DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE INGENIERA EN ELECTRNICA EN

AUTOMATIZACIN Y CONTROL

INSTALACIONES INDUSTRIALES

FUENTES DE ILUMINACIN ELECTRNICA.

ESTUDIANTES

DANILO LEN

FRANCISCO VIZCANO

DOCENTE: ING. FAUSTO LUDEA

SANGOLQU, 10 DE MAYO DEL 2015

TEMA. Fuentes de iluminacin electrnica.

ABSTRACT

El presente documento est enfocado a la eficiencia y ahorro de recursos

energticos, contiene descripcin de soluciones al consumo y eficiencia en

iluminacin en varios tipos de ambientes, para ello se presentan varios modelos de

equipos acordes a cada ambiente, adems se enlistan varias aplicaciones de uso

cotidiano, tendencias y centros de distribucin para la adquisicin de productos de

iluminacin electrnica.

OBJETIVOS

General

Realizar una investigacin de los diversos sistemas de fuentes de

iluminacin electrnica con el fin de captar ideas de soluciones y

aplicaciones entorno a la sociedad.

Especficos

Determinar y establecer los aspectos generales de las fuentes de iluminacin

electrnicas.

Conocer las diversas tecnologas que se utilizan para la fabricacin de

fuentes electrnicas.

Conocer las aplicaciones donde se estn desarrollando proyectos de

iluminacin con este tipo de luminarias.

INTRODUCCIN

La iluminacin juega un papel fundamental en el desarrollo de las actuales actividades

sociales, comerciales e industriales. La tecnologa ha evolucionado a sistemas de

alumbrado capaces de adaptarse a las exigencias actuales y que, a su vez, son ms

eficientes energticamente. La iluminacin representa en muchos edificios un

porcentaje elevado del consumo elctrico. As, el porcentaje de energa elctrica

dedicado a iluminacin puede llegar a alcanzar en algunos casos ms del 50 %.

Por tanto, existe un gran potencial de ahorro, energtico y econmico, alcanzable

mediante el empleo de equipos eficientes, unido al uso de sistemas de regulacin y

control adecuados a las necesidades del local a iluminar.

A travs de este documento se proporcionan los conocimientos y pautas necesarias para

que los sistemas de iluminacin sean energticamente eficientes prestando tambin

atencin a los criterios de calidad y ergonoma en cada caso. Deben tenerse en cuenta

todas las fases del proyecto: diseo, seleccin de equipos, mecanismos de gestin y

control y operaciones de mantenimiento.

MARCO TERICO

EVALUACIN DEL CONSUMO ENERGTICO

La energa consumida por una instalacin de iluminacin depende de la potencia del

sistema de alumbrado instalado y del tiempo que est encendida. Ambos aspectos son

importantes ya que sus variaciones pueden afectar a la eficiencia energtica de la

instalacin. Es importante conocer el consumo de energa de una instalacin (existente o

futura) cuando se considera el coste-efectividad de medidas para mejorar su eficiencia

energtica. Tales medidas requerirn una inversin econmica, pero reducirn el

consumo de energa en el futuro.

Un sistema de iluminacin est formado por:

Fuentes de luz. Equipos Auxiliares: resultan imprescindibles para conseguir la funcionalidad del

sistema, e influyen en gran medida en su calidad, consumo energtico, economa

y durabilidad.

Luminarias: cumplen funciones energticas, mecnicas, trmicas y estticas, al distribuir espacialmente la luz generada por las fuentes de luz

FUENTES DE LUZ

Las fuentes de luz (lmparas) producen la luz de distintas formas:

Calentando cuerpos slidos hasta alcanzar su grado de incandescencia (fundamento de las lmparas incandescentes).

Provocando una descarga elctrica en el seno de un gas. Provocando una descarga en un cuerpo slido (LED).

Las principales caractersticas para definir las fuentes de luz son las siguientes:

Potencia

Potencia elctrica de alimentacin (W) necesaria para el funcionamiento de una fuente

de luz.

Eficacia Luminosa

La eficacia luminosa de una fuente de luz es el flujo de luz que emite dividida por la

potencia elctrica consumida en su obtencin.

Eficacia luminosa (lm/W) = Flujo emitido (lm) / Potencia consumida (W)

Indica la eficiencia con la que la energa elctrica es transformada en luz. Tiene un valor

lmite terico de 683 lm/W, aunque en la realidad las cifras para las lmparas que se

encuentran en el mercado estn muy alejadas de este valor.

En la definicin de eficacia luminosa no se tiene en cuenta la potencia consumida por

los equipos auxiliares (potencia de prdidas); sin embargo, este consumo debe

considerarse al analizar el funcionamiento de la lmpara.

TECNOLOGA LED

Los Diodos Emisores de Luz (LED: Lighting Emitting Diode) estn basados en

semiconductores que transforman directamente la corriente elctrica en luz. No poseen

filamento, por lo que tienen una elevada vida (hasta 50.000 horas) y son muy resistentes

a los golpes. Adems, son un 80 % ms eficientes que las lmparas incandescentes. Por

estas razones estn empezando a sustituir a las bombillas incandescentes y a las

lmparas de bajo consumo en un gran nmero de aplicaciones, como escaparates,

sealizacin luminosa, iluminacin decorativa, etc.

ESTADSTICAS.

Ms del 75% de las oficinas todava utilizan sistemas de iluminacin ineficientes.

La iluminacin consume el 19 %de electricidad global.

En la actualidad las viviendas americanas, aproximadamente el 85% de las lmparas

utilizadas son ineficientes.

A pesar de la existencia de tecnologas ms eficientes disponibles, un tercio del

alumbrado pblico se basa en tecnologas ineficientes y obsoletas.

TIPOS DE ILUMINACIN.

Se determin cuatro principales ambientes de iluminacin, la primera es de tipo

decorativo, la segunda en la industrial, la tercera es un ambiente vial y por ltimo se

presenta un ambiente horticultural.

Cada ambiente cuenta con necesidades especficas por lo tanto se presentar varios tipos

de soluciones acorde a cada ambiente.

Figura 1. Ambiente decorativo. Figura 2. Ambiente Industrial.

Figura 3. Ambiente Vial. Figura 4. Ambiente Horticultura.

DESARROLLO DE LA INVESTIGACIN

En este punto se presentan las necesidades, soluciones y aplicaciones correspondientes a

cada uno de los ambientes antes descritos.

AMBIENTE DECORATIVO

Necesidades.

Iluminacin homognea.

Alto flujo luminoso.

Tipo luz segn entorno.

Confort visual.

Regulacin luz.

Figura 5. Ambiente decorativo de oficina.

Soluciones.

Pantallas fluorescencia T5 electrnica regulable

Los tubos fluorescentes T5 ofrecen alto rendimiento (lm/w), durabilidad y color de

temperatura. Se dispone tambin en diversidad de formatos segn el espacio a iluminar.

Figura 6. Pantallas T5 Electrnicas.

Regulacin por aporte de luz natural y detectores de presencia

Estos sistemas permiten una disminucin notable del consumo optimizando el nivel

luminoso segn el momento del da o la presencia de individuos.

Figura 7. Detectores de presencia.

Pantallas LED

Iluminacin con LED de alta potencia en tira continua modular, con varias posibilidades

de instalacin. Sustituyen a las tradicionales pantallas de fluorescencia.

Figura 8. Pantallas LED.

Downlight Fluorescencia bajo consumo

La iluminacin clsica con DOWNLIGHT, se convierte en una adecuada alternativa con

el uso de balastos electrnicos regulables.

Gracias a su versatilidad y bajo consumo es adecuado para pasillos, zonas comunes y de

recepcin, tiendas, bares y restaurantes.

Figura 9. Fluorescencias de Bajo Consumo.

Downlight y lmparas LED

La tecnologa emergente con iluminacin LED nos permite tener soluciones para

espacios interiores con un mnimo consumo y un alto rendimiento 80% ms eficientes,

vida de (50.000 horas).

Figura 10. Lmparas LED.

Aplicaciones.

Oficinas/lugares de trabajo

Despachos/estudios

Salas de espera

Hall/recepcin

Zonas comunes

Pasillos

Tiendas

Bares/restaurantes

Hoteles

Figura 11. Aplicaciones Ambiente decorativo.

AMBIENTE INDUSTRIAL

Necesidades.

Iluminacin homognea

Luminarias de alto rendimiento

Alto factor de mantenimiento

Requerimientos luminotcnico segn normativa

Regulacin y estabilizacin potencia.

Figura 12. Ambiente Industrial.

Soluciones.

Campana industrial con lmpara CFL y balastro electrnico.

Solucin idnea para naves y almacenes industriales con alturas entre 6 y 7mt. La

campana de fluorescencia compacta sustituye a una lmpara de Halogenuro metlico de

250 W. Pero con la mitad de consumo.

Luminarias tcnicas de alta gama para entornos especiales con condicionantes

ambientales y tcnicos que condicionan el cumplimiento de la normativa en

iluminacin.

Luminarias descarga balastro electrnico 250w.

La sustitucin del balastro electromagntico por uno PCE permite mejorar el

rendimiento de la luminaria hasta un 20% manteniendo el flujo luminoso del punto de

luz formato de luminaria resistente, estanca y con una excelente dispersin de luz.

Figura 13. Lmpara CFL y Balastro electrnico.

Pantalla Fluorescencia de alta Potencia

Salas de inspeccin visual, inspecciones de calidad o puestos para tareas tcnicas

requieren de soluciones que contemplen las especificaciones lumnicas.

Figura 14. Pantalla Fluorescencia de Alta Potencia.

Reguladores estabilizadores de potencia

Instalados en la acometida elctrica de las instalaciones y por medio de ltimas

tecnologas en electrnica de potencia, permiten regular y estabilizar la tensin de lnea

variando el flujo luminoso segn las necesidades del entorno. El sistema cuenta tambin

con opciones de temporizado automtico y configuracin segn tipo de fuente de luz. Se

pueden conseguir ahorros de consumo de hasta el 40% y aumentar el ciclo de vida de la

lmpara hasta un 50%.

Figura 15. Reguladores de Potencia.

Aplicaciones.

Naves industriales.

Grandes almacenes.

Salas de inspeccin.

Cadenas de produccin.

Iluminacin de mquinas y procesos.

Figura 16. Aplicaciones en ambiente Industrial.

AMBIENTE VIAL

Necesidades

Cumplimiento normativa iluminacin vial.

Luminarias de alto rendimiento.

Aumento ciclo vida de lmparas.

Fuentes de luz autnomas a red elctrica.

Regulacin y estabilizacin.

Potencia.

Figura 17. Ambiente Vial.

Soluciones.

Lmparas de bajo consumo/HPS.

Lmparas de fluorescencia compacta de alto rendimiento con un output de 200W y un

consumo de menos de 1 Amperio, adecuado para zonas residenciales, parques, y viales

de clase A2. Segn requerimientos e instalacin anterior reemplazar por HPS.

Figura 18. Lmparas de bajo consumo.

Cabezal luminaria led alta potencia.

Aprovechando la farola existente, se realiza la sustitucin de la luminaria led, que

incluye alimentador, carcasa, disipacin calorfica y matriz de diodos de potencia.

Disponible de 14 a 200 W.

Farolas LED

Con un mnimo consumo y una alta durabilidad, sustituyen a lmparas 150 w.

sodio/halogenuro/mercurio en entornos como zonas residenciales, parques y viales poco

transitados.

Figura 19. Farolas LED.

Farolas LED autnomas a red

En zonas con difcil o inexistente acceso de conexin a red, se proponen luminarias

alimentadas con radiacin solar. Incluyen transformador, bateras, poste y cabezal.

Segn el modelo se pueden adaptar a farolas ya existentes, potencias hasta 60 w.

Figura 20. Farolas LED autnomas.

Reguladores de potencia para exterior.

Al igual que en instalaciones industriales, existen los reguladores estabilizadores de

mayor potencia para aplicaciones en alumbrado de exteriores y viales. Estos equipos,

instalados en serie tras el cuadro de distribucin, permiten un control integral de la

instalacin tanto del rendimiento de los puntos de luz como de la instalacin elctrica.

Ofrece tambin opciones de telemantenimiento.

Figura 21. Reguladores de potencia para exterior.

Aplicaciones.

Carreteras y viales de bajo trnsito.

Caminos y viales peatonales.

Zonas residenciales.

Parques y jardines.

Aparcamiento de coches.

Figura 22. Aplicaciones de ambiente Vial.

AMBIENTE HORTICULTURA

Necesidades

Mejora de los niveles de produccin del cultivo.

Gestin energtica de la instalacin.

Control del flujo luminoso segn estadio de planta.

Autoabastecimiento.

Fuentes de energa renovables.

Figura 23. Ambiente de Horticultura.

Soluciones

Luminarias de descarga de alto Rendimiento

Para conseguir mejorar los niveles de produccin es necesario trabajar con fuentes de

luz de alto flujo luminoso en rango del espectro de activacin foto peridica de la

planta. Esto se consigue por medio de lmparas HPS con equipos electromagnticos de

bajas perdidas.

La clave para disminuir el consumo de la instalacin reside en la disminucin de los

puntos de luz aumentando la dispersin de la luminaria.

Figura 24. Luminarias de descarga de Alto Rendimiento.

Luminarias Electrnicas de Fluorescencia compacta y T5

La luz de fluorescencia es adecuada para los procesos de enraizamiento, germinacin,

mantenimiento de la planta o evitar enfermedades por falta de luz. Estas luminarias

trabajan en el espectro lumnico de los azules cubriendo las necesidades foto peridicas

en su estadio vegetativo.

Combinado con tecnologa de iluminacin fluorescente de alta emisividad y durabilidad

se convierten en la solucin idnea para este tipo de aplicaciones.

Figura 25. Luminarias electrnicas T5.

Iluminacin LED

El alto rendimiento que ofrece la iluminacin LED, trabajando sobre una determinada

longitud de onda, su bajo consumo, su baja emisin de calor y su durabilidad, lo hacen

el futuro de iluminacin para Horticultura.

Regulacin de Flujo

Adems del ahorro que suponen estos equipos, debido a las cambiantes necesidades de

los cultivos durante su ciclo de vida, el control de flujo luminoso, permite ajustar la

aportacin de luz en funcin del estado de la planta.

Fuentes de Energa alternativa

Calderas de biomasa, cogeneracin o placa solar trmica o fotovoltaica, estn en fase de

viabilidad econmica para la introduccin en este segmento con una alta demanda

energtica.

Aplicaciones.

Explotaciones agrcolas tecnificadas.

Invernaderos.

Laboratorios de experimentacin.

Armarios y cultivos hidropnicos.

Figura 26. Aplicaciones en ambiente de Horticultura.

TENDENCIAS EN ILUMINACIN ELECTRNICA

RGB (sigla en ingls de red, green, blue, en espaol rojo, verde y azul) o RVA (sigla

preferida por la ASALE y la RAE) es la composicin del color en trminos de la

intensidad de los colores primarios de la luz.

Modelo de color RGB

RGB es un modelo de color basado en la sntesis aditiva, con el que es posible

representar un color mediante la mezcla por adicin de los tres colores de luz primarios.

El modelo de color RGB no define por s mismo lo que significa exactamente rojo,

verde o azul, por lo que los mismos valores RGB pueden mostrar colores notablemente

diferentes en diferentes dispositivos que usen este modelo de color. Aunque utilicen un

mismo modelo de color, sus espacios de color pueden variar considerablemente.

RGB: Hay varios sistemas de control de iluminacin RGB (3 canales y nodo comn),

desde muy sencillos para pequeas instalaciones domsticas hasta modelos escalables

que permiten controlar con independencia distintas lneas RGB, ambientes o

estancias. A su vez algunos controladores sencillos ya permiten controlar 4 canales, para

RGBW (RGB + luz monocolor, que puede ser blanca, clida o mbar). Igualmente

podemos proporcionar controladores para generar distintas temperaturas de color en

luminarias que lo permitan (de clido a brillante), denominados CTA (color

temperature adjustable). Esos controladores suelen tener 2 o 3 canales, segn la

cantidad de tonalidades a combinar.

Hay equipos o sistemas de control de iluminacin RGB que combinan las funciones

RGB y las CTA, siendo estos muy completos y ofreciendo una amplia gama de

posibilidades. Son equipos muy adecuados a nivel domstico e incluso en oficinas o

comercios pequeos, ya que son relativamente sencillos y hay muchos modelos

disponibles con diferentes prestaciones, segn se precisen.

Figura 27. Luminaria RGB 30W.

Figura 28. Fachada iluminada con luminarias RGB.

DISTRIBUIODORES DE LUMINARIAS ELECTRNICAS

En esta seccin se citan varias empresas distribuidoras de luminarias electrnicas.

Nueva Orleans E2-11 Y Manuel Lasso - Quito, Ecuador

Telfono: +593 22551630

Sitio Web: http://www.lightingstudiodesign.com

Av. de los Shyris N-36 178 y Av. Naciones Unidas. - Quito, Ecuador.

E-Mail: ventas@almacenelfoco.com

Telfono:+(593) 2446-782 | 2920-479

Sitio Web: http://www.almacenelfoco.com

AV. Amrica N37-213 y Barn de Carondelet - Quito, Ecuador.

E-Mail: qtoalm-2@marriott.ec

Telfono: + 593 2 224 3352

Sitio Web: http://almacenesmarriott.com

Centro Comercial CCNU, Av. Naciones Unidas y Japn, Locales M20-21. Quito.

E-Mail: ventas@lamparaseuroluz.com

Telfonos: +593 2 225 0487

Sitio Web: http://www.lamparaseuroluz.com

CONCLUSIONES

Como se puede apreciar en las investigaciones realizadas en este documento

la tecnologa ha dado grandes pasos en cuanto a la iluminacin se refiere,

pues de la misma manera se puede apreciar como la iluminacin fluorescente

y los focos incandescentes sern cosas del pasado y sern remplazados por

luminarias electrnicas.

Actualmente las lmparas de led se pueden usarse para cualquier aplicacin

comercial, desde el alumbrado decorativo hasta el de viales y jardines,

presentado ciertas ventajas, entre las que destacan su considerable ahorro

energtico, arranque instantneo, tolera los encendidos y apagados continuos

y su mayor vida til.

La tecnologa LED es la tecnologa del futuro en lo que es la parte de

iluminacin y proteccin del medio ambiente consumiendo menos energa

elctrica.

La diferencia entre estas dos bombillas hay que buscarla no tanto en el

consumo elctrico, sino ms bien en la energa y los recursos requeridos para

su fabricacin. Es ms, la bombilla compacta fluorescente es incluso

ligeramente ms daina en lo que al medioambiente se refiere que el LED.

En el plazo de cinco aos los LEDs sern an ms ecolgicos en

comparacin con las bombillas habituales de bajo consumo. Es ms: en 2017

una lmpara LED tendr un 50% menos de impactos que la que conocemos

en la actualidad y un 70% menos que la bombilla fluorescente compacta,

cuya evolucin no se espera que vare de manera significativa a corto plazo.