verde 630 780 nm : RojoRadiacin Infrarroja y UltravioletaLa radiacin electromagntica cuya longitudes de onda estn fuera del espectro visible, junto a las violetas y rojos, se conoce como radiacin ultravioleta e infrarroja respectivamente. Esta radiacin siempre esta presente en las fuentes de luz artificiales en mayor o menor grado, por lo tanto, debe tenerse en consideracin en los proyectos, ya que puede afectar de diferente forma a la visin y/o los objetos iluminados.1.5. El Ojo HumanoEl ojo es el rgano fisiolgico mediante el cual se experimentan las sensaciones de luz y color. El ojo recibe la energa luminosa y la transforma en energa nerviosa, que es conducida a travs del nervio ptico hasta el cerebro. En la figura 1.2 se representa un corte longitudinal esquemtico del ojo humano, en el que se puede apreciar su constitucin anatmica.El ojo se puede comparar con una cmara fotogrfica, aunque es mucho ms perfecto que esta y presenta algunas diferencias fundamentales con respecto a ella. El objetivo en el ojo est compuesto por la cornea, el humor acuoso y el cristalino; el diafragma es el iris, y la pelcula fotosensible, la retina.La retina esta dotada de elementos foto-receptores que cumplen distintas funciones. Estos elementos, por su forma, reciben el nombre de conos y bastones.Los conos y los bastones son los rganos realmente sensibles a los estmulos luminosos, siendo enellos donde se realiza la transformacin de la energa luminosa en sensacin o energa nerviosa.

Fig.1.2. Constitucin anatmica del ojo.Los bastones son muy sensibles a la luz y casi insensibles al color, mientras que los conos son muy sensibles a los colores y casi insensibles a la luz. De aqu que la misin de los bastones sea la de percibir la mayor o menor claridad con que estn iluminados los objetos, y la de los conos el apreciar los colores de estos.En la visin a la luz del da o con suficiente luz artificial ( visin fotpica ), intervienen los bastoncillos y los conos, mientras que en la visin nocturna o con muy poca luz ( visin escotpica )intervienen esencialmente los bastones. En la visin escotpica no se distingue el color de los objetos, lo que justifica el refrn de que de noche todos los gatos son negros.1.5.1. Sensibilidad del ojo a las radiaciones luminosasEl conjunto de radiaciones de la luz del da est compuesto en una zona del espectro electromagntico, cuyas longitudes de onda van desde 380nm para el color violeta hasta 780nm para el color rojo. Estos valores corresponden a los limites de sensibilidad del ojo humano a la luz. Fuera de los mismos, el ojo es ciego, esto es, no percibe ninguna clase de radiacin.Todas las fuentes luminosas tienen su propia radiacin o mezcla de ellas comprendida dentro de dichos limites.Si cada una de las Radiaciones que contiene la luz blanca se hace llegar al ojo independientemente, ste las capta en sus diversos colores con distinta intensidad, debido a que la sensibilidad de los conos de la retina es diferente para cada color.Si se representa mediante un grfico la sensibilidad relativa del ojo humano para las distintas longitudes de onda de la luz del medio da soleado, suponiendo a todas las radiaciones luminosas la misma energa, se obtiene una curva acampanada que se denomina curva de sensibilidad del ojo a las radiaciones monocromticas de longitud de onda ?.El ojo tiene la mayor sensibilidad para una longitud de onda de 555 nm que corresponde al color amarillo-verdoso, y la mnima a los colores rojo y violeta. De aqu se deduce que las fuentes luminosas que presenten mas radiaciones, cuyas longitudes de onda corresponden a los colores verde y amarillo, tendrn ms eficacia, aunque una luz de tal clase no es apropiada a nuestro ojo, acostumbrado a la luz blanca del sol.En la visin escotpica (en el crepsculo y la noche), el mximo de sensibilidad se desplaza hacia longitudes de onda menores, segn se observa en la fig.1.3. Este fenmeno se denomina Efecto Purkinjey consiste en que las radiaciones de menor longitud de onda (violeta y azul) producen mayor intensidad de sensacin con baja que con alta iluminacin, mientras que las radiaciones de mayor longitud de onda (anaranjado y rojo) se comportan al contrario. Este efecto es de tener en cuenta cuando se evalan pequeos valores de iluminacin.8060 (Visin Fotpica)(Visin Escotpica)40

200507 555400 500 600 700 nmig.1.3. Curva de sensibilidad del ojo a las radiaciones monocromticas1.5.2. AdaptacinEs la capacidad que tiene el ojo para ajustarse automticamente a las diferentes iluminaciones de los objetos. Este ajuste lo realiza la pupila en su movimiento de cierre y apertura. En iluminaciones de valores muy altos, la pupila se reduce a un dimetro de aproximadamente 2mm, y en iluminaciones muy bajas, se abre hasta aproximadamente 8mm (fig.1.4)1401201008060402000 10 20 30 40 50Tiem po de Adaptacin (m in.)Fig.1.4. Adaptacin del ojo a distintos niveles de luzCuando se pasa de un local bien iluminado a otro completamente a oscuras, el ojo se ve sometido a un proceso de adaptacin par cuyo ajuste total necesita unos 30 minutos; mientras que por el contrario, cuando se pasa de un local a oscuras a otro bien iluminado, dicho periodo es de slo unos segundos.1.5.3. AcomodacinEs la capacidad que tiene el ojo para ajustarse automticamente a las diferentes distancias de los objetivos, y obtener de esta forma imgenes ntidas en la retina. Este ajuste se efecta variando la curvatura del cristalino y con ello la distancia focal por la contraccin o distensin de los msculos ciliares. Si el objetivo se encuentra prximo al ojo, la curvatura del cristalino se hace mayor que cuando esta lejos. La capacidad de acomodacin del ojo disminuye con la edad a consecuencia del endurecimiento del cristalino.1.5.4. Agudeza VisualEs la capacidad que tiene el ojo de reconocer por separado, con nitidez y precisin, objetos muy pequeos y prximos entre s. La visin ntida est delimitada en su mayor parte en la regin de la fvea central.Se dice que una persona tiene elevada o buena agudeza visual cuando puede leer sin esfuerzo, distinguir los detalles de un objeto minsculo o reconocer perfectamente una seal de trfico a larga distancia.La agudeza visual normal se considera que tiene el valor unidad (fig.1.5 ) disminuyendo este valor con la edad debido a que el cristalino, endurecido con el tiempo, pierde elasticidad y no enfoca la imagen de los objetos suficientemente definida sobre la retina.10080604020020 40 60 80EDADFig.1.5. Grfico de la agudeza visual respecto a la edadMagnitudes luminosas Fundamentales Unidades y medida2.1. GeneralidadesEn la tcnica de la iluminacin intervienen dos elementos bsicos : la fuente productora de luz y el objeto a iluminar.Las magnitudes y unidades de medida fundamentales empleadas para valorar y comparar las cualidades y los efectos de las fuentes de luz son las siguientes :Flujo luminoso Rendimiento luminoso Intensidad luminosa Iluminancia Luminancia2.2. Flujo luminoso ( potencia luminosa )La energa transformada por los manantiales luminosos no se puede aprovechar totalmente para la produccin de luz. Por ejemplo, una lmpara incandescente consume una determinada energa elctrica que transforma en energa radiante, de la cual slo una pequea parte es percibida por el ojo en forma de luz, mientras que el resto se pierde en calor. ( fig. 2.1.)A la energa radiante de una fuente de luz que produce una sensacin luminosa se le llama flujo luminoso. Este flujo luminoso se puede definir como la energa radiada por una fuente de luz, por segundo, comparada contra la sensibilidad espectral del ojo humano. El flujo luminoso se representa por la letra griega (fi), siendo su unidad el Lumen (lm). 6% calor conduccin casquillo y ampolla. 12% calor conveccin gas.LuzFigura 2.1. Transformacin de la energa elctrica para la produccin de luz en unaLmpara incandescente.2.3 Medida del flujo luminosoLa medida del flujo luminoso se realiza en el laboratorio por medio de un fotoelemento ajustado segn la curva de sensibilidad fotpica del ojo a las radiaciones monocromticas ( cura V ), incorporado a una esfera hueca a la que se le da el nombre de esfera integradora de Ulbricht, y en cuyo interior se coloca la fuente a medir.El flujo luminoso es una caracterstica que es entregada por los fabricantes de fuentes de luz ( Philips, General Electric , Osram , Etc.). La tabla N 2.1. muestra el flujo luminoso para algunas lmparas.Tabla 2.1. Flujo luminoso para lmparas PhilipsLmpara IncandescenteArgenta75W900 lm

Lmpara Compacta FluorescenteSL18W900 lm

Lmpara FluorescenteTL8036W3450 lm

Lmpara Sodio Alta PresinLmpara Sodio Baja PresinSONSOX150W135W14000 lm22500 lm

Lmpara Mercurio Alta PresinHPL400W23000 lm

Lmpara Haluros MetlicosMH1500W155000 lm

Es importante sealar que el flujo luminoso slo tiene magnitud y no direccin, cuando se habla de900 lumenes , es la cantidad de luz que emite la fuente en toda las direcciones (fig. 2.2.). El smil hidrulico es la cantidad de agua que sale de un grifo o de una ducha en un segundo.

Figura 2.2. Emisin del flujo luminoso y su smil hidrulico.2.4 Rendimiento luminoso o Eficacia luminosaEl rendimiento luminoso o eficacia luminosa de una fuente de luz, indica el flujo que emite la misma por cada unidad de potencia elctrica consumida para su obtencin.El rendimiento luminoso se representa por la letra griega ? ( eta ), siendo su unidad el Lumen por watts ( Lm/W ). La frmula que expresa la eficacia luminosa es :? = ? / WLa tabla 2.2. muestra los rendimientos luminosos para distintas fuentes de luz. En el caso de lmparas de descarga en gas, los watts consumidos son relacionados con los watts consumidos por el sistema ( lmpara + ballast ), es decir , se habla de eficacia luminosa del sistema.Ejemplo de clculo de rendimiento luminoso: la lmpara incandescente de la serie estndar de100W, que emite un flujo luminoso de 1380 lmenes , tiene una eficacia luminosa de :? = ? / W = 1380 / 100 = 13.8 lm/W Tabla 2.2. Eficacia luminosa de algunas lmparasTipo de lmparaPotencia NominalWattsEficacia Luminosa( lm/W )

Incandescente estndar 40w4011

Fluorescente lineal 40w4080

Mercurio Alta P. 400w40058

Haluros Metlicos 400w40078

Sodio Baja Presin 180w180183

2.5 Intensidad LuminosaEsta magnitud se entiende nicamente referida a una determinada direccin y contenida en un ngulo slido ? ( omega ). Al igual que a una magnitud de superficie corresponde un ngulo plano que se mide en radianes, a una magnitud de volumen le corresponde un ngulo slido o estreo que se mide en estereorradianes.El estereorradian se define asimismo como el ngulo slido que corresponde a un casquete esfricocuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera. Figuras 2.3 y 2.4.

Fig.2.3. ngulo plano Fig.2.4. ngulo slido, relacin entre flujo, Luminoso, intensidad luminosa e Iluminancia.La intensidad luminosa de una fuente de luz en una determinada direccin es igual a la relacin entre el flujo luminoso contenido en un ngulo slido cualquiera cuyo eje coincida con la direccin considerada y el valor de dicho ngulo slido expresado en estereorradianes.La intensidad luminosa se representa por la letra I , siendo su unidad la candela (cd). La frmula que expresa la intensidad luminosa es :I = ? / ?La candela se define como la intensidad luminosa de una fuente puntual que emite un flujo luminoso de un lumen en un ngulo slido de un estereorradian.1 cd = 1 lm / 1 sr2.6 Distribucin luminosa. Curva fotomtricaConocer el valor de I segn las diferentes direcciones del espacio es imprescindible a la hora de realizar los proyectos de iluminacin. La medida de esta magnitud suele hacerse en grandes instalaciones , denominadas fotogoniomtros ( existen diferentes tipos segn su utilizacin ), utilizando fotoceldas para medir las lecturas de luz, ubicados muy alejados de las lmparas o luminarias, para que el ngulo slido sea pequeo y la precisin en la medida de la intensidad sea aceptable. Si representsemos por medio de vectores la intensidad luminosa de un manantial, en infinitas direcciones del espacio, obtendramos un cuerpo llamado Slido fotomtrico . Figura 2.5.

Figura 2.5. Slido fotomtrico de una lmpara incandescente.Haciendo pasar un plano por el eje de simetra del cuerpo luminoso se obtendra una seccin limitada por una curva que se denomina curva de distribucin luminosa y tambin curva fotomtrica. Figura2.6.

Figura 2.6. Curva fotomtrica de una lmpara incandescente estndarMediante la curva fotomtrica se puede determinar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier direccin, dato necesario para algunos clculos de iluminacin. Cuando se analice el capitulo de Luminarias , se profundizar en extenso las curvas fotomtricas.2.7 Iluminancia o Nivel de IluminacinLa iluminancia o iluminacin de una superficie es la relacin entre el flujo luminoso que recibe la superficie y su extensin. La iluminancia se representa por la letra E , siendo su unidad el Lux. La formula que expresa la iluminacin es :E = / SSe deduce de la formula que cuanto mayor sea el flujo luminoso incidente sobre una superficie, mayor ser su iluminancia, y que para un mismo flujo luminoso incidente, la iluminancia ser tanto mayor en la medida en que disminuya la superficie.El lux, unidad de iluminancia, se define como la iluminacin de una superficie de un metro cuadrado que recibe uniformemente repartido un flujo luminoso de un lumen.1 lux = 1 lm / 1 m2La iluminancia constituye un dato importante para valorar el nivel de iluminacin que existe en un puesto de trabajo, en la superficie de un recinto, en una calle, etc.300 Lux en el cuarto10000 Lux en la sombra100000 Lux en el sol

6000 Luxbajo la marquesina

2500 Lux adentro de la ventana10 Lux en el stanoFig. 2.7. Distintos valores aproximados de iluminancias en el exteriorTabla 2.2. Distintos valores aproximados de iluminanciasMedio da verano al aire libre, con cielo despejado ......................................................100.000 lux Medio da de verano al aire libre, con cielo cubierto..................................................... 20.000 lux Puesto de trabajo bien iluminado en un recinto interior ............................................... 1.000 lux Buen alumbrado pblico ........................................................................................... 20 a 40 lux Noche de luna llena .................................................................................................. 0.25 lux2.8. Medida de la iluminanciaLa medida de la iluminancia se realiza por medio de un aparato especial denominado luxmetro ( figura 2.7 ), que consiste en una clula fotoelctrica que , al incidir la luz sobre su superficie, genera una dbil corriente elctrica que aumenta en funcin de la luz incidente. Dicha corriente se mide con un miliampermetro calibrado directamente en Lux.

Figura 2.7. Luxometro Digital2.9. LuminanciaLa luminancia de una superficie en una direccin determinada es la relacin entre la intensidad luminosa en dicha direccin y la superficie aparente ( superficie vista por el observador situado en la misma direccin ).La luminancia se representa por la letra L , siendo su unidad la candela por metro cuadrado (cd/m2 ). La luminancia puede ser directa o indirecta , correspondiendo la primera a la producida por las fuentes de luz y la segunda a la producida por reflejo en las superficies. Figura 2.8 y 2.9.

Figura 2.8. Luminancia directa de una superficie Figura 2.9. Luminancia indirecta de una superficie iluminada. Luminosa iluminada.La luminancia es lo que produce en el rgano visual la sensacin de claridad, pues la luz no se hace visible hasta que es reflejada por los cuerpos. La mayor o menor claridad con que vemos los objetos Igual mente iluminados, depende de su luminancia.La percepcin de la luz es realmente la percepcin de diferencias de luminancias. Se puede decir, por lo tanto , que el ojo ve diferencias de luminancia y no de iluminacin. La luminancia tiene gran importancia en el fenmeno llamado deslumbramiento, que se tratar ms adelante. La frmula que expresa la luminancia es :L = I / S x Cos ?2.10. Medida de la LuminanciaLa medida de la luminancia se realiza por medio de un aparato especial llamado Luminancimetro, de constitucin similar al luxmetro, del que igualmente existen diversos modelos.

Figura 2.10. Luminancimetro de Morass, mide luminancias en Calles.Leyes Fundamentales de la luminotecnia3.1. Ley del inverso del cuadrado de la distanciaEs importante conocer la iluminancia requerida para diferentes tareas visuales, por lo tanto es esencial tener un mtodo para calcular esta cantidad. J.H. Lambert en la mitad del siglo 18 estableci una de las primeras leyes de iluminacin para permitir l calculo de la iluminancia, llamada el Inverso del Cuadrado de la Distancia.

Para entender esta ley, considere un cono de luz que emite una fuente puntual y unas superficies a diferentes distancias. Supongamos que el flujo luminoso dentro del cono es un lumen y la superficie esta a un metro de distancia, produciendo un rea iluminada de 1 metro cuadrado. Dividiendo el flujo luminoso por el rea nosotros podemos encontrar la iluminancia, que ser de 1 lux.Si la superficie es desplazada a una distancia de 2 metros hacia delante, entonces el flujo luminoso dentro del cono ser el mismo, pero el rea iluminada incrementar su tamao a 4 metros cuadrados. Entonces resultar una iluminancia de de lux. Tenemos entonces que el rea se ha incrementado en proporcin al cuadrado de la distancia de la fuente de luz, y la iluminancia ha cambiado inversamente con el cuadrado de la distancia ( figura 3.1.). Por lo tanto se puede establecer :

Figura 3.1. Ley del Inverso del cuadrado de la distanciaPara una misma fuente de luz , las iluminancias en diferentes superficies situadas perpendicularmente a la direccin de la radiacin son directamente proporcionales a la intensidad luminosa del foco, e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa del mismo.. Esta ley se expresa por la frmula :E = I / D2 ( 3.1.1)La ley del inverso del cuadrado de la distancia se cumple cuando se trata de una fuente puntual de superficies perpendiculares a la direccin del flujo luminoso y cuando la distancia es grande en relacin al tamao del foco. Para fuentes de luz secundarias ( luminarias ), se considera suficientemente exacta, si la distancia es por lo menos cinco veces la mxima dimensin de la luminaria.3.2. Ley del CosenoEn el caso anterior la superficie estaba situada perpendicularmente a la direccin de los rayos luminosos, pero cuando forma con sta un determinado ngulo ? como muestra la figura 3.2.1., la formula de la ley de la inversa del cuadrado de la distancia hay que multiplicarla por el coseno del ngulo correspondiente cuya expresin constituye la llamada Ley del Coseno que se enuncia as :E = I / D2 x Cos ? ( 3.2.1 )

La iluminancia en un punto cualquiera de una superficie es proporcional al coseno del ngulo de incidencia del rayo luminoso en el punto iluminadoFID ?pFigura 3.2.1 Iluminancia en un punto debido a una fuente puntual F.3.3. Iluminancia Horizontal y VerticalEn muchas aplicaciones de iluminacin de interior, las luminarias utilizadas son ubicadas en un plano horizontal ( por ejemplo cielo falso americano ) el cual esta en forma paralela a la superficie que contiene al punto P. ( escritorio ). En estos casos la formula puede expresar la distancia D como una funcin de la altura h , la cual puede reconocerse fcilmente pues siempre ser la altura de montaje de las luminarias con respecto al piso.FIH ? D?pFigura 3.3.1 Iluminancia Horizontal en el punto P debido a la fuente F.E = I / h2

x Cos3

? ( 3.3.1 )

En otras aplicaciones, iluminancias diferentes a la del plano horizontal son importantes. Algunos ejemplos son el pizarrn en una sala de clases , los paneles verticales de control de algunos tipos de mquinas, etc.Aqu se debe calcular la iluminancia sobre un plano vertical como muestra la figura 3.3.2 y con estepropsito se puede re-escribir la frmula :E = I / D2

x Sen ? ( 3.3.2 )

FI D? PFigura 3.3.2 Iluminancia Vertical en el punto P debido a la fuente F.3.4. Ley de LambertExisten superficies emisoras o difusoras como la de la figura 3.4.1 que al observarlas desde distintos ngulos se tiene la misma sensacin de claridad. A estas superficies se las denomina emisores o difusores perfectos.Si Lo es la luminancia segn la normal y L? la luminancia segn el ngulo de observacin ?, se verifica que L?= Lo para cualquier ngulo ?.Como Lo=Io / S y L? = I? / S x Cos ? , se cumple la ecuacin I ? = Io x Cos ?Esta relacin se conoce como Ley de Lambert y slo la cumplen los emisores o difusores perfectos. Uno de los difusores ms perfectos que se conocen es el xido de magnesio. Tambin cumplen esta Ley, con gran aproximacin, la superficie de color blanco mate y los metales fundidos.Figura 3.4.1 Ley de lambertReflexin , TransmisinY Absorcin de la Luz.Cuando un rayo de luz se propaga por un medio y alcanza el lmite que lo separa del segundo medio, puede suceder, que retorne al primero ( reflexin ), o que ,lo atraviese y que ingrese al segundo medio donde parte se convertir en otra forma de energa ( absorcin ) y parte no cambiar ( transmisin )

Dos , o los tres de dichos fenmenos ocurren simultneamente, y como la energa no se puede destruir, la suma de la radiacin transmitida, absorbida y reflejada debe ser igual a la incidente.4.1. ReflexinEste fenmeno ocurre cuando un rayo luminoso que llega a una superficie puede ser reflejado. La relacin entre la luz reflejada y la incidente se denomina reflectancia ( denominada en iluminacin de interior como factor de reflexin ) de la superficie, y generalmente depende de la longitud de onda.Cualquier superficie que no es completamente negra puede reflejar luz. La cantidad de luz que refleja y la forma en que dicha luz es reflejada se determina por las propiedades de reflexin de la superficie. Se distinguen cuatro tipos de reflexiones :- Reflexin Especular- Reflexin Difusa- Reflexin Dispersa Mixta4.1.1. Reflexin EspecularEsta reflexin ( fig4.1.1 ) se produce cuando la superficie reflectora es lisa. Dicha reflexin obedece a dos leyes fundamentales:- El rayo incidente, el rayo reflejado y el normal a la superficie en un punto de incidencia se trazan en el mismo plano.- El ngulo de incidencia es igual al ngulo de reflexin ?=?Figura 4.1.1 Reflexin EspecularLas superficies de reflexin especular se utilizan para los espejos que se encuentran en algunos tipos de luminarias. Entre los materiales ms utilizados se encuentran el aluminio anodizado, vidrio de aluminio y plsticos.4.1.2. Reflexin DifusaLa reflexin es difusa cuando la superficie es irregular o cuando est compuesta de partculas reflectoras diminutas. ( por ejemplo, una superficie micro-cristalina ) ( fig4.1.2 ) Cada partcula diminuta puede actuar como un reflector especular, pero como las superficies de las partculas se encuentran en diferentes planos, distribuyen la luz en todas direcciones.Figura 4.1.2 Reflexin DifusaEl papel blanco mate, las paredes y cielos rasos de yeso, y la nieve son ejemplos de superficies que producen una reflexin totalmente difusa. La pintura blanco mate se utiliza en reflectores donde se requiere un ngulo amplio de distribucin de luz.4.1.3. Reflexin Dispersa MixtaEn la reflexin mixta o dispersa ( fig.4.1.3 ), se producen los fenmenos de la reflexin especular y difusa, en este caso no hay imagen de espejo del objeto o de la fuente de luz, pero el ngulo de intensidad mxima reflejada es igual al ngulo de incidencia.Figura 4.1.3 Reflexin Dispersa MixtaEste tipo de reflexin ocurre cuando la superficie es irregular o rugosa. Los reflectores mixtos se utilizan en el alumbrado display y en algunos tipos de proyectores, donde es importante que la distribucin de luz est bien definida.4.2. TransmisinLa transmisin se define como el paso de una radiacin a travs de un medio sin cambio de frecuencia de las radiaciones monocromticas que la componen. Este fenmeno es caracterstico de ciertos tipos de vidrios, cristales, plsticos, agua y otros lquidos, y del aire.Al atravesar el material parte de la luz se pierde debido a la reflexin en la superficie del medio siguiente y parte se absorbe. La relacin entre la luz transmitida y la luz incidente se denomina transmitancia del material ( denominado factor de transmisin ). Existe al igual que en la reflexin diferentes tipos de transmisin: regular, difusa, mixta, selectiva. Esta ultima es de gran importancia, por que aqu ciertos colores son ms absorbidos que otros. Los materiales que transmiten la luz exhibiendo la transmisin selectiva se denominan filtros.4.3. AbsorcinEn los fenmenos de reflexin y transmisin, parte de la luz que incide sobre los cuerpos es absorbida en mayor o menor porcin segn la constitucin de los materiales que lo componen. De aqu que los fenmenos de reflexin, transmisin y absorcin tengan una estrecha relacin entre s. La absorcin juega un papel importante en el color de los cuerpos como veremos al tratar de ste. La absorcin siempre representa una prdida de luz. La relacin entre la luz absorbida y la luz incidente, se denomina absortancia del material, denominado factor de absorcin.4.4. RefraccinAl pasar de un medio a otro, el rayo de luz puede cambiar su direccin. Dicho cambio, se produce por una alteracin en la velocidad de la luz. La misma disminuye si la densidad del nuevo medio es mayor, y aumenta si es menor. Este cambio de velocidad y de direccin se denomina refraccin ( fig.4.4.1 ).LuzIncidente

? AbsorcinN1Reflexin

N2 ?

N1TransmisinN1 y N2 ndices de RefraccinFigura 4.1.3 Reflexin Dispersa MixtaEn el capitulo de luminarias veremos en detalle los usos de las propiedades pticas de la materia de la reflexin, transmisin y refraccin.5 LuminariasIntroduccinDe acuerdo con la definicin de la CIE, las luminarias son los aparatos que distribuyen, filtran o transforman la luz emitida por una o varias lmparas y que contienen todo los accesorios necesarios para fijar y proteger las lmparas y conectarlas al circuito de alimentacin.Las luminarias sern descritas en funcin de sus caractersticas pticas, mecnicas, elctricas y fotometricas.5.1. Caractersticas pticas ( Control de la luz )Los sistemas pticos de control de la luz van desde aquellos que hacen difusa la luz de la lmpara o lmparas para producir una distribucin de la luz hacia todas las direcciones ms o menos uniforme, sin deslumbramiento, hasta aquellos que renen o enfocan la luz en un haz que se emite en una o ms direcciones bien definidas.En cada uno de los sistemas, el funcionamiento del sistema ptico depende de uno o varios de los siguientes elementos para el control de la luz :ReflectoresLentes y RefractoresDifusoresFiltrosdispositivos de apantallamiento5.1.1. ReflectoresEn el diseo de los sistemas pticos de luminarias se utilizan tres tipos principales de reflexin:especular, dispersa y difusa.

Reflectores EspecularesLos reflectores especulares son utilizados en aquellos casos en que se necesita una forma de distribucin de luz precisa o moderadamente precisa, como en los proyectores, spot y luminarias de caminos.Se utilizan varios materiales y tcnicas para producir un acabado especular. El material ms utilizado es la chapa de aluminio. Es ms liviana que el otrora popular vidrio plateado, no es frgil y, si es lo suficientemente gruesa, tiene la resistencia necesaria para producir un reflector estable y pticamente eficaz.Tambin existe un proceso de metalizacin al vaco, en el cual se aplica una capa especular de aluminio sobre un substrato liso adecuado, metlico o no metlico. La reflectancia de una buena cobertura aplicada al vaco siempre es mayor que la de una superficie pulida o plateada del mismo material.El acabado especular se protege generalmente con una pelcula dura de oxido no corrosivo, que se aplica durante un proceso denominado anodizado.Tabla 5.1.1 Reflectancia de los materiales EspecularesMATERIALACABADOREFLECTANCIA

Aluminio Grado ComercialPulido y anodizado0.70

Aluminio con revestimiento de: Aluminio de pureza mximaPulido y anodizado0.80

PlataPulida y anodizada0.90

Vidrio o PlsticoAluminizada0.85 0.88

Con los reflectores especulares, la lmpara y la forma de la superficie determinan el modo en el cual se distribuye la luz a travs del haz reflejado. Se utilizan tanto superficies planas como curvas.Las superficies planas especularmente reflectoras, o espejos, se encuentran generalmente en varios tipos de luminarias decorativas donde a menudo se utilizan ms para reflejar imgenes que como reflectores para el control de la luz.Los reflectores curvos pueden ser circulares, parablicos, elpticos, o con alguna otra seccin transversal segn lo requiera la aplicacin, denominndose generalmente a los tres primeros como contornos bsicos o secciones cnicas ( fig.5.1.1)

Fig.5.1.1 Las tres principales secciones cnicas, o contornos bsicos, utilizados en el diseo de reflectores. De izquierda a derecha : circulo, parbola y elipse.El reflector Circular :

Una fuente de luz puntual ubicada en el centro de foco de un reflector especularcircular har que los rayos se reflejen del modo indicado en la fig. 5.1.2, con solo aquellos que se encuentran cerca del eje reflejndose casi paralelamente al mismo.Si se ubicar la fuente de luz puntual en el centro de la curvatura, los rayos que pegan sobre el reflector volveran a ser dirigidos a travs de la fuente de luz, como se muestra en la fig.5.1.3. Si no hubier prdidas, la intensidad de la fuente en todas direcciones hacia la derecha del reflector se duplicara, y el reflector exhibira una ganancia ptica de 2. Fig.5.1.2 Reflector de espejo circular con Fig.5.1.3 Reflector de espejo circular con fuente ubicada en el foco. fuente ubicada en el centro.El reflector Parablico :

Una fuente de luz puntual ubicada en el foco de un reflector de espejo con un cortetransversal parablico produce un haz paralelo de rayos reflejados (fig.5.1.4), mientras que al mover la fuente de luz hacia atrs o adelante del centro de foco el haz convergir o se divergir, respectivamente.

Fig.5.1.4 Reflector de espejo parablico con fuente de luz ubicada en el centro de foco.Existen dos tipos de reflectores parablicos especulares, lisos y facetados (fig.5.1.5). El reflector facetado consiste en una serie de pequeos espejos contiguos, o facetas que pueden ser planos o curvos y que constituyen planos tangentes a la parbola.

Fig.5.1.5 Reflectores parablicos lisos y facetados en un proyector.Para un haz angosto se necesitan mas facetas que para un haz amplio fig.5.1.6. Con el reflector parablico, que puede ser de revolucin o con lados rectos fig.5.1.7, gran parte de la luz directa no controlada de la fuente queda fuera del haz y puede causar deslumbramiento. Esta luz dispersa, como se la denomina, puede volver a reflejarse hacia la fuente por medio de un reflector ubicado por delante de la fuente; esta es la tcnica utilizada, por ejemplo, en los spot con reflectores cncavos utilizados en la iluminacin de vidrieras fig.5.1.8.

Fig.5.1.6 Geometra de reflectores facetados con haz angosto (15) y conHaz ancho (30).

Fig.5.1.7 Los reflectores parablicos lisos y facetados pueden ser de revolucin o con lados rectos.

Fig.5.1.8 Spot con reflector cncavo.l reflector Elptico :

Los reflectores elpticos poseen la propiedad de que si se ubica una fuente de luzpuntual en un centro de foco, todos los rayos reflejados pasan a travs del segundo foco reflejado o foco conjugado. Esto se ilustra en la fig.5.1.9. Tambin se muestran en esta figura los patrones de rayos resultantes cuando la fuente de luz se ubica por delante o por detrs del primer centro de foco. En la practica, debido a que la fuente tiene una medida finita, los rayos reflejados desde cada punto de reflector se desvan ligeramente y por lo tanto no llegan exactamente juntos al segundo centro del foco ( fig.5.1.10).

Fig.5.1.9 Reflector elptico que muestra el cambio en las direcciones de los rayos al mover la fuente de luz puntual en relacin al primer foco ( F ).

Fig.5.1.10 Reflector elptico con fuente de luz de medida finita ubicada en el foco (F).El reflector Dispersor :

Con la reflexin dispersa no existe la imagen de espejo de la fuente, como en el casoespecular, sino que el ngulo de mayor intensidad reflejada equivale al ngulo de incidencia.Los reflectores dispersos, que pueden tener un corte transversal esfrico, parablico o elptico, y forma circular o esfrica, se utilizan en los casos en que se requiere un grado moderado de control ptico para producir una forma especifica de haz, pero en los cuales el nfasis est puesto en la produccin de un haz uniforme ( es decir una distribucin de luz sin irregularidades ).La reflexin dispersa es ms pronunciada cuando se moldea o martilla una superficie especular, para producir un patrn regular cuidadosamente diseado. E patrn de expansin ms frecuentemente utilizado es el que consiste en pequeas hendiduras o abolladuras como las producidas por el proceso denominado martillado ( fig.5.1.11 izquierda ). Un mtodo alternativo de producir reflexin dispersa es el cepillado lineal ( fig.5.1.11 derecha ). Al igual que en los reflectores especulares, el acabado de la superficie es anodizado para evitar que se manche. La tabla N 5.1.2 muestra algunos valores de reflectancia para materiales con reflexin dispersa.Reflectores DifusosComo contrapartida de la reflexin especular existe la reflexin difusa. Una superficie difusa tericamente perfecta es aquella que disemina la luz que le llega de cualquier ngulo en todas lasdirecciones. Puede ser definida como una superficie para la cual la iluminancia de la superficie ( o brillo )

permanece constante al cambiar el ngulo de observacin.Tabla 5.1.2 Reflectancia de los materiales DispersoresMATERIALAluminioACABADOMartilladoREFLECTANCIA0.70-0.80

Grabado0.70-0.85

Cepillado0.55-0.58

CromoSatinado0.50-0.55

AceroPintura de Aluminio0.60-0.70

Fig.5.1.11 Acabado dispersor producido por martillado ( izquierda ) y por cepillado lineal ( derecha ).Los reflectores difusos no pueden proporcionar control agudo detallado de haces como los reflectores especulares, pero son fundamentales para la tarea menos exigente de dirigir la luz en su totalidad hacia reas amplias de trabajo. En otras palabras, son utilizadas en aquellos casos en que se requiere una distribucin de luz difusa o no enfocada o cuando se necesitan haces relativamente anchos ( no menos de 90 grados ).Los metales con acabado mate y las pinturas opacas proporcionan un acabado difuso a las superficies. La pintura brillosa blanca sobre metal ( por ejemplo el acero de las cocinas ) tambin proporciona una superficie difusa, no teniendo el componente especular del brillo un significado ptico prctico sino sirviendo simplemente para facilitar la limpieza.La tabla 5.1.3 proporciona las reflectancias de las superficies difusas ms frecuentemente utilizadas.Tabla 5.1.3 Reflectancia de los materiales DifusosMATERIALACABADOREFLECTANCIA

AceroPintura blanca brillosahasta 0.84

PlsticoBlanco brillosohasta 0.90

La forma del reflector ( fig.5.1.12) slo tiene una incidencia menor sobre la distribucin de la luz producida. Montado por sobre la lmpara o lmparas, el reflector difuso slo sirve para reunir y redireccionar hacia abajo la mayor cantidad posible de flujo luminoso emitido por las lmparas hacia arriba.Los reflectores difusos son muy utilizados en las luminarias para iluminacin de interiores, para proporcionar niveles bastante uniformes de iluminancia.Fig.5.1.12 La f vamente de im ucin de luz.5.1.2. Lentes y RefractoresLentes

Controlan el haz de luz por el principio de la refraccin aire-vidrio y vidrio-aire. Son de granutilidad cuando se requiere desde cierta distancia dirigir correctamente grandes cantidades de luz hacia un objeto. Como por ejemplo alumbrado de escenarios, estudios de televisin y de pelculas. El lente ms conocido en el famoso lente de fresnel. La fig. 5.1.13 muestra este principio.Refractores

El refractor o controlador prismtico, es uno de los dispositivos utilizados cuando se necesitadar cierto control direccional a la luz emitida por la(s) lmpara(s).El refractor que mas se utilizaba comnmente en la iluminacin para interiores es el que se encontraba en las luminarias con lmparas fluorescentes tubulares para la iluminacin general. Mal llama -Fuente de luz

Diagrama iris o confor- mador del haz.

Reflector esfrico

Condensador

Lente bico vexaFig.5.1.13 Funcionamiento del Lente.do difusor prismtico, ya que es un refractor prismtico. Este consiste en un panel de plstico horizontal, con o sin paneles laterales verticales, que se monta justo por debajo de las lmparas. El panel es liso en su parte superior y tiene prismas piramidales o cnicos en su lado inferior. La fig.5.1.14 muestra un ejemplo tpico de este tipo de refractor. La fig.5.1.15 muestra como trabaja el prisma.

Fig.5.1.14 Controlador prismtico Fig.5.1.15 Funcionamiento refractor prismticoComnmente se utiliza tanto poliestireno como acrlico para la fabricacin de estos paneles. El acrlico, si bien es ms caro de los dos, posee un factor de transmisin aproximadamente un 5 por ciento ms alto que el del poliestireno. Sin embargo, no es tan fuerte como el poliestireno. El refractor utilizado en ciertos tipos de luminarias de exteriores (fig.5.1.16) tiene la forma de un vidrio frontal con un contorno tal que acta como una serie de prismas lineales en ciertos ngulos de emisin. La distribucin de luz deseada se obtiene por medio de un diseo adecuado y de la ubicacin de los contornos prismticos.

Fig.5.1.16 Vidrio refractor utilizado en luminarias de alumbrado pblico.5.1.3. DifusoresLos materiales que transmiten la luz en forma difusa se utilizan en algunos tipos de luminarias para esparcir la luz emitida por la(s) lmpara(s) en todas las direcciones y reducir de este modo el brillo de la luminaria para todos los ngulos desde donde se la mire fig.5.1.1

Fig.5.1.17 Tpico difusor usado en iluminacin de interiores.Estos difusores se fabrican normalmente de vidrio opal para aquellas luminarias con lmparas incandescentes, y de acrlico translucido para las luminarias fluorescentes.5.1.4 FiltrosEn ciertas aplicaciones de iluminacin, especialmente en la de vidrieras y decorativa, a veces se utiliza color para ayudar a lograr el efecto esttico deseado. En algunos casos el color viene de la lmpara, pero tambin es posible emplear filtros de color que se agregan a las luminarias con el mismo fin.Filtros de Absorcin

La gran mayora de los filtros de color estn hechos de plsticos o vidrio coloreadoscon tinturas transparentes. Dado que son del tipo de absorcin, en los cuales la longitud de onda espectral no deseada es absorbida por el filtro, la cantidad de luz transmitida por el filtro se reduce notablemente. Los valores normales de transmisin cuando dichos filtros se utilizan conjuntamente con lmparas incandescentes son :Azul 5% Rojo 20% Verde 15% Ambar 40%Obviamente debe tenerse en cuenta esta reduccin en la salida de luz cuando se decida la potencia necesaria para una aplicacin en particular.Filtros de Interferencia

Una caracterstica no deseada de los filtros de absorcin es que la radiacinabsorbida se convierte en calor, lo que implica que el material del filtro se pueda calentar. En la mayora de los casos esto no es un gran problema, ya que el filtro soporta bastante el efecto de calentamiento producido por las lmparas normales. No obstante, cuando se trata de lmparas de mucha potencia y existe el peligro de que el sobre calentamiento del filtro cause daos, se puede solucionar este problema con los denominados filtros de interferencia.Los filtros de interferencia estn formados por dos laminas de vidrio trabajado pticamente que tienen superficies adyacentes plateadas hasta la mitad y espaciadas a una distancia tal que solo puede pasar a travs de ellas una banda angosta de longitudes de onda, siendo el resto parcialmente reflejado y por lo tanto destruido por la interferencia. Esto implica que son considerablemente ms fros que los filtros de absorcin.5.1.5 Dispositivos de ApantallamientoUna tcnica utilizada a veces para controlar o dirigir la luz de una luminaria, o para ocultar la(s) lmpara(s) de la vista, o ambos, es la pantalla. La funcin de pantalla puede ser una caracterstica inherente al diseo de la luminaria, o puede lograrse por medio de dispositivos de apantallamiento que se agregan a la misma.Pantalla Incorporada

Muchas luminarias estn diseadas de forma tal que la(s) lmpara(s) no son visiblesdesde aquellas direcciones desde donde al ser miradas podran causar deslumbramiento. Una forma de lograr esto es hacer que el reflector o alguna parte del cuerpo de la luminaria proporcione el grado necesario de apantallamiento fig.5.1.18.El grado en el que la lmpara est oculta de la vista se encuentra expresado por el ngulo de apantallamiento, que es el ngulo entre la lnea horizontal y la direccin en la cual la(s) lmpara(s) deja(n) de ser visible(s). A veces tambin se utiliza el termino ngulo lmite, que es el ngulo complementario al apantallamiento.

Fig.5.1.18 Reflector con apantallamiento de Fig.5.1.19 Uso de un deflector interno en una lmpara.(ngulo lmite y ngulo luminaria fluorescente, para mejorar de apantallamiento. el efecto de apantallamiento.Un problema que surge cuando el apantallamiento es proporcionado por el reflector o por el cuerpo de la luminaria es que para ser eficaz debe ser bastante profundo. No obstante, este problema puede ser fcilmente solucionado mediante la incorporacin de un deflector adecuado (fig.5.1.19). El deflector utilizado generalmente en luminarias que llevan lmparas fluorescentes lineales consiste en un elemento deapantallado en forma de V ubicado entre las lmparas en forma paralela a las mismas. Al estar cerca de las lmparas, el efecto de pantalla es mejor y se reduce la profundidad del cuerpo de la luminaria. Otro tipo de deflector es el utilizado en algunos proyectores de haz angosto (fig.5.1.20) para reducir la cantidad de luz dispersa en uno de los lados del haz.

Fig.5.1.20 Deflector utilizado en proyector para reducir la cantidad de luz dispersa en uno de los lados del haz.Rejillas ( louvers ) adosablesEl apantallamiento en las luminarias fluorescentes de interior se realiza a travs de rejillas louvers de diversas formas para adecuarse a una gran variedad de usos. Algunos tipos slo sirven para ocultar la(s) lmpara(s) de la vista y hacen muy poco en lo que se refiere a modificar la distribucin de luz de la luminaria. Otros, sin embargo, al mismo tiempo que ocultan la(s) lmpara(s) tambin ayudan a dirigir la luz hacia donde se necesita. Para diferenciar estos dos tipos generalmente se utilizan los trminos No-focalizadores y Focalizadores.Louvers No-focalizadores :

Las rejillas no-focalizadoras destinadas al uso en luminarias para interioresque proporcionan luz general (es decir principalmente luminarias con luz fluorescente) generalmente estn hechas de un material reflector difuso, como plstico blanco o aluminio o acero pintados de blanco, aunque en ciertas ocasiones tambin se utilizan materiales especulares.Un diseo muy utilizado consiste en cuchillas o bandas verticales paralelas, perpendiculares al eje de las lmparas. Esta es la denominada rejilla (louvers) de hojas paralelas (fig.5.1.21)

Fig.5.1.21 Rejilla Louvers no-focalizadorasExiste tambin la rejilla en la cual las cuchillas o bandas se interceptan en los ngulos rectos para formar una serie de celdas repetitivas.El louvers de hojas paralelas se utiliza cuando se necesita ocultar las lmparas de la vista cuando la luminaria est instalada en el techo y se la ve a lo largo, mientras que la rejilla con celdas repetitivas oculta a las lmparas cualquiera sea la direccin desde donde se las mire.El grado de apantallamiento est determinado por la relacin entre la profundidad y el espaciado de las bandas que forma la rejilla (louver). El ngulo de apantallado ms frecuente est entre 40 y 45.Louvers Focalizadores :Las rejillas focalizadoras o de espejo son de funcionamiento ms complejo (fig.5.1.22). Se trata de rejillas hechas de un material reflectante especular, como ser aluminio pulido o plstico recubierto con una pelcula especular de metal, que tienen un corte transversal parablico o en forma de cua.Fig.5.1.22 Rejilla Louvers focalizadorasLas rejillas especulares son utilizadas exclusivamente en luminarias para la iluminacin general de interiores. Adems de ocultar la(s) lmpara(s) de la vista, tambin ayudan a redirigir la luz hacia abajo, hacia la superficie iluminada, reduciendo de este modo el brillo de la luminaria cuando se la mira desde fuera del ngulo de apantallamiento.5.2. Caractersticas MecnicasLas luminarias utilizadas en iluminacin son fabricadas de acuerdo al uso que se les dar, para tal efecto, en la fabricacin de ests se utilizan los siguientes materiales : Planchas de Acero, Acero Inoxidable, Aleaciones de aluminio (chapas, fundidas o en molde) , Plstico, Vidrio. Cuando se hace mencin al acero inoxidable, este se usa para la fabricacin de componentes pequeos como clips, bisagras, tuercas que deben mantenerse libres de corrosin.Todas las luminarias usadas en iluminacin pueden clasificarse segn sus caractersticas mecnicas, el sistema usado es el fijado por la CIE a travs del sistema IP ( international Protection ), el cual clasifica a las luminarias de acuerdo al grado de proteccin que poseen contra el ingreso de cuerpos extraos, polvo , hmeda y de proteccin del material contra daos mecnicos. l termino cuerpos extraos incluye aquellos elementos como ser herramientas y dedos que entran en contacto con partes que llevan energa.La designacin para indicar los grados de proteccin consiste en las letras caractersticas de IP seguidas por tres numerales. La primera cifra indica el grado de proteccin contra el ingreso de cuerpos extraos y polvo, el segundo numeral indica la proteccin contra el ingreso de agua ( grado de sellamiento ) y por ltimo la tercera cifra indica el grado de resistencia a los impactos. La tabla 5.2.1 indica en forma general los ndices de proteccin para polvo y agua. Normalmente no aparece indicada la tercera cifra, por tal motivo se entrega a continuacin:Proteccin al Impacto0 Ninguna proteccin1 Resistencia al choque de 0.15Kg cados desde 0.15mts. ( 0.225 Joule )

3 Resistencia al choque de 0.25Kg cados desde 0.20 mts.(0.50 Joule)5 Resistencia al choque de 0.5Kg cados desde 0.40mts. ( 2.0 Joule )

7 Resistencia al choque de 1.5Kg cados desde 0.40mts. ( 6.0 Joule )

9 Resistencia al choque de 5.0Kg cados desde 0.40mts. ( 20 Joule )

5.3. Caractersticas ElctricasLas luminarias tambin pueden ser clasificadas de acuerdo a la proteccin que poseen contra los shocks elctricos, tabla 5.3.1.Tabla 5.3.1 Clasificacin de la IEC para Luminarias de acuerdo con el tipo de proteccin elctrica.Clase de Proteccin ElctricaLuminaria0 Luminaria con aislacin funcional, pero sin aislacin doble ni reforzada en su totalidad y sin conexin a tierra.I

Luminaria con al menos aislacin funcional en su totalidad y con terminal o contacto de conexin a tierra, y en el caso de luminarias diseadas para ser conectadas con cables flexi bles, provistas de un toma corriente con contacto a tierra, o un cable flexible fijo con conductor a tierra y un enchufe con contacto de descarga a tierra.II

Luminaria con aislamiento doble y/o aislamiento reforzado en su totalidad y sin provisin para descarga a tierra.III Luminaria diseada para ser conectada a circuitos de voltaje Extra bajo, y que no tiene circuitos, ni internos ni extra bajo de seguridad.Tabla 5.2.1 Indices de Proteccin la Polvo y Agua

5.4. Caractersticas FotometricasAntes de proceder al diseo de una instalacin de alumbrado, el diseador de iluminacin, debe conocer cual ser el efecto luminoso producido por una determinada combinacin lmpara-luminaria, por tanto debern estar cuantificadas las caractersticas fotometricas de tal combinacin. Esto se hace midiendo esas caractersticas en cuestin y presentando los resultados de las medidas de forma adecuada para que puedan utilizarse convenientemente.5.4.1 Medidas fotometricas5.4.1.1 Intensidad LuminosaLa intensidad luminosa de una fuente puede definirse como el flujo luminoso radiado por ella en una determinada direccin, por unidad de ngulo slido ( vase capitulo 2 ).La intensidad puede medirse convirtiendo la cantidad de luz incidente sobre una fotocelula ( iluminancia ) en intensidad luminosa, por medio de la ley de la inversa del cuadrado, en donde la intensidad luminosa I viene dada por:I = E x d2 / cosDonde:

I = Intensidad luminosa en la direccin de la clulaE = Iluminancia sobre la clulaD = distancia entre la clula y la fuente de luz= Angulo de incidencia de la luz que alcanza la clula.Esta ley es slo valida para fuentes puntuales. Como en la realidad no existen fuentes puntuales, dicha ley, consecuentemente, llevar asociado en la practica un error de clculo. No obstante, siempre que d sea al menos diez veces la dimensin mayor de la fuente, este error ser inferior al 1 por ciento.5.4.2 Distribucin de intensidad luminosaEl conjunto de la intensidad luminosa de una luminaria en todas las direcciones constituye lo que se conoce como Distribucin de Intensidad Luminosa. La intensidad emitida por la luminaria se ve afectada por la propia forma de la luminaria y la lmpara utilizada, presentando valores diversos en las distintas direcciones.Con aparatos especiales ( como el goniofotmetro ) se puede determinar la intensidad luminosa de una luminaria en todas las direcciones del espacio con relacin a un eje vertical.Por ejemplo , si representamos por medio de vectores (I) la intensidad luminosa de una fuente de luzen las infinitas direcciones del espacio, se genera un volumen que representa el valor del flujo total emitido por la fuente, el cual viene dado por la expresin:= I x dDEl slido que se obtiene recibe el nombre de slido fotomtrico. En la Fig.5.4.1 se puede apreciar el slido fotomtrico de una lmpara incandescente.

Fig.5.4.1 Slido fotomtrico de una lmpara incandescente5.4.3 Sistemas de CoordenadasLa determinacin del slido fotomtrico se efecta experimentalmente midiendo la intensidad luminosa en un conjunto discreto de planos alrededor del aparato de iluminacin. La definicin de los planos de medicin depende del sistema de coordenadas elegido para las mediciones. Los sistemas de coordenadas ms comunes son:Sistema B- Sistema C-Sistemas C-?En el sistema de coordenadas C- ( fig.5.4.2 ), el eje de rotacin de los planos C es vertical y pasa por el centro de la luminaria. La posicin de un plano C particular queda definida por el ngulo ( entre 0 y

360 ) subtendido entre l y el plano de referencia C=0.

Fig.5.4.2 Sistema de coordenadas C-Este sistema de medida se utiliza en luminarias de interior y en luminarias de alumbrado vial. Para las luminarias de alumbrado pblico el plano C=0 es el plano de referencia y este est paralelo al eje longitudinal de la carretera. Una direccin en un plano particular C queda indicada por el ngulo Gamma ( ), que oscila entre 0 y 180.Sistemas B-?En el sistema de coordenadas B- que es utilizado para proyectores (fig.5.4.3), el eje de interseccin de los planos B corresponde con el eje de rotacin del proyector. La posicin de un plano B particular est definida por l ngulo B (de 0 a 180), que puede ser positivo o negativo, subtendido entre ese plano y el plano de referencia B=0, siendo ste el plano perpendicular al vidrio frontal del proyector. Existe un segundo plano de referencia, perpendicular al eje de rotacin del proyector y que pasa por el centro del aparato. Este se denomina plano principal. Una direccin en un plano B particular viene indicada por el ngulo Beta ( ), mientras que una direccin en nel plano principal queda indicada por el ngulo B.

Fig.5.4.3 Sistema de coordenadas B-

Con este sistema de coordenadas, es posible definir la distribucin de intensidad luminosa de un proyector dado, en el plano principal para un intervalo de ngulos B, o en cualquier plano B sobre un intervalo de ngulos Beta.Existen en la prctica tres planos de particular importancia para el diseador o ingeniero luminotcnico (fig.5.4.4):1. El plano principal2. El plano de referencia B (o B=0)3. El plano B que contiene al eje del haz, definido por la direccin de mxima intensidad luminosa en el plano principal.Inter-relaciones entre sistemas de coordenadasPara los dos sistemas anteriores, la intensidad luminosa en una direccin dada, queda definida por dos ngulos:1. El ngulo que define un plano especifico ( B , C)2. El ngulo en el propio plano ( Beta, Gamma ) ( , )

Como ya se menciono, las luminarias de interior y alumbrado pblico se mide en trminos de coordenadas C- y los proyectores en el sistema de coordenadas B- . La transformacin de un sistema a otro se hace a travs de la computadora, utilizando la tabla de conversin adjunta.DadoDeseado ngulo de Plano ngulo en el plano

B-C-C= tg-1(senB / tg )= cos-1(cosB x cos )

C-B-B= tg-1(senC / tg )= sen-1(cosC x cos )

5.4.4 Curvas FotometricasPara describir las caractersticas tcnicas de iluminacin de un aparato se usa una representacin plana del slido fotomtrico, que se obtiene seleccionado dicho slido con un haz de planos paralelos. En cada seccin una curva fotometrica o indicador de emisin del aparato representa la variacin de intensidad luminosa en las diferentes direcciones del plano.Los valores de intensidad medidos ya sea con el sistema de coordenadas C-gamma B.beta, pueden representarse mediante un sistema de coordenadas polares o mediante un sistema de coordenadas cartesianas, en funcin del aparato y de la visualizacin deseada.Coordenadas cartesianasEn este sistema, el ngulo de medida se representa a lo largo del eje horizontal X y los valores de la intensidad sobre el eje vertical Y.(fig.5.4.4) Este tipo de representacin se denominara: Diagrama Cartesiano.

Fig.5.4.4 Diagrama CartesianoCoordenadas Polares ( Curva Polar )En este mtodo consiste en representar los valores de la intensidad como radios vectores en la direccin de la medida. Los vrtices de estos vectores se unen para formar una curva suave. Este es el diagrama polar de distribucin de la luz (fig.5.4.5)Fig.5.4.5 Curva PolarEl diagrama polar es el procedimiento adoptado para la gran mayora de las aplicaciones, ya que proporciona una impresin visual de la distribucin de luz, ms clara. No obstante, en aquellos casos en que se den discontinuidades sbitas en la distribucin (como, por ejemplo, en focos puntuales y proyectores), se emplea preferentemente el diagrama cartesiano habida cuenta de su mayor precisin.Los valores de las intensidades luminosas en general son relativos al flujo de una lmpara de 1000 lmenes. El valor absoluto se obtiene multiplicando el valor ledo por el flujo nominal de la lmpara dividindolo por 1000.5.4.5 Distribucin de la LuzLas distribuciones de la luz pueden ser simtricas o asimtricas, directas o indirectas, difusas o focalizadas.5.4.5.1 Simtricas y AsimtricasUna clasificacin general importante relativa a las distribuciones de luz puede realizarse en funcin de su simetra o asimetra. Bsicamente, es posible considerar tres casos: simetra rotacional, simetra plana y asimetra.Simetra Rotacional:Se tiene simetra rotacional cuando la distribucin de intensidades de un determinado plano se repite en todo los dems. Por ejemplo, las luminarias tipo reflector industrial ( pantalla aluminio repujada ), tienen simetra rotacional.(fig.5.4.6)

Fig.5.4.6 Simetra Rotacional Reflector IndustrialSimetra Plana:Es aquella en que la distribucin de intensidades se repite solo en dos planos contrapuestos. La luminaria de la (fig.5.4.6) que es para lmpara fluorescente lineal, tiene simetra plana.

Fig.5.4.6 Simetra PlanaAsimetraEl tercer tipo de distribucin de luz es aquel en el que est presente una asimetra, bien en el plano que forma ngulo recto con el eje de la lmpara o en el plano paralelo al mismo. Siempre que este presente una asimetra, aunque sea nicamente en un plano, se emplea la expresin distribucin de luz asimtrica. El reflector asimtrico de una luminaria de pared rasante, genera la curva polar de la fig.5.4.7.5.4.5.2 Directas e IndirectasLas luminarias para alumbrado general se pueden clasificar de acuerdo con el porcentaje de luz total de la luminaria emitido por encima y por debajo del plano horizontal que atraviesa la lmpara o lmparas. Las curvas de distribucin de la luz pueden tomar muy diversas formas, dependiendo del diseode la luminaria. Las seis clases decididas con carcter internacional por CIE se ilustran en la fig.5.4.8.

Fig.5.4.7 Asimtrico wall washer

Fig.5.4.8 Clasificacin CIE para luminarias5.4.5.3 Difusas y focalizadasAdems de las clasificaciones ya mencionadas en las que se consideran la simetra y la direccin general de la luz emitida, existe una tercera y ltima clasificacin a tener en cuenta. Esta se refiere a la forma general de la curva de distribucin de la luz.Poco hay que decir en lo que respecta a la clase de distribucin de luz difusa y su clasificacin, por su propia naturaleza, virtualmente indefinible, por lo que no existe una terminologa para etiquetar tales distribuciones.Dispersin del Haz

Sin embargo, cuando se trata de haces bien definidos, se emplea el terminodispersin del has ( o anchura del haz ) para distinguir entre uno u otro tipo de haz. La dispersin del haz(fig.5.4.9) se define como: El ngulo, perteneciente a un plano que pasa por el eje del haz, para el que la intensidad luminosa disminuye en un determinado porcentaje ( normalmente un 50 por ciento ) respecto a su valor mximo. Imax Imax

Imax

= Dispersin del haz

Fig.5.4.9 Medida de la dispersin del hazEl mtodo de especificacin de las dispersin del haz depende de su grado de simetra o falta de la misma. Para una luminaria con una distribucin de luz rotacionalmente simtrica la dispersin del haz puede definirse con un solo numero: por ejemplo 50 (es decir, 25 a ambos lados del eje del haz). Para una distribucin simtrica, como la que tiene por ejemplo un proyector rectangular, hacen falta dos nmeros: tales como 6/24, para la dispersin del haz segn los dos planos perpendiculares entre s que atraviesan la lmpara.Normalmente usa este termino todas las lmparas que poseen un reflector propio para dirigir el haz luminoso, por ejemplo: Las reflectoras , Par 38,30 y 20 ; las dicroicas.

Clasificacin de la Dispersin del HazUna clasificacin empleada frecuentemente para las distribuciones de luz, est basada en el valor 50 por ciento de la intensidad pico del haz dispersado. Puede distinguirse as entre haces estrechos, medios y anchos:Dispersin de Haz al 50% de I max.Haz estrecho < 20 Haz medio 20 a 40 Haz ancho > 40Diagrama de Haz VisualLa forma tradicional de presentar los datos fotometricos relativos a lmparas reflectoras proyectores ( normalmente de acentuacin ), es a travs de los denominados diagramas de haz visual. El ngulo de haz visual de un reflector o luminaria en un plano pasando a travs del eje del haz, es definido como el ngulo subtendido (fig.5.4.10) por el cual pasa el 50% de la intensidad mxima. Este usualmente es especificado como 2 x 1/2 , donde es el ngulo subtendido.Estos diagramas (fig. 5.4.11) pueden ser bastante engaosos para quienes no sean conscientesde sus limitaciones. Contrariamente a lo que podra esperarse en funcin de la terminologa empleada y el mtodo de presentacin adoptado, la anchura del haz indicada en estos diagramas no representa la anchura real de haz, es decir, el tamao de la zona iluminado sobre la superficie que desea destacar. Simplemente facilitan la anchura calculada con el criterio de que, dentro de ella, la intensidad del haz es superior al cincuenta por ciento de su valor mximo.? ?? ?Dispersin del Haz

? ?? ?ng. HazVisual? I max ?I max

d of

LightpatchFig.5.4.10 Dispersin del Haz y ngulo de Haz VisualTIPO PAR38 , 120w. ; I max =3100Cd122MM 30 FLOODm1

2

3

42 m 1m 0 1 m 2 m214Fig.5.4.11 Diagrama de Haz Visual5.4.6 Diagramas usados en luminarias de Alumbrado PblicoLos datos fotometricos para las luminarias de alumbrado Pblico normalmente pueden representarse de tres formas diferentes:1. En forma de Tabla2. En un diagrama de intensidad luminosa ( Curva Polar generalmente )

3. Segn un diagrama Iso-candela relativo.Se obtiene una descripcin ms detallada de la distribucin de intensidad de una luminaria con el diagrama iso-candela , se trata de un grfico que representa la distribucin de intensidad de la luminaria sobre una semiesfera. Este diagrama se construyen proyectando sobre un plano la esfera que rodea la luminaria (como en un mapamundi). Sobre el plano se trazan las lneas que unen puntos de igual intensidad luminosa (contornos iso-candela).Son posibles varios tipos diferentes de proyeccin, el preferido en alumbrado pblico, es el denominado de igual superficie cenital (o acimut) que se muestra en la fig.5.4.12. En l, la distribucin de luz, con lneas de igual intensidad expresadas como un porcentaje del valor mximo (es decir, lneas iso- candelas), se proyecta sobre un plano perpendicular a la superficie de la calzada y formando ngulo recto con el eje de la misma. Los grados a lo largo del ecuador del diagrama dan ngulos C desde el eje de la calzada, mientras que los grados alrededor de la circunferencia dan los ngulos Gamma medidos desde la vertical hacia abajo.

Fig.5.4.12 Ejemplo de diagrama iso-candela en proyeccin cenital de igual superficie.5.4.7 Curvas IsoluxLas curvas isolux se trazan en un diagrama cartesiano y uniendo los puntos del plano que tienen igual valor de iluminancia (fig.5.4.13). Los valores de abscisas y ordenadas estn en funcin de la altura demontaje. En este tipo de curvas es muy importante verificar como se entrega la informacin, ya que algunos fabricantes, entregan estas curvas isolux, para una altura de montaje particular, y si se tiene otra altura diferente a la del ensayo, se debe multiplicar por factores especiales, para encontrar los valores de acuerdoa la altura considerada.Este tipo de curva normalmente se utiliza para luminarias de alumbrado pblico como tambin para luminarias exteriores decorativas (ejemplo, globos, parques, etc.).

Fig.5.4.13 Ejemplo de Curvas IsoluxEquipos ElctricosAuxiliares7.1. Conceptos generalesEn el estudio de las fuentes de luz artificiales, se menciono, que algunas lmparas requieren de dispositivos anexos, para su correcto funcionamiento, en especial la familia de las lmparas de descarga en gas. Este capitulo nos mostrara informacin sobre los aspectos mas importantes y el entendimiento del funcionamiento del conjunto lmpara y dispositivo auxiliar.El nombre de Equipos Elctricos Auxiliares, es dado a todo los elementos necesarios para el correcto funcionamiento de las fuentes de luz que no puedan ser conectadas directamente a la red o suministro elctrico.7.2. Caractersticas de Tensin v/s Corriente en las lmparas de DescargaLas lmparas de descarga en gas, poseen caractersticas de resistencia negativa. (Ver Fig. 7.2). Sin un dispositivo que limite la corriente, el aumento ms leve de la corriente de lmpara causar una baja en el voltaje de la lmpara. Pero la tensin todava se aplica a la lmpara, de modo que la corriente ahora aumentara aun ms. Este proceso de disminucin del voltaje de lmpara y de la corriente aumentando sin limites, pronto har que la lmpara falle o que las protecciones acten.vIFig.7.2 : Caractersticas de Tensin/Corriente de una lmpara de Descarga.Por lo tanto se debe operar en forma conjunta con un dispositivo de corriente limitada para evitar que la corriente se escape y se mantenga en valores pre-establecidos por el fabricante de la lmpara. Los limitadores de corriente se conectan en serie con la fuente de luz.7.3. Limitadores de CorrienteLos dispositivos que poseen una caracterstica de resistencia positiva que puedan as limitar corriente, pueden ser :Una Resistencia Ohmica. Una Reactancia o Inductor Un circuito electrnico.7.3.1. Limitador ResistivoEsta es una forma poco econmica de limitacin de corriente, por que la energa elctrica se pierde ( disipa) en forma de calor, esto trae consigo elevadas perdidas de potencia. Por lo cual su aplicacin esta orientada en aquellos casos en que por tamao y peso, no es posible utilizar otro elemento limitador. El limitador resistivo se aplica hoy en da en la construccin de las lmparas de Luz mixta.7.3.1. Limitador InductivoUn inductor o un reactor es el dispositivo de mayor uso para aplicaciones normales de corriente alterna. El reactor trabaja sobre el principio de la inductancia ( de ah su nombre ). En forma muy simple un reactor es una bobina ( ncleo y espiras ). A este limitador inductivo tambin se le conoce con el nombre de: BALLAST.

Las principales funciones de un Ballast son :Limitar y estabilizar la corriente de lmparaAsegurar que la lmpara contine operando a pesar de cambiar de polaridad en cada ciclo. Ayudar en algunos casos a proveer el voltaje de ignicin para la partida inicial de la lmpara.Adems una buena reactancia debe garantizar lo siguiente :Buena regulacin frente a las variaciones de la tensin de alimentacinBajo calentamientoFuncionamiento sin ruidoLimitacin de componentes de armonicosPerdidas moderadas7.4. Reactancias para Lmparas HIDDependiendo de la tensin de red disponible, su forma constructiva y caractersticas de funcionamiento, los tipos ms utilizados son los siguientes :Reactancia Serie o simple Impedancia Reactancias autotransformadoras Reactancias Autorreguladoras Reactancias de doble nivel de potencia7.4.1 Reactancias SerieSe usa cuando la tensin de red es suficiente para arrancar y mantener estable el arco de la lmpara. Es la mas sencilla de fabricar, econmica, de menor tamao y de perdidas ms reducidas, por lo que es el sistema ms usado. Consiste en una inductancia en serie con la lmpara ( fig.7.3 ), que limita y regula la corriente de la misma.B+C I_Fig.7.3 : Conexin Reactancia Serie. Las desventajas del ballast serie son :Alta corriente de partida : en circuitos inductivos la corriente de partida esta sobre 1.5 veces la corriente nominal de funcionamiento.Mal factor de Potencia : La corriente de lmpara exhibe un desfase con respecto a la tensin de suministro.Sensible a las fluctuaciones de red : La regulacin de potencia frente a las variaciones de la tensin de la red no es muy buena, de tal forma que una variacin del 10% ocasiona variaciones de potencia en lmpara del 20 al 25%. Por ello, slo debe utilizarse en circuitos donde las fluctuaciones de tensin de red no superen el 5%.7.4.2 Reactancias AutotransformadoraCuando la tensin de red es insuficiente para lograr el arranque de la lmpara, se hace necesario la utilizacin de reactancias autotransformadoras ( o autotransformador de dispersin), las cuales elevan la tensin al valor preciso para arrancar y mantener el arco en la lmpara (fig.7.4). Este tipo de reactancia, al igual que las de serie, tienen baja regulacin de potencia en lmpara. La correccin del factor de potencia ser siempre en paralelo y habremos de utilizar para ello condensadores de gran capacidad. El funcionamiento de este reactor es una combinacin, ya que parte de su bobina secundaria , acta como ballast en serie con la lmpara. Comparado con la reactancia serie, el autotransformador tiene la ventaja de su alto voltaje en circuito abierto, que en algunos casos es suficiente para el encendido de la lmpara. Las desventajas son sus altas perdidas , mayor peso y ms caro.

Fig.7.3 : Conexin Reactancia Autotransformador7.4.3 Reactancias Autorreguladoras Potencia Constante ( CWA )Su construccin combina un autotransformador con un circuito regulador y un condensador en serie. (fig.7.4) . Su gran ventaja es la buena regulacin de la potencia en la lmpara frente a las variaciones de la tensin de red. A variaciones en tensin de red 10% mantiene la potencia de la lmpara 5 al 10%. Otra de sus ventajas con respecto al reactor serie es su corriente de partida inferior a la nominal, buen factor de potencia. Sus desventajas son ms voluminosas, mayores prdidas, mas pesada.

Fig.7.4 : Conexin Reactancia Autorreguladora7.4.4 Reactancias Doble nivel de PotenciaSon reactancias destinadas a instalaciones, normalmente de alumbrado publico, donde en horas determinadas se puede reducir el nivel de iluminacin sin una disminucin apreciable de la visibilidad, pero con un ahorro energtico importante.(fig.7.5) .Su funcionamiento se basa en reactancias que presentan una impedancia para obtener el nivel mximo de la lmpara y posteriormente mediante un rele conmutador con comando por lnea o temporiza

Fig.7.5 : Conexin Reactancia Doble nivel de Potenciado, conecta una impedancia adicional que disminuye la corriente y la potencia en la lmpara a un valor de alrededor del 60% del nominal, suponiendo un ahorro aproximado del 40% durante todo el tiempo que se mantenga este rgimen de funcionamiento.Es importante sealar que estos ballast deben ser fabricados con una compensacin adicional (fig.7.5 condensador Cco), para que al entrar en nivel reducido no desmejore el factor de potencia. Uno de los rels al entrar en nivel reducido, corta la compensacin Cco que le sobra respecto a la que tena para el nivel mximo. As en horas de nivel reducido, la compensacin est ajustada para obtener un buen factor de Potencia.

7.4.5 Perdidas en los BallastUn ballast, como muchos componentes elctricos, genera calor debido a las perdidas resistivas ( Ohmica ) y perdidas magnticas. As entonces para cada reactor se tiene una mxima temperatura de funcionamiento, la cual se debe cumplir, para no afectar la vida til de l. Los parmetros que definen estas caractersticas son los siguientes :Tw : Temperatura de Operacin

Es la mxima temperatura a la cual pueden funcionarconstantemente los bobinas de una reactancia en condiciones normales, a su tensin y frecuencia nominales, para asegurar una vida media de 10 aos. Los aumentos o disminuciones de la temperatura de las bobinas tienen una influencia en la vida de los mismos como muestra la figura 7.6.

Fig.7.6 : Relacin de vida de un ballast v/s T en arrollamientos? t : Variacin de temperatura debido a las perdidas

Calentamiento de las bobinas de una reactanciassobre la temperatura ambiente en la que esta instalada, funcionando en condiciones normales y a tensin y frecuencia nominales.Ta : Temperatura ambiente

Temperatura ambiente mxima a la que puede funcionar una reactancia encondiciones normales. La cual viene determinada por :Ta = Tw - ? tLos datos que trae impreso la reactancia son el Tw y ? t, por lo tanto, se puede obtener la temperatura ambiente mxima de funcionamiento. Ejemplo :Tw = 130C ? t = 60C entonces Ta = 70 C El Aumento de temperatura ambiente sobre los valores especificados, afecta la vida til del balasto, aumentos sobre 10 C acortan la vida a la mitad. Las expectativas de vida de un balasto trabajando en condiciones normales esta por sobre los 10 aos 7.5 Arrancadores para lmparas de descarga ( IGNITORES )Las lmparas de vapor de mercurio tienen electrodos que le permiten el arranque con tensiones bajas, del orden de los 200 volts, por lo que no necesitan ningn dispositivo adicional para el arranque. Sin embargo, las lmparas de Sodio A.P., Baja presin y las de Haluros Metlicos, necesitan de tensiones de encendido elevadas que no puede suministrarlas la rectancia por s sola. El proporcionar esta tensin de encendido es la misin de los arrancadores ignitores.7.5.1 Principio de FuncionamientoEsta basados en aprovechar la energa almacenada en un condensador que se descarga, mediante un sistema de disparo adecuado, sobre el bobinado primario de un transformador. Debido a la brusca variacin de flujo en el ncleo del mismo, aparece un impulso de tensin inducido en el secundario, de un valor de pico muy elevado y de cierta duracin que superpuesto a la tensin de red hace saltar el arco en el interior del tubo de descarga.Segn su principio de funcionamiento podemos distinguir tres tipos diferentes de Ignitores :Ignitor IndependienteIgnitor de transformador de impulsosIgnitor independiente de dos HilosAdems de esta clasificacin por su forma de funcionamiento, los arrancadores pueden tener en su interior un sistema de desactivacin que corte su funcionamiento si la lmpara no arranca en un plazo de tiempo, y que denominaremos como:Ignitor Temporizados

Esta temporizacin evita que en caso de fallo de la lmpara, el arrancador someta a todo el circuito a los efectos de los pulsos de alta tensin del arrancador durante largo tiempo.7.5.2 Ignitor Independiente o Superposicin de impulsos ( Arrancador Serie )Funciona segn el esquema de la fig.7.7. El condensador C se descarga mediante el circuito de disparo D sobre las espiras del primario del transformador T, el cual amplifica el impulso al valor adecuado. La tensin del impulso depende exclusivamente del propio arrancador. Es compatible con cualquier reactancia de choque y esta no soporta los impulsos de encendido, cuyo valor en muchos casos es elevado.

Fig.7.7 : Esquema de conexin y componentes Ignitor Independiente.7.5.3 Ignitor de Transformador de Impulso ( Arrancador Semiparalelo)Utiliza la reactancia como amplificador de los impulsos de tensin producidos por el arrancador y funciona segn el esquema de la figura 7.8. El condensador C se descarga mediante el dispositivo de disparo D entre los puntos 2 y 3 de la reactancia, que con una adecuada proporcin de espiras respecto al total de la bobina amplifica el impulso al valor necesario.

Fig.7.8 : Esquema de conexin y componentes Ignitor de Transformador de ImpulsoEl valor de los impulsos depende tanto del propio arrancador como de la reactancia utilizada y, por esto, no siempre es compatible cualquier combinacin de ambos. La reactancia debe llevar toma intermedia y estar sometida a las elevadas tensiones de pico producidas para el encendido.7.5.4 Ignitor Independiente de dos Hilos ( Arrancador Paralelo)Funciona segn el esquema de la figura 7.9. La energa almacenada en el condensador C es devuelta hacia la lmpara por la intervencin del circuito de disparo D , en el preciso instante en el que la tensin de red pasa por su valor mximo, obteniendo un impulso de un valor de pico entre 2 a 4 veces el del instantneo de la red, alcanzando entre 600 a 1200 volts, pero de mayor duracin y , por lo tanto, de ms energa que los obtenidos con los otros sistemas de arrancadores.

Fig.7.9 : Esquema de conexin y componentes Ignitor de Transformador de ImpulsoEstos son utilizados slo para algunas lmparas de halogenuros metlicos y para las de sodio en baja presin, que requieren impulsos de tensin relativamente bajos pero de un ancho determinado.7.5.5 Particularidades de los distintos tipos de Ignitores7.5.5.1 Ignitor Independiente1. Su funcionamiento es independiente de la reactancia instalada, ya que no necesita toma intermedia.2. Tiene la ventaja de que no somete al ballast a los impulsos de alta tensin, por lo que no necesita aislamientos especiales.

3. El arrancador est recorrido por la corriente de lmpara y ha de estar previsto para soportarla, quedando limitada su utilizacin a las lmparas cuya corriente sea igual o inferior a la permitida por aqul.4. Al estar recorridos por la corriente de lmpara, presentan prdidas propias de un valor considerable.5. Debe colocarse prximo a la lmpara para evitar que el impulso se debilite en el recorrido entre ambos. Sin embargo, la reactancia puede estar alejada de ellos.6. Son ignitores que incorporan en su interior el transformador de impulsos, por lo cual, tienen un costo elevado.7.5.5.2 Ignitor de transformador de impulsos1. Utiliza la reactancia como transformador de impulso. Esto permite utilizarlos para cualquier potencia de lmpara, pero la reactancia ha de tener una relacin de espiras, entre la toma intermedia y la final, adecuada al arrancador, por lo que no sirve cualquier combinacin de ambos.2. Es un ignitor econmico, ya que utiliza la reactancia como transformador de impulsos.3. La reactancia debe estar construida de modo que soporte los impulsos de alta tensin generados en su bobinado, teniendo en cuenta que si la lmpara no llega a encender por agotamiento o rotura, deber soportarlos durante perodos de tiempo prolongados, hasta que se efecte la reposicin de la lmpara.4.

La reactancia e ignitor han de estar juntos y ambos lo menos alejado posible de la lmpara. No obstante, admiten hasta 10mts. de separacin de sta y hasta 20mts con condiciones de cableado especiales.7.5.5.3 Ignitor Independiente de dos hilos1. Son utilizables nicamente con determinadas lmparas de Haluros metlicos y de sodio a baja presin que requieren impulsos del orden de600 a 1000 V. De tensin de pico.2. La tensin de impulso, de un valor mximo de 1200 V., hace que en el caso de que la lmpara no llegue a encender no suponga un riesgo grave de perforacin de los aislamientos del equipo.5. Aportan mayor energa en los impulsos y por eso les afecta muy poco la distancia de lmpara a la que la coloquen ni la capacidad que presenten los cables.

7.5.6 Ignitor TemporizadorSon ignitores con un dispositivo interno que tras un tiempo prefijado de produccin de impulsos, desactiva el funcionamiento del mismo. Si la lmpara no enciende por agotamiento a avera, deja de someter a los impulsos de alta tensin a todo el circuito.El ignitor vuelve ha estar activo tras la interrupcin de la tensin de alimentacin del circuito aunque slo sea por un corto espacio de tiempo ( milisegundos ).7.6. Reactancias para Lmparas FluorescentesExisten dos grupos bien diferenciados de balastos para las lmparas fluorescentes :Balastos electromagnticos : en los cuales la lmpara trabaja a la frecuencia nominal de la lnea 50Hz.Balastos electrnicos : Con los que la lmpara funciona a frecuencias entre 40 a100KHz.7.6.1 Reactancias ElectromagnticasDe acuerdo a la forma de calentamiento de ctodos, se pueden clasificar los ballast magnticos de la siguiente forma:Ballast con encendido por cebador ( partidor ) Ballast de encendido rpido ( Rapid Start )

7.6.1.1 Ballast con encendido por cebador ( partidor )Este tipo de lmpara fluorescente necesita un precalentamiento inicial de ctodos proporcionado por la corriente de arranque que se establece al cerrar el circuito del partidor, como se aprecia en la fig.7.10.B+T U BC O P_Fig.7.10 : Esquema de conexin Ballast con partidorCuando ste se abre, salta el arco en la lmpara y la corriente queda limitada por el ballast. El condensador no tiene ms finalidad que corregir el factor de potencia del conjunto. Este sistema es l ms sencillo y econmico para el funcionamiento de las lmparas fluorescentes. Dentro del concepto de ballast con partidor, existen dos tipos adicionales de ballast, que en realidad, deben su nombre a la forma de conexionado de los ballast con respecto al condensador. Estos son :Ballast Doble CompensadoBallast Tandem

Ballast Doble compensadoComo muestra la fig. 7.11, este ballast en una combinacin de dos ballast con partidor, en el cual uno de los ballast tiene conectado

serie un condensador. Por lo cual, al conectarse a la red de suministro elctrico, el sistema presenta las siguientes caractersticas:PLPLB BCF NFig.7.11 : Esquema Ballast Doble Compensado-Factor de Potencia muy prximo a 1; esto debido a que un ballast esta adelantado ( capacitivo ) y el otro esta atrasado ( inductivo ), por lo tanto los efectos se anulan y la red ve una carga con factor de potencia igual a 1.-Efecto estroboscopico se atena; no se elimina, esto por que la corriente de un ballast esta adelantado en 90 con respecto al otro ballast, por lo cual cuando un tubo este pasando por cero ( apagado ) el otro esta en su mximo ( encendido ).

Ballast TandemComo muestra la fig. 7.12, este ballast alimenta dos lmparas fluorescente conectadas en serie. Esto permite un ahorro en la cantidad de ballast a utilizar. Su desventaja esta en que si se apaga una lmpara la otra tambin se apaga. Este conexionado normalmente se utiliza con lmparas fluorescente de 18w. La nica consideracin a tener es que los partidores a utilizar deben ser especiales y no se pueden utilizar partidores universales, ya que con estos las lmparas no encienden. ( Partidor Philips S-2 )

Fig.7.12 : Esquema de Ballast Tandem7.6.1.2 Ballast Rapid StartEste sistema no necesita partidor y las lmparas encienden casi tan rpidamente como las de arranque instantneo. El esquema de este ballast es mostrado en la fig. 7.13. La denominacin de arranque rpido viene de las siglas RS , utilizadas por los americanos para los sistemas de encendido sin partidor.B R+1TC 2_TFig.7.13 : Esquema de Ballast Rapid StartEl fundamento bsico de los sistemas de encendido rpido no es otro que el de proporcionar a la lmpara el precalentamiento de ctodos (imprescindible para un correcto funcionamiento y duracin adecuada ), por otros sistemas diferentes al del partidor, teniendo a eliminarlo como elemento perecedero que es , a fin de evitar costos de reposicin y averas en las instalaciones.El calentamiento de los ctodos se produce por medio de las bajas tensiones proporcionadas por los secundarios 1 y 2 del transformador TR.

En el sistema ballast rapid start, es necesario, favorecer el encendido mediante la puesta a tierra de las pantallas o soportes metlicos sobre los que se instalan las lmparas y de los que no deben distar ms de 12mm., esto debido a que los ballast rapid start necesitan de un electrodo auxiliar (externo) de encendido, que recorra todo el tubo fluorescente a lo largo de l. Adems se debe cuidar la correcta polaridad de fase y neutro, segn se indique en los esquemas de conexionado. Esto se debe a la conveniencia de lograr que entre uno de los extremos de la lmpara y tierra, se tenga la mayor diferencia de potencial posible para que el encendido se vea favorecido por el campo elctrico as formado.Antes de terminar con este tipo de ballast, nos referiremos al uso de las lmparas de 26mm de dimetro ( T8) con este tipo de ballast. Las lmparas T8, por sus caractersticas constructivas, estn previstas para funcionar en sistemas de ballast con partidor y no son adecuadas para el funcionamiento en sistemas de partida rpida ( RS ), ya que necesitan mayores tensiones de encendido que las establecidas en normas. Por tal motivo, es necesario advertir este inconveniente para no encontrarse, que tras la realizacin de la instalacin, las lmparas no encienden.7.6.2 Ballast ElectrnicoEsta denominacin es dada al conjunto de componentes electrnicos, compuesto por materiales de estado slido. Haciendo funcionar a las lmparas a alta frecuencia ( 40-100 KHz ). Hay que sealar que algunos fabricantes de ballast llaman a un ballast electrnico, s